Mangan (IV) Oxyd ist die anorganische Zusammensetzung mit der Formel. Dieser schwärzliche oder braune Festkörper kommt natürlich als das Mineral pyrolusite vor, der das Haupterz von Mangan und ein Bestandteil von Mangan-Knötchen ist. Der Hauptgebrauch für MnO ist für Trockenbatterien, wie die alkalische Batterie und die Zinkkohlenstoff-Batterie. wird auch als ein Pigment verwendet, und weil sich ein Vorgänger zu anderem Mangan, solcher als vergleicht. Es wird als ein Reagens in der organischen Synthese, zum Beispiel, für die Oxydation von allylic alcohols verwendet.

Struktur

Mehrere polymorphs dessen, werden sowie eine wasserhaltige Form gefordert. Wie viele andere Dioxyde, kristallisiert in der rutile Kristallstruktur (dieser polymorph wird β-genannt), mit Drei-Koordinaten-Oxyd und octahedral Metallzentren. ist charakteristisch nichtstochiometrisch, an Sauerstoff unzulänglich seiend. Die komplizierte Halbleiterchemie dieses Materials ist für die Überlieferung "frisch bereiten" in der organischen Synthese wichtig.

Produktion

Natürlich vorkommendes Mangan-Dioxyd enthält Unreinheiten und einen beträchtlichen Betrag von Mangan in seinen 3 + Oxydationsstaat. Nur eine begrenzte Zahl von Ablagerungen enthält die γ Modifizierung in der für die Batterieindustrie genügend Reinheit. Die Produktion von ferrite verlangt auch hohes Reinheitsmangan-Dioxyd. Deshalb ist die Produktion des synthetischen Mangan-Dioxyds wichtig. Zwei Gruppen von Methoden werden verwendet, "chemisches Mangan-Dioxyd" (CMD) und "electrolytical Mangan-Dioxyd" (EMD) nachgebend. Der CMD wird größtenteils für die Produktion von ferrites verwendet, wohingegen EMD für die Produktion von Batterien verwendet wird.

Chemisches Mangan-Dioxyd

Eine der zwei chemischen Methoden fängt vom natürlichen Mangan-Dioxyd und den Bekehrten es mit dinitrogen tetroxide und dem Wasser zu Mangan (II) Nitrat-Lösung an. Eindampfung des Wassers, verlässt das kristallene Nitrat-Salz. Bei Temperaturen von 400 °C zersetzt sich das Salz, NICHT veröffentlichend und einen Rückstand des gereinigten Mangan-Dioxyds verlassend. Diese zwei Schritte können als zusammengefasst werden:

:MnO + KEIN  Mn (KEIN)

:Mn (KEIN)  MnO + KEIN

Im anderen chemischen Prozess wird Mangan-Dioxyd-Erz durch die Heizung mit Öl oder Kohle reduziert. Das resultierende Mangan (II) wird Oxyd in Schwefelsäure aufgelöst, und die gefilterte Lösung wird mit dem Ammonium-Karbonat behandelt, um MnCO hinabzustürzen. Das Karbonat wird in Luft kalziniert, um eine Mischung von Mangan (II) und Mangan (IV) Oxyde zu geben. Um den Prozess zu vollenden, wird eine Suspendierung dieses Materials in Schwefelsäure mit dem chlorsauren Natriumssalz behandelt. Säure von Chloric, die sich in situ formt, wandelt irgendwelche Oxyde von Mn (III) und Mn (II) zum Dioxyd um, Chlor als ein Nebenprodukt veröffentlichend.

Mangan-Dioxyd von Electrolytical

Mangan-Dioxyd wird in Zinkkohlenstoff-Batterien zusammen mit dem Zinkchlorid und Ammoniumchlorid verwendet.

Reaktionen

Die wichtigen Reaktionen dessen werden mit seinem redox, sowohl Oxydation als auch die Verminderung vereinigt.

Die Verminderung

ist der Hauptvorgänger zu Eisenmangan und verwandter Legierung, die in der Stahlindustrie weit verwendet wird. Die Konvertierungen schließen die carbothermal Verminderung mit dem Cola ein:

: + 2 C  Mn + 2 CO

Die Schlüsselreaktionen in Batterien sind die Ein-Elektron-Verminderung:

: + e + H  MnO (OH)

Katalysen mehrere Reaktionen diese Form. In einer klassischen Labordemonstration, eine Mischung des chlorsauren Kalium-Salzes und Mangan-Dioxyds heizend, erzeugt Sauerstoff-Benzin. Mangan-Dioxyd katalysiert auch die Zergliederung von Wasserstoffperoxid zu Sauerstoff und Wasser:

:2 HO  2 HO + O

Mangan-Dioxyd zersetzt sich über ungefähr 530 °C zu Mangan (III) Oxyd und Sauerstoff. Bei Temperaturen in der Nähe von 1000 °C setzt die Mischwertigkeit Formen von MnO zusammen. Höhere Temperaturen geben MnO.

