Elemento Químico - Manganês 

Manganês

 

Manganês - no corpo humano, nas plantas e no universo

 

W. Oelen, via Wikimedia Commons

Manganês na sua forma metálica

O manganês é um metal prateado, quebradiço e duro. Tem número atômico 25 e símbolo Mn. Ele está no grupo 7 da tabela periódica, junto com o tecnécio e o rênio. Como é muito quebradiço para ser usado como metal puro, ele é destinado normalmente para uso em ligas, especialmente com o aço. [1]

Cerca de 90% de todo o minério de manganês produzido no mundo é usado na manufatura do aço. Apesar de ser um metal frágil, o manganês torna o aço menos quebradiço e aumenta sua dureza. Isso ocorre porque o manganês ajuda a reduzir a formação de óxidos e a presença de sulfeto de ferro. Ele também favorece a formação da austenita, que é uma estrutura cristalina que confere maior resistência ao aço. O aço Hardfield, que contém cerca de 13% de manganês e 1,25% de carbono, é o mais conhecido, e é usado quando é necessária resistência a choques mecânicos severos e para revestimento, por exemplo, de escavadeiras, dragas e trilhos ferroviários. [2]

Latas de bebidas são feitas de uma liga de alumínio com 1,5% de manganês para melhorar sua resistência à corrosão. Se misturado ao alumínio, antimônio e cobre, o manganês forma ligas altamente magnéticas. [1]

Uma interessante propriedade do manganês é que ele pode assumir vários estados de oxidação, formando compostos com diferentes colorações. Seus estados de oxidação mais comuns são: +2, +3, +4, +6 e +7. Os compostos de manganês em que o número de oxidação é +7 são fortes oxidantes. O permanganato de potássio (KMnO₄) é um exemplo bastante conhecido e suas soluções apresentam coloração roxa intensa. Esse composto pode ser utilizado como antisséptico, no tratamento de candidíase e também de feridas, como da catapora, por exemplo.

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Compostos coloridos de manganês com diferentes estados de oxidação

O óxido de manganês (IV) é usado como catalisador em aditivos para borrachas e para descolorir o vidro esverdeado pelas impurezas do ferro. O sulfato de manganês (II) é usado para a fabricação de fungicidas. O óxido de manganês (II) é um poderoso agente oxidante e é usado em análise quantitativa. Ele também é usado na produção fertilizantes e cerâmicas. [1]

Além da aplicação na indústria metalúrgica, o manganês também é utilizado na fabricação de pilhas. As pilhas comuns, também conhecidas como pilhas de Leclanché ou pilhas secas, são compostas por zinco (Zn) e dióxido de manganês (MnO₂). O manganês pode ser empregado da mesma forma nas pilhas alcalinas, em que hidróxido de potássio (KOH) é utilizado como eletrólito.


No fundo do mar, na crosta terrestre e no universo

Hannes Grobe/AWI, via Wikimedia Commons

Nódulos de manganês retirados do fundo do mar

O manganês é o terceiro elemento de transição mais abundante na crosta terrestre, superado apenas pelo ferro e o titânio. Ele é encontrado em mais de 300 minerais, dos quais apenas 12 são comercialmente importantes. Como metal, ele ocorre em depósitos primários como silicatos. De maior importância comercial aparecem os depósitos secundários de óxidos e carbonatos, como a pirolusita (MnO₂), a hausmanita (Mn₃O₄) e a rodocrosita (MnCO₃). Esses depósitos foram formados pela desagregação dos depósitos de silicatos primários e são encontrados principalmente nos territórios da antiga União Soviética, Gabão, África do Sul, Brasil, Austrália, Índia e China. [2]

Outra consequência da desagregação dos depósitos de silicatos é a formação dos chamados nódulos de manganês. Partículas coloidais dos óxidos de manganês, ferro e de outros metais são continuamente levadas para os mares, onde se aglomeram e se compactam, formando os chamados nódulos de manganês. [2]

A estimativa é de que existam mais de 1012 toneladas desses nódulos cobrindo vastas áreas do fundo do mar e que cerca de 107 toneladas sejam depositadas anualmente. Sua composição varia, mas os nódulos retirados e secos geralmente contêm entre 15 e 30% de manganês. [2]

