MANGANESO

Nombre: Manganeso

Símbolo: Mn

Grupo: 7 

Período: 4

Bloque: d

Categoría: Metales de transición

Número atómico: 25

Masa atómica: 54,938  u

Electrones por capa: 2, 8, 13, 2

Electronegatividad: 1,55

Densidad: 7,47 gr/cc

Punto de Fusión: 1246ºC

Punto de Ebullición: 2061ºC

Conductividad Térmica: 7,7 W (m·K) 

Conductividad Eléctrica: 620000 S/m 

Orden Magnético: Paramagnético

Estado Ordinario: Sólido

Estados de Oxidación: -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

Dureza Mohs: 6

Dureza Vickers: Sin datos 

Dureza Brinell: 196 MPa

Isótopos más estables: Mn-55 (100%, elemento monoisotópico)

Descubridor: Johan Gottlieb Gahn, sueco (1774)

El manganeso (Mn), un metal de transición con número atómico 25, fue identificado como un elemento nuevo por primera vez en el siglo XVIII. A lo largo de la historia, sus compuestos se confundieron con los del hierro (Fe), con el que a menudo se encuentra en la naturaleza. Los antiguos egipcios y romanos utilizaban compuestos de manganeso para colorear el vidrio de negro o para aclarar su color. Sin embargo, no fue hasta 1774 que el químico sueco Johan Gottlieb Gahn aisló el manganeso metálico puro. Gahn redujo el dióxido de manganeso (MnO2​), un mineral conocido como pirolusita, con carbono, siguiendo las instrucciones de su colega y mentor, Carl Wilhelm Scheele. 

Este logro fue un hito importante, ya que confirmó que la pirolusita no era, como se creía, una forma de mineral de hierro, sino que contenía un elemento completamente nuevo. El nombre "manganeso" proviene de la palabra latina magnes, que significa imán, en referencia a las propiedades magnéticas de la pirolusita. Su uso en la metalurgia del acero comenzó a finales del siglo XIX, cuando se descubrió que podía eliminar impurezas y mejorar las propiedades del metal. 

El manganeso, un metal de transición con número atómico 25, presenta un color gris acero y una naturaleza quebradiza, compartiendo similitudes químicas con el hierro. Aunque es relativamente abundante en la naturaleza, su fragilidad y reactividad limitan su uso en estado puro, reservándolo exclusivamente como aleante en metalurgia. Se extrae principalmente como subproducto de la producción de hierro, ya que suele estar presente en los mismos minerales, como la pirolusita, o durante la refinación de níquel o aluminio. Su obtención es secundaria frente a metales de mayor relevancia industrial, como el hierro, lo que refleja su papel complementario pero esencial.

Físicamente, el manganeso es un metal opaco que pierde rápidamente su lustre, adoptando un aspecto ennegrecido que puede confundirse con hierro corroído o escoria a ojos inexpertos. Su tacto rugoso y su fractura vítrea al romperse, fácilmente con la presión de los dedos, lo distinguen del hierro. Es un mal conductor térmico y uno de los peores conductores eléctricos entre los metales, ya sea de transición o no. Su resistencia a la corrosión es inferior a la del hierro: aunque se pasiva en aire seco y resiste moderadamente el agua dulce, es altamente vulnerable a ácidos, tanto oxidantes como reductores, y a bases. A pesar de su punto de fusión relativamente bajo, funde con vigor debido a la oxidación, por lo que suele añadirse en estado sólido, ya sea como metal puro o en forma de óxidos, al metal base en estado líquido.

A pesar de su apariencia opaca y poco atractiva, el manganeso es uno de los aleantes más versátiles e indispensables en la metalurgia moderna. Se encuentra presente, en proporciones variables, en prácticamente todas las aleaciones de aluminio, aceros al carbono, aceros inoxidables, bronces de alto rendimiento y superaleaciones de níquel y cobalto. En la mayoría de los casos, su concentración oscila entre un 0,1 % y un 2 %, aunque en aplicaciones específicas, como el bronce al manganeso o la aleación conocida como manganin —empleada en resistores de alta precisión—, puede alcanzar el 20 % o incluso superarlo.

El uso más tradicional del manganeso en la siderurgia se da durante la colada, momento en el cual se añade como desoxidante. Ningún otro elemento, ni siquiera el silicio o el aluminio, iguala su capacidad para combinarse con impurezas indeseables. Una de sus virtudes más apreciadas es su habilidad para fijar el azufre presente en el hierro fundido, formando compuestos más estables y menos nocivos que los originados por el propio hierro. Estos compuestos, más volátiles, se eliminan durante el enfriamiento, reduciendo así el efecto perjudicial del azufre sobre la calidad del acero.

En los aceros al carbono, donde suele incorporarse en proporciones de entre 0,1 % y 0,8 %, el manganeso aporta tenacidad, refina el tamaño de grano y previene la formación de porosidades. Actúa como “metal de sacrificio” al combinarse con oxígeno y azufre, purificando los granos de ferrita. La afinidad química entre hierro y manganeso es excelente, lo que permite que este último se disuelva fácilmente incluso cuando se incorpora en estado sólido, ya sea como metal puro o como óxido. Como consecuencia de su uso en los procesos de fabricación, todos los aceros modernos contienen manganeso de manera inherente.

