Манган диоксид

хемиско соединение

Манган диоксид е неорганско соединение со формула MnO2 . Оваа црна или кафеава цврста материја природно се јавува како минералот пиролузит, главната руда на манган. Главната употреба на MnO2 е за батерии. MnO2 исто така се користи како пигмент и како прекурсор за други соединенија на манган, како што е KMnO4. MnO2 има α- полиморф кој може да инкорпорира различни атоми и молекули на вода во „тунелите“ или „каналите“ помеѓу октаедрите на манган оксид. Постои значителен интерес за α-MnO2 како можна катода за литиум-јонски батерии.[2][3]

Манган диоксид
Manganese(IV) oxideMn4O2
Назнаки
1313-13-9 Ок
ChEBI CHEBI:136511 Н
ChemSpider 14117 Ок
EC-број 215-202-6
3Д-модел (Jmol) Слика
PubChem 14801
RTECS-бр. OP0350000
UNII TF219GU161 Ок
Својства
Хемиска формула
Моларна маса 0 g mol−1
Изглед Кафено-црн солид
Густина 5.026 g/cm3
Точка на топење
нерастворлив
+2280.0·10−6 cm3/mol[1]
Структура
Кристална структура Тетрагонална, tP6, No. 136
P42/mnm
Термохемија
Ст. енталпија на
формирање
ΔfHo298
−520.0 kJ·mol−1
Стандардна моларна
ентропија
So298
53.1 J·mol−1·K−1
Специфичен топлински капацитет, C 54.1 J·mol−1·K−1
Опасност
GHS-ознаки:
Пиктограми
GHS07: Извичник
Сигнални зборови
Предупредување
Изјави за опасност
H302, H332
Изјави за претпазливост
P261, P264, P270, P271, P301+P312, P304+P312, P304+P340, P312, P330, P501
NFPA 704
Температура на запалување 535 °C (995 °F; 808 K)
Безбедносен лист ICSC 0175
Слични супстанци
Други анјони Манган дисулфид
Други катјони Технециум диоксид
Рениум диоксид
Дополнителни податоци
 Ок(што е ова?)  (провери)
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Структура

уреди

Постојат неколку полиморфи на MnO2, како и негова хидрирана форма. Како и многу други диоксиди, MnO2 кристализира во рутилската кристална структура (овој полиморф се нарекува пиролузит или β-MnO2). α-полиморфот на MnO2</br> MnO2 има многу отворена структура со „канали“ кои можат да примат метални атоми како сребро или бариум. α-MnO2 често се нарекува холандит.

Производство

уреди

Природниот манган диоксид содржи нечистотии и значителна количина на манган (III) оксид. Производството на батерии и ферити (две од примарните употреби на манган диоксид) бара манган диоксид со висока чистота. Батериите бараат „електролитски манган диоксид“ додека феритите бараат „хемиски манган диоксид“.[4]

Електролитски манган диоксид

уреди

Електролитниот манган диоксид (EMD) се користи во цинк-јаглеродни батерии заедно со цинк хлорид и амониум хлорид. EMD најчесто се користи и во алкалните ќелии со цинк манган диоксид. За овие апликации чистотата е исклучително важна. EMD се произведува така што манган диоксидот се раствора во сулфурна киселина (понекогаш се меша со манган сулфат) и е подложен на струја помеѓу две електроди. MnO се раствора, влегува во раствор како сулфат и се депонира на анодата.

Реакции

уреди

Важните реакции на MnO2 се врзани со оксидација и редукција.

Појава и апликации

уреди

Доминантната примена на MnO2 е како компонента на батерии. За оваа апликација годишно се трошат приближно 500.000 тони.[5] Возможна е и употребата на MnO2како неоргански пигмент во керамиката и при производството на стакло. Се користи и во апликации за третман на вода.[6]

Наводи

уреди
  1. Rumble, p. 4.71
  2. Barbato, S (31 May 2001). „Hollandite cathodes for lithium ion batteries. 2. Thermodynamic and kinetics studies of lithium insertion into BaMMn7O16 (M=Mg, Mn, Fe, Ni)“. Electrochimica Acta. 46 (18): 2767–2776. doi:10.1016/S0013-4686(01)00506-0. |hdl-access= бара |hdl= (help)
  3. Tompsett, David A.; Islam, M. Saiful (25 June 2013). „Electrochemistry of Hollandite α-MnO : Li-Ion and Na-Ion Insertion and Li Incorporation“. Chemistry of Materials. 25 (12): 2515–2526. CiteSeerX 10.1.1.728.3867. doi:10.1021/cm400864n.
  4. Preisler, Eberhard (1980), „Moderne Verfahren der Großchemie: Braunstein“, Chemie in unserer Zeit, 14 (5): 137–48, doi:10.1002/ciuz.19800140502.
  5. Reidies, Arno H. (2002), „Manganese Compounds“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 20, Weinheim: Wiley-VCH, стр. 495–542, doi:10.1002/14356007.a16_123, ISBN 978-3-527-30385-4
  6. Ibrahim, Yazan; Wadi, Vijay S.; Ouda, Mariam; Naddeo, Vincenzo; Banat, Fawzi; Hasan, Shadi W. (15 January 2022). „Highly selective heavy metal ions membranes combining sulfonated polyethersulfone and self-assembled manganese oxide nanosheets on positively functionalized graphene oxide nanosheets“. Chemical Engineering Journal. 428: 131267. doi:10.1016/j.cej.2021.131267. ISSN 1385-8947.