Manganês (Mn)é o nome dado a um metal branco cinzento distribuído em diversos ambientes geológicos, encontrando-se na forma de óxidos, hidróxidos, silicatos e carbonatos. É um elemento dotado de qualidades importantes à utilização na indústria siderúrgica, devido à sua composição físico-químicas, atuando como agente dessulurante (diminuidor da quantidade de enxofre) e desoxidante (propício a corrosão e ferrugem, por possuir maior afinidade com o oxigênio do que com o ferro). São as formas em óxidos que representam a maior parte da utilização industrial e comercial do elemento, como por exemplo a pirolusita(MnO2), a hausmannita (Mn3O4) bem como a manganita (Mn2O3H2O).
É comum classificar o manganês a partir do minério em que este encontra-se agregado. Temos assim:
Minério de manganês - composto de mais de 35% de manganês puro;
Minério ferruginoso - com uma quantidade de manganês variável entre 10 e 35%;
Minério de ferro manganesífero - com uma quantidade de manganês variável entre 5 e 10%;
Consome-se o manganês em consideráveis quantidades na indústria siderúrgica, na produção de ferroligas. Seu peso específico é de 5,95 g/cm³, com um ponto de fusão localizado em aproximadamente 2061 graus Celsius, possuindo um peso atômico de 54,93. Seu número atômico é 25, valendo ao manganês um lugar entre os denominados "metais de transição" na tabela periódica dos elementos químicos.
O elemento possui similaridades com o ferro, sendo duro e bastante frágil, refratário e de fácil oxidação. Em sua forma metálica, ele pode ser, por meio de um tratamento especial, transformado em ferromagneto (imã artificial criado a partir do ferro e elementos bastante similares em propriedades, como o manganês.
Os países industrializados da Europa Ocidental, Estados Unidos e Japão - com exceção da Rússia - possuem dependência extrema de reservas de manganês para suas indústrias siderúrgicas, sendo um mercado bastante vantajoso - como foi na prática - para países da economia periférica como o Brasil.
Em nosso país, a maioria das reservas concentram-se no estado do Mato Grosso, sendo porém, as maiores quantidades do minério extraídas nos estados do Pará (57,86% do total) e Minas Gerais (21,48%). Outras reservas dignas de menção são as dos estados do Amapá, Bahia, Espírito Santo, São Paulo e Goiás. Entre 1987 e 2000, porém, há uma significativa queda na produção, propagando logicamente um queda também na produção de ferroliga exatamente no mesmo período analisado. Antes dessa queda, o primeiro posto na produção nacional pertencia ao Amapá, com a ajuda de seu importante lavra na região da Serra do Navio.
Porém, este mesmo posto, bem como as jazidas de Urucum e Carajás no Pará foram fechadas, provocando um decréscimo na produção e a ocupação do primeiro lugar de produtor pelo estado de Mato Grosso. Mas, o manganês daquela área, de qualidade bastante inferior, torna as reservas de Minas Gerais as principais do país, apesar de sua menor quantidade.
Aplicações:
O manganês não possui substituto satisfatório na maioria de suas aplicações, que são relacionadas ao uso na indústria metalúrgica em ligas. Em aplicações menores, (por exemplo, no processo de fosfatação com manganês), o zinco e algumas vezes o vanádio são sucedâneos viáveis. Na fabricação de baterias descartáveis, as pilhas padrões e alcalinas que utilizam manganês geralmente serão substituídas no futuro pela tecnologia das baterias de litio
Aço: O manganês é essencial na fabricação do ferro e do aço, devido às suas propriedades como fixador de enxofre, desoxidante, e na fabricação de ligas metálicas. A fabricação do aço31 incluindo seu componente na fabricação do ferro, é o responsável pela maior parte na demanda de manganês, presentemente na faixa de 85% a 90% do total da demanda22 . Dentre uma variedade de outros usos, o manganês é um componente chave para formulação de aço inoxidável de baixo custo15 32 .
Quantidades pequenas de manganês melhoram a forma de produção do aço em altas temperaturas, devido à produção de sulfetos com alto ponto de fusão, impedindo, portanto, a formação de sulfeto de ferro líquido a nível de granula tura. Se o conteúdo de manganês alcançar 4%, o aço produzido será quebradiço. Essa característica diminui para concentrações mais elevadas de manganês e alcança um nível aceitável em torno de 8%. Aços contendo de 8 a 15% de manganês podem ter uma resistência à atração elevada de até 863 MPa33 34 . Aços com 12% de manganês foi utilizado na fabricação de capacetes de aço na Inglaterra. Esta composição de aço foi descoberta em 1882 por Robert Hadfield (1858-1940)35 e é ainda hoje conhecida como aço de Hadfield.36 .
