Mangan dioksida

manganMangan(IV) oksida merupakan senyawa anorganik dengan rumus . Padatan coklat atau kehitaman ini terjadi secara alamiah sebagai mineral pyrolusite, yang merupakan bijih mangan utama dan komponen dari nodul angan. Penggunaan utama untuk  adalah untuk baterai sel kering, seperti baterai alkaline dan seng-karbon.  juga digunakan sebagai pigmen dan sebagai prekursor untuk senyawa mangan yang lain, seperti . Ini digunakan sebagai reagen dalam sintesis organik, misalnya, untuk oksidasi alkohol alilik.  pada α polimorf dapat menggabungkan berbagai atom (serta molekul air) di "terowongan" atau "saluran" antara oktahedra magnesium oksida. Ada minat yang cukup besar di  sebagai katode untuk baterai lithium ion.

Struktur 
Beberapa polimorf dari  diklaim, juga bentuk terhidrasi. Seperti banyak dioksida yang lain,  mengkristal dalam struktur kristal rutile (polimorf ini disebut ), dengan oksida  tiga koordinat dan pusat logam oktahedral.  bersifat nonstoichiometric, menjadi kekurangan oksigen. Kimia benda padat rumit dari bahan ini adalah relevan untuk peran  yang "dipersiapkan" dalam sintesis organik. Α-polimorf dari  memiliki struktur terbuka dengan "saluran" yang dapat menampung atom logam seperti perak atau barium.  sering disebut Hollandite, setelah mineral yang berhubungan erat.

Produksi 
Mangan dioksida alami mengandung kotoran dan mangan(III) oksida yang cukup banyak. Hanya sedikit deposito mengandung modifikasi γ dalam kemurnian yang memadai untuk industri baterai.

Produksi baterai dan ferit (dua penggunaan utama dari mangan dioksida) memerlukan mangan dioksida kemurnian tinggi. Baterai memerlukan "mangan dioksida elektrolitik" sementara ferit memerlukan "mangan dioksida kimia".

  ILHAM PASI

Mangan dioksida kimia 
Salah satu metode yang dimulai dengan mangan dioksida alami dan mengubahnya menggunakan dinitrogen tetroksida dan air untuk larutan mangan(II) nitrat. Penguapan air, meninggalkan kristal garam nitrat. Pada suhu 400 °C, garam terurai, melepaskan  dan meninggalkan residu mangan dioksida murni. dua langkah Ini dapat diringkas sebagai:
  +  ⇌ 
Dalam proses yang lain mangan dioksida direduksi secara karbotermis menjadi mangan(II) oksida yang dilarutkan dalam asam sulfat. Larutan yang disaring diperlakukan dengan amonium karbonat untuk mengendapkan . Karbonat dikalsinasi di udara untuk memberikan campuran mangan(II) dan mangan(IV) oksida. Untuk menyelesaikan proses, suspensi dari bahan ini dalam asam sulfat diobati dengan natrium klorat. Asam klorat, yang membentuk in situ, mengkonversi setiap Mn(III) dan Mn(II) oksida ke dioksida, melepaskan klorin sebagai produk turunan.

Proses yang melibatkan mangan heptoksida dan mangan monoksida. Dua reagen bergabung dengan rasio 1:3 untuk membentuk mangan dioksida:
  + 3 MnO → 5 
Terakhir aksi kalium permanganat dengan kristal mangan sulfat menghasilkan oksida yang diinginkan.
 2  + 3  + 2 → 5  +  + 2

Mangan dioksida elektrolitik 
Mangan dioksida elektrolitik (EMD) digunakan dalam  baterai seng-karbon bersama-sama dengan seng klorida dan amonium klorida. EMD umumnya digunakan juga dalam baterai alkalin isi ulang seng mangan dioksida (Zn RAM). Untuk aplikasi ini, kemurnian sangat penting. EMD dihasilkan dengan cara yang sama seperti tembaga electrolytic tough pitch (ETP): mangan dioksida dilarutkan dalam asam sulfat (kadang-kadang dicampur dengan mangan sulfat) dan dikenakan saat ini antara dua elektrode. Yang MnO2 larut, memasuki solusi sebagai sulfat, dan diendapkan pada anode.

Reaksi 
Reaksi  yang penting berhubungan dengan redoks, baik oksidasi maupun reduksi.

Reduksi 
 adalah prekursor pokok kepada ferromangan dan paduan terkait, yang banyak digunakan dalam industri baja. Konversi melibatkan pengurangan carbothermal menggunakan coke:
  + 2 C → Mn + 2 CO
Reaksi utama  dalam baterai adalah reduksi satu-elektron:
  + e− +  → MnO(OH)
 mengkatalisis beberapa reaksi yang membentuk . Di demonstrasi laboratorium klasik, pemanasan campuran kalium klorat dan mangan dioksida menghasilkan gas oksigen. Mangan dioksida juga mengkatalisis dekomposisi hidrogen peroksida untuk oksigen dan air:
 2  → 2  + 
Mangan dioksida terurai di atas sekitar 530 °C untuk mangan(III) oksida dan oksigen. Pada suhu mendekati 1000 °C, senyawa  bentuk. Suhu yang lebih tinggi memberikan MnO.

