Cet élément, sous forme de pyrolusite (dioxyde de manganèse, MnO2), était utilisé par les artistes rupestres préhistoriques de la grotte de Lascaux, en France, il y a déjà 30 000 ans. Plus tard, dans l'Egypte ancienne les fabricants de verre utilisaient des minéraux contenant ce métal pour éliminer la teinte verdâtre pâle du verre naturel.

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Excellents minerais ont été trouvés dans la région de Magnésie, au nord de la Grèce, au sud de la Macédoine, et c'est à ce moment-là que la confusion autour du nom a commencé. Divers minerais de la région contenant à la fois du magnésium et du manganèse étaient simplement appelés magnésie. Au XVIIe siècle, le terme magnésie alba ou magnésie blanche a été adopté pour les minéraux de magnésium, tandis que le nom de magnésie noire était utilisé pour les oxydes de manganèse plus foncés.

À propos, les célèbres minéraux magnétiques découverts dans cette région étaient appelés pierre de magnésie, qui est finalement devenue l'aimant d'aujourd'hui. La confusion a continué pendant un certain temps jusqu'à ce qu'à la fin du XVIIIe siècle, un groupe de chimistes suédois arrive à la conclusion que le manganèse était un élément distinct. En 1774, un membre du groupe présenta ces découvertes à l'Académie de Stockholm et, la même année, Johan Gottlieb Hahn devint la première personne à obtenir du manganèse pur et à prouver qu'il s'agit d'un élément distinct.

Manganèse - élément chimique, caractéristiques du manganèse

C'est lourd métal blanc argenté, qui s'assombrit lentement à l'air libre. Dur et plus cassant que le fer, il a une densité de 7,21 et un point de fusion de 1 244 °C. Symbole chimique Mn, poids atomique 54,938, numéro atomique 25. Dans le cadre des formules lire comme manganèse, par exemple, KMnO 4 - potassium-manganèse environ quatre. C'est un élément très répandu dans les roches, sa quantité est estimée à 0,085% de la masse de la croûte terrestre.

Il existe plus de 300 minéraux différents contenant cet élément. De grands gisements terrestres se trouvent en Australie, au Gabon, en Afrique du Sud, au Brésil et en Russie. Mais on en trouve encore plus au fond des océans, principalement à des profondeurs de 4 à 6 kilomètres, de sorte que leur extraction n’y est pas commercialement viable.

Les minéraux de fer oxydés (hématite, magnétite, limonite et sidérite) contiennent 30 % de cet élément. Une autre source potentielle est constituée par les dépôts d'argile et de boue rouge, qui contiennent des nodules contenant jusqu'à 25 %. Le manganèse le plus pur obtenu par électrolyse de solutions aqueuses.

Le manganèse et le chlore appartiennent au groupe VII du tableau périodique, mais le chlore est dans le sous-groupe principal et le manganèse est dans le sous-groupe secondaire, qui comprend également le technétium Tc et le rhénium Ke - des analogues électroniques complets. Le manganèse Mn, le technétium Tc et le rhénium Ke sont des analogues électroniques complets avec la configuration des électrons de valence.

Cet élément est présent en petites quantités dans les sols agricoles. Dans de nombreux alliages de cuivre, d'aluminium, de magnésium, de nickel, ses différents pourcentages leur confèrent des propriétés physiques et technologiques spécifiques :

• résistance à l'usure;
• résistance à la chaleur;
• résistance à la corrosion;
• fusibilité;
• résistance électrique, etc.

Valence du manganèse

Les états d'oxydation du manganèse vont de 0 à +7. À l'état d'oxydation divalent, le manganèse a un caractère nettement métallique et une forte tendance à former connexions complexes. Dans l'oxydation tétravalente, un caractère intermédiaire entre les propriétés métalliques et non métalliques prédomine, tandis que les oxydations hexavalentes et heptavalentes présentent des propriétés non métalliques.

Oxydes :

Formule. Couleur

Biochimie et pharmacologie

Le manganèse est un élément largement distribué dans la nature et est présent dans la plupart des tissus végétaux et animaux. Les concentrations les plus élevées se trouvent :

• en zeste d'orange;
• dans les raisins;
• dans les baies;
• dans les asperges;
• chez les crustacés;
• chez les gastéropodes ;
• chez les bivalves.

Certains des plus réactions importantes en biologie, la photosynthèse, dépendent entièrement de cet élément. C'est un acteur vedette du centre de réaction du photosystème II, où les molécules d'eau sont converties en oxygène. Sans cela, la photosynthèse est impossible.

C'est un élément essentiel dans tous les organismes vivants connus. Par exemple, l’enzyme responsable de la conversion des molécules d’eau en oxygène lors de la photosynthèse contient quatre atomes de manganèse.

Moyenne corps humain contient environ 12 milligrammes de ce métal. Nous obtenons environ 4 milligrammes chaque jour à partir d’aliments tels que les noix, le son, les céréales, le thé et le persil. Cet élément rend les os du squelette plus durables. Il est également important pour l’absorption de la vitamine B1.

Avantages et propriétés nocives

Cet oligoélément, a une grande importance biologique : il agit comme catalyseur dans la biosynthèse des porphyrines, puis de l'hémoglobine chez les animaux et de la chlorophylle chez les plantes vertes. Sa présence est aussi une condition nécessaire pour l'activité de divers systèmes enzymatiques mitochondriaux, certaines enzymes du métabolisme lipidique et des processus de phosphorylation oxydative.

Les vapeurs ou l'eau potable contaminées par des sels de ce métal entraînent des modifications irritatives des voies respiratoires, une intoxication chronique à tendance progressive et irréversible, caractérisée par des lésions des noyaux gris centraux du système nerveux central, puis un trouble extrapyramidal similaire à la maladie de Parkinson. .

Un tel empoisonnement a souvent caractère professionnel. Elle touche les travailleurs impliqués dans la transformation de ce métal et de ses dérivés, ainsi que les travailleurs des industries chimiques et métallurgiques. En médecine, il est utilisé sous forme de permanganate de potassium comme antiseptique local astringent, ainsi que comme antidote aux poisons alcaloïdes (morphine, codéine, atropine, etc.).

Certains sols contiennent de faibles niveaux de cet élément, c'est pourquoi il est ajouté aux engrais et administré sous forme de additifs alimentaires pour les animaux au pâturage.

Manganèse : application

En tant que métal pur, à l'exception d'une utilisation limitée en électrotechnique, cet élément n'a pas d'autre Applications pratiques, en même temps, il est largement utilisé pour la préparation d’alliages, la production d’acier, etc.

Quand Henry Bessemer a inventé le procédé de fabrication de l'acier en 1856, son acier a été détruit par laminage à chaud. Le problème a été résolu la même année lorsqu’on a découvert que l’ajout de petites quantités de cet élément au fer fondu résolvait le problème. En fait, aujourd’hui, environ 90 % de tout le manganèse est utilisé pour fabriquer de l’acier.

