Mangán-dioxid

Mangán-dioxid
Mangán(IV)-oxid
IUPAC-név	Mangán-dioxid
Szabályos név	Mangán(IV)-oxid
Más nevek	Piroluzit, barnakő, mangán-peroxid (téves)
Kémiai azonosítók
CAS-szám	1313-13-9
EINECS-szám	215-202-6
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	MnO2
Moláris tömeg	86,9368 g/mol
Megjelenés	fekete színű por, szilárd
Sűrűség	5,03 g/cm³,[1] szilárd
Olvadáspont	535 °C, bomlik[1]
Forráspont	(nincs)
Oldhatóság (vízben)	oldhatatlan[1]
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfH^o298	‒520,9 kJ/mol
Standard moláris entrópia S^o298	53,1 J·K^‒1.mol^‒1
Veszélyek
EU osztályozás	Ártalmas (Xn)[2]
NFPA 704	0 2 1 OX
R mondatok	R20/22[2]
S mondatok	(S2), S25[2]
LD50	> 3480 mg/kg (patkány, szájon át)[1]
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 standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

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.

${\displaystyle \mathrm {2\ MnO_{2}+2\ H_{2}SO_{4}\rightarrow 2\ MnSO_{4}+2\ H_{2}O+O_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {MnO_{2}+4\ HCl\rightarrow MnCl_{2}+Cl_{2}+2\ H_{2}O} }$

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

${\displaystyle \mathrm {6\ MnO_{2}+2\ NH_{3}\rightarrow 3\ Mn_{2}O_{3}+N_{2}+3\ H_{2}O} }$

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

${\displaystyle \mathrm {2\ MnO_{2}+4\ KOH+O_{2}\rightarrow 2\ K_{2}MnO_{4}+2\ H_{2}O} }$

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.

${\displaystyle \mathrm {Mn(NO_{3})_{2}\rightarrow MnO_{2}+2\ NO_{2}} }$

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, hogy 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.

Jegyzetek

1. A mangán-dioxid vegyülethez tartozó bejegyzés az IFA GESTIS adatbázisából. A hozzáférés dátuma: 2010. december 27. (JavaScript szükséges) (angolul)
2. A mangán-dioxid veszélyei, R-, S-mondatok (ESIS)^{[halott link]}