Оксид марганца(IV)
| Оксид марганца(IV) | |
|---|---|
.png)
.png)
| |
_oxide.jpg) | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Диоксид марганца |
| Хим. формула | |
| Физические свойства | |
| Состояние | черные тетрагональные кристаллы |
| Молярная масса | 86,9368 г/моль |
| Плотность | 5,026 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • разложения | 535 °C |
| Энтальпия | |
| • образования | -521,5 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Растворимость | |
| • в воде | нерастворим |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | [1313-13-9] |
| PubChem | 14801 |
| Рег. номер EINECS | 215-202-6 |
| SMILES | |
| InChI | |
| RTECS | OP0350000 |
| ChEBI | 136511 |
| Номер ООН | 1479 |
| ChemSpider | 14117 |
| Безопасность | |
| NFPA 704 | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
![{\displaystyle {\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/510fe5b43c5be2e56c017f0541972a83116dcf27)
Окси́д ма́рганца(IV) (диокси́д марганца) — порошок тёмно-коричневого цвета, нерастворимый в воде. Наиболее устойчивое соединение марганца, широко распространённое в земной коре (минерал пиролюзит).
Химические свойства
[править | править код]При обычных условиях диоксид марганца ведет себя довольно инертно. При нагревании с кислотами проявляет окислительные свойства, например, окисляет концентрированную соляную кислоту до хлора:
- .
![{\displaystyle {\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}4\,\mathrm {HCl} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {MnCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/dce63df9ef94602b1bf7c5291d4411d7300bf87d)
С серной и азотной кислотами разлагается с выделением кислорода:
- .
![{\displaystyle {2\,\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {MnSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/64c3a5671a21e4993b7bdfcd210123ad0651ca3d)
При взаимодействии с сильными окислителями диоксид марганца окисляется до соединений и :
- .
![{\displaystyle {3\,\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {KClO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}6\,\mathrm {KOH} {}\mathrel {\longrightarrow } {}3\,\mathrm {K} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {KCl} {}+{}3\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0231316f9ef1407619331bc8d45029e5a1677bef)
Диоксид марганца проявляет амфотерные свойства. Так, в концентрированных сернокислых растворах образует сульфат марганца(IV):
- .
![{\displaystyle {\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Mn} (\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b6a68789e6301a52d0e4abbe64b635319627dc7d)
А при сплавлении с щелочами и основными оксидами MnO2 выступает в роли кислотного оксида, образуя соли — манганиты:
- .
![{\displaystyle {\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {CaO} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {CaMnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a79b40b5b2289fe1d1b6254d937e9f53f0e1c7cc)
Является катализатором разложения пероксида водорода:
- .
![{\displaystyle {2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}} } {}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d5749fd006a0947b039e50e20e2339e7ee3920a5)
При нагревании выше 530 °C разлагается:
- .
![{\displaystyle {4\,\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {530{\vphantom {A}}^{\circ }{\text{C}}} } {}2\,\mathrm {Mn} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\ {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4cc98b0e098d6602bedf8aeffdc1b4802c3e3d32)
Получение
[править | править код]В лабораторных условиях получают термическим разложением перманганата калия с образованием манганата калия и кислорода:
- .
![{\displaystyle {2\,\mathrm {KMnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {K} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}~\ {}+{}\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\ {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/71d25bdf5e2f21ee55cabe6ee974cb287b9a46da)
Также можно получить реакцией перманганата калия с пероксидом водорода. На практике образовавшийся каталитически разлагает пероксид водорода, вследствие чего реакция до конца не протекает:
- .
![{\displaystyle {2\,\mathrm {KMnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {KOH} {}+{}2\,\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cebdeeabfa0c395a676b7a8fcbf9643e6ac7c2eb)
При температуре выше 100 °C восстановлением перманганата калия водородом:
- .
![{\displaystyle {2\,\mathrm {KMnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {K} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b819e0305585cf3317d42c32e784309790ef2cce)
Структура
[править | править код]Известны несколько полиморфных модификаций диоксида марганца и его гидратированных форм. Диоксид марганца, как и многие другие диоксиды, имеет кристаллическую структуру рутила (пиролюзит, или ), 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. , вслед за структурно родственным минералом, часто называют голландитом.
![{\displaystyle {\mathrm {\beta } {\vphantom {A}}^{-}~\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ffd1143499d6db91abe22a9a31f0d81844f6551a)
![{\displaystyle {\mathrm {\alpha } {\vphantom {A}}^{-}~\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5bc6c30a4ef4035f25539782fac6eed8cfcffab4)
Археология
[править | править код]- Красящие вещества, обнаруженные во время раскопок в пещере Ласко и образцы, взятые с некоторых наскальных изображений, соответствовали диоксиду марганца[1].
- 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[2].
Применение
[править | править код]- Применяется для промышленного производства марганца;
- Деполяризатор в марганец-цинковых элементах питания;
- Компонент минеральных пигментов;
- Осветлитель стекла.
Примечания
[править | править код]- ↑ Chalmin E., Menu M., Pomiès M.-P., Vignaud C., Aujoulat N. et Geneste J.-M. Les blasons de Lascaux // L’Anthropologie, 2004. T. 108. Р. 571—592.
- ↑ Неандертальская химия. Дата обращения: 7 марта 2016. Архивировано 7 марта 2016 года.
Литература
[править | править код]- Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001
- Неорганическая химия под редакцией Ю. Д. Третьякова; Химия переходных элементов Кн. 1
- П. З. Пиролюзит // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1898. — Т. XXIIIA (46): Петропавловский — Поватажное. — С. 653—654.
- Полианит // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1906. — Т. доп. II. — С. 436.
