Mangaan(IV)oxide

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Mangaan(IV)oxide
Structuurformule en molecuulmodel
Eenheidscel van mangaan(IV)oxide ██ Mn4+ ██ O2-
Eenheidscel van mangaan(IV)oxide

██ Mn4+

██ O2-

Mangaan(IV)oxide-poeder
Mangaan(IV)oxide-poeder
Algemeen
Molecuulformule
     (uitleg)
MnO2
IUPAC-naam mangaan(IV)oxide
Andere namen mangaandioxide, bruinsteen, pyrolusiet, Attenburrow-oxide
Molmassa 86,936849 g/mol
SMILES
O=[Mn]=O
InChI
1S/Mn.2O
CAS-nummer 1313-13-9
EG-nummer 215-202-6
PubChem 14801
Beschrijving Zwartbruin poeder met metaalglans
Vergelijkbaar met mangaan(II)oxide
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Schadelijk
Waarschuwing
H-zinnen H302 - H332
EUH-zinnen geen
P-zinnen P221
MAC-waarde 0,5 mg/m³
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand vast
Kleur zwartbruin
Dichtheid 5,026 g/cm³
Smeltpunt (ontleedt) 535 °C
Onoplosbaar in water
Thermodynamische eigenschappen
ΔfHos -520,9 kJ/mol
Sos 53,1 J/mol·K
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Mangaan(IV)oxide of mangaandioxide (ook bekend onder de naam bruinsteen of het Attenburrow-oxide) is een oxide van mangaan, dat in de aardkorst veel voorkomt onder de vorm van het mineraal pyrolusiet. De brutoformule is MnO2. De stof komt voor als een zwart kristallijn poeder, dat onoplosbaar is in water.

Synthese[bewerken]

Mangaan(IV)oxide kan worden bereid door de thermolyse van mangaan(II)nitraat bij 500°C:

\mathrm{Mn(NO_3)_2 \cdot 6\ H_2O\ \xrightarrow{\Delta T}\ MnO_2\ +\ 2\ NO_2\ +\ 6\ H_2O}

De industriële synthese verloopt door de elektrolyse van een mangaan(II)sulfaat-oplossing. De Mn2+-ionen worden hierbij aan de anode geoxideerd tot Mn3+-ionen, die vervolgens disproportioneren tot Mn2+- en Mn4+-ionen.

Eigenschappen en reacties[bewerken]

Van mangaan(IV)oxide bestaan verscheidene polymorfen, alsook een gehydrateerde vorm. Net zoals vele andere dioxiden kristalliseert mangaan(IV)oxide uit in de tetragonale rutielstructuur. Deze polymorf wordt aangeduid als β-MnO2; mangaan bezit hierbij een octaëdrische omringing.

Mangaan(IV)oxide kan worden gereduceerd tot metallisch mangaan door middel van een carbothermische reductie:

\mathrm{MnO_2\ +\ 2\ C\longrightarrow\ Mn\ +\ 2\ CO}

De kristallen lossen op in zwavelzuur, onder vorming van mangaan(II)sulfaat:

\mathrm{2\ MnO_2\ +\ 2\ H_2SO_4\ \longrightarrow\ 2\ MnSO_4\ +\ O_2\ +\ 2\ H_2O}

Vanwege de sterk oxiderende eigenschappen van mangaan(IV)oxide wordt het gebruikt om de waterstofhalogeniden te oxideren tot diatomaire halogenen (waarin X = fluor, chloor, broom of jood):

\mathrm{MnO_2\ +\ 4\ HX\ \longrightarrow\ MnX_2\ +\ X_2\ +\ 2\ H_2O}

Boven 530°C ontleedt mangaan(IV)oxide, waardoor mangaan(II,III)oxide en zuurstofgas worden gevormd:

\mathrm{3\ MnO_2\ \xrightarrow{\Delta T}\ Mn_3O_4\ +\ O_2}

Toepassingen[bewerken]

Mangaan(IV)oxide wordt onder andere gebruikt als kathodemateriaal in bepaalde type batterijen. In de zink-koolstofcel wordt mangaan gereduceerd:

\mathrm{2\ MnO_2\ +\ 2\ H^{+}\ +\ 2\ e^-\ \longrightarrow\ Mn_2O_3\ +\ H_2O}

In een alkalinebatterij wordt mangaanoxidehydroxide gevormd:

\mathrm{MnO_2\ +\ H_2O\ +\ e^-\ \longrightarrow\ MnO(OH)\ +\ OH^-}

Mangaan(IV)oxide wordt aangewend als toeslagmateriaal in klei om harde en niet-poreuze bakstenen te maken, die in de fundering worden gebruikt om als een vochtwerende laag te dienen. Gecoated op een titaniumanode kan het gebruikt worden als bescherming tegen oxidatie. Mangaan(IV)oxide katalyseert de disproportioneringsreactie van waterstofperoxide:

\mathrm{2\ H_2O_2\ \longrightarrow\ 2\ H_2O\ +\ O_2}

Externe links[bewerken]