Manganèse – élément chimique avec une masse atomique de 54,9380 et un numéro atomique de 25, de couleur blanc argenté, de grande masse, existe dans la nature sous forme d'isotope stable 35 Mn. La première mention du métal a été enregistrée par l’ancien scientifique romain Pline, qui l’appelait « pierre noire ». À cette époque, le manganèse était utilisé comme azurant pour le verre ; du pyrolusite de manganèse MnO 2 était ajouté à la masse fondue pendant le processus de fusion.

En Géorgie, la pyrolusite de manganèse est utilisée depuis longtemps comme additif lors de la production de fer, appelé magnésie noire et considérée comme l'une des variétés de magnétite (minerai de fer magnétique). Ce n'est qu'en 1774 que le scientifique suédois Scheele prouva que ce composé inconnu de la science métal, et quelques années plus tard, Yu. Gan, en chauffant un mélange de charbon et de pyrolusite, obtint le premier manganèse contaminé par des atomes de carbone.

Distribution naturelle du manganèse

Dans la nature, l'élément chimique manganèse est rare, dans la croûte terrestre il n'en contient que 0,1%, dans la lave volcanique 0,06 à 0,2%, le métal en surface est à l'état dispersé, a la forme Mn 2+. A la surface de la terre, sous l'influence de l'oxygène, des oxydes de manganèse se forment rapidement, les minéraux Mn 3+ et Mn 4+ sont répandus, dans la biosphère le métal est inactif dans un environnement oxydant. Le manganèse est un élément chimique qui migre activement en présence de conditions réductrices ; le métal est très mobile dans les réservoirs naturels acides de la toundra et des paysages forestiers, où prédomine un environnement oxydant. Pour cette raison, les plantes cultivées ont une teneur excessive en métaux ; des nodules de ferromanganèse, des minerais de marais et de lacs à faible pourcentage se forment dans les sols.

Dans les régions au climat sec, un environnement alcalin oxydant prédomine, ce qui limite la mobilité du métal. Il y a un manque de manganèse dans les plantes cultivées, la production agricole ne peut se passer de l'utilisation de microadditifs complexes spéciaux. L'élément chimique n'est pas répandu dans les rivières, mais l'élimination totale peut atteindre des valeurs élevées. Le manganèse est particulièrement abondant dans les zones côtières sous forme de précipitations naturelles. Au fond des océans se trouvent d’importants gisements de métaux qui se sont formés au cours des périodes géologiques anciennes, lorsque le fond était la terre ferme.

Propriétés chimiques du manganèse

Le manganèse appartient à la catégorie des métaux actifs ; à des températures élevées, il réagit activement avec les non-métaux : azote, oxygène, soufre, phosphore et autres. En conséquence, des oxydes de manganèse multivalents se forment. À température ambiante, le manganèse est un élément chimique peu actif ; lorsqu'il est dissous dans des acides, il forme des sels divalents. Lorsqu’il est chauffé sous vide à des températures élevées, un élément chimique peut s’évaporer même à partir d’alliages stables. Les composés du manganèse ressemblent à bien des égards aux composés du fer, du cobalt et du nickel, qui se trouvent dans le même état d’oxydation.

Il existe une grande similitude entre le manganèse et le chrome ; le sous-groupe métallique présente également une stabilité accrue à des états d'oxydation plus élevés avec l'augmentation du numéro atomique de l'élément. Les pérenates sont des agents oxydants moins puissants que les permanganates.

Sur la base de la composition des composés de manganèse (II), la formation d'un métal avec des états d'oxydation plus élevés est autorisée ; de telles transformations peuvent se produire à la fois dans des solutions et dans des sels fondus.
Stabilisation des états d'oxydation du manganèse L'existence d'un grand nombre d'états d'oxydation dans l'élément chimique manganèse s'explique par le fait que dans les éléments de transition, lors de la formation de liaisons avec les orbitales d, leurs niveaux d'énergie sont divisés par un arrangement tétraédrique, octaédrique et carré de ligands. Vous trouverez ci-dessous un tableau des états d'oxydation actuellement connus de certains métaux au cours de la première période de transition.

Il convient de noter les faibles états d’oxydation qui se produisent dans un grand nombre de complexes. Le tableau contient une liste de composés dans lesquels les ligands sont des molécules chimiquement neutres CO, NO et autres.

En raison de la complexation, les états d'oxydation élevés du manganèse sont stabilisés ; les ligands les plus appropriés pour cela sont l'oxygène et le fluor. Si l’on tient compte du fait que le nombre de coordination stabilisant est de six, alors la stabilisation maximale est de cinq. Si l’élément chimique manganèse forme des complexes oxo, des états d’oxydation plus élevés peuvent alors être stabilisés.

Stabilisation du manganèse dans des états d'oxydation inférieurs

La théorie des acides et bases mous et durs permet d'expliquer la stabilisation des différents états d'oxydation des métaux due à la formation de complexes lorsqu'ils sont exposés à des ligands. Les éléments mous stabilisent avec succès les états d’oxydation faibles du métal, tandis que les éléments durs stabilisent positivement les états d’oxydation élevés.

La théorie explique pleinement les liaisons métal sur métal, formellement ces liaisons sont considérées comme des interactions acide-base.

Alliages de manganèse Actif Propriétés chimiques le manganèse lui permet de former des alliages avec de nombreux métaux, tandis qu'un grand nombre de métaux peuvent se dissoudre dans des modifications individuelles du manganèse et le stabiliser. Le cuivre, le fer, le cobalt, le nickel et certains autres métaux sont capables de stabiliser la modification γ ; l'aluminium et l'argent sont capables d'élargir les régions β et σ du magnésium dans les alliages binaires. Ces caractéristiques jouent un rôle important en métallurgie. Le manganèse est un élément chimique qui permet d'obtenir des alliages ayant des valeurs de ductilité élevées ; ils peuvent être emboutis, forgés et laminés.

Dans les composés chimiques, la valence du manganèse varie entre 2 et 7 ; une augmentation du degré d'oxydation entraîne une augmentation des caractéristiques oxydatives et acides du manganèse. Tous les composés Mn(+2) sont des agents réducteurs. L'oxyde de manganèse a des propriétés réductrices, de couleur gris-vert, ne se dissout pas dans l'eau et les alcalis, mais est parfaitement soluble dans les acides. L'hydroxyde de manganèse Mn(OH) 3 ne se dissout pas dans l'eau, par couleur matière blanche. La formation de Mn(+4) peut être à la fois un agent oxydant (a) et un agent réducteur (b).

MnO 2 + 4HCl = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O (a)

Cette réaction est utilisée lorsqu'il est nécessaire de produire du chlore en laboratoire.

MnO 2 + KClO 3 + 6KOH = KCl + 3K 2 MnO 4 + 3H 2 O (b)

La réaction se produit lors de la fusion des métaux. MnO 2 (oxyde de manganèse) a une couleur brune, l'hydroxyde correspondant est un peu plus foncé.
Propriétés physiques manganèse Le manganèse est un élément chimique d'une densité de 7,2 à 7,4 g/cm 3, point de fusion +1 245°C, bout à une température de +1 250°C. Le métal a quatre modifications polymorphes :

1. α-Mn. Il possède un réseau cubique centré sur le corps, avec 58 atomes dans une cellule unitaire.
2. β-Mn. Il possède un réseau cubique centré sur le corps, avec 20 atomes dans une cellule unitaire.
3. γ-Mn. Il possède un réseau tétragonal, avec 4 atomes dans une cellule.
4. δ-Mn. Il a un réseau cubique centré sur le corps.

