Manganeso: Propiedades, características y para qué sirve

Tanto en el sector industrial como en la salud, el manganeso es un elemento ampliamente utilizado, que además, tiene un montón de propiedades físicas y químicas muy interesantes que en este artículo se describen.

¿Qué es el manganeso?

El manganeso (Mn) es un elemento químico que tiene un número atómico de 25, además, se considera como un elemento metálico plateado a negro y con una tenacidad frágil. Pertenece al grupo 7(VII b) de la tabla periódica.

De manera natural no se lo encuentra como elemento nativo en la corteza. Por lo tanto, solo se presenta en muchos minerales como la manganita, sugilita, purpurita, rodonita, rodocrosita y pirolusita. además, también ocurre en muchos mineraloides como el psilomelano y el talco.

Su importancia en la actualidad radica en que tiene un sin número de aplicaciones, desde la salud hasta la fabricación de acero.

Propiedades y características del mineral manganeso

A continuación, se presenta una tabla resumen con las propiedades físicas, propiedades químicas y las características más importantes del mineral manganeso

Manganeso	Propiedades y características
número atómico	25
peso atómico	54.938
punto de fusión	1.246 ° C (2.275 ° F)
punto de ebullición	2.062 ° C (3.744 ° F)
densidad	7,21 a 7,44 gramos / cm 3 a 20 ° C (68 ° F)
estados de oxidación	+2, +3, +4, +5, +6, +7
configuración electrónica	[Ar] 3 d 5 4 s 2

Minerales de manganeso y su geoquímica

En la naturaleza, el manganeso se presenta en tres estados de valencia: divalente (Mn2 +), trivalente (Mn3 +) y cuadrivalente (Mn4 +).

Los minerales comunes que contienen Mn2 + incluyen rodocrosita (MnCO3), rodonita (MnSiO3), alabandita (MnS) y granate espesartita (Mn3Al2 (SiO4) 3).

El Mn2 + también es común en el componente de carbonato de muchas rocas sedimentarias en cantidades que van desde trazas hasta un pequeño porcentaje. Los minerales que contienen tanto Mn2 + como Mn3 + incluyen braunita (MnMn6SiO12) y hausmannita (MnMn2O4).

Los minerales con solo Mn3 + son poco comunes e incluyen bixbyita ((Mn, Fe) 2O3) y manganita (MnO (OH)).

Los minerales que contienen tanto Mn3 + como Mn4 + incluyen las muchas variaciones dentro del grupo criptomelano (KMnMn7O16) y psilomelano (BaMn2Mn6O16).

Los minerales que tienen solo Mn4 + incluyen los varios polimorfos de pirolusita (MnO2).

Los minerales que contienen solo Mn2 +, como la rodocrosita y la rodonita, son con frecuencia muy coloridos y, por lo tanto, se identifican fácilmente.

De lo contrario, los óxidos de manganeso son de color negro pardusco (de ahí, braunita) a negro; su brillo depende del tamaño del grano y la cristalinidad.

Los minerales de manganeso compuestos principalmente de rodocrosita tienden a ser de un color «gris sucio» y se distinguen de las calizas impuras por su alta densidad (peso) y tendencia a oscurecerse (oxidarse) rápidamente en las superficies expuestas.

Algunos polimorfos del dióxido de manganeso son electroquímicamente activos, particularmente la forma gamma (nsutita), y son componentes importantes de las células secas de Leclanché.

Ocurrencia geológica y yacimientos de manganeso

Geoquímicamente, el manganeso se parece al hierro en que las formas de valencia inferior son altamente solubles (móviles) y altamente reactivas, mientras que las formas de valencia superior son altamente insolubles (inmóviles) y tanto física como químicamente resistentes.

Por tanto, en solución, el manganeso es transportable en entornos reductores y se precipita y por tanto se fija en entornos oxidantes.

Las rocas con un contenido significativo de manganeso tienden a desarrollar una costra de manganeso (llamada cuirasse), que es muy resistente a la erosión.

Generalmente forman afloramientos llamativos y características topográficas prominentes. El hierro y el manganeso reaccionan de manera similar en ambientes oxidantes, pero el hierro se oxida a su estado insoluble (férrico) a concentraciones de oxígeno mucho más bajas que el manganeso a su estado insoluble (mangánico).

Esta diferencia en las respectivas insolubilidades es la causa principal de la separación de los dos elementos en los sistemas naturales.

La mayoría de los depósitos económicos de manganeso se originaron como rocas sedimentarias con alto contenido de manganeso primario. Con dos notables excepciones, estos depósitos pueden agruparse en tres tipos principales

Yacimientos de manganeso tipo I

El primer grupo (Tipo I) son cuerpos lenticulares (en realidad grupos de cuerpos lenticulares) de rodocrosita estratificada con braunita menor dentro de cinturones de rocas volcánicas básicas del Precámbrico temprano (Arcaico) («cinturones de piedra verde»).

Los depósitos de Tipo I están agrupados alrededor del Océano Atlántico Sur e incluyen Morro da Mina y Serra do Navio en Brasil, Matthews Ridge en Guyana, Grande Lahou en Costa de Marfil, N’suta en Ghana, Tambao en Burkina Faso y Kisenge en Congo.

Estos depósitos estaban o están cubiertos por óxidos de manganeso supergénicos de alto grado; los protores de carbonato de manganeso primario subyacentes asociados con estos depósitos también pueden extraerse.

Algunos depósitos de manganeso más jóvenes también pueden ser de este tipo, incluido el depósito de San Francisco cerca de Autlán, Estado de Jalisco, México; las ocurrencias en el Complejo Franciscano de California; y los de la Península Olímpica de Washington.

