Oxyde de manganèse(II,III)

L'oxyde de manganèse(II,III) est un composé inorganique de formule Mn₃O₄. C'est un oxyde dans lequel le manganèse est présent sous deux états d'oxydation, +2 et +3, ce qui fait que la formule MnO·Mn₂O₃ est parfois utilisée pour le décrire. Il se présente sous la forme d'une poudre brunâtre à noire, et est présent dans la nature sous la forme d'un minéral, l'hausmannite.

Oxyde de manganèse(II,III)
Structure cristalline __ Mn2+     __ Mn3+      __O2−
Identification
Synonymes	tétroxyde de manganèse, oxyde de manganèse, oxyde manganomanganique, tétroxyde de trimanganèse
No CAS	1317-35-7
No ECHA	100.013.879
No RTECS	OP0895000
PubChem	14825
SMILES	[Mn](O[Mn]=O)O[Mn]=O PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1S/3Mn.4O InChIKey : GVNFAUMGUISVJW-UHFFFAOYSA-N
Apparence	poudre brunâtre
Propriétés chimiques
Formule	Mn3O4  [Isomères]Mn3O4 MnO.Mn2O3
Masse molaire[1]	228,811 7 ± 0,001 2 g/mol Mn 72,03 %, O 27,97 %,
Propriétés physiques
T° fusion	1 564 °C[2]
Solubilité	insoluble dans l'eau[2]
Masse volumique	4,876 g·cm-3 (20 °C[2]
Cristallographie
Système cristallin	Cubique
Structure type	Spinelle
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Structure et propriétés

Mn₃O₄ possède la même structure que le spinelle, où le ions oxydes forment une structure cubique compacte, les ions Mn²⁺ occupant les sites tétraédriques et le ions Mn³⁺ les sites octaédriques^[3]. La structure est cependant distordue du fait de l'effet Jahn-Teller^[3]. À température ambiante, Mn₃O₄ est paramagnétique ; en dessous de 41-43 K, il est ferrimagnétique^[4], mais une étude a montré que pour des nanocristaux, cette température était réduite à environ 39 K^[5].

Synthèse

Mn₃O₄ est formé quand n'importe quel oxyde de manganèse est chauffé dans l'air au-dessus de 1 000 °C^[3]. Des efforts considérable ont été produits pour synthétiser des échantillons nanocristallins de Mn₃O₄, par des méthodes impliquant l'oxydation de Mn(II) ou la réduction de Mn(VI)^[6],[7],[8].

Utilisations

Mn₃O₄ est parfois utilisé comme réactif dans la production de ferrites, par exemple de ferrite manganèse-zinc^[9], ou de l'oxyde de lithium-manganèse, utilisé dans les batteries au lithium^[10].

Mn₃O₄ peut être utilisé comme catalyseur dans de nombreuses réactions, par exemple la réduction du méthane et du monoxyde de carbone^[11],[12], la décomposition du monoxyde d'azote^[13], la réduction du nitrobenzène^[14] et la combustion catalytique de composés organiques^[15].