מנגן דו-חמצני

מנגן דו-חמצני הוא תחמוצת מנגן שנוסחתה MnO₂. מנגן דו-חמצני הוא מוצק שצבעו שחור-חום שהוא המרכיב העיקרי במינרל פירולוזיט.

מנגן דו-חמצני

מנגן דו-חמצני
שם סיסטמטי	Manganese dioxide
כתיב כימי	MnO2
מסה מולרית	86.9368 גרם/מול
מראה	מוצק שחור או חום
מספר CAS	1313-13-9
צפיפות	5.026 גרם/סמ"ק
טמפרטורת היתוך	535 °C 808.15 K
אנתלפיית התהוות סטנדרטית	520- קילוג'ול למול
אנטרופיה מולרית תקנית	53.1 ג'ול למול למעלה
NFPA 704	1 2 2 W

השימוש העיקרי במנגן דו-חמצני הוא בסוללות אלקליין ובסוללות אבץ-פחמן. בנוסף משמש החומר כפיגמנט וכחומר מוצא לתרכובות מנגן אחרת כדוגמת אשלגן פרמנגט.

מבנה

למנגן דו-חמצני מספר פולימורפים כמו גם צורה ממויימת. בצורה ‏β-MnO₂ מבנה הגביש כשל רוטיל בו יוני המתכת במרכז אוקטאדר ויוני החמצן בקואורדינציה 3.

צורה α-MnO₂ פתוחה ומכילה חללים או "תעלות" היכולים להכיל אטומי מתכת כדוגמת כסף או בריום.

תא היחידה. אפור = יון המתכת, אדום= יון החמצן

הפקה

מנגן דו-חמצני טבעי המופק ממינרלים דוגמת פירולוזיט אינו בדרגת ניקיון המספיקה ליישומים דוגמת סוללות. כדי לקבל חומר נקי מחזרים את חומר הגלם לקבלת מנגן חנקתי Mn(NO₃)₂ המתפרק מעל 500°C למנגן דו-חמצני ${\displaystyle Mn(NO_{3})_{2}\rightarrow MnO_{2}+2NO_{2}}$

דרך אחרת היא תגובת הקומפרופורציונציה של אשלגן פרמנגנט עם מנגן גופרתי ${\displaystyle 2KMnO_{4}+3MnSO_{4}+2H_{2}O\rightarrow 5MnO_{2}+K_{2}SO_{4}+2H_{2}SO_{4}}$

תגובות

בחימום ל 530°C מנגן דו-חמצני מתפרק ל Mn₂O₃ וחמצן ${\displaystyle 4MnO_{2}\rightarrow 2Mn_{2}O_{3}+O_{2}}$

תגובות חיזור

ניתן לחזר מנגן דו-חמצני למנגן באמצעות קוק ${\displaystyle MnO_{2}+2C\rightarrow Mn+2CO}$

תגובת חיזור ל ⁺Mn² עם חומצה גופרתית ${\displaystyle 2MnO_{2}+H_{2}SO_{4}\rightarrow 2MnSO_{4}+O_{2}+2H_{2}O}$

תגובת החיזור של מנגן דו-חמצני עם חומצת מימן כלורי בעזרתה בודד קרל וילהלם שלה לראשונה כלור בשנת 1774 ${\displaystyle {\ce {MnO_2 + 4HCl -> MnCl_2 +Cl_2 +2H_2 O}}}$

תגובות חמצון

בחימום תערובת מנגן דו-חמצני ואשלגן הידרוקסידי KOH באוויר מתקבל אשלגן מנגנט - חומר גלם בייצור אשלגן פרמנגנט

${\displaystyle {\ce {2MnO2 + 4KOH + O_2 -> 2K_2MnO_4 + 2H_2 O}}}$

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מנגן דו-חמצני בוויקישיתוף