Ligas de alumínio: A segunda maior aplicação do manganês é em ligas com o alumínio no qual uma quantidade aproximada de 1,5% aumenta a resistência à corrosão devido a formação de grãos que absorvem impurezas que provocariam a corrosão galvânica.37 A resistência a corrosão das ligas de alumínio 3004 e 3104, com um percentual de manganês de 0,8 a 1,5% respectivamente, são as mais utilizadas na fabricação de latas de bebidas.38
Outros usos: O Metilciclopentadienil Manganês Tricarbonil (MMT) é um composto organometálico utilizado como aditivo da gasolina sem chumbo para aumentar o nível de octanageme reduzir os efeitos de explosão do motor39 . Não existem estudos detalhados sobre os riscos inerentes à combustão do composto e à exposição da população aos efeitos do manganês7 . O manganês neste composto organometálico incomum possui estado de oxidação -1.39
O óxido de manganês IV (ou dióxido de manganês (MnO2) é utilizado como reagente em química orgânica como agente de oxidação de álcoois benzenoicos (que contém o radical CH2OH adjacente ao anel aromático). O dióxido de Manganês tem sido usado desde a antiguidade para neutralizar, por meio da oxidação, a cor esverdeada em vidros causada por traços de contaminação de ferro 40 . O MnO2 é também usado na produção de oxigênio e de cloro, e também na secagem de tintas pretas. Em algumas preparações, ele é um pigmento marrom que pode ser usado na fabricação de tintas e é um constituinte natural da umbra 41 .
O dióxido foi empregado originalmente na produção de pilhas secas de bateria como receptor de elétrons do zinco, e trata-se do material negro encontrado quando abrimos pilhas de alta luminosidade do tipo zinco-carbono. O óxido de manganês é reduzido a óxido-hidróxido de manganês MnO (OH) durante a descarga, impedindo a formação de hidrogênio no anodo da bateria 42 .
MnO2 + H2O + e- → MnO(OH) + OH-
O dióxido de manganês também tem utilizado recentemente em pilhas alcalinas, que faz uso da mesma reação básica, mas com uma mistura diferente de eletrólitos. Em 2002, mais de 230.000 toneladas de dióxido de manganês foram utilizados com este propósito.10 42
Papel biológico: O manganês é um oligoelemento para todas as formas de vida, nas quais tem funções tanto estruturais quanto enzimáticas.11 13 As classes de enzimas que possuem o manganês como cofatores são amplas e incluem oxirredutases, transferases, hidrolases, liases,isomerases, ligases, lectinas e integrinas. A transcriptase reversa de muitos retrovírus contém manganês e os exemplos mais conhecidos de polipeptídeos são a arginase, a toxina diftérica e a superóxido dismutase com manganês (Mn-SOD).52
O corpo humano contém aproximadamente 12 mg do elemento, dos quais a maioria está armazenada nos ossos. Nos tecidos, está concentrado no fígado e rins.11 No cérebro, está ligado a metaloproteínas como a sintetase glutamina em astrócitos.53 54 Uma dieta regular de aproximadamente de 17 mg/kg absorve cerca de 7% do elemento por meio do trato gastrointestinal, podendo ser afetada pela ingestão de ferro ou cálcio. O elemento é transportado no sangue pela β-globulina, metabolizado pelo sistema excretor biliar e excretado através das fezes junto com o excedente ingerido. Uma vez que o sistema excretor biliar não está completamente desenvolvido em crianças, estas possuem uma quantidade superior de manganês em sua constituição e são mais suscetíveis a intoxicações pelo elemento. A deficiência do metal pode provocar anomalias no sistema locomotor.16 54
O manganês também é importante na fotossíntese e evolução do oxigênio em cloroplastos de plantas. O OEC (oxygen-evolving complex) é parte do fotossistema II nas membranas tilacoides de cloropúltimoos sendo responsável pela fotooxidação da água durante a fase luminosa da fotossíntese e tem um núcleo metaloenzima com quatro átomos.55
Toxicologia: Em comparação com outros metais essenciais, é um dos elementos metálicos menos tóxicos do ponto de vista nutricional, não sendo conhecida toxidez natural em alimentos.13O estudo de efeitos toxicológicos do manganês é recente e de difícil análise por envolver os gânglios da base no cérebro, inacessíveis por métodos de pesquisa convencionais. Todavia sua toxidez é bem estabelecida.7 Seu cloreto bivalente correspondente possui dose letal de cerca de 300 μmol/kg por injeção em roedores e alguns de seus compostos como agentes contrastantes podem ser administrados em concentrações até 10 vezes superior sem efeito colateral observável. A inalação de compostos (e.g. em atividades de extração de minérios) tem efeito sobre o sistema nervoso central, mesmo em pequenas concentrações após exposição por longos períodos. O manganismo, condição resultante da intoxicação pelo elemento, pode provocar entre outros efeitos colaterais a anorexia, apatia, insônia e até mesmo alucinações.16 Em alguns casos podem ser observados também efeitos colaterais semelhantes à síndrome de Parkinson.13
Testes de laboratório indicam que compostos com manganês possuem potencial mutagênico, tendo sido observadas danos a integridade da cadeia de DNA, diminuição da fidelidade de replicação do DNA e mutações. Sais como o permanganato de potássio possuem atividade carcinogênica confirmada em testes com ratos, embora testes mais abrangentes com outros metais deixem margem de dúvida quanto ao manganês como agente causador. Mesmos nos testes no qual apresentou respostas positivas, os resultados foram inferiores a outros metais. Todavia o elemento não apresenta risco carcinogênico significante. Baseados em estudos com animais realizados pela US National Toxicology Program, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos e classificou o elemento no grupo D de carcinogenicidade.16 A administração oral de compostos metálicos por período prolongado não provocou aumento de adenomas pulmonares embora tenha sido relatados um aumento significativo de fibrosarcomas nos locais de injeção de compostos acetil-acetona de manganês. Estudos epidemiológicos da exposição ao manganês são impactados por fatores sócio-econômicos e outros metais sendo difícil relacionar o aumento de casos de câncer e mortalidade com a presença do metal.13.
Postado por: Alissa Reis