Manganèse

Le manganèse est un élément chimique, de symbole Mn et de numéro atomique 25.


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Manganèse
ChromeManganèseFer
   

25
Mn
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Mn
Tc
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Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Manganèse, Mn, 25
Série chimique métaux de transition
Groupe, Période, Bloc 7, 4, d
Masse volumique 7, 21 à 7, 44 g·cm-3 [1]
Dureté 6
Couleur Blanc argenté
N° CAS 7439-96-5
N° EINECS 231-105-1
Propriétés atomiques
Masse atomique 54, 938045 ± 0, 000005 u[1]
Rayon atomique (calc) 140 pm (161 pm)
Rayon de covalence 1, 39 ± 0, 05 Å (low spin) [2]
1, 61 ± 0, 08 Å (high spin) [2]
Rayon de Van der Waals 126
Configuration électronique [Ar] 3d5 4s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 13, 2
État (s) d'oxydation 7, 6, 4, 2, 3
Oxyde Acide fort
Structure cristalline cubique A12
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 1 246 °C [1]
Point d'ébullition 2 061 °C [1]
Énergie de fusion 12, 05 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 226 kJ·mol-1
Volume molaire 7, 35×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 121 Pa à 1 243, 85 °C
Vitesse du son 5 150 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1, 55
Chaleur massique 480 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 0, 695×106 S·m-1
Conductivité thermique 7, 82 W·m-1·K-1
Énergies d'ionisation
1re : 7, 43402 eV [1] 2e : 15, 6400 eV [1]
3e : 33, 668 eV [1] 4e : 51, 2 eV [1]
5e : 72, 4 eV [1] 6e : 95, 6 eV [1]
7e : 119, 203 eV [1] 8e : 194, 5 eV [1]
9e : 221, 8 eV [1] 10e : 248, 3 eV [1]
11e : 286, 0 eV [1] 12e : 314, 4 eV [1]
13e : 343, 6 eV [1] 14e : 403, 0 eV [1]
15e : 435, 163 eV [1] 16e : 1 134, 7 eV [1]
17e : 1 224 eV [1] 18e : 1 317 eV [1]
19e : 1 437 eV [1] 20e : 1 539 eV [1]
21e : 1 644 eV [1] 22e : 1 788 eV [1]
23e : 1 879, 9 eV [1] 24e : 8 140, 6 eV [1]
25e : 8 571, 94 eV [1]
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
52Mn {syn. } 5, 591 j ε 4, 712 52Cr
53Mn {syn. } 3, 74×106 a ε 0, 597 53Cr
54Mn {syn. } 312, 10 j ε
—-—
β-
1, 377
—-—
0, 697
54Cr
—-—
54Fe
55Mn 100 % stable avec 30 neutrons
Précautions
Directive 67/548/EEC[3]
Facilement inflammable
F
Phrases R : 11,
Phrases S : 22, 24/25,
Transport[3]
40
   3089   
SIMDUT[4]
D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques
D2A,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le manganèse est un élément chimique, de symbole Mn et de numéro atomique 25.

Le nom dérive de Magnesia, une partie de la province grecque de Thessalie, dont dérive aussi le mot grec pour aimant, magnes. Le mot manganèse est l'abréviation de manganesium, l'ancien nom pour l'élément. Ce nom découle des propriétés magnétiques de la pyrolusite, un minéral qui était déjà connu dans l'Antiquité.

Caractéristiques notables

Le manganèse est un métal de transition gris-blanc qui ressemble au fer. C'est un métal dur et fragile, il fond sans difficulté, mais il est aisément oxydé. Le manganèse n'est ferromagnétique qu'après un traitement spécifique. Le métal et ses ions les plus communs sont paramagnétiques.

