Manganês |
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Manganês
Manganês (pronunciado /ˈmæŋgəniːz/) é a elemento químico isso é designado pelo símboloManganês e tem número atômico de 25. Encontra-se como o elemento livre na natureza (frequentemente em combinação com o ferro), e em muitos minerais. O elemento livre é um metal com usos industriais importantes da liga do metal. Os íons do manganês são coloridos vària, e usados industrial como pigments e como produtos químicos da oxidação. Os íons do manganês (II) funcionam como cofactors para um número de enzymes; o elemento é assim um mineral requerido do traço para todos os organismos vivos sabidos. Características químicas notáveisO manganês é um cinzento-branco metal assemelhando-se ao ferro. É um metal duro e é muito frágil, fundível com dificuldade, mas oxidado fàcilmente. O metal do manganês e seus íons comuns sãoparamagnético. Isto significa que, quando o metal do manganês não der forma a um ímã permanente, exibe propriedades magnéticas fortes na presença de um campo magnético externo. O mais comum estados da oxidação do manganês são +2, +3, +4, +6 e +7, embora os estados da oxidação de +1 a +7 são observados. Manganês2+ compete frequentemente com o magnésio2+ em sistemas biológicos, e em compostos do manganês onde o manganês está no estado +7 da oxidação seja poderoso agentes de oxidação. Compostos industrial importantesTricarbonyl do manganês de Methylcyclopentadienyl é usado como um aditivo dentro gasolina unleadedpara impulsionar avaliação do octano e reduza bater do motor. O manganês neste composto organometallic incomun está no estado da oxidação +1. O estado o mais estável da oxidação para o manganês é +2, que tem uma cor-de-rosa à cor vermelha, e muitos compostos do manganês (II) são sabidos, como sulfate do manganês (II) (MnSO4) e cloreto do manganês (II) (MnCl2). Este estado da oxidação é visto também no mineral rhodochrosite, (carbonato do manganês (II)). O estado da oxidação +2 é o uso do estado em organismos vivendo para funções essenciais; todos os outros estados são muito mais tóxicos. O estado da oxidação +3 é sabido, nos compostos como acetato do manganês (III), mas estes são completamente poderosos agentes de oxidação. Óxido do manganês (IV) (dióxido do manganês, MnO2) é usado como um reagent dentro chemistry orgânico para oxidação de benzylic álcoois (isto é. junto ao anel aromatic). Dióxido do manganês foi usado desde que antiquity neutralizar oxidatively o tinge greenish no vidro causado por quantidades de traço de contaminação do ferro. MnO2 é usado também na manufatura do oxigênio e do cloro, e em pinturas do preto da secagem. Em algumas preparações é um marrom pigment isso pode ser usado fazer pintura e é um constituent de natural umber. Óxido do manganês (IV) foi usado no tipo original de pilha seca bateria como um aceitador do elétron do zinco, e é o material blackish encontrado ao abrir o tipo pilhas do carbono-zinco da lanterna elétrica. O mesmo material funciona também em mais novo baterias alcalinas (geralmente pilhas da bateria), que usam a mesma reação básica, mas uma mistura diferente do eletrólito. Phosphating do manganês é usado como um tratamento para a oxidação e a prevenção de corrosão no aço. Os compostos do manganês do Permanganate (estado da oxidação +7) são roxos, e podem colorir o vidro uma cor do amethyst. Permanganate do Potassium, permanganate do sodium e o permanganate é tudo do bário oxidizers potent. Permanganate do Potassium, chamado também Cristais de Condy, é um laboratório geralmente usado reagent por causa de seus propriedades e achados de oxidação use como uma medicina tópica (por exemplo, no tratamento de doenças dos peixes). As soluções do permanganate do potassium eram entre as primeiros manchas e fixatives a ser usados na preparação de pilhas e de tecidos biológicos para o microscopy de elétron[1]. Substitutos: O manganês não tem nenhum substituto satisfatório em suas aplicações principais, que são relacionadas ao uso metalúrgico da liga. Em aplicações menores, (por exemplo, phosphating do manganês), zinco e às vezes vanadium são os substitutos viable. Na manufatura descartável da bateria, as pilhas padrão e alcalinas que usam o manganês serão substituídas provavelmente eventualmente na maior parte com bateria do lítio tecnologia. O nível e a natureza totais do uso do manganês nos Estados Unidos esperam-se remanescer mais ou menos idênticos no termo próximo. Nenhuma tecnologia prática existe substituindo o manganês com outros materiais ou usando depósitos domésticos ou outras acumulações reduzir a dependência completa dos Estados Unidos em outros países para o minério do manganês. Ligas do metalO manganês é essencial de iron e produção de aço pelo virtue de seu enxôfre-reparar, deoxidizing, ealloying propriedades. Steelmaking, including seu componente do ironmaking, esclareceu a maioria de demanda do manganês, presentemente na escala de 85% a 90% da demanda total. Entre uma