Chapitres
Carte d'identité du Manganèse
Le Manganèse est un élément chimique métallique et solide, de symbole atomique Mn et de numéro atomique Z = 25. Sa structure électronique est donc la suivante : (K)2(L)8(M)13(N)2 soit 25 électrons répartis dans les différentes couches. Dans le tableau périodique, il est situé sur la quatrième période et dans la septième colonne : il appartient à la famille des métaux de transition, tout comme le Fer (Fe), le Nickel (Ni) ou encore le Platine (Pt). Le Manganèse a une électronégativité égale à 1,55 (à noter que l’élément le plus électronégatif est le Fluor, avec une électronégativité égale à 3,98. A contrario, l’élément le moins électronégatif est le Francium, avec une électronégativité égale à 0,7). Enfin, il a une masse molaire égale à 54,9 g/mol. Le tableau ci-dessous résume l’ensemble de ces informations :
Symbole atomique: Mn Numéro atomique: Z= 25 Principal isotope: A= 55 Structure électronique: (K)2(L)8(M)13(N)2 Configuration électronique: 1s22s22p63s23p63d54s2 Période: 4 Groupe: 7 Famille: métaux de transition Electronégativité: 1,55 Masse molaire atomique: 54,9 g/mol | Symbole Localisation dans la classification |
Histoire du Manganèse
Origine du mot Manganèse
Tout comme les mots "magnétite" et "magnésium, le mot "Manganèse" dérive du mot "magnesia", une zone située dans la région grecque de Thessalie. De Magnesia provennaient des minéraux d'aspects proches appelés le "magnes mâle" d'une part et le "magnes femelle" d'autre part. Le "magnes mâle" désignait un minéral noir magnétique attirant le Fer et correspondant à ce que l'on appelle aujourd'hui la "magnétite" (un oxyde de fer). Le "magnes femelle" quant à lui, fût par la suite baptisé "magnesia" et divisé en deux catégories : le "magnesia alba" (blanc) qui s'avèra être du carbonate de magnésium et le "magnesia nigra" (noir) composé en réalité d'oxyde de manganèse (aussi appelé pyrolusite). Le nom "magnesia nigra" fut alors contracté en "manganesa" qui devint finalement "Manganèse". Le nom de l'élément Manganèse correspond donc aussi au nom du minéral dans lequel il a été découvert.
La découverte du manganèse, un peu d'histoire
L'oxyde de manganèse est connu depuis la préhistoire. Il était en effet utilisé comme pigment noir pour les peintures rupestres (on en a trouvé des traces datant de plus de 17 000 ans). A partir de l'antiquité il est également utilisé par les égyptiens et les romains pour modifier la couleur des verres et des céramiques. Par exemple, la magnésie noire était utilisée pour blanchir le verre. En 1774, le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele présente les résultats de plusieurs années d'études consacrées en partie à la pyrolusite (Oxyde de manganèse). Il y annonce que celle-ci comporte un élément encore inconnu. La même année, il fait parvenir un échantillon de pyrolusite purifiée à son collègue Johan Gottlieb Gahn. Celui-ci qui parvient à réduire l'oxyde de manganèse avec du Carbone et obtient pour la première fois du Manganèse métallique pur.
Les principaux isotopes du manganèse
26 isotopes du Manganèse sont connus aujourd'hui.
Isotopes naturels du Manganèse
Parmi les 26 isotopes identifiés du Manganèse, seul l'un d'entre eux est présent dans la nature : l'isotope de nombre de masse A = 55. Il représente donc 100% de l'abondance naturelle du Manganèse. Le tableau ci-dessous résume ces informations :
Z = 25 - A = 55 | |
Symbole du noyau | |
Composition du noyau | 25 protons 30 neutrons |
Proportion sur Terre | 100 % |
Isotopes radioactifs du Manganèse
Les 25 autres isotopes du Manganèse sont donc radioactifs, ce sont des radioisotopes. Ils ont des nombres de masse qui s'étendent de 44 à 69, dont les plus stables sont les suivants :
- l'isotope de nombre de masse A = 53, avec une demi vie évaluée à 3,7 millions d'années
- l'isotope de nombre de masse A = 54, qui a lui un temps de demi vie égal à approximativement 312 jours
- l'isotope de nombre de masse A = 52, ayant un temps de demi vie estimé à 5,6 jours.
Tous les autres radioisotopes du Manganèse ont des temps de demi vie de l'ordre de quelques heures, voire même inférieurs à la minute pour la plupart.
Le Manganèse sous ses différentes formes
Le Manganèse sous forme de corps simple
Le Manganèse sous forme de corps simple est un métal grisâtre qui réagit très lentement avec l'eau ainsi qu'avec la plupart des acides, en formant alors du dihydrogène. Il peut s'oxyder lentement en présence de dioxygène et se transformer en dioxyde de manganèse (MnO2). Mais, il peut aussi subir une oxydation vive, en étant chauffé par exemple (combustion) : dans ce cas, c'est du tétraoxyde de Manganèse (Mn3O4) qui est produit. D'une manière générale c'est un métal qui s'oxyde facilement.
Les ions du Manganèse en solution aqueuse
Deux ions du Manganèse sont particulièrement connus :
- L'ion permanganate de formule MnO4- : c'est un anion polyatomique de couleur violette, souvent associé au potassium pour former de permanganate de potassium. C'est un puissant oxydant qui peut être utilisé comme désinfectant en formant l'ion manganèse II Mn2+ lors de sa réduction.
- L'ion manganèse II, de formule Mn2+: il obtenu par réduction du permanganate.
Composés à base de Manganèse
L'Oxyde de Manganèse (II)
L'oxyde de Manganèse (II), de formule MnO, est un oxyde qui contient en proportion égale du Manganèse dans son état d'oxydation +II et des ions oxyde. Il est notamment produit à partir du dioxyde de Manganèse, par réduction à l'aide du dihydrogène, suivant la réaction de transformation chimique suivante : MnO2 + H2 -> MnO+ H2O Il est principalement utilisé dans le secteur de la sidérurgie, ou entre dans la composition de céramiques, verres, peintures.
Le dioxyde de Manganèse
De formule MnO2, le dioxyde de Manganèse est un oxyde qui se forme lors de l'oxydation du Manganèse métallique à l'air libre. Il s'agit du composé du Manganèse le plus courant dans la nature, que l'on trouve sous forme de minéral appelé pyrolusite. Parmi les applications du dioxyde de Manganèse, on peut citer l'utilisation dans certaines piles alcalines. C'est tout simplement son application principale. Il est également utilisé dans le domaine de la céramique pour sa couleur noire, par exemple pour fabriquer des tuiles. Enfin, il peut également être utilisé dans la fabrication du permanganate, comme par exemple le permanganate de potassium.
Le tétraoxyde de Manganèse
Le tétraoxyde de manganèse, de formule Mn3O4, également appelé "tétroxyde de Manganèse", est un oxyde de Manganèse (II et III) produit lors de la combustion du manganèse en contact avec le dioxygène. Il est plus couramment appelé Hausmannite.
Le chlorure de Manganèse
Le chlorure de Manganèse, de formule MgCl2, est produit par traitement du dioxyde de Manganèse avec de l'acide chlorhydrique, suivant l'équation de réaction de transformation chimique suivante : MnO2 + 4 HCl -> MnCl2+ 2H2O + Cl2 Il est couramment utilisé dans la production de piles sèches, ou encore comme additif pour la nourriture animale ainsi que dans les engrais pour éviter les carences en Manganèse.
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