Les états d'oxydation les plus communs sont +2, +3, +4, +6 et +7, quoique l'ensemble des états entre +1 et +7 soient observés. Le Mn2+ est fréquemment en compétition avec le Mg2+ dans les dispositifs biologiques. Les composés de manganèse où ce dernier est en état +7 sont de puissants agents oxydants (par exemple le permanganate de potassium KMnO4, à la couleur violet sombre bien connue, ou l'heptoxyde de dimanganèse Mn2O7, aux propriétés oxydantes spectaculaires).

Histoire

Le manganèse est connu depuis la préhistoire. Des peintures de plus de 17 000 ans utilisent le dioxyde de manganèse comme pigment. Les Égyptiens et les Romains utilisaient des composés de manganèse dans la fabrication du verre, pour colorer ou décolorer ce dernier. On a trouvé du manganèse dans les minerais de fer utilisés par les Spartiates. Certaines personnes pensent que l'exceptionnelle dureté de l'acier sparte provenait de la production accidentelle d'un alliage fer-manganèse.

Au XVIIe siècle, le chimiste allemand Johann Rudolf Glauber réussit à produire le permanganate. Dans la première moitié du XVIIIe, l'oxyde de manganèse était utilisé pour la fabrication du chlore.

Le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele fut le premier à reconnaître que le manganèse était un élément, et son collègue Johan Gottlieb Gahn, isola le manganèse pur par réduction du dioxyde de manganèse avec du carbone.

Vers le début du XIXe siècle, des scientifiques commencèrent à étudier l'utilisation du manganèse dans la fabrication de l'acier, et obtinrent des brevets. En 1816, on remarqua qu'ajouter du manganèse au fer le durcissait sans le rendre plus cassant.

L'Afrique du Sud possède à peu près 80 % des réserves mondiales estimées, et l'Ukraine 10 %[5].

Origine

Les minerais les plus abondants sont la pyrolusite MnO2, la psilomelane [ (Ba, H2O) 2Mn5O10] et la rhodochrosite (MnCO3).

Le manganèse apparaît aussi dans ce qu'on nomme des nodules polymétalliques sur le fond de l'océan. Ces nodules comprennent du fer, du nickel, du cobalt, du cuivre et du manganèse à raison de 1, 5 à 50 %.

Utilisations

Manganèse

Près de 90 % de la production de manganèse est utilisée pour la préparation d'alliages, essentiellement d'aciers, comme :

Santé

Articles détaillés : radical (chimie) et superoxyde dismutase.

Le manganèse est un oligo-élément indispensable à l'homme pour survivre mais devient toxique quand la consommation est trop importante.

Les besoins journaliers pour un adulte sont de 2 à 3 mg. La limite de sécurité définie par l'Afssa est de 4, 2 à 10 mg par jour. Un excès de manganèse se traduit par des troubles du dispositif nerveux.

Il est utilisé par le cerveau et le dispositif respiratoire. C'est un élément essentiel dans la synthèse d'enzymes importantes dans la lutte contre le stress oxydant.

Il entre aussi dans la fabrication de la vitamine B1 (thiamine) et de la vitamine E.

On le trouve essentiellement dans le seigle, le riz complet, le soja, l'avocat, les haricots verts, les épinards, les noix, l'huile d'olive, le jaune d'œuf, les huîtres, le thé et les herbes de Provence.

Le manganèse agit comme cofacteur de plusieurs enzymes qui favorisent une douzaine de différents processus métaboliques. Il participe aussi à la prévention des dommages causés par les radicaux libres.

Précautions

L'inhalation d'aérosols de dioxyde de manganèse[6] est dangereuse[7].

Liens externes

Notes et références

  1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)  
  2. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p.  2832 - 2838 lien DOI ] 
  3. Entrée de «Manganese, Powder» dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la BGIA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 11 février 2010 (JavaScript indispensable)
  4. «Maganèse élémentaire» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  5. (en) USGS Minerals – Manganese
  6. C'est un produit solide pulvérulent.
  7. Voir la fiche toxicologique fiche toxicologique Dioxyde de Manganèse sur le site de l'INRS


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés

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