Températures de transformations du manganèse : α=β à t°+705°C ; β=γ à t°+1090°С ; γ=δ à t°+1133С. La modification la plus fragile, α, est rarement utilisée en métallurgie. La modification γ possède les indicateurs de plasticité les plus significatifs, elle est le plus souvent utilisée en métallurgie. La modification β est partiellement plastique et est rarement utilisée par l'industrie. Le rayon atomique de l'élément chimique manganèse est de 1,3 A ; les rayons ioniques, selon la valence, vont de 0,46 à 0,91. Le manganèse est paramagnétique, les coefficients de dilatation thermique sont de 22,3×10 -6 deg -1. Les propriétés physiques peuvent varier légèrement en fonction de la pureté du métal et de sa valence réelle.
Méthode de production de manganèse L'industrie moderne produit du manganèse en utilisant une méthode développée par l'électrochimiste V.I. Agladze par électrohydrolyse de solutions aqueuses du métal avec addition de (NH 4) 2SO 4 ; pendant le processus, l'acidité de la solution doit être comprise entre pH = 8,0-8,5. Les anodes en plomb et les cathodes en alliage à base de titane AT-3 sont immergées dans la solution ; les cathodes en titane peuvent être remplacées par des cathodes en acier inoxydable. L'industrie utilise de la poudre de manganèse qui, une fois le processus terminé, est retirée des cathodes et le métal se dépose sous forme de flocons. Le mode de production est considéré comme énergivore, ce qui a un impact direct sur l’augmentation des coûts. Si nécessaire, le manganèse collecté est ensuite fondu, ce qui facilite son utilisation en métallurgie.

Le manganèse est un élément chimique qui peut être obtenu par le procédé halogène en chlorant le minerai et en réduisant davantage les halogénures résultants. Cette technologie fournit à l'industrie du manganèse dont la quantité d'impuretés technologiques étrangères ne dépasse pas 0,1 %. Un métal plus contaminé est obtenu lors d'une réaction aluminothermique :

3Mn 3 O 4 + 8Al = 9Mn + 4A l2 O 3

Ou l'électrothermie. Pour éliminer les émissions nocives, une ventilation forcée puissante est installée dans les ateliers de production : conduits d'air en PVC, ventilateurs centrifuges. Le taux de renouvellement d'air est réglementé par la réglementation et doit assurer le séjour en toute sécurité des personnes dans les zones de travail.
Utilisations du manganèse Le principal consommateur de manganèse est la métallurgie des fers. Le métal est également largement utilisé dans l’industrie pharmaceutique. Pour une tonne d'acier fondu, il faut 8 à 9 kilogrammes ; avant d'introduire l'élément chimique dans l'alliage de manganèse, il est d'abord fondu avec du fer pour obtenir du ferromanganèse. Dans l'alliage, la part de l'élément chimique manganèse peut aller jusqu'à 80 %, le carbone jusqu'à 7 %, le reste est occupé par le fer et diverses impuretés technologiques. Grâce à l'utilisation d'additifs, les caractéristiques physiques et mécaniques des aciers fondus dans les hauts fourneaux sont considérablement augmentées. La technologie convient également à l’utilisation d’additifs dans les fours sidérurgiques électriques modernes. En raison de l'ajout de ferromanganèse à haute teneur en carbone, l'acier est désoxydé et désulfuré. En ajoutant du ferromanganèse à moyenne et faible teneur en carbone, la métallurgie produit des aciers alliés.

L'acier faiblement allié contient 0,9 à 1,6 % de manganèse, l'acier fortement allié jusqu'à 15 %. L'acier contenant 15 % de manganèse et 14 % de chrome présente des niveaux élevés de résistance physique et de résistance à la corrosion. Le métal est résistant à l'usure, peut fonctionner dans des conditions de température difficiles et n'a pas peur du contact direct avec des composés chimiques agressifs. Tel haute performance permettre l'utilisation de l'acier pour la fabrication des structures les plus critiques et des unités industrielles fonctionnant dans des conditions difficiles.

Le manganèse est un élément chimique également utilisé lors de la fusion des alliages sans fer. Lors de la production d'aubes de turbines industrielles à grande vitesse, un alliage cuivre-manganèse est utilisé et du bronze contenant du manganèse est utilisé pour les hélices. En plus de ces alliages, le manganèse en tant qu'élément chimique est présent dans l'aluminium et le magnésium. Il améliore considérablement les caractéristiques de performance des alliages non ferreux, les rendant hautement déformables, résistants aux processus de corrosion et à l'usure.

Les aciers alliés sont le matériau principal de l’industrie lourde et sont indispensables lors de la production de divers types d’armes. Largement utilisé dans la construction navale et la construction aéronautique. La présence d’une réserve stratégique de manganèse est une condition de la capacité de défense élevée de tout État. À cet égard, la production de métaux augmente chaque année. De plus, le manganèse est un élément chimique utilisé lors de la production du verre, dans agriculture, impression, etc.

Le manganèse dans la flore et la faune

Dans la nature vivante, le manganèse est un élément chimique qui joue un rôle important dans le développement. Cela affecte les caractéristiques de croissance, la composition du sang et l'intensité du processus de photosynthèse. Chez les plantes, sa quantité est de dix millièmes de pour cent et chez les animaux de cent millièmes de pour cent. Mais même un contenu aussi mineur a un impact notable sur la plupart de leurs fonctions. Il active l'action des enzymes, affecte la fonction de l'insuline, le métabolisme minéral et hématopoïétique. La carence en manganèse provoque diverses maladies, aiguës et chroniques.

Le manganèse est un élément chimique largement utilisé en médecine. Le manque de manganèse réduit l'endurance physique, provoque certains types d'anémie et perturbe les processus métaboliques du tissu osseux. Les propriétés désinfectantes du manganèse sont largement connues, ses solutions sont utilisées lors du traitement des tissus nécrotiques.

Une quantité insuffisante de manganèse dans l’alimentation animale entraîne une diminution de la prise de poids quotidienne. Pour les plantes, cette situation provoque des taches, des brûlures, des chloroses et d'autres maladies. Si des signes d'empoisonnement sont détectés, un traitement médicamenteux spécial est prescrit. Une intoxication grave peut provoquer le syndrome parkinsonien au manganèse, une maladie difficile à traiter qui a un impact négatif sur le système nerveux central. système nerveux personne.

Les besoins quotidiens en manganèse peuvent atteindre 8 mg, la principale quantité qu'une personne reçoit de l'alimentation. Dans ce cas, l’alimentation doit être équilibrée en tous les nutriments. En cas de charge de travail accrue et d'ensoleillement insuffisant, la dose de manganèse est ajustée sur la base d'un test sanguin général. Des quantités importantes de manganèse se trouvent dans les champignons, les châtaignes d’eau, les lentilles d’eau, les mollusques et les crustacés. Leur teneur en manganèse peut atteindre plusieurs dixièmes de pour cent.