Asam sulfat terkonsentrasi panas mengurangi  untuk mangan(II) sulfat:
 2  + 2  → 2  +  + 2 
Reaksi hidrogen klorida dengan  digunakan oleh Carl Wilhelm Scheele pada isolasi awal gas klorin pada tahun 1774:
  + 4 HCl →  +  + 2 
Sebagai sumber hidrogen klorida, Scheele memperlakukan natrium klorida dengan asam sulfat pekat.
 Eo ((s) + 4  + 2 e− ⇌ Mn2+ + 2 ) = +1.23 V
 Eo ((g) + 2 e− ⇌ 2 Cl−) = +1.36 V
Potensial elektrode standar untuk setengah reaksi menunjukkan bahwa reaksi ini adalah endotermik pada pH = 0 (1 M [H+]), tapi itu yang disukai oleh pH yang  semakin rendah serta evolusi (dan pembuangan) dari gas klorin.

Reaksi ini juga merupakan cara mudah untuk menghilangkan endapan mangan dioksida dari sendi kaca tanah setelah menjalankan reaksi (yakni, oksidasi dengan kalium permanganat).

Oksidasi 
Memanaskan campuran KOH dan  di udara menghasilkan kalium manganat hijau:
 2  + 4 KOH +  → 2  + 2 
Kalium manganat adalah prekursor dari kalium permanganat, oksidan yang umum.

Aplikasi 
Yang dominan aplikasi  adalah sebagai komponen dari baterai sel kering, baterai Leclanché, atau baterai seng–karbon. Sekitar 500.000 ton dikonsumsi untuk aplikasi ini setiap tahunnya. Aplikasi industri lainnya termasuk penggunaan  sebagai pigmen anorganik pada keramik dan dalam pembuatan kaca.

Sintesis organik 
Salah satu penggunaan khusus mangan dioksida adalah sebagai oksidan dalam sintesis organik. Efektivitas reagen tergantung pada metode persiapan, masalah yang khas untuk reagen heterogen lain dimana daerah permukaan, di antara variabel-variabel lain, adalah faktor yang signifikan. Mineral pyrolusite membuatnya reagen yang kurang baik. Biasanya, bagaimanapun, reagen yang dihasilkan in situ dengan perlakuan dari larutan  dengan garam Mn(II), biasanya sulfat.  mengoksidasi alkohol  alilik yang sesuai aldehida atau keton:
 cis-RCH= +  → cis-RCH=CHCHO + MnO + 
Konfigurasi ikatan rangkap dilestarikan dalam reaksi. Alkohol asetilenik yang sesuai juga merupakan substrat cocok, meskipun aldehida propargilik yang dihasilkan dapat cukup reaktif. Alkohol benzilik dan bahkan yang tidak aktif juga merupakan substrat yang baik. 1,2-Diol dibelah oleh  untuk dialdehida atau diketon. Jika tidak, aplikasi  sangat banyak, yang berlaku untuk berbagai jenis reaksi termasuk oksidasi amina, aromatisasi, oksidatif kopling, dan oksidasi tiol.

Pigmen 
Mangan dioksida, dalam bentuk umber, adalah salah satu dari zat alami tertua yang digunakan oleh nenek moyang manusia. Itu digunakan sebagai pigmen setidaknya dari zaman paleolitikum pertengahan. Itu mungkin yang pertama kali digunakan untuk lukisan tubuh, dan kemudian untuk lukisan gua. Beberapa lukisan gua tertua yang terkenal di Eropa dibuat dengan mangan dioksida.

Bahaya 
Mangan dioksida dapat sedikit menodai kulit manusia jika lembap atau dalam campuran heterogen, tetapi noda dapat dibersihkan dengan mudah dengan menggosok. Ketika kering hindari menghirup partikel-partikel halus dengan mengenakan masker untuk menghindari kerusakan paru-paru.

Lihat juga 
 Daftar pigmen anorganik

Referensi

Pranala luar 
 MENCAPAI Mn Konsorsium 
 Indeks Sintesis Organik prosedur memanfaatkan 
 Contoh Reaksi dengan Mn(IV) oksida
 Nasional Polutan Persediaan Mangan dan senyawa Lembar Fakta 
 PubChem ringkasan dari 
 Kartu Keselamatan Kimia Internasional 0175
 Potters Mangan Keracunan oleh Elke Blodgett

Halaman dengan rujukan yang memiliki parameter duplikat
Mineral oksida
Oksida