relatório manganês

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL – UEMS
UNIDADE DE ENSINO DE DOURADOS
CURSO DE QUIMICA INDUSTRIAL
Manganês 
DOURADOS-MS
DEZEMBRO /2013
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL – UEMS
CRISTIAN DI CARLO – 21468
ELIZABETE MARIA – 21472
LINSTON ROMÃO – 21480
PRISCILA TOSCHI - 21487
Manganês
Relatório apresentado à disciplina de Química Inorgânica Experimental II do 3° ano, curso de Química Industrial, sob orientação do Prof.Daniel.
DOURADOS-MS
DEZEMBRO/2013
1.Introdução
1.1.Elemento Manganês
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).
Figura 1: Manganês metálico
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 (ímâ 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.
1.2.Intoxicação por Manganês
O manganês consiste em um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre, estando amplamente distribuído em solos, sedimentos, rochas, água e materiais biológicos. Este elemento é altamente importante para as funções vitais dos animais superiores, bem como para o crescimento das plantas. Além disso, possui significativas aplicações industriais.
A intoxicação pelo manganês, também chamada de manganismo, habitualmente resulta de uma exposição ocupacional, sendo que o trato respiratório representa a principal porta de entrada. No entanto, este elemento também pode ser absorvido pelo trato intestinal quando presente na alimentação.
O manganês é muito utilizado na produção de ferro e aço. Trata-se de um componente-chave na produção de ligas de alumínio e aço inoxidável, de custo reduzido. Além disso, o manganês também é usado para descolorir o vidro, bem como produzir vidro de cor violeta. Também está presente em desinfetantes, fertilizantes e cerâmica.
Este elemento, que é essencial para os seres humanos, está presente naturalmente em certos alimentos, porém, em diminutas quantidades. Todavia, quando elevadas doses adentram o organismo, podem ocorrer efeitos tóxicos de diferentes intensidades, sendo que o mais grave é quando afeta o Sistema Nervoso Central (SNC).
Os sintomas da intoxicação por manganês são mais observados no trato respiratório e no SNC. Dentre as manifestações clínicas estão problemas de memória, alucinações, doença de Parkinson, embolia pulmonar e bronquite. Em casos de exposições prolongadas, os homens podem apresentar impotência sexual. Outros sintomas incluem: apatia, esquizofrenia, fraqueza muscular, cefaléia e insônia.
O diagnóstico da intoxicação por manganês é feito com base no quadro clínico, juntamente com uma investigação ocupacional.
Além de afastar as fontes de contaminação, atualmente, tem-se feito o tratamento da intoxicação por manganês com a levodopa e quelação com EDTA. O primeiro reabastece o déficit de dopamina, uma vez que há depleção desse neurotransmissor nos núcleos cerebrais, levando inicialmente à melhora dos sintomas; todavia, a resposta ao tratamento reduz drasticamente dentro de 2 a 3 anos após o início do mesmo. Já a quelação leva a uma redução da concentração sanguínea de manganês, porém os sintomas permanecem quase que inalterados, fato que levanta discussão sobre a eficácia dessa forma de tratamento.
1.3.Estados de oxidação
A configuração eletrônica dos elementos desse grupo é d5s2. O maior estado de oxidação possível é (+VII), quando todos os elétrons são utilizados para formar ligações. O Mn é o elemento que exibe a maior taxa de estados de oxidação, indo de (-III) a (+VII). O estado (+II) é mais estável e mais comum, sendo o íon Mn2+ encontrado em sólidos, em solução e em complexos. Contudo, em meio alcalino, o íon Mn2+ é facilmente oxidado a MnO2. O íon no estado de oxidação (+IV) é encontrado no principal minério de manganês, a pirolusita, MnO2. O elemento no estado de (+VII) é encontrado no KMnO4, um dos agentes oxidantes mais fortes em solução, inclusive mais forte que o Cr(+VI). Mn(+III) e Mn(+VI) tendem a se desproporcionar. Os estados de oxidação inferiores são observados em carbonil-complexos e em carbonil-complexos substituídos.
2.Objetivo
Demostrar, experimentalmente, a preparação de compostos de coordenação do manganês, observando a mudança de coloração, e discutindo a interação entre os ligantes, e as possíveis estruturas formadas.
3.Materiais e Reagentes
3.1 Materiais 
•	Béquer 10/ 25/ 50 ml
•	Bastão de vidro
•	Placa de petri
•	Pinça de metal
•	Pipeta volumétrica 50 ml
•	Pipeta de pauster
•	Tubo de ensaio
•	Termômetro
•	Papel filtro
•	Chapa aquecedora
Funil de Buchner
Vidro de relógio
3.2. Reagentes
•	Água destilada
•	Cloreto de Manganês (MnCl2) 
•	Hidróxido de Potássio (KOH) 
•	Permanganato de Potássio (KMnO4)
4.Procedimento experimental
4.1.Problema 1
Adicionou-se certa quantidade de hidróxido de potássio em um béquer uma alíquota de água destilada e dissolveu-se usando um bastão de vidro em seguida adicionou-se certa quantidade de permanganato de potássio que foi bem misturado e colocou-se o sistema em um vidro de relógio e aqueceu-se até a mudança de cor. Posteriormente resfriou-se o sistema em água corrente e adicionou-se KOH para repor o volume inicial. Em seguida o sistemafoi posto em banho de gelo, assim que a mistura atingiu 50C foi filtrada em sistema a vácuo e estimada a sua massa. Posteriormente dissolveu-se pequena quantidade de cloreto de manganês em água destilada (tubo1),e adicionou-se a solução de HCl concentrado no tubo 1 e em seguida hidróxido de sódio no tubo 1 e posteriormente adicionou-se carbonato de sódio no tubo 1 e após observação dos resultados coletaram-se os dados experimentais desse estudo. 
