Manganèse
Chrome ← Manganèse → Fer —     25 Mn                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ↑ Mn ↓ Tc Table complète • Table étendue
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]
F
Phrases R : 11,
Phrases S : 22, 24/25,
Transport[3]
40    3089
SIMDUT[4]
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 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.

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

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

• Acier : rails et surtout 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 aussi 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 pile 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 particulièrement important pour énormément de plantes, surtout 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 : c'est un oligo-élément indispensable à 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 ainsi qu'à des métaux à l'état colloïdal. La couleur violette spécifique de l'améthyste est aussi 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 le plus souvent 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 aussi certains types de briques avec du dioxyde de manganèse, mais aussi les tuiles pour leur rendre une couleur noire.
• 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.

Santé

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

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

Principaux mots-clés de cette page : manganèse - dioxyde - élément - fer - métaux - couleur - acier - état - propriétés - nom - chimique - atomiques - énergie - métal - fabrication - verre - alliage - piles - transition - rayon -

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