Lorsque le manganèse pénètre dans l'organisme à des doses excessives, des maladies des tissus musculaires et osseux peuvent survenir, les voies respiratoires sont affectées et le foie et la rate sont endommagés. Il faut beaucoup de temps pour éliminer le manganèse de l'organisme ; pendant cette période, les caractéristiques toxiques augmentent avec un effet d'accumulation. La concentration de manganèse dans l'air autorisée par les autorités sanitaires doit être ≤ 0,3 mg/m 3 ; les paramètres sont surveillés dans des laboratoires spéciaux par prélèvement d'air. L'algorithme de sélection est réglementé par les réglementations de l'État.

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Aliments riches en manganèse

Sources de nourriture- grains et céréales complets, fruits, légumes verts, haricots secs, thé, gingembre, clous de girofle. Les mécanismes d'action biochimiques du manganèse sont associés à sa participation au fonctionnement de nombreux systèmes enzymatiques. Le manganèse est nécessaire à la croissance normale, au maintien de la fonction reproductive, au métabolisme normal du tissu conjonctif ; il participe également à la régulation du métabolisme des glucides et des lipides et stimule la biosynthèse du cholestérol. On pense que le manganèse participe à la synthèse ou au métabolisme de l’insuline. Le manganèse a des propriétés lipotropes : il prévient la stéatose hépatique et favorise l’utilisation globale des graisses. C'est un composant des superoxydes dismutases, qui jouent un rôle important dans la protection de l'organisme contre les effets nocifs des radicaux peroxydes.

Tableau clinique de l'hypomanganose chez les athlètes n’est pas différent du tableau clinique chez d’autres personnes. Une carence en manganèse peut entraîner une altération du métabolisme des glucides, telle qu'un diabète non insulino-dépendant, une hypocholestérolémie, un retard de croissance des cheveux et des ongles, une augmentation de la préparation aux convulsions, des allergies, des dermatites, une altération de la formation du cartilage et de l'ostéoporose. La carence en manganèse est enregistrée dans diverses formes d'anémie, de dysfonctionnements de la reproduction, de retard de croissance, de diminution du poids corporel, etc.

Avec le développement de l'ostéoporose, l'apport en calcium aggrave la carence en manganèse, car il complique son absorption dans l'organisme. Absorption intestinale Les phosphates et le fer interfèrent également. La consommation d'aliments contenant des quantités importantes de tanins et d'oxalates (comme le thé et les épinards) peut interférer avec l'absorption du manganèse.

Pour l'intoxication chronique Le manganèse se caractérise par des troubles asthéniques : fatigue accrue, somnolence, diminution de l'activité, diversité des intérêts, troubles de la mémoire. Dans l'état neurologique, on note une hypomimie, une dystonie ou une hypertonie, éventuellement une réanimation ou une diminution des réflexes tendineux, une hyperesthésie des extrémités distales, des troubles autonomes périphériques et centraux. Dans les formes sévères d'intoxication, le parkinsonisme constitue le principal tableau clinique. L’excès de manganèse augmente les carences en magnésium et en cuivre.

Dans des études d'équilibre menées auprès d'athlètes adultes hautement qualifiés pendant la période d'entraînement hivernal, il a été constaté que le jour d'une course de fond de 30 km, la teneur en fer, cuivre et manganèse dans l'alimentation se situait à la limite inférieure de la norme physiologique. pour les personnes non sportives. Sous l'influence d'une activité physique intense, la libération de microéléments par les intestins et les reins dépassait largement leur apport alimentaire. Le bilan des trois microéléments était négatif. Pendant trois jours de repos après la course, dans un contexte de nutrition insuffisante en micronutriments, les pertes de fer et de cuivre n'ont pas été compensées. L'enrichissement de l'alimentation avec un complexe de microéléments s'est accompagné d'une rétention importante de fer, de cuivre et de manganèse dans l'organisme des sportifs. À mesure que l'apport de fer médicinal augmentait, l'excrétion de cuivre et de manganèse par le tractus gastro-intestinal augmentait considérablement.

Il existe donc un lien entre le manganèse et le fer : en cas de carence en fer, davantage de manganèse sera absorbé par l'alimentation (avec possibilité d'intoxication en raison de son excès). En revanche, si l’organisme est « surchargé » en fer, la capacité d’absorption du manganèse est altérée, ce qui peut conduire à sa carence.

Pendant longtemps, l’un des composés de cet élément, à savoir son dioxyde (appelé pyrolusite), a été considéré comme un type de minerai de fer magnétique. Ce n'est qu'en 1774 qu'un chimiste suédois découvrit que la pyrolusite contenait un métal inexploré. En chauffant ce minéral avec du charbon, il a été possible d'obtenir ce même métal inconnu. Au début, on l'appelait manganum, puis il est apparu nom moderne- du manganèse. L'élément chimique possède de nombreuses propriétés intéressantes, qui seront discutées ci-dessous.

Situé dans un sous-groupe latéral du septième groupe du tableau périodique (important : tous les éléments des sous-groupes latéraux sont des métaux). Formule électronique 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (formule typique de l'élément D). Le manganèse en tant que substance libre a une couleur blanc argenté. En raison de son activité chimique, on le trouve dans la nature uniquement sous forme de composés tels que des oxydes, des phosphates et des carbonates. La substance est réfractaire, le point de fusion est de 1244 degrés Celsius.

Intéressant! Dans la nature, on ne trouve qu'un seul isotope d'un élément chimique, ayant une masse atomique de 55. Les isotopes restants sont obtenus artificiellement et les plus stables isotope radioactif avec une masse atomique de 53 (demi-vie approximativement la même que celle de l'uranium).

État d'oxydation du manganèse

Il possède six états d’oxydation différents. À l'état d'oxydation zéro, l'élément est capable de former des composés complexes avec des ligands organiques (par exemple, P(C5H5)3), ainsi que des ligands inorganiques :

• monoxyde de carbone (dimanganèse décacarbonyle),
• azote,
• trifluorure de phosphore,
• l'oxyde nitrique.

L'état d'oxydation +2 est typique des sels de manganèse. Important : ces composés ont des propriétés purement réparatrices. Les composés les plus stables avec un degré d'oxydation de +3 sont l'oxyde de Mn2O3, ainsi que l'hydrate de cet oxyde Mn(OH)3. A +4, les plus stables sont le MnO2 et l'oxyde-hydroxyde amphotère MnO(OH)2.