Yacimientos de manganeso tipo II

El segundo grupo (Tipo II) está compuesto por lechos distintos y lateralmente extensos de minerales de carbonato que contienen braunita, braunita y manganeso, o criptomelano dentro de algunas rocas sedimentarias particulares y únicas, altamente oxidadas, ricas en hierro y sílice de la era Proterozoica.

Los dos ejemplos destacados de depósitos de Tipo II son la Formación Hotazel ​​en la región de Kalahari de Sudáfrica y la Formación Band’Alta cerca de Corumba, Mato Grosso do Sul, Brasil y Puerto Suárez, Bolivia.

Estos lechos, aunque no se pueden extraer en todas partes, se encuentran debajo de cientos de kilómetros cuadrados y probablemente constituyen los recursos de manganeso más importantes del mundo.

Yacimientos de manganeso tipo III

El tercer grupo (Tipo III) está compuesto por lechos lateralmente extensos de óxidos de manganeso de lutita, lutita manganífera, carbonato de lutita manganífera y / o lutita rica en braunita, que se depositaron en áreas de plataforma de grandes cuencas epicontinentales.

Ejemplos prominentes de depósitos de Tipo III son los de la Serie Francevillien de Gabón (Bangombe y mesetas adyacentes del Área de Moanda); los depósitos que rodean el Mar Negro (Nikopol ‘, Ucrania; Tchiatura, Georgia; y otros); y el depósito Azul asociado a la Serie Rio Fresco en la Cuenca Amazónica de Brasil.

Usos y funciones del manganeso en la salud

El manganeso es un mineral que se encuentra en varios alimentos, incluidos frutos secos, legumbres, semillas, té, cereales integrales y verduras de hoja verde. Se considera un nutriente esencial, porque el cuerpo lo necesita para funcionar correctamente. La gente usa el manganeso como medicina.

El manganeso se usa para la deficiencia de manganeso. También se usa para huesos débiles y quebradizos (osteoporosis), osteoartritis y otras afecciones, pero no existe una buena evidencia científica que respalde estos usos.

Importancia y para qué sirve

Sus usos más extendidos se encuentran en la industria del acero y como componente de células secas.

En la industria metalúrgica, el manganeso se utiliza como agente desoxidante y desulfurizante, y como elemento de aleación en ciertas aleaciones de acero, cobre y aluminio.

Las aplicaciones no metalúrgicas del manganeso incluyen cátodos de batería (dióxido de manganeso), ferritas blandas (ferritas de manganeso-zinc) utilizadas en electrónica, micronutrientes que se encuentran en fertilizantes y alimentos para animales (sulfato de manganeso y óxido manganoso), una sustancia química para el tratamiento del agua (permanganato de potasio), un colorante para ladrillos y cerámica, y otros.

Desde la antigüedad hasta la última parte del siglo XVIII, el mineral pirolusita (MnO2; de las palabras griegas que significan “fuego” y “lavar”) se consideró un mineral de hierro. Los antiguos egipcios y romanos usaban pirolusita para controlar el color del vidrio.

La adición de pequeñas cantidades de pirolusita eliminó la decoloración de color amarillo verdoso causada por las impurezas de hierro en el vidrio, mientras que otras adiciones colorearon el vidrio de rosa, violeta o negro.

En 1740, J.H. Pott demostró que la pirolusita no contiene hierro. En 1774, el químico y boticario sueco Carl Wilhelm Scheele reconoció el manganeso como un elemento, y su compatriota, Johan Gottlieb Gahn, aisló el metal de manganeso reduciendo el dióxido de manganeso con carbono. Hasta ese momento, el manganeso se usaba principalmente como colorante en vidrio y cerámica.

El mineral de manganeso se extrajo por primera vez en los Estados Unidos en Virginia y Tennessee en la década de 1830, aparentemente con este propósito (Jones 1985).

 El uso específico del manganeso en la industria del acero data de 1839, cuando se demostró que el elemento mejoraba la maleabilidad de los artículos ferrosos.

En 1856, Robert Forester Mushet demostró que el acero se podía producir en masa mediante el proceso Bessemer si se añadía manganeso (Williams 1981).

No muchos años después, se estableció la industria de ferroaleaciones de manganeso a granel y, en la década de 1870, se disponía de ferromanganeso barato que contenía 75% o más de manganeso.

Desde entonces, el manganeso ha sido esencial para la producción comercial de casi todos los aceros.

Las propiedades químicas del manganeso se han utilizado durante siglos. Umber, una mezcla de manganeso y óxidos de hierro, se utilizó como secador de pintura a mediados del siglo XVII. En el siglo XVIII, se reconoció el poder oxidante de ciertos productos químicos de manganeso.

Los minerales de manganeso se utilizaron ampliamente para producir cloro hasta aproximadamente 1855.

El uso del manganeso como componente significativo de las baterías data de 1866, año en que Georges Leclanché presentó la patente maestra de la pila seca de zinc-carbono que lleva su nombre. Las baterías Leclanché utilizaban mineral de manganeso natural de grado de batería (gamma MnO2).

Sin embargo, desde principios de la década de 1960, la batería Leclanché ha sido reemplazada por la batería alcalina, que utiliza dióxido de manganeso electrolítico (EMD) como sistema dominante en el mercado de baterías primarias (desechables).

Desde la década de 1970, el manganeso también se ha utilizado en tecnologías de baterías de litio. Una de las primeras baterías de litio primarias disponibles comercialmente y ahora más ampliamente utilizadas es la batería de dióxido de litio-manganeso.

Hoy en día, las baterías de iones de litio que utilizan óxidos de manganeso y litio también se utilizan en el mercado de baterías secundarias (recargables). Conoce más sobre los usos del manganeso en el siguiente enlace.