Mangandioxid | |||
Identifikation | |||
---|---|---|---|
IUPAC navn | Mangandioxid | ||
Synonymer |
CI 77728 |
||
N o CAS | |||
N o ECHA | 100.013.821 | ||
N o EF | 215-202-6 | ||
SMILE |
[Mn] (= O) = O , |
||
InChI |
InChI: InChI = 1 / Mn.2O / rMnO2 / c2-1-3 |
||
Udseende | sort til brunt pulver. | ||
Kemiske egenskaber | |||
Brute formel |
Mn O 2 [isomerer] |
||
Molar masse | 86,9368 ± 0,0006 g / mol Mn 63,19%, O 36,81%, |
||
Fysiske egenskaber | |||
T ° fusion | nedbrydes ved 535 ° C | ||
Opløselighed | i næsten intet vand opløselige i HCI og H 2 O 2, |
||
Volumenmasse | 5,03 g · cm -3 til 20 ° C , 5,026 g · cm -3 af Perry's | ||
Termokemi | |||
S 0 fast | 53,1 J / mol K | ||
Δ f H 0 faststof | -520,9 kJ / mol | ||
Krystallografi | |||
Krystal system | kvadratisk eller tetragonal | ||
Typisk struktur | TiO 2 tetragonal | ||
Forholdsregler | |||
SGH | |||
Advarsel H302, H332, H302 : Farlig ved indtagelse H332 : Farlig ved indånding |
|||
WHMIS | |||
C, D2B, C : Oxiderende materiale D2B : Giftigt materiale, der forårsager andre toksiske virkninger Oplysning ved 1,0% i henhold til listen over ingredienser |
|||
NFPA 704 | |||
0 2 1 OKSE | |||
Transportere | |||
55 : meget oxiderende stof (favoriserer brand) UN-nummer : 1479 : OXIDERENDE FAST STOF, NSA Klasse: 5.1 Etiket: 5.1 : Oxiderende stoffer Emballage: Packing gruppe II : moderat farlige stoffer; |
|||
Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet. | |||
Den mangandioxid , eller manganoxid (IV) , er den kemiske forbindelse med formlen Mn O 2. Det er den mest økonomisk vigtige oxiderede manganforbindelse .
Dette kemiske legeme sammensat af sort Mn (IV), uopløseligt i praksis i vand, findes i mindst fem sorter. Det kommer normalt i laboratoriet som et sort til brunt pulver. Dette organ er et amfotert oxid , meget ofte ikke- støkiometrisk , taber ved varmeeffekt et oxygenatom fra 230 ° C , forlader i princippet mangnese III oxid og ikke mangan kulilte . Den dioxid er derfor meget let ødelagt af varme, så ved opvarmning i en lukket beholder ved 500 ° C og derefter ved 890 ° C frigiver endnu mere ilt gas .
12 MnO 2fast pulver → 6 Mn 2 O 3mangansesquioxid + 3 O 2iltgas → 4 Mn 3 O 4de gamle oxiders saltoxid + 4 O 2Rhombohedralkrystaller er opløselige i saltsyre , men uopløselige i salpetersyre og acetone . Pulveret katalyserer effektivt nedbrydningen af hydrogenperoxid .
Dette oxid, som er et af de vigtigste mineraler i mangan , findes naturligt i form af mineralet pyrolusit , sort til mørkegråt. Det har en tetragonal netstruktur, oftest massiv og fibrøse, pulverformige eller filarial, undertiden med en fibrøs skorpe, men der er en sølv sort, og en fin række botryoidal morfologi, hvor sidstnævnte er resultatet af pseudomorphosis af manganit .
Men det er aldrig blevet fundet af kemikere og mineraloger i dendritter, på trods af gammel eller moderne litteratur, der bekvemt kalder dem "mangan (oxid) dendrit (hydreret)" eller forkert "mangandioxid dendrit". Mangan "eller i den gamle forstand" psilomelane ". Det er rigtigt, at delvis kemisk analyse gør det muligt at påvise mangandioxid. Men de virkelig mangandendritter kommer fra andre mineraler såsom birnessit (Na, Ca) 0,5 (Mn IV , Mn III ) 2 O 4 1,5 H 2 O, nsutite (Mn IV , Mn II ) (O, OH) 2, Todorokite (Na, Ca, K, Ba, Sr) 1-x (Mn, Mg, Al) 6 O 12 3-4 timer 2 O, etc. ... mineralarter ofte i forbindelse kendt som "gruppen af cryptomelans ".
Det er ikke udelukket, at mangandioxid undertiden er til stede i spormængder i hjertet af manganknudler, der ligger i bunden af havene , selvom sidstnævnte hovedsageligt er ægte viklinger af lag af jernhydroxider og mangan med et væld af andre hydroxider eller oxyhydroxider af forskellige metalelementer (Si, Al, Ni, Cu, Co, Na, Ca, Mg, Ti, Ba ...).