Além de estar presente em boa parte da crosta terrestre, o manganês já foi detectado também em outras partes do universo. Astrônomos que utilizaram o observatório orbital japonês de raios-X Suzaku, operado em conjunto com a agência espacial americana, descobriram a maior reserva conhecida de metais raros do universo. O observatório Suzaku detectou os elementos crômio e manganês enquanto observava a região central do aglomerado da galáxia Perseus. Os átomos metálicos fazem parte do gás aquecido que existe entre as galáxias. Anteriormente esses metais só tinham sido detectados em estrelas da Via Láctea ou em outras galáxias. O estudo mostra que foram necessários cerca de 3 bilhões de supernovas para produzir as quantidades medidas de crômio e manganês encontrados. Por períodos que se estendem a bilhões de anos, superventos levaram os metais para fora dos aglomerados de galáxias e os depositaram no espaço intergaláctico. [3]

Dendritos

Géry PARENT, via Wikimedia Commons

Dendritos de manganês

Muitas vezes formações geológicas são confundidas com fósseis de vegetais. São os dendritos. Em grego, dendron significa árvore. Os dendritos realmente se assemelham muito a plantas, por causa de suas ramificações, mas eles não são fósseis de plantas e sim manganês dissolvido, trazido pela água da chuva, que penetra em espaços vazios de rochas ou entre camadas de rochas. Esses dendritos são muito abundantes nas rochas vulcânicas, e aqui no Brasil são comuns Serra Geral, no Rio Grande do Sul. São tão comuns que rochas utilizadas para fazer calçadas com dendritos aparentes podem ser encontradas em algumas cidades gaúchas, como Porto Alegre. [4]


Papel biológico

Nutrition Source. Harvard T. H. Chan School of Public Health?s Department of Nutrition

Alimentos ricos em manganês

O manganês é um elemento essencial para todos os organismos vivos que conhecemos, sendo biologicamente utilizável quando está na forma de Mn²⁺. Muitos tipos de enzimas contêm manganês. Nas plantas, a enzima responsável por converter as moléculas de água em oxigênio durante o processo de fotossíntese contém quatro átomos de manganês. Alguns solos têm baixos níveis de manganês e por isso o elemento é adicionado a certos fertilizantes e fornecido como suplemento alimentar aos rebanhos. [1,5]

O corpo humano contém normalmente cerca de 12 miligramas de manganês. Consumimos em torno de 4 miligramas por dia ao ingerir alimentos como nozes, farelos, cereais integrais, chá e salsa. Sem este elemento, os ossos ficariam frágeis e quebrariam mais facilmente. [1]

O manganês é absorvido pelo intestino delgado. A maior parte do mineral fica estocado nos ossos, com quantidades menores no fígado, cérebro, rins e pâncreas. [6]

Em nosso corpo o manganês auxilia várias enzimas envolvidas na quebra dos carboidratos, proteínas e colesterol. Também auxilia as enzimas na construção dos ossos e no funcionamento dos sistemas imunológico e reprodutivo. Junto com a vitamina K, o manganês atua na cura de ferimentos, auxiliando na coagulação do sangue. [6]

No Brasil e no mundo

NASA Earth Observatory, Public domain, via Wikimedia Commons

Mina de Carajás em imagem captada pelo Observatório Terrestre da Nasa em 2009: produção de manganês e outros minérios

O manganês metálico é produzido pela lixiviação do minério de manganês com ácido sulfúrico, resultando em uma solução de sulfato de manganês (II) que, em seguida é submetida a um processo eletrolítico, obtendo-se o metal puro. Por outro lado, a liga conhecida como ferromanganês é produzida pela fusão e redução química dos minérios de ferro e manganês com carvão coque, em altos-fornos ou em fornos elétricos. [5,6]

A produção mundial de manganês em 2021 foi de 20 milhões de toneladas, de acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos. Os maiores produtores mundiais são África do Sul, Austrália e Gabão. O Brasil aparece na listagem com produção de 400 mil toneladas e reservas da ordem de 270 milhões de toneladas de manganês. [7]