5.Resultados e discussões
5.1.Complexo 01
	O complexo 01 apresentou a seguinte analise elementar: 39,66%K; 32,46%O, e 27,86%Mn. Através deste dado puderam-se realizar os cálculos referentes a analise elementar deste complexo, como demonstrado abaixo:
 → Massa total do complexo ≈ 197,20g
 → 4 Átomos de Oxigênio
= 78,21g → 2 Átomos de Potássio
	Através deste dado elucidados através da analise elementar deste complexo, pode-se elucidar a estrutura do complexo estudado, o tetraoxomanganato (VI), K2[MnO4].
Figura 102: Tetraoxomanganato (VI), [MnO4]2-
5.1.1.Síntese do complexo
	Realizou-se o tratamento em meio básico de uma solução de permanganato de potássio. Dissolveu-se em água destilada 1,5342g de hidróxido de potássio (KOH(s)), juntamente com 0,5032g de permanganato de potássio. Este processo tinha por finalidade promover a oxidação da espécie metálica de Mn (+VII) para Mn (+VI).
4MnO4-(aq)+ 4OH-(aq)→ 4MnO42-(aq)+ O2(g) + H2O(l)
	Levou-se esta solução para o aquecimento até o aparecimento de uma coloração esverdeada, devido ao surgimento na solução do íon manganato. Em seguida, levou-se sistema ao banho de gelo, a fim de se cristalizar o composto formado. Estes foram filtrados e lavados com água destilada e secos ao ar atmosférico.
	No entanto, este íon formado é estável em soluções fortemente alcalinas, por ser um agente oxidante muito forte. Desta forma, ao se lavar estes cristais com água destilada, devido esta possuir um pH levemente ácido, levou a este composto a se desproporcionar, segundo a seguinte reação.
3MnO42-(s)+ 4H+(aq)→ 2MnO4-(s) + MnO2(s) + 2 H2O(l)
	Isto levou ao surgimento de sólido escurecido, o qual se tornou mais escuro com o passar do tempo, devido à reação do oxigênio do ar atmosférico com a amostra cristalina filtrada, formando o dióxido de manganês.
5.2.Geometria do complexo
5.2.1.Teoria da Ligação de Valência
	O íon metálico estudado neste estudo possuía configuração eletrônica de valência d1. Isto levaria ao surgimento de um orbital hibrido do tipo sp3 tetraédrica.
5.2.2.Teoria do Campo Cristalino
Para um íon metálico com distribuição eletrônica de valência do tipo d1, a aproximação dos ligantes ao íon metálico leva a um desdobramento do campo cristalino característico de compostos com geometria tetraédrica, conforme demonstrado no diagrama abaixo. 
Figura 103: Diagrama de desdobramento do campo cristalino
Este desdobramento leva a uma energia de estabilização do campo cristalino negativa, EECC<0, levando a estabilização do composto de coordenação formado.
5.2.3.Teoria da ligação de Valência 
A formação de orbitais moleculares maiores favorece a estabilização das espécies de coordenação geradas, formando desta forma orbitais moleculares de menor energia. Isto pode ser verificado no diagrama abaixo.
Figura 104: Diagrama de orbitais moleculares para o íon Mn6+
5.3.Reações do íon Mn+2
	Adicionou-se a dois tubos de ensaios diferentes certa massa de um sal de manganês (II), o cloreto de manganês. 
	Ao tubo 01 adicionaram-se algumas gotas de ácido clorídrico concentrado. Este sal, que inicialmente possuía um a coloração levemente rosada passou a possuir uma coloração verde amarelada, devido a formação de uma espécie de coordenação, o tetracloromanganato (II), [MnCl4]2-(aq).
Mn2+ 4Cl-(aq) → [MnCl4]2-(aq)
	Em seguida, adicionaram-se a este tubo algumas coitas de uma solução de carbonato de sódio. Observou-se a formação de um precipitado branco, conforme demonstrado abaixo:
Mn2+(aq) + CO32 –(aq) → MnCO3(s) 
Ao se adicionar ao tubo 02 algumas gotas de hidróxido de sódio, observou-se a formação de um precipitado gelatinoso, o hidróxido de manganês, Mn(OH)2.
Mn2+(aq) + 2OH – (aq) → Mn(OH)2(s)
6.Conclusão
Após realização do experimento, pode-se concluir os objetivos propostos foram alcançados, já que foi possível realizar e acompanhar a síntese de complexos de manganês com o uso de alguns reagentes. Também se analisou possíveis reações do íon Mn2+. A análise e discussão dos resultados obtidos permitiram, através de conceitos baseados em teorias como TLV e TCC, explicar e caracterizar as propriedades dos produtos obtidos, tais como elucidação da geometria, cor, características do ligante, entre outras. 
7. Referências Bibliográficas
VOGEL, Arthur, et al; “Química Analítica Quantitativa”. Tradução de: Horácio Macedo. 5ªed. Rio de Janeiro: LTC, 1992.
LEE, John David. “Química Inorgânica: um novo texto conciso”; tradução Juergen Heinrich Maar. São Paulo: Ed. Editorce Edgard, 1980. Tradução da 3a ed. Inglesa.
Infoescola. Disponível em: http://www.infoescola.com/. Ultimo acesso em:20/11/2013.