L'état d'oxydation du manganèse +6 est typique de l'acide manganèse et de ses sels, qui n'existent qu'en solution aqueuse. L'état d'oxydation de +7 est typique de l'acide permanganique, de son anhydride et de ses sels - les permanganates (analogues aux perchlorates) - des agents oxydants puissants, existant uniquement dans une solution aqueuse. Fait intéressant, lors de la réduction du permanganate de potassium (appelé dans la vie quotidienne permanganate de potassium), trois réactions différentes sont possibles :

• En présence d'acide sulfurique, l'anion MnO4- est réduit en Mn2+.
• Si le milieu est neutre, l'ion MnO4- est réduit en MnO(OH)2 ou MnO2.
• En présence d'alcali, l'anion MnO4- est réduit en ion manganate MnO42-.

Le manganèse comme élément chimique

Propriétés chimiques

Dans des conditions normales, il est inactif. La raison en est un film d'oxyde qui apparaît lorsqu'il est exposé à l'oxygène de l'air. Si la poudre métallique est légèrement chauffée, elle brûle et se transforme en MnO2.

Lorsqu'il est chauffé, il interagit avec l'eau, déplaçant l'hydrogène. À la suite de la réaction, on obtient de l’hydroxyde Mn(OH)2 pratiquement insoluble. Cette substance empêche toute interaction ultérieure avec l'eau.

Intéressant! L'hydrogène est soluble dans le manganèse et, à mesure que la température augmente, la solubilité augmente (on obtient une solution du gaz dans le métal).

Lorsqu'il est chauffé très fortement (températures supérieures à 1 200 degrés Celsius), il réagit avec l'azote, donnant lieu à des nitrures. Ces composés peuvent avoir des compositions différentes, ce qui est typique des berthollides. Il interagit avec le bore, le phosphore, le silicium et sous forme fondue avec le carbone. La dernière réaction se produit lors de la réduction du manganèse avec du coke.

Lors de la réaction avec des acides sulfurique et chlorhydrique dilués, du sel est obtenu et de l'hydrogène est libéré. Mais l'interaction avec l'acide sulfurique fort est différente : les produits de réaction sont du sel, de l'eau et du dioxyde de soufre (initialement acide sulfurique est réduit en soufre ; mais en raison de l'instabilité, l'acide sulfureux se décompose en dioxyde de soufre et en eau).

Lorsqu'il réagit avec de l'acide nitrique dilué, on obtient du nitrate, de l'eau et de l'oxyde nitrique.

Forme six oxydes :

• le protoxyde d'azote, ou MnO,
• oxyde, ou Mn2O3,
• oxyde-oxyde Mn3O4,
• dioxyde, ou MnO2,
• anhydride de manganèse MnO3,
• anhydride de manganèse Mn2O7.

Intéressant! Sous l'influence de l'oxygène atmosphérique, le protoxyde d'azote se transforme progressivement en oxyde. L'anhydride de permanganate n'a pas été isolé sous forme libre.

L'oxyde est un composé avec un état d'oxydation dit fractionnaire. Lorsqu'ils sont dissous dans des acides, des sels de manganèse divalent se forment (les sels avec le cation Mn3+ sont instables et sont réduits en composés avec le cation Mn2+).

Le dioxyde, l'oxyde et le protoxyde d'azote sont les oxydes les plus stables. L'anhydride de manganèse est instable. Il existe des analogies avec d'autres éléments chimiques :

• Mn2O3 et Mn3O4 sont des oxydes basiques et leurs propriétés sont similaires à celles de composés de fer similaires ;
• Le MnO2 est un oxyde amphotère, dont les propriétés sont similaires à celles des oxydes d'aluminium et de chrome trivalent ;
• Le Mn2O7 est un oxyde acide, ses propriétés sont très similaires à celles oxyde supérieur chlore

Il est facile de remarquer l’analogie avec les chlorates et les perchlorates. Les manganates, comme les chlorates, sont obtenus indirectement. Mais les permanganates peuvent être obtenus soit directement, c'est-à-dire par l'interaction d'un anhydride et d'un oxyde/hydroxyde métallique en présence d'eau, soit indirectement.

En chimie analytique, le cation Mn2+ appartient au cinquième groupe analytique. Il existe plusieurs réactions permettant de détecter ce cation :

• Lors de l'interaction avec le sulfure d'ammonium, un précipité de MnS se forme, sa couleur est chair ; Lorsque des acides minéraux sont ajoutés, le précipité se dissout.
• Lors de la réaction avec des alcalis, un précipité blanc de Mn(OH)2 est obtenu ; cependant, lors de l'interaction avec l'oxygène atmosphérique, la couleur du précipité passe du blanc au brun - du Mn(OH)3 est obtenu.
• Si du peroxyde d'hydrogène et une solution alcaline sont ajoutés aux sels contenant le cation Mn2+, un précipité brun foncé, MnO(OH)2, précipite.
• Lorsqu'un agent oxydant (dioxyde de plomb, bismuthate de sodium) et une solution forte d'acide nitrique sont ajoutés aux sels contenant le cation Mn2+, la solution devient pourpre - cela signifie que Mn2+ a été oxydé en HMnO4.

Propriétés chimiques

Valence du manganèse

L'élément appartient au septième groupe. Manganèse typique - II, III, IV, VI, VII.

La valence zéro est typique d'une substance libre. Les composés divalents sont des sels avec le cation Mn2+, les composés trivalents sont l'oxyde et l'hydroxyde, les composés tétravalents sont le dioxyde, ainsi que l'oxyde-hydroxyde. Les composés hexavalents et heptavalents sont des sels avec les anions MnO42- et MnO4-.

Comment obtenir et à partir de quoi obtient-on le manganèse ? À partir de minerais de manganèse et de ferromanganèse, ainsi que de solutions salines. Il existe trois manières différentes d’obtenir du manganèse :

• récupération avec du coca,
• l'aluminothermie,
• électrolyse.

Dans le premier cas, le coke et le monoxyde de carbone sont utilisés comme agent réducteur. Le métal est récupéré à partir de minerai contenant un mélange d'oxydes de fer. Le résultat est à la fois du ferromanganèse (un alliage avec du fer) et du carbure (qu'est-ce que le carbure ? c'est un composé de métal et de carbone).

Pour obtenir une substance plus pure, l'une des méthodes de métallothermie est utilisée - l'aluminothermie. Tout d’abord, la pyrolusite est calcinée, ce qui produit du Mn2O3. L'oxyde obtenu est ensuite mélangé à de la poudre d'aluminium. Au cours de la réaction, beaucoup de chaleur est libérée, ce qui fait fondre le métal résultant et l'oxyde d'aluminium le recouvre d'un « bouchon » de laitier.

Le manganèse est un métal d'activité moyenne et se situe dans la série Beketov à gauche de l'hydrogène et à droite de l'aluminium. Cela signifie que lors de l'électrolyse de solutions aqueuses de sels avec le cation Mn2+, le cation métallique est réduit à la cathode (lors de l'électrolyse d'une solution très diluée, l'eau est également réduite à la cathode). Lors de l'électrolyse d'une solution aqueuse de MnCl2, les réactions suivantes se produisent :

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

Cathode (électrode chargée négativement) : Mn2+ + 2e Mn0

Anode (électrode chargée positivement) : 2Cl- - 2e 2Cl0 Cl2

L’équation finale de la réaction est :

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

L'électrolyse produit le manganèse le plus pur.