Heiß hat sich Schwefel-konzentriert reduziert MnO auf Mangan (II) Sulfat:

:2 MnO + 2 HSO  2 MnSO + O + 2 HO

Die Reaktion des Wasserstoffchlorids mit MnO wurde von Carl Wilhelm Scheele in der ursprünglichen Isolierung von Chlor-Benzin 1774 verwendet:

:MnO + 4 HCl  MnCl + Kl. + 2 HO

Als eine Quelle des Wasserstoffchlorids hat Scheele Natriumchlorid mit konzentrierter Schwefelsäure behandelt.

::E (MnO (s) + 4H + 2e Mn + 2 HO) = +1.23 V

::E (Kl. (g) + 2e 2Cl) = +1.36 V

Die Standardelektrode-Potenziale für die Hälfte von Reaktionen zeigen an, dass die Reaktion endothermic am pH = 0 ist (1 M [H]), aber es wird durch den niedrigeren pH sowie die Evolution (und Eliminierung) vom gasartigen Chlor bevorzugt.

Diese Reaktion ist auch eine günstige Weise, das Mangan-Dioxyd zu entfernen, das von den Milchglas-Gelenken nach dem Laufen einer Reaktion (d. h., eine Oxydation mit dem Kalium-Permanganat) jäh hinabstürzend ist.

Oxydation

Die Heizung einer Mischung von KOH und in Luft gibt grünes Kalium manganate:

:2 MnO + 4 KOH + O  2 KMnO + 2 HO

Kalium manganate ist der Vorgänger zum Kalium-Permanganat, einem allgemeinen oxidant.

Anwendungen

Die vorherrschende Anwendung von MnO ist als ein Bestandteil von Trockenbatterien, so genannter Zelle von Leclanché oder Zinkkohlenstoff-Batterien. Etwa 500,000 Tonnen werden für diese Anwendung jährlich verbraucht. Andere Industrieanwendungen schließen den Gebrauch als ein anorganisches Pigment in der Keramik und in glassmaking ein.

Organische Synthese

Ein Spezialgebrauch des Mangan-Dioxyds ist als oxidant in der organischen Synthese. Die Wirksamkeit des Reagens hängt von der Methode der Vorbereitung, ein Problem ab, das für andere heterogene Reagenzien typisch ist, wo Fläche, unter anderen Variablen, ein bedeutender Faktor ist. Das Mineral pyrolusite macht ein schlechtes Reagens. Gewöhnlich, jedoch, wird das Reagens in situ durch die Behandlung einer wässrigen Lösung KMnO mit einem Salz von Mn (II), normalerweise das Sulfat erzeugt. MnO oxidiert allylic alcohols zu den entsprechenden Aldehyden oder ketones:

:: cis-RCH=CHCHOH + MnO  cis-RCH=CHCHO + "MnO" + HO

Die Konfiguration der Doppelbindung wird in der Reaktion erhalten. Die entsprechenden acetylenic alcohols sind auch passende Substrate, obwohl die resultierenden propargylic Aldehyde ziemlich reaktiv sein können. Benzylic und sogar unaktivierter alcohols sind auch gute Substrate. 1,2-Diols werden von MnO zu dialdehydes oder diketones zerspaltet. Sonst sind die Anwendungen von MnO zahlreich, auf viele Arten von Reaktionen einschließlich der Amin-Oxydation, aromatization, oxidative Kopplung und thiol Oxydation anwendbar seiend.

Pigment

Mangan-Dioxyd war eine der frühsten natürlichen von menschlichen Vorfahren verwendeten Substanzen. Es wurde als ein Pigment mindestens von der mittleren Altsteinzeit verwendet. Es wurde vielleicht zuerst für die Körpermalerei, und später für die Höhlenmalerei verwendet. Einige der berühmtesten frühen Höhlenmalereien in Europa wurden mittels des Mangan-Dioxyds durchgeführt.

Gefahren

Mangan-Dioxyd kann menschliche Haut ein bisschen beschmutzen, wenn es feucht ist oder in einer heterogenen Mischung, aber die Flecke können von ganz leicht mit etwas Reibung gewaschen werden.

Links

• ERREICHEN SIE Mn Konsortium
• Index des Organischen Synthese-Verfahren-Verwendens MnO
• Beispiel-Reaktionen mit Oxyd von Mn (IV)
• Nationaler Schadstoff-Warenbestand - Mangan und Tatsächliche Zusammensetzungsangaben
• Zusammenfassung von PubChem von MnO
• Internationale Chemische Sicherheitskarte 0175
• Töpfermangan-Giftigkeit durch Elke Blodgett