מנגן דו-חמצני

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

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 תבנית:כβ-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 $Mn(N{O}_3{)}_2\to Mn{O}_2+2N{O}_2$

דרך אחרת היא תגובת הקומפרופורציונציה של אשלגן פרמנגנט עם מנגן גופרתי $2KMn{O}_4+3MnS{O}_4+2H_{2}O\to 5Mn{O}_2+K_{2}S{O}_4+2H_{2}S{O}_4$

תגובות

בחימום ל 530°C מנגן דו-חמצני מתפרק ל Mn₂O₃ וחמצן $4Mn{O}_2\to 2M{n}_2{O}_3+O_2$

תגובות חיזור

ניתן לחזר מנגן דו-חמצני למנגן באמצעות קוק $Mn{O}_2+2C\to Mn+2CO$

תגובת חיזור ל ⁺Mn² עם חומצה גופרתית $2Mn{O}_2+H_{2}S{O}_4\to 2MnS{O}_4+O_2+2H_{2}O$

תגובת החיזור של מנגן דו-חמצני עם חומצת מימן כלורי בעזרתה בודד קרל וילהלם שלה לראשונה כלור בשנת 1774 $\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

תגובות חמצון

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

$2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$