Vidéo utile : le manganèse et ses composés

Application

L'utilisation du manganèse est assez répandue. Le métal lui-même et ses divers composés sont utilisés. Sous sa forme libre, il est utilisé en métallurgie à diverses fins :

• comme « désoxydant » lors de la fusion de l'acier (l'oxygène se lie et du Mn2O3 se forme) ;
• comme élément d'alliage : il produit un acier solide avec une résistance élevée à l'usure et aux chocs ;
• pour la fusion de l'acier dit de qualité blindée ;
• comme composant du bronze et du laiton ;
• pour créer du manganin, un alliage avec du cuivre et du nickel. Divers appareils électriques, tels que les rhéostats, sont fabriqués à partir de cet alliage

Le MnO2 est utilisé pour fabriquer des cellules galvaniques Zn-Mn. Le MnTe et le MnAs sont utilisés en génie électrique.

Applications du manganèse

Le permanganate de potassium, souvent appelé permanganate de potassium, est largement utilisé aussi bien dans la vie quotidienne (pour les bains médicinaux) que dans l'industrie et les laboratoires. La couleur pourpre du permanganate se décolore lorsque des hydrocarbures insaturés comportant des doubles et triples liaisons traversent la solution. Lorsqu'ils sont fortement chauffés, les permanganates se décomposent. Cela produit des manganates, du MnO2 et de l'oxygène. C'est l'un des moyens d'obtenir de l'oxygène chimiquement pur dans des conditions de laboratoire.

Les sels d'acide permanganate ne peuvent être obtenus qu'indirectement. Pour ce faire, le MnO2 est mélangé à un alcali solide et chauffé en présence d'oxygène. Une autre façon d'obtenir des manganates solides est la calcination des permanganates.

Les solutions de manganates ont une belle couleur vert foncé. Cependant, ces solutions sont instables et subissent une réaction de dismutation : la couleur vert foncé vire au pourpre, et un précipité brun se forme également. La réaction donne du permanganate et du MnO2.

Le dioxyde de manganèse est utilisé en laboratoire comme catalyseur pour la décomposition du chlorate de potassium (sel de Berthollet), ainsi que pour produire du chlore pur. Fait intéressant, à la suite de l'interaction du MnO2 avec le chlorure d'hydrogène, un produit intermédiaire est obtenu - un composé extrêmement instable MnCl4, qui se décompose en MnCl2 et en chlore. Les solutions neutres ou acidifiées de sels avec le cation Mn2+ ont une couleur rose pâle (Mn2+ forme un complexe avec 6 molécules d'eau).

Vidéo utile : le manganèse - un élément de vie

Conclusion

C'est une brève description de le manganèse et ses propriétés chimiques. C'est un métal blanc argenté d'activité moyenne, qui n'interagit avec l'eau que lorsqu'il est chauffé et, selon le degré d'oxydation, présente des propriétés métalliques et non métalliques. Ses composés sont utilisés dans l'industrie, à la maison et dans les laboratoires pour produire de l'oxygène pur et du chlore.

En contact avec

Le manganèse est un élément du sous-groupe latéral du septième groupe de la quatrième période du système périodique des éléments chimiques de D.I. Mendeleev, de numéro atomique 25. Il est désigné par le symbole Mn (lat. Manganum).

Histoire de la découverte du manganèse

Naturaliste et écrivain célèbre Rome antique Pline l'Ancien a souligné la capacité miraculeuse de la poudre noire à éclaircir le verre. Depuis longtemps, cette substance, qui produit une poudre noire lorsqu'elle est broyée, a été appelée pyrolusite, ou dioxyde de manganèse. Vanocchio Biringuccio a également écrit sur la capacité de la pyrolusite à nettoyer le verre en 1540. La pyrolusite est le minerai le plus important pour la production de manganèse, un métal utilisé principalement en métallurgie.

Le manganèse et le magnésium tirent leur nom du mot « magnésie ». L'origine des noms de deux éléments chimiques issus du même mot s'explique par le fait que la pyrolusite pendant longtemps contrastait avec la magnésie blanche et était appelée magnésie noire. Après avoir obtenu le métal sous sa forme pure, le manganèse a été renommé. Le nom est basé sur le mot grec « manganèse », qui signifie nettoyer (une allusion à son utilisation ancienne comme « nettoyant » pour le verre). Certains chercheurs pensent que le nom de l'élément vient de mot latin Le «magnes» est un aimant, car la pyrolusite, dont est extrait le manganèse, était considérée dans l'Antiquité comme un type de substance que l'on appelle aujourd'hui minerai de fer magnétique.

Le manganèse a été découvert en 1774 par le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele. Il est vrai que Scheele n'a isolé ni manganèse, ni molybdène, ni tungstène sous forme pure ; il indiqua seulement que les minéraux qu'il examinait contenaient ces nouveaux éléments. L'élément n° 25 a été découvert dans le minéral pyrolusite MnO 2 · H 2 O, connu de Pline l'Ancien. Pline le considérait comme un type de minerai de fer magnétique, bien que la pyrolusite ne soit pas attirée par un aimant. Pline a donné une explication à cette contradiction.

Dans les manuscrits du célèbre alchimiste Albert le Grand (XIIIe siècle), ce minéral est appelé « magnésie ». Au 16ème siècle On trouve déjà le nom «manganèse», qui a peut-être été donné par les verriers et vient du mot «manganidzein» - nettoyer.

Lorsque Scheele faisait des recherches sur la pyrolusite en 1774, il envoya des échantillons de ce minéral à son ami Johan Gottlieb Hahn. Hahn, plus tard professeur et chimiste exceptionnel de son temps, roulait de la pyrolusite en boules, ajoutant de l'huile au minerai, et chauffait fortement la pyrolyse dans un creuset recouvert de charbon de bois. Les boulets de métal résultants pesaient trois fois moins que les boulets de minerai. C'était du manganèse. Le nouveau métal fut d'abord appelé « magnésie », mais comme la magnésie blanche, l'oxyde de magnésium, était déjà connue à cette époque, le métal fut rebaptisé « magnésium » ; ce nom fut adopté par la Commission française de nomenclature en 1787. Mais en 1808, Humphry Davy découvrit le magnésium et l'appela aussi « magnésium » ; puis, pour éviter toute confusion, le manganèse a commencé à être appelé « manganum ». »

En Russie, le manganèse a longtemps été appelé pyrolusite, jusqu'en 1807 A.I. Scherer n'a pas proposé d'appeler le métal obtenu à partir de la pyrolusite manganèse, et le minéral lui-même à cette époque était appelé manganèse noir.

