Русская Википедия:Оксид марганца(IV)

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Шаблон:Вещество Окси́д ма́рганца(IV) (диокси́д марганца) <chem>MnO2</chem> — порошок тёмно-коричневого цвета, нерастворимый в воде. Наиболее устойчивое соединение марганца, широко распространённое в земной коре (минерал пиролюзит).

Химические свойства

При обычных условиях диоксид марганца ведет себя довольно инертно. При нагревании с кислотами проявляет окислительные свойства, например, окисляет концентрированную соляную кислоту до хлора:

<chem>4HCl + MnO2 -> MnCl2 + Cl2 ^ + 2H2O</chem>.

С серной и азотной кислотами <chem>MnO2</chem> разлагается с выделением кислорода:

<chem>2MnO2 + 2H2SO4 -> 2MnSO4 + O2 ^ + 2H2O</chem>.

При взаимодействии с сильными окислителями диоксид марганца окисляется до соединений <chem>Mn^{+7}</chem> и <chem>Mn^{+6}</chem>:

<chem>3MnO2 + KClO3 + 6KOH -> 3K2MnO4 + KCl + 3H2O</chem>.

Диоксид марганца проявляет амфотерные свойства. Так, в концентрированных сернокислых растворах образует сульфат марганца(IV):

<chem>MnO2 + 2H2SO4 -> Mn(SO4)2 + 2H2O</chem>.

А при сплавлении с щелочами и основными оксидами MnO₂ выступает в роли кислотного оксида, образуя соли — манганиты:

<chem>MnO2 + CaO -> CaMnO3</chem>.

Является катализатором разложения пероксида водорода:

<chem>2H2O2 ->[\ce{MnO2}] 2H2O + O2 ^</chem>.

При нагревании выше 530 °C разлагается:

<chem>4MnO2->[530^\circ\text{C}] 2Mn2O3\ + O2</chem>.

Получение

В лабораторных условиях получают термическим разложением перманганата калия с образованием манганата калия и кислорода:

<chem>2KMnO4->[t] K2MnO4 \ + MnO2\ + O2 ^</chem>.

Также можно получить реакцией перманганата калия с пероксидом водорода. На практике образовавшийся <chem>MnO2</chem> каталитически разлагает пероксид водорода, вследствие чего реакция до конца не протекает:

<chem>2KMnO4 + H2O2 -> 2KOH + 2MnO2 + 2O2 ^</chem>.

При температуре выше 100 °C восстановлением перманганата калия водородом:

<chem>2KMnO4 + 2H2 ->[t] K2MnO4 + MnO2 + 2H2O</chem>.

Структура

Известны несколько полиморфных модификаций диоксида марганца и его гидратированных форм. Диоксид марганца, как и многие другие диоксиды, имеет кристаллическую структуру рутила (пиролюзит, или <chem>\beta - MnO_2</chem>), где атомы металла занимают центры октаэдров, а координационное число атомов кислорода равно трём. Для диоксида марганца характерен недостаток кислорода, его нестехиометричный состав достигается за счет вакансий в подрешетке кислорода. У α-модификации диоксида марганца очень открытая структура, содержащая «каналы», в которых могут размещаться атомы некоторых металлов, например, серебра или бария. <chem>\alpha - MnO_2</chem>, вслед за структурно родственным минералом, часто называют голландитом.

Археология

• Красящие вещества, обнаруженные во время раскопок в пещере Ласко и образцы, взятые с некоторых наскальных изображений, соответствовали диоксиду марганца.
• Учёные определили, что кусочки чёрных камней из пещеры Пеш-де-Лазе на юге Франции, состоят из диоксида марганца. Возможно, неандертальцы использовали этот минерал в качестве окислителя и катализатора реакций окисления и горения.

Применение

• Применяется для промышленного производства марганца;
• Как деполяризатор в «батарейках» (сухих гальванических элементах);
• Компонент минеральных пигментов;
• Осветлитель стекла.

Литература

• Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001
• Неорганическая химия под редакцией Ю. Д. Третьякова; Химия переходных элементов Кн. 1
• Шаблон:ВТ-ЭСБЕ
• Шаблон:ВТ-ЭСБЕ