En aceros inoxidables ferríticos, martensíticos o dúplex, el papel del manganeso es esencialmente el mismo que en los aceros al carbono: desoxidar durante la colada y reducir el tamaño de grano para mejorar la tenacidad. Cuando se trata de aceros inoxidables austeníticos basados en níquel, como los AISI 304, 316 o 316L, su presencia —en torno al 2 %— no solo cumple la función desoxidante, sino que también contribuye a fijar la estructura austenítica, dado su carácter “gammágeno”. Esta propiedad incrementa la resistencia al impacto y mejora la ductilidad, sin que ello afecte de manera significativa la resistencia a la corrosión.

En los aceros inoxidables austeníticos basados mayoritariamente en manganeso, como el AISI 201, este metal puede reemplazar parcialmente al níquel para estabilizar la austenita a temperatura ambiente. Estas aleaciones, surgidas durante la escasez de níquel en la Segunda Guerra Mundial, son más económicas y, según algunos estudios, incluso más tenaces que los equivalentes tradicionales, aunque presentan una resistencia a la corrosión inferior. La serie 200, que incluye grados como 201 o 204, siempre contiene algo de níquel, ya que el manganeso, por sí solo, no puede contrarrestar por completo la acción desestabilizadora de elementos como el cromo o el molibdeno sobre la austenita.

En aleaciones no inoxidables, como el acero Hadfield o Mangalloy, la adición de aproximadamente un 12 % de manganeso, combinada con un tratamiento térmico adecuado, produce un material no magnético, extremadamente tenaz, resistente a impactos y capaz de trabajar en condiciones de baja temperatura. Esta aleación combina dureza con capacidad de deformación controlada, y se emplea en componentes que requieren alta resistencia a la abrasión y al mismo tiempo gran absorción de energía mecánica, como marcos de bicicletas de alto rendimiento o piezas sometidas a cargas extremas.

El manganeso también desempeña un papel relevante en aleaciones con cobalto y níquel. Con el cobalto, en proporciones de entre un 10 % y un 30 %, incrementa notablemente la ductilidad, contradiciendo la creencia de que dos metales frágiles solo pueden originar aleaciones quebradizas. Aunque estas combinaciones tienen aplicaciones limitadas, resultan útiles en herramientas de corte que requieren dureza más que resistencia al impacto. En el caso del níquel, su combinación directa con manganeso es poco frecuente, salvo en aleaciones como el manganin, donde se complementa con cobre.

Debido a que ambos metales comparten funciones similares como aleantes y a que el manganeso resulta más económico, ha existido un interés constante por reemplazar al níquel en ciertas aplicaciones. Aunque difieren notablemente en su estado puro, sus comportamientos se asemejan una vez incorporados a una matriz metálica, ya sea hierro, cobre o cobalto.

En el ámbito de las aleaciones ornamentales, el manganeso puede actuar como ingrediente alternativo en la fabricación de alpaca o “plata alemana”. Mediante la combinación de cobre, manganeso y un tercer metal, generalmente zinc o níquel, se obtiene un material con un brillo comparable al de la plata esterlina. Ajustando las proporciones, se puede optimizar la ductilidad o la durabilidad, alcanzando hasta un 20 % de manganeso en composiciones destinadas a mayor resistencia.

En bronces especiales, como el bronce al manganeso, este elemento confiere dureza y tenacidad, aunque reduce la conductividad térmica y eléctrica en comparación con la mayoría de aleaciones de cobre. El manganin, compuesto por cobre 82 %, manganeso 12 % y níquel 2 %, es un ejemplo representativo, ampliamente utilizado en resistencias eléctricas. Estas aleaciones tienden a perder su lustre con facilidad y a mostrar tonalidades blancas características.

Incluso en joyería, el manganeso ha encontrado aplicaciones singulares. En la fabricación de oro blanco, puede sustituir al níquel para evitar reacciones alérgicas, produciendo una aleación dura y tenaz, aunque de maleabilidad limitada. Por esta razón, se suelen añadir zinc o plata para mejorar la trabajabilidad y permitir que el artesano pueda dar forma con precisión a la pieza final.

El manganeso desempeña un papel crucial como agente gammágeno, estabilizando la estructura cristalina austenita en aceros cuando se añade en proporciones cercanas o superiores al 10 % en masa. Como el segundo metal de transición más importante para este propósito después del níquel, permite producir aceros austeníticos que, aunque no igualan la resistencia química de los basados en níquel, ofrecen una dureza ligeramente mayor a un costo más accesible. En el bronce de aluminio, el manganeso fija la fase alfa, mejorando su estabilidad estructural. En joyería y bisutería, actúa como un potente blanqueante: con un 20 % en masa, transforma el cobre en un tono argénteo similar al cuproníquel, y también se utiliza para forjar oro blanco, aportando un acabado atractivo.

La versatilidad del manganeso como aleante radica en su excelente solubilidad con casi todos los metales, incluidos algunos del bloque p, como el estaño, y especialmente con metales de transición como el hierro, el cobre, el cobalto y el níquel. A diferencia del hierro y el cobalto, se disuelve fácilmente en cobre fundido y muestra afinidad por la plata. Un ejemplo histórico es su uso durante la Segunda Guerra Mundial, cuando el Banco Central de Estados Unidos modificó la composición de su moneda de cinco centavos, reemplazando la fórmula tradicional de 75 % de cobre y 25 % de níquel por una mezcla de 56 % de cobre, 35 % de plata y 9 % de manganeso, logrando imitar el peso y lustre original. Sin embargo, el manganeso es un mal conductor, siendo el peor conductor térmico y uno de los peores eléctricos entre los metales.