Présence de manganèse dans la nature

Le manganèse est le 14ème élément le plus abondant sur Terre et le deuxième après le fer. Heavy métal contenu dans la croûte terrestre (0,03% de nombre total atomes de la croûte terrestre). Dans la biosphère, le manganèse migre vigoureusement en conditions réductrices et est inactif en milieu oxydant. Le manganèse est le plus mobile dans les eaux acides des paysages de toundra et de forêt, où on le trouve sous forme de Mn 2+. La teneur en manganèse y est souvent élevée et les plantes cultivées souffrent dans certains endroits d'un excès de manganèse. La quantité pondérale de manganèse passe des roches acides (600 g/t) aux roches basiques (2,2 kg/t). Il accompagne le fer dans nombre de ses minerais, mais il existe également des gisements indépendants de manganèse. Jusqu'à 40 % des minerais de manganèse sont concentrés dans le gisement de Chiatura (région de Kutaisi). Le manganèse dispersé dans les roches est emporté par l'eau et transporté dans l'océan mondial. Dans le même temps, sa teneur dans l'eau de mer est insignifiante (10 −7 -10 −6 %), et dans les endroits profonds de l'océan, sa concentration augmente jusqu'à 0,3 % en raison de l'oxydation par l'oxygène dissous dans l'eau avec formation d'eau. l'oxyde de manganèse insoluble, qui se présente sous forme hydratée (MnO2 X H 2 O) et coule dans les couches inférieures de l'océan, formant au fond ce qu'on appelle des nodules de fer-manganèse, dans lesquels la quantité de manganèse peut atteindre 45 % (ils contiennent également des impuretés de cuivre, de nickel et de cobalt). De tels nodules pourraient devenir à l’avenir une source de manganèse pour l’industrie.

Ce métal est à peu près aussi courant que le soufre ou le phosphore. De riches gisements de minerais de manganèse se trouvent en Inde, au Brésil, en Afrique de l'Ouest et du Sud.

En Russie, c'est une matière première extrêmement rare ; on connaît les gisements suivants : « Usinskoye » dans la région de Kemerovo, « Polunochnoye » dans la région de Sverdlovsk, « Porozhinskoye » dans le territoire de Krasnoyarsk, « South-Khinganskoye » dans la région autonome juive. Région, zone « Rogachevo-Taininskaya » et champ « Severo-Taininskoye » sur Novaya Zemlya.

Obtention du manganèse

Le premier manganèse métallique a été obtenu par réduction de la pyrolusite avec du charbon : MnO 2 + C → Mn + 2CO. Mais ce n’était pas du manganèse élémentaire. Comme ses voisins du tableau périodique, le chrome et le fer, le manganèse réagit avec le carbone et contient toujours un mélange de carbure. Cela signifie que le manganèse pur ne peut pas être obtenu à partir du carbone. Actuellement, trois méthodes sont utilisées pour obtenir du manganèse métallique : silicothermique (réduction par le silicium), aluminothermique (réduction par l'aluminium) et électrolytique.

La méthode la plus utilisée était la méthode aluminothermique, développée à la fin du XIXe siècle. Dans ce cas, il est préférable d'utiliser l'oxyde de manganèse Mn 3 O 4 plutôt que la pyrolusite comme matière première de manganèse. La pyrolusite réagit avec l'aluminium en libérant tellement de chaleur que la réaction peut facilement devenir incontrôlable. Par conséquent, avant de réduire la pyrolusite, elle est brûlée et l'oxyde-oxyde déjà obtenu est mélangé avec de la poudre d'aluminium et incendié dans un récipient spécial. La réaction 3Mn 3 O 4 + 8Al → 9Mn + 4Al 2 O 3 commence - assez rapidement et ne nécessite pas d'énergie supplémentaire. La masse fondue résultante est refroidie, les scories fragiles sont coupées et le lingot de manganèse est broyé et envoyé pour un traitement ultérieur.

Cependant, la méthode aluminothermique, tout comme la méthode silicothermique, ne produit pas de manganèse de haute pureté. Le manganèse aluminothermique peut être purifié par sublimation, mais cette méthode est inefficace et coûteuse. Par conséquent, les métallurgistes recherchent depuis longtemps de nouvelles façons d’obtenir du manganèse métallique pur et, naturellement, se sont principalement appuyés sur le raffinage électrolytique. Mais contrairement au cuivre, au nickel et à d’autres métaux, le manganèse déposé sur les électrodes n’était pas pur : il était contaminé par des impuretés d’oxyde. De plus, le métal obtenu était poreux, fragile et peu pratique à traiter.

De nombreux scientifiques célèbres ont tenté de trouver le mode optimal pour l'électrolyse des composés de manganèse, mais sans succès. Ce problème a également été résolu en 1919 par le scientifique soviétique R.I. Agladze (maintenant membre à part entière de l'Académie des sciences de la RSS de Géorgie). Grâce à la technologie d'électrolyse qu'il a développée, un métal assez dense contenant jusqu'à 99,98 % de l'élément n°25 est obtenu à partir de sels de chlorure et d'acide sulfurique. Cette méthode a constitué la base de la production industrielle de manganèse métallique.

Extérieurement, ce métal est similaire au fer, mais plus dur. Il s'oxyde à l'air, mais, comme l'aluminium, un film d'oxyde recouvre rapidement toute la surface du métal et empêche toute oxydation ultérieure. Le manganèse réagit rapidement avec les acides, forme des nitrures avec l'azote et des carbures avec le carbone. En général, métal typique.

Propriétés physiques du manganèse

La densité du manganèse est de 7,2 à 7,4 g/cm3 ; t pl 1245 °C ; bouillir à 2150 °C. Le manganèse a 4 modifications polymorphes : α-Mn (réseau cubique centré sur le corps avec 58 atomes par maille élémentaire), β-Mn (réseau cubique centré sur le corps avec 20 atomes par maille élémentaire), γ-Mn (tétragonal avec 4 atomes par maille élémentaire). ) et δ-Mn ( corps cubique centré). Température de transformation : α = β 705 °C ; β=γ 1090 °С et γ=δ 1133 °С ; La modification α est fragile ; γ (et en partie β) est plastique, ce qui est important lors de la création d'alliages.

Le rayon atomique du manganèse est de 1,30 Å. rayons ioniques (en Å) : Mn 2+ 0,91, Mn 4+ 0,52 ; Mn 7+ 0,46. Autres propriétés physiques de l'α-Mn : chaleur spécifique (à 25°C) 0,478 kJ/(kg K) [t. par exemple 0,114 kcal/(g °C)] ; coefficient de température de dilatation linéaire (à 20°C) 22,3·10 -6 deg -1 ; conductivité thermique (à 25 °C) 66,57 W/(m K) [t. par exemple 0,159 cal/(cm·sec·°С)] ; résistance électrique volumétrique spécifique 1,5-2,6 μΩ m (soit 150-260 μΩ cm) : coefficient de température de la résistance électrique (2-3) 10 -4 deg -1. Le manganèse est paramagnétique.

Propriétés chimiques du manganèse

Le manganèse est assez actif: lorsqu'il est chauffé, il interagit énergiquement avec les non-métaux - l'oxygène (un mélange d'oxydes de manganèse de différentes valences se forme), l'azote, le soufre, le carbone, le phosphore et autres. A température ambiante, le manganèse ne change pas dans l'air : il réagit très lentement avec l'eau. Il se dissout facilement dans les acides (chlorhydrique, sulfurique dilué), formant des sels de manganèse divalents. Lorsqu'il est chauffé sous vide, le manganèse s'évapore facilement, même à partir d'alliages.

