Mangaan(IV)oxide of mangaandioxide (ook bekend onder de naam bruinsteen of het Attenburrow-oxide) is een oxide van mangaan, dat in de aardkorst veel voorkomt onder de vorm van het mineraal pyrolusiet. De verhoudingsformule is MnO2. De stof komt voor als een zwart kristallijn poeder, dat onoplosbaar is in water. Mangaandioxyde werd in 1774 ontdekt in onder meer de vallei van de Lienne te Rahier.Infobord te Rahier
Synthese Mangaan(IV)oxide kan worden bereid door de thermolyse van mangaan(II)nitraat bij 500 °C:
Mn(NO3)2 . 6 H2O ->[\Delta T] MnO2 + 2 NO2 + 6 H2O
De industriële synthese verloopt door de elektrolyse van een mangaan(II)sulfaat-oplossing. De Mn2+-ionen worden hierbij aan de anode geoxideerd tot Mn3+-ionen, die vervolgens disproportioneren tot Mn2+- en Mn4+-ionen.
Eigenschappen en reacties Van mangaan(IV)oxide bestaan verscheidene polymorfen, alsook een gehydrateerde vorm. Net zoals vele andere dioxiden kristalliseert mangaan(IV)oxide uit in de tetragonale rutielstructuur. Deze polymorf wordt aangeduid als β-MnO2; mangaan bezit hierbij een octaëdrische omringing.
Mangaan(IV)oxide kan worden gereduceerd tot metallisch mangaan door middel van een carbothermische reductie:
MnO2 + 2 C -> Mn + 2 CO
De kristallen lossen op in zwavelzuur, onder vorming van mangaan(II)sulfaat:
2 MnO2 + 2 H2SO4 -> 2 MnSO4 + O2 + 2 H2O
Vanwege de sterk oxiderende eigenschappen van mangaan(IV)oxide wordt het gebruikt om de waterstofhalogeniden te oxideren tot diatomaire halogenen (waarin X = fluor, chloor, broom of jood):
MnO2 + 4 HX -> MnX2 + X2 + 2 H2O
Boven 530 °C ontleedt mangaan(IV)oxide, waardoor mangaan(II,III)oxide en zuurstofgas worden gevormd:
3 MnO2 ->[\Delta T] Mn3O4 + O2
Toepassingen batterij Mangaan(IV)oxide wordt onder andere gebruikt als kathodemateriaal in bepaalde type batterijen. In de zink-koolstofcel wordt mangaan gereduceerd:
2 MnO2 + 2 H^+ + 2 e^- -> Mn2O3 + H2O
In een alkalinebatterij wordt mangaanoxidehydroxide gevormd:
MnO2 + H2O + e^- -> MnO(OH) + OH^-
keramiek Mangaan(IV)oxide wordt aangewend als toeslagmateriaal in klei om harde en niet-poreuze bakstenen te maken en zwart te kleuren, die als zichtbare onderlaag van metselwerk worden aangewend of in de fundering worden gebruikt om als een vochtwerende laag te dienen. Gecoated op een titaniumanode kan het gebruikt worden als bescherming tegen oxidatie. Mangaan(IV)oxide katalyseert de disproportioneringsreactie van waterstofperoxide:
2 H2O2 ->[MnO2] 2 H2O + O2
brandversneller In de prehistorie werd mangaandioxide toegepast om vuur te maken. Mangaandioxidepoeder verlaagt de ontbrandingstemperatuur van hout van 350 naar 250 graden Celsius. Bruinsteenblokjes zijn door archeologen gevonden bij overblijfselen van Neanderthalers.
Zie ook Ontdekkingsgeschiedenis van de neanderthaler
Externe links
MSDS van mangaan(IV)oxide
Categorie:Verbinding van mangaan Categorie:Oxide Categorie:Katalysator