De acordo com o Anuário Mineral Brasileiro, em 2021 a produção brasileira de manganês foi avaliada em 630 milhões de reais. Os estados que mais produzem manganês são Pará, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais e Goiás. Um dos grandes problemas do Brasil em relação à produção deste metal é a produção ilegal, especialmente no Pará. Até maio de 2022 a Polícia Rodoviária Federal já tinha apreendido 1,36 mil toneladas de minérios ilegais, principalmente manganês, pedras preciosas e metais no estado do Pará. Nos cinco primeiros meses do ano a quantidade superou o total apreendido em 2021, que foi de 919 toneladas. Os registros de apreensões são documentados pela Agência Nacional de Mineração em seu site. [8,9]

Histórico

Lascaux, Public domain, via Wikimedia Commons

Pinturas rupestres em Lascaux: pintores da pré-história usavam pigmentos contendo manganês

O nome manganês deriva da palavra latina magnes, que significa íma. Carls Wilhelm Schele sugeriu que ele era um novo elemento em 1774, e sua descoberta ocorreu naquele mesmo ano, quando Johan Gottlieb Gahn, um químico sueco, aqueceu o mineral pirosulita (MnO₂) na presença de carvão, obtendo o elemento na forma metálica. [10]

O manganês na forma do minério preto pirolusita já era usado na pré-história pelos pintores das cavernas de Lascaux, na França, cerca de 30 mil anos atrás. A pirolusita é o dióxido de manganês, MnO₂. [1]

Durante a Idade Moderna, as variações de cor tinham grande importância simbólica para os alquimistas, e as diferentes colorações dos compostos de manganês eram particularmente atraentes para nomes como Glauber ou Ludwig Conrad Orvius, alquimistas/químicos do século XVII. Vidreiros de Veneza e Florença chamavam a pirolusita de “sabão dos vidreiros”, já que o mineral descoloria o vidro. [11]


Referências

[1] - Manganese. Disponível https://www.rsc.org/periodic-table/element/25/manganese. Acesso em 25/10/2022.

[2] - N., G.; A., E. Chemistry of the Elements. Oxford: Butterworth Heinemann, 1997.

[3] - Suzaku Spies Treasure Trove of Intergalactic Metal. Disponível em https://www.nasa.gov/mission_pages/astro-e2/news/intergalactic_metal.html. Acesso em 26/10/2022.

[4] - Os belos e intrigantes dendritos. Disponível em http://perciombranco.blogspot.com/2013/12/os-belos-e-intrigantes-dendritos.html. Acesso em 10/11/2022.

[5] - Elemento Químico Manganês. Disponível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc34_2/11-EQ-23-11.pdf.

[6] - Manganese3. Disponível em https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/manganese/. Acesso em 25/10/2022.

[7] - MANGANESE4. Disponível em https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2022/mcs2022-manganese.pdf. Acesso em 26/10/2022.

[8] - Anuário Mineral Brasileiro Interativo. Disponível em https://app.powerbi.com/view?r=eyJrIjoiZTRkNjI3MWEtMGI3My00ZTgzLWIyN2YtMzNjNDhjNTViM2Q2IiwidCI6ImEzMDgzZTI
xLTc0OWItNDUzNC05YWZhLTU0Y2MzMTg4OTdiOCJ9&pageName=ReportSection99c5eaca
1c0e9e21725a. Acesso em 10/11/2022.

[10] - The Element Manganese. Disponível em https://education.jlab.org/itselemental/ele025.html. Acesso em 25/10/2022.

[9] - Apreensão de minérios deste ano em estradas do Pará supera total de 2021. Disponível em https://www.noticiasdemineracao.com/sustentabilidade/news/1433121/apreens%C3%A3o-de-minerios-deste-ano-em-estradas-do-par%C3%A1-supera-total-de-2021. Acesso em 10/11/2022.

[10] - The Element Manganese. Disponível em https://education.jlab.org/itselemental/ele025.html. Acesso em 25/10/2022.

[11] - MAAR, J. História da Química - Segunda Parte. 1ª. ed. Florianópolis: Papa-Livro, v. 2, 2011.

 

Artigo produzido pela Assessoria de Comunicação e Marketing do CRQ-IV/SP,
sob orientação técnica da Dra. Karem Soraia Garcia Marquez.

Publicado em 28/02/2023

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