variedade de outros usos, o manganês é um componente chave de low-cost aço inoxidável formulação e certo usados extensamente alumínio ligas. O metal é usado muito ocasionalmente nas moedas; as únicas moedas de Estados Unidos para usar o manganês eram niquelar do “wartime” de 1942-1945, e, desde 2000,moedas do dólar. O EU usa o manganês em 1 e 2 moedas Euro, devido a uma disponibilidade mais grande e mais barata. HistóriaA origem do manganês conhecido é complexa. Em épocas antigas, dois minerais pretos de Magnesia em o que é agora Greece moderno ambos foram chamados magnes, mas foram pensados para diferir no gender. O macho magnes o ferro atraído, e era o minério que de ferro nós sabemos agora como lodestone ou magnetita, e que nos deu provavelmente o termo ímã. A fêmea magnes o minério não atraiu o ferro, mas foi usado descolorizar o vidro. Isto feminine magnes foi chamado mais tarde magnesia, sabido agora em épocas modernas como pyrolusite ou dióxido do manganês. Este mineral é nunca magnético (embora o manganês próprio é paramagnético). No 16o século, o último composto foi chamado miliampèrenganesum (anote os dois n em vez de um) por glassmakers, possivelmente como um corruption de duas palavras desde que os alquimistas e os glassmakers eventualmente tiveram que diferenciar a negra do magnesia (o minério preto) de magnesia alba (um minério branco, também do Magnesia, também útil na fabricação de vidro). Mercati chamou o negra do magnesia Manganesa, e finalmente o metal isolado dele tornou-se sabido como manganês(Alemão: Mangan). O nome magnesia foi usado eventualmente então consultar somente ao magnesia branco alba (óxido do magnésio), que forneceu o nome magnésiopara esse elemento livre, quando foi isolado eventualmente, muito mais tarde. [3] Os compostos do manganês estavam no uso em épocas pré-históricas; pinturas que pigmented com dióxido do manganês pode ser seguido para trás 17.000 anos. Os Egyptians e os compostos usados Romans do manganês na fabricação de vidro, a removem a cor do vidro ou adicionam-lhe a cor. O manganês pode ser encontrado nos minérios de ferro usados pelo Spartans. Alguns speculate que a dureza excepcional de aços Spartan se deriva da produção inadvertida de uma liga do ferro-manganês. No 17o século, químico alemão Johann Glauber produzido primeiramente permanganate, um reagent útil do laboratório (embora alguns povos acreditam que se descobriu perto inflama Kaim em 1770). Pelo século de mid-18th, dióxido do manganês estava no uso na manufatura do cloro (que produz quando misturado com ácido hydrochloric, ou comercialmente com uma mistura de diluído ácido sulfúrico e cloreto de sodium). O químico sueco Scheele eram o primeiro para reconhecer que o manganês era um elemento, e seu colega, Johan Gottlieb Gahn, isolado o elemento puro em 1774 pela redução do dióxido com carbono. Em torno do começo do 19o século, os cientistas começaram a explorar o uso do manganês no steelmaking, com as patentes que estão sendo concedidas para seu uso naquele tempo. Em 1816, anotou-se que adicionar o manganês ao ferro o fêz mais duro, sem fazê-lo any more frágil. Em 1837, James académico britânico Couper anotou uma associação entre a exposição pesada ao manganês nas minas com um formulário de Doença de Parkinson. Em 1912, phosphating do manganês os revestimentos de conversão eletroquímicos para firearms protegendo de encontro à oxidação e à corrosão foram patenteados nos Estados Unidos, e têm visto uso difundido sempre desde. No 20o século, dióxido do manganês viu o uso comercial largo como o material cathodic principal para descartável comercial pilhas secas e baterias secas do tipo padrão (carbono-zinco) e alcalino. Papel biológicoO manganês é um nutriente essencial do traço em todos os formulários da vida. As classes dos enzymes que têm o manganês cofactors seja muito largo e inclua classes como oxidoreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases, ligases,lectins, e integrins. transcriptases reversos de muitos retroviruses (though não lentiviruses como HIV) contenha o manganês. Manganês-conter melhor sabido polypeptidespode ser arginase, toxin do diphtheria, e Manganês-conter dismutase do superoxide (Manganês-SOD). O Manganês-SOD é o tipo de SOD atual nos mitochondria eukaryotic, e também em a maioria de bactérias (este fato é de acordo com a teoria da bacteriano-origem dos mitochondria). O enzyme do Manganês-SOD é provavelmente um do mais antiga, porque quase todos os organismos que vivem na presença do oxigênio usam-na tratar dos efeitos tóxicos de superoxide, dado forma da 1 redução do elétron do dioxygen. As exceções incluem alguns tipos das bactérias como Plantarum de Lactobacillus e relacionado lactobacilli, que usam um mecanismo non-enzymatic diferente, envolvendo o manganês (manganês2+) íons complexed com polyphosphate diretamente para esta tarefa, indicando como esta função evoluída possivelmente na vida aerobic. O corpo humano contem magnésio aproximadamente 