Passive lors de l'oxydation à l'air. Le manganèse en poudre brûle dans l'oxygène (Mn + O 2 → MnO 2). Lorsqu'il est chauffé, le manganèse décompose l'eau, déplaçant l'hydrogène (Mn + 2H 2 O → (t) Mn(OH) 2 + H 2 ), l'hydroxyde de manganèse résultant ralentit la réaction.

Le manganèse absorbe l'hydrogène et, avec l'augmentation de la température, sa solubilité dans le manganèse augmente. À des températures supérieures à 1 200 °C, il réagit avec l’azote, formant des nitrures de compositions diverses.

Le carbone réagit avec le manganèse fondu pour former des carbures Mn 3 C et autres. Il forme également des siliciures, des borures et des phosphures.

Réagit avec les acides chlorhydrique et sulfurique selon l'équation :

Mn + 2H + → Mn 2+ + H 2

Avec l'acide sulfurique concentré, la réaction se déroule selon l'équation :

Mn + 2H 2 SO 4 (conc.) → MnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Le manganèse est stable en solution alcaline.

Le manganèse forme les oxydes suivants : MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, MnO 3 (non isolé à l'état libre) et anhydride de manganèse Mn 2 O 7.

Mn 2 O 7 dans des conditions normales est une substance huileuse liquide vert foncé, très instable ; lorsqu'il est mélangé à de l'acide sulfurique concentré, il s'enflamme matière organique. À 90 °C, le Mn 2 O 7 se décompose de manière explosive. Les oxydes les plus stables sont Mn 2 O 3 et MnO 2, ainsi que l'oxyde combiné Mn 3 O 4 (2MnO·MnO 2, ou sel de Mn 2 MnO 4).

Lorsque l'oxyde de manganèse (IV) (pyrolusite) est fusionné avec des alcalis en présence d'oxygène, des manganates se forment :

2MnO 2 + 4KOH + O 2 → 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O

La solution de manganate a une couleur vert foncé. Une fois acidifié, la réaction se produit :

3K 2 MnO 4 + 3H 2 SO 4 → 3K 2 SO 4 + 2HMnO 4 + MnO(OH) 2 ↓ + H 2 O

La solution devient cramoisie en raison de l'apparition de l'anion MnO 4 − et un précipité brun d'hydroxyde de manganèse (IV) en précipite.

L'acide manganèse est très fort, mais instable, il ne peut être concentré à plus de 20 %. L'acide lui-même et ses sels (permanganates) sont de puissants agents oxydants. Par exemple, le permanganate de potassium, en fonction du pH de la solution, oxyde diverses substances et est réduit en composés de manganèse plus ou moins degrés d'oxydation. En milieu acide - aux composés de manganèse (II), en milieu neutre - aux composés de manganèse (IV), en milieu fortement alcalin - aux composés de manganèse (VI).

Lorsqu'ils sont chauffés, les permanganates se décomposent en libérant de l'oxygène (l'une des méthodes de laboratoire pour produire de l'oxygène pur). La réaction se déroule selon l'équation (en prenant l'exemple du permanganate de potassium) :

2KMnO 4 →(t) K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Sous l'influence d'agents oxydants forts, l'ion Mn 2+ se transforme en ion MnO 4 − :

2MnSO 4 + 5PbO 2 + 6HNO 3 → 2HMnO 4 + 2PbSO 4 + 3Pb(NO 3) 2 + 2H 2 O

Cette réaction est utilisée pour la détermination qualitative du Mn 2+

Lorsque les solutions de sels de Mn(II) sont alcalinisées, un précipité d'hydroxyde de manganèse(II) se précipite, qui brunit rapidement à l'air en raison de l'oxydation.

Application du manganèse dans l'industrie

Le manganèse se trouve dans tous les types d’acier et de fonte. La capacité du manganèse à former des alliages avec la plupart des métaux connus est utilisée pour produire non seulement divers types d'acier au manganèse, mais également un grand nombre d'alliages sans fer (manganines). Parmi ceux-ci, les alliages de manganèse et de cuivre (bronze au manganèse) sont particulièrement remarquables. Comme l'acier, il peut être durci et en même temps magnétisé, bien que ni le manganèse ni le cuivre ne présentent de propriétés magnétiques notables.

Le rôle biologique du manganèse et sa teneur dans les organismes vivants

Le manganèse se trouve dans le corps de toutes les plantes et de tous les animaux, bien que sa teneur soit généralement très faible, de l'ordre du millième de pour cent, il a un effet significatif sur la vie, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un oligo-élément. Le manganèse affecte la croissance, la formation du sang et le fonctionnement des glandes sexuelles. Les feuilles de betterave sont particulièrement riches en manganèse - jusqu'à 0,03 %, et on en trouve également de grandes quantités dans le corps des fourmis rouges - jusqu'à 0,05 %. Certaines bactéries contiennent jusqu'à plusieurs pour cent de manganèse.

Manganèse affecte activement le métabolisme des protéines, des glucides et des graisses. La capacité du manganèse à renforcer l’action de l’insuline et à maintenir un certain taux de cholestérol dans le sang est également considérée comme importante. En présence de manganèse, le corps utilise mieux les graisses. Les céréales (principalement la farine d'avoine et le sarrasin), les haricots, les pois, le foie de bœuf et de nombreux produits de boulangerie sont relativement riches en ce microélément, qui répond pratiquement aux besoins humains quotidiens en manganèse - 5,0 à 10,0 mg.

N'oubliez pas que les composés de manganèse peuvent avoir un effet toxique sur le corps humain. La concentration maximale admissible de manganèse dans l'air est de 0,3 mg/m3. En cas d'intoxication grave, des lésions du système nerveux sont observées avec le syndrome caractéristique du parkinsonisme au manganèse.

Volumes de production de minerai de manganèse en Russie

Marganets GOK – 29%

Le gisement de manganèse a été découvert en 1883. En 1985, la mine Pokrovsky a commencé à extraire du minerai sur la base de ce gisement. Au fur et à mesure que la mine se développait et que de nouvelles carrières et mines émergeaient, le Marganets GOK fut formé.
La structure industrielle de l'usine comprend : deux carrières pour l'extraction à ciel ouvert du minerai de manganèse, cinq mines pour l'exploitation souterraine, trois usines de traitement, ainsi que les ateliers et services auxiliaires nécessaires, incl. réparation mécanique, transport, etc.

Ordjonikidze GOK – 71%

Le principal type de produit fabriqué est le concentré de manganèse de différentes qualités avec une teneur en manganèse pur de 26 % à 43 % (selon la qualité). Les sous-produits sont de l'argile expansée et des boues.

L'entreprise extrait du minerai de manganèse dans les gisements qui lui sont assignés. Les réserves de minerai dureront plus de 30 ans. Les réserves totales de minerai de manganèse en Ukraine dans les usines d'extraction et de traitement d'Ordjonikidze et de Manganèse représentent un tiers de toutes les réserves mondiales.