Rhombohedrale krystaller af mangandioxid MnO 2 kan opnås ved masseoxidation af det enkelte legeme eller manganmetal i luft afhængigt af reaktionen:
Solid Mn + O 2MnO 2 gasDet kan opnås ved formaling af udvalgte naturlige krystaller af pyrolusit eller endnu bedre ved opvarmning af mangan (II) nitrat under en luftstrøm over 500 ° C.
I dag opnås oprenset mangandioxid hovedsageligt ved elektrolyse af vandig opløsning af mangand (II) sulfat . Manganionerne Mn 2+ oxideres ved anoden til Mn 3+ - kationer, der, ganske ustabile, opdeles i Mn 2+ - og Mn 4+ . Således deponeres mangandioxid (IV) på anoden.
Der er også et væld af mangandioxid (er), hvoraf en stor del er fremstillet af elektrokemister, specialister i katoder til celler og alkaliske batterier.
De vigtigste anvendelser af MnO 2 er tørbatterier såsom alkaliske batterier og Zn-Cd-batterier . I 1976 svarede denne ansøgning til et forbrug på en halv million ton pyrolusit om året . I 1990'erne blev en fjerdedel af masseproduktionen af mangandioxid brugt i tørre celler. Det andet kvartal blev brugt til at fremstille oprensede derivater af mangankemi, såsom MnO, MnSO 4hvilket er et mellemprodukt til opnåelse af Mn-metal ved elektrolyse ... Ca. 17 masseprocent blev brugt som uorganiske pigmenter til fliser og keramik. Fremstillingen af oxidanter, især den massive til uransektoren , krævede 10 masseprocent mangandioxid. Svejsningskravene udgjorde mere end 8%. Den organiske kemisektor beskæftigede stadig 5%, mens fremstillingen af permanganatderivater anvendte 3%. De resterende 7% eller deromkring blev opdelt i flere anvendelser.
Anvendelsen i alkaliske celler og batterier har oplevet en spektakulær vækst siden 1990. Den såkaldte elektrokemiske sektor, der består af lithium / mangandioxidceller og batterier, er nu stort set størstedelen. MnO 2 anvendes også som en superkondensator elektrodemateriale .
Mangandioxid er et sort pigment, der anvendes i keramik. Det bruges til fremstilling af fliser.
Tidligere blev mangandioxid brugt til at producere ilt (med en samling ved vandforskydning ) og en bred vifte af blegende chlorider, det bruges stadig til at fremstille forskellige oxiderende legemer, moderate eller kraftige. Det bruges til vandbehandling i rensningsstationer.
MnO 2 anvendes som en katalysator i laboratoriet til fremstilling af oxygen fra kaliumchlorat ; det er et af de klassiske eksperimenter inden for grundlæggende kemiuddannelse. Det katalyserer også nedbrydningen af hydrogenperoxid :
Det bruges også i produktionen af permanganater ved oxidativ alkalisk fusion såsom kaliumpermanganat KMnO 4 .
I organisk kemi bruger vi aktiveret mangandioxid produceret i henhold til ligningen:
MnCl 2 + KMnO 4 + H 2 O → MnO 2Det er en selektiv oxidant: allyl- , benzyl- og propargylalkoholer oxideres hurtigere end mættede alkoholer. Oxidationen finder sted i vand , acetone eller dichlormethan . Men denne oxidation har ulemperne ved at kræve et stort overskud af MnO 2 (undertiden mere end 40 ækvivalenter), lange reaktionstider og vanskeligheden ved at fjerne højaktiveret MnO 2 .
MnO 2er også involveret i syntesen af kaliummanganat (K 2 MnO 4). K 2 MnO 4opnås således ved at smelte mangan (IV) oxid i nærvær af kaliumhydroxid og et oxidationsmiddel, såsom salpeter (kaliumnitrat, KNO 3 ) eller kaliumperchlorat (KClO 4 ). Kaliummanganat kan renses ved vakuumdestillation for at give mørkegrønne krystaller ( orthorhombiske prismer ). Kaliummanganat (VI) er kun opløseligt i baser ; under ikke-alkaliske betingelser, det disproportionates ind kaliumpermanganat og mangan (IV) oxid, ifølge ligningen:
3 MnO 4 2- + 4 H + 2 MnO 4 - + MnO 2 (s) + 2 H 2 OTidligere blev de olier, der blev brugt til at fortynde farver, tørret ved opvarmning med kogende mangandioxid.
Mangandioxidmalme anvendes også til fremstilling af ferromangan .
Mangandioxid er et stof, der tidligere blev brugt til at rense stål i Bessemer-processen . Det bruges til at fremstille visse superlegeringer af jern-mangan-typen ved sintring af oxider.
Mangandioxid - tidligere kendt som glassæbe - blev brugt til at rense glasset for disse farvede urenheder og især af pletter med kulstofholdigt materiale i lave doser. Brug ved højere doser kan plette glasset lilla.
De toksikologiske data om dette produkt blev opdateret af INRS i 2015.