10 do manganês, que é armazenado principalmente no fígado & nos kidneys. O manganês é também importante em photosynthetic evolução do oxigênio em chloroplasts nas plantas, que são também evolutionarily da origem bacteriana. complexo em desenvolvimento do oxigênio (OEC), um enzyme deoxidação contido na membrana do chloroplast, e que é envolvido no terminal photooxidation da água durante reações claras de fotossíntese, tem um núcleo do metalloenzyme conter quatro átomos do manganês[4] Para esta razão, a maioria de fertilizantes da planta do largo-spectrum contêm o manganês. OcorrênciaO manganês ocorre principalmente como pyrolusite (MnO2), braunite, (manganês2+Manganês3+6SiO12), psilomelane (Ba (manganês2+) (manganês4+)8O16(OH)4), e a pouca extensão como rhodochrosite (MnCO3). Os recursos Land-based são grandes mas distribuídos irregular; aquelas dos Estados Unidos são classe muito baixa e têm custos potencial elevados da extração. Sobre 80% do manganês sabido do mundo os recursos são encontrados em África do Sul e em Ucrânia. Outros depósitos importantes do manganês estão em China, em Austrália, em Brasil, em Gabon, em India, e em México. Fontes da importação dos E.U. (1998-2001): Minério do manganês: Gabon, 70%; África do Sul, 10%; Austrália, 9%; México, 5%; e outro, 6%. Ferromanganese: África do Sul, 47%; France, 22%; México, 8%; Austrália, 8%; e outro, 15%. Manganês contido em todas as importações do manganês: África do Sul, 31%; Gabon, 21%; Austrália, 13%; México, 8%; e outro, 27%. O manganês é minado dentro Austrália, Burkina Faso e Gabon. As quantidades vastas do manganês existem dentro nodules do manganês no assoalho de oceano. As tentativas de encontrar métodos economicamente viable de colher nodules do manganês foram abandonadas no 1970s. Veja também minerais do manganês. Isotopes
O manganês natural é composto de 1 estábulo isotope; 55Manganês. 18 radioisotopes foram caracterizados com ser o mais estável 53Manganês com a half-life de 3.7 milhão anos, 54Manganês com um half-life de 312.3 dias, e 52Manganês com um half-life de 5.591 dias. Todo o restante radioativo os isotopes têm a metade das vidas que são menos de 3 horas e a maioria destes tem a metade das vidas que são menos de 1 minuto. Este elemento tem também 3 estados do meta. O manganês é parte do ferro grupo dos elementos que são pensados para synthesized em grande estrelas logo antes supernova explosão. 53O manganês deteriora a 53Crcom a half-life de 3.7 milhão anos. Por causa de seu half-life relativamente curto, 53O manganês é um extinct radionuclide. Os índices isotopic do manganês são combinados tipicamente com cromo os índices isotopic e encontraram a aplicação dentro geologia do isotope e datar radiometric. As relações isotopic do Manganês-Cr reforçam a evidência de 26Al e 107Paládio para a história adiantada do sistema solar. Variações dentro 53Cr/52Relações do Cr e do Mn/Cr de diversos meteorites indique uma inicial53Manganês55A relação do manganês que sugere o systematics isotopic do Manganês-Cr deve resultar da deterioração in-situ de 53Manganês em corpos planetários diferenciados. Daqui 53O manganês fornece a evidência adicional para nucleosynthetic processos imediatamente antes do coalescence do sistema solar. Os isotopes da escala do manganês dentro peso atômico de 46 u (46Manganês) a 65 u (65Manganês). O preliminar modalidade da deterioração antes do isotope estável o mais abundante, 55O manganês, é captação de elétron e a modalidade preliminar após é deterioração beta. PrecauçõesOs compostos do manganês são mais menos tóxicos do que aqueles de outros metais difundidos como niquelar e cobre[citação necessitada]. A exposição ao manganês espana e as emanações não devem exceder o valor do teto de 5 mg/m3[a citação necessitou] nivele por períodos curtos por causa de seu nível do toxicity. O manganês poses um risco particular para as crianças devido a seu propensity ligar aos receptors CH-7. O envenenamento do manganês foi ligado às habilidades de motor danificadas e aos disorders cognitive.[5] A exposição crônica à poeira de manganês fêz com que os mineiros vão loucos. As soluções Acidic do permanganate oxidarão todo o material que orgânico vierem no contato com. O processo da oxidação pode gerar bastante calor para inflamar algumas substâncias orgânicas. Em 2005, um estudo sugeriu uma ligação possível entre o inhalation do manganês e o toxicity do sistema nervoso central nos ratos. [6] Hypothesized que a exposição a longo prazo ao manganês natural na água do chuveiro põe até 8.7 milhão americanos em risco. Um formulário do neurodegeneration similar a Doença de Parkinson chamado “manganism“foi ligado à exposição do manganês amongst mineiros e smelters desde o 19o século adiantado. Os Allegations do manganism inhalation-induzido foram feitos a respeito da indústria de welding. Exposição do manganês EUA é regulado pertoAdministração ocupacional de segurança e de saúde.
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