Manganèse

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Données  v · d · m
Chrome - Manganèse - Fer - Mn Tc           25 Mn                                                                                                                                                                                                                                           Table complète - Table étendue
Général
Nom, Symbole, Numéro	Manganèse, Mn, 25
Série chimique	métaux de transition
Groupe, Période, Bloc	7, 4, d
Masse volumique	7470 kg/m3
Couleur	Blanc argenté
Propriétés atomiques
Masse atomique	54,938 049 u
Rayon atomique (calc)	140 (161) pm
Rayon de covalence	117 pm
Rayon de van der Waals	126 pm
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
Température de fusion	1517 K
Température de vaporisation	2235 K
Énergie de fusion	12,05 kJ/mol
Énergie de vaporisation	226 kJ/mol
Volume molaire	7,35 ×10-6 m3/mol
Pression de la vapeur	121 Pa à 1517 K
Vélocité du son	5150 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling)	1,55
Chaleur massique	480 J/(kg·K)
Conductivité électrique	0,695×106 S/m
Conductivité thermique	7,82 W/(m·K)
1er potentiel d'ionisation	717,3 kJ/mol
2e potentiel d'ionisation	1509 kJ/mol
3e potentiel d'ionisation	3248 kJ/mol
4e potentiel d'ionisation	4940 kJ/mol
5e potentiel d'ionisation	6990 kJ/mol
6e potentiel d'ionisation	9220 kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN période MD Ed MeV PD 52Mn {syn.} 5,591 d ε 4,712 52Cr 53Mn {syn.} 3,74×106 a ε 0,597 53Cr 54Mn {syn.} 312,3 a ε 1,377 54Cr 54Mn {syn.} 312,3 a β- 0,697 54Fe 55Mn 100% stable avec 30 neutrons
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 également 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 pyrolysite, un minéral qui était déjà connu dans l'Antiquité.

Sommaire 1 Caractéristiques notables 2 Histoire 3 Origine 4 Utilisations 5 Santé 6 Précautions

[modifier] 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 facilement oxydé. Le manganèse n'est ferromagnétique qu'après un traitement spécifique.

Les états d'oxydation les plus communs sont +2, +3, +4, +6 et +7, bien que tous les états entre +1 et +7 soient observés. Le Mn²⁺ est souvent en compétition avec le Mg²⁺ dans les systèmes biologiques. Les composés de manganèse ou celui-ci est en état +7 sont de puissants agents oxydants (par exemple, le permanganate de potassium KMnO₄, à la couleur violet sombre bien connue).

[modifier] 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 celui-ci. 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 XVII^e siècle, le chimiste allemand Johann Rudolf Glauber réussit à produire le permanganate. Dans la première moitié du XVIII^e, 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 XIX^e 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.

[modifier] Origine

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

Le manganèse apparaît également dans ce que l'on appelle 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 %.

[modifier] Utilisations

Près de 90 % de la production de manganèse est utilisée pour la préparation d'alliages, principalement d'aciers.

• Acier : rails et notamment aiguillages, outillage, roulements, coffres-forts, socs de charrue. L'acier au manganèse en contient jusqu'à 14 %. Il possède une résistance élevée contre la corrosion et est amagnétique. On utilise également ce type d'acier pour les barreaux et pour les portes de prisons : en le limant, on provoque un durcissement du métal.
• Aluminium : la manganèse augmente la résistance des alliages d'aluminium et les propriétés frottantes (tribologie) de l'alliage contre les aciers. Il est peu soluble dans l'aluminium.
• Piles électriques : On utilise du dioxyde de manganèse dans la pile de Leclanché dite saline. L'électrode centrale (positive) de cette pile est garnie de dioxyde de manganèse (MnO₂) qui joue le rôle de dépolarisant.
• Engrais : Le manganèse est un oligo-élément très important pour beaucoup de plantes, en particulier dans la culture des légumes et des agrumes. Pour compenser un manque de manganèse, on ajoute aux engrais du sulfate de manganèse (MnSO₄) ou de l'acétate de manganèse {Mn(CH₃COO)₂}.
• Biologie : il s'agit d'un oligo-élément indispensable a l'efficacité de la vitamine B1. Il intervient aussi dans certaines métalloprotéines telles que la superoxyde dismutase.
• Coloration du verre : par addition de dioxyde de manganèse (MnO₂), on obtient une couleur violette, brune ou noire. La couleur dépend du mode de préparation et de la composition du verre. La teinte du verre est due à des ions métalliques et à des métaux à l’état colloïdal. La couleur violette spécifique de l'améthyste est également due à la présence de traces de composés de manganèse.
• Pigment noir : Une couleur brun foncé ou noire dans des céramiques (entre autres dans des pierres et dans des dalles) est due à l'addition de dioxyde de manganèse généralement en combinaison avec d'autres oxydes métalliques tels que ceux du fer et du chrome. Les briqueteries sont de grandes consommatrices de dioxyde de manganèse.On colore également certains types de briques avec du dioxyde de manganèse.
• Bronze : l'addition de manganèse - à raison de 5 à 15 % - augmente la résistance à la corrosion; par exemple pour des hélices, des gouvernails qui doivent résister à l'eau de mer.

[modifier] Santé

Le manganèse est un oligo-élément nécessaire à l'homme pour survivre mais devient toxique lorsque 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 système nerveux
Il est utilisée par le cerveau et le système respiratoire. Il s'agit d'un élément essentiel dans la synthèse d'enzymes importantes dans la lutte contre le stress oxydant (voir l'article "radical libre"). Il entre également dans la fabrication de la vitamine B1 (thiamine) et de la vitamine E.
On la trouve principalement dans le riz, le soja, l'avocat, les haricots verts, les épinards, les noix, l'huile d'olive, les jaunes d'œufs, les huîtres, le thé et les herbes.

[modifier] Précautions

L'inhalation d'aérosols de dioxyde de manganèse (il s'agit d'un produit solide pulvérulent) est dangereuse. Voir la fiche toxicologique Dioxyde de Manganèse sur le site de l'INRS [1]