Mangán-dioxid

Mangán-dioxid
IUPAC név	Mangán-dioxid Mangán(IV)-oxid
Más nevek	Piroluzit, barnakő, mangán-peroxid (téves)
Azonosítók
CAS-szám	[1313-13-9]
EINECS-szám	215-202-6
Tulajdonságok
Kémiai képlet	MnO2
Moláris tömeg	86,9368 g/mol
Megjelenés	fekete színű por, szilárd
Sűrűség	5,03 g/cm3, szilárd
Olvadáspont	535 °C, bomlik
Forráspont	(nincs)
Oldhatóság (vízben)	oldhatatlan
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfHo298	‒520,9 kJ/mol
Standard moláris entrópia So298	53,1 J·K‒1.mol‒1
Veszélyek
EU osztályozás	Ártalmas (Xn)
NFPA 704	0 2 1 OX
R mondatok	R20/22
S mondatok	(S2), S25
LD50	> 3480 mg/kg (patkány, szájon át)
Rokon vegyületek
Azonos kation	Mangán-diszulfid
Azonos anion	Technécium-dioxid Rénium-dioxid
Rokon vegyületek	Mangán(II)-oxid Hausmannit Mangán(II,III)-oxid Mangán(III)-oxid Mangán-trioxid Dimangán-heptaoxid
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standard állapotára vonatkoznak. (25 °C, 100 kPa)

A mangán-dioxid vagy mangán(IV)-oxid a mangán oxigénnel alkotott vegyülete, oxidja. A képlete MnO₂. A mangán oxidációs száma benne +4. Fekete színű por. Nyomot hagy a papíron. Vízben gyakorlatilag oldhatatlan. A mangán-dioxid kis mértékben vezeti az elektromos áramot, ugyanis a kristályrácsa átmenetet képez az atomrács és a fémrács között. Erős oxidálószer. A természetben is megtalálható ásványként. Mangán-peroxid megnevezése helytelen, ugyanis a vegyület nem tartalmaz peroxidkötést.

Kémiai tulajdonságai

Erős oxidálószer. Feloldódik tömény kénsavban és sósavban. Kénsavban oldva oxigén, sósavban oldva klór fejlődik. A mangán-dioxid mindkét reakcióban mangán(II)-sóvá redukálódik.

$\mathrm{2 \ MnO_2 + 2 \ H_2SO_4 \rightarrow 2 \ MnSO_4 + 2 \ H_2O + O_2}$

$\mathrm{MnO_2 + 4 \ HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + 2 \ H_2O}$

Oxidál bizonyos szerves vegyületeket, például a formaldehidet hangyasavvá alakítja. Nitrogénné oxidálja az ammóniát, eközben maga a vegyület mangán(III)-oxiddá redukálódik.

$\mathrm{6 \ MnO_2 + 2 \ NH_3 \rightarrow 3 \ Mn_2O_3 + N_2 + 2 \ H_2O}$

Ha oxigén jelenlétében alkálifémek hidroxidjaival olvasztják össze, manganátok képződnek belőle.

$\mathrm{2 \ MnO_2 + 4 \ KOH + O_2 \rightarrow 2 \ K_2MnO_4 + 2 \ H_2O}$

Bizonyos folyamatok katalizátora. Kis mennyiségű mangán-dioxid is jelentősen gyorsítja a kálium-klorát és a hidrogén-peroxid bomlását oxigénfejlődés közben. Réz(II)-oxiddal keverve elősegíti a szén-monoxid és az oxigén egyesülését szén-dioxiddá.

Oxidálószer, de lúgos kémhatású közegben erős oxidálószerek hatására oxidálódik.

Előfordulása a természetben

Piroluzit

A mangán-dioxid a természetben megtalálható ásványként. Az ásvány neve barnakő vagy piroluzit. A piroluzit a mangán legfontosabb érce.

Előállítása

Mesterségesen előállítható a mangán(II)-nitrát hevítésével.

$\mathrm{Mn(NO_3)_2 \rightarrow MnO_2 + 2 \ NO_2}$

Mangán-dioxid keletkezik a mangán(III)-oxid levegőn való hevítésekor is.

Felhasználása

Mangán-dioxidból állítanak elő több más mangánvegyületet. Alkalmazzák festékek gyártásakor és oxidálószerként. Felhasználják az üveggyártásban is, mert elszínteleníti az üveget azáltal, hagy a benne található vas(II)-ionokat vas(III)-ionokká oxidálja. Színezőanyagként is adják az üvegekhez. Felhasználják katalizátornak az oxigén kálium-klorátból történő laboratóriumi előállításnál. Réz(II)-oxiddal keverve gázálarcokban alkalmazzák betétként, mert elősegíti a szén-monoxid oxidációját szén-dioxiddá. Felhasználják a gyufagyártáshoz és a tűzijátékok készítésekor. Depolarizátorként alkalmazzák a szárazelemekben és a Leclanché-elemekben. Víztechnológiában oxidáló tulajdonságát felhasználva mangántalanító töltetként használják. Regenerálása oxidálószerrel tipikusan permanganáttal történik.

Források

• Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret
• Nyilasi János: Szervetlen kémia
• Bodor Endre: Szervetlen kémia I.