Mangandioxid

	Mangandioxid
Systematiskt namn	Mangandioxid
Övriga namn	Brunsten
Kemisk formel	MnO2
Molmassa	86,94 g/mol
Utseende	Svartbrunt pulver
CAS-nummer	1313-13-9
SMILES	O=[Mn]=O
Egenskaper
Densitet	5,026 g/cm³
Löslighet (vatten)	Olöslig
Smältpunkt	535 °C (sönderfaller)
Faror
Huvudfara	Hälsovådlig
NFPA 704	1 1 2 OX
	SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Mangandioxid, MnO₂, är en svartbrun kemisk förening av mangan och syre. Den förekommer naturligt som det tetragonala mineralet pyrolusit och är ett viktigt malmmineral. Brunsten är en teknisk benämning av en blandning som domineras av pyrolusit men där det även ingår andra snarlika manganmineral såsom kryptomelan, ramsdellit och todorokit.^[1]

Pyrolusit bildas dels vid vittring av manganrika bergarter dels som utfällning av noduler i sjöar och hav. Mangannodulerna på botten av Stilla Havet innehåller förutom pyrolusit även föreningar av järn, kobolt, nickel och koppar.^[2] Dendritisk utfällning av manganoxid i bergsprickor har antagits vara pyrolusit men vid noggrann analys visat sig vara andra mineral såsom kryptomelan med flera.^[3]

Namnet pyrolusit kommer från de grekiska orden πυρος pyros för eld och λούω lou tvätta.^[4]

Ett gammalt namn på brunsten är magnesia nigra.^[2] Wad har använts som beteckning på lätta porösa blandningar av pyrolusit och andra snarlika manganmineral - psilomelan om hårda former av sådana blandningar.^[1]

Framställning

Mangandioxid kan framställas genom termisk sönderdelning vid 400 °C av mangannitrathydrat enligt följande: Mn(NO₃)₂·6H₂O $\rightarrow$ MnO₂ +2NO₂ + 6H₂O. Ett annat sätt är elektrolys av en mangan(II)sulfatlösning. Tvåvärda manganjoner oxideras vid anoden till mangandioxid.

Användning

I torrbatterier av så kallad zink—brunstens-typ användes ursprungligen brunsten som katodmaterial men i moderna batterier används mangandioxid som inte innehåller lika mycket störande ämnen eller föroreningar.

Mangandioxid kan användas som oxidationsmedel vid syntes av organiska ämnen.

Mangandioxid eller andra manganföreningar kan användas som sickativ i oljefärger och oljefernissa för att de fortare ska torka, det vill säga härda genom oxidering.

Mangandioxid är även råvara för andra manganprodukter, bland annat för framställning av kaliumpermanganat.

Manganfärgning

En mycket tidig användning av mangandioxid var för avfärgning av glas. Ingredienserna vid glasframställning brukar vara mer eller mindre förorenade av järnföreningar. När järn förorenar glasmassan får glaset grön färg. Med en tillsats av lite mangandioxid oxideras järnet från tvåvärt till trevärt tillstånd och färgen blir svagt gul. Tillsätts mycket mangandioxid blir glasfärgen violett till brun. Detta nyttjas för att färga keramikglasyr.

Mangansvart

Mangandioxid använt som ett färgpigment i sig kallas mangansvart, i Colour Index listat som Pigment Black 14 (77728).^[5]^[6]

Kemiska egenskaper

Mangandioxid fungerar som katalysator för spjälkning av väteperoxid till vatten och syrgas.

Carl Wilhelm Scheele upptäckte grundämnet klor när han lät saltsyra reagera med mangandioxid. Klorgas utvecklades då enligt följande reaktion: MnO₂ + 4HCl $\rightarrow$ MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

Mangandioxid tillsammans med ett oxiderande ämne bildar manganat i alkalisk miljö, till exempel med smält alkalimetall hydroxid. Samma princip används i blåsrörsanalys för kvalitativ analys på mangan. En natriumkarbonatpärla färgas av manganhaltiga mineral. När pärlan är varm är färgen grön, blåaktigt grön när den är kall.^[7]

Andra manganoxider

Mangan(II)oxid, MnO, fås som ett grågrönt pulver när andra manganoxider reduceras med vätgas. Det finns som mineral med namnet manganosit.

Mangan(II,III)oxid, Mn₃O₄, fås när MnO₂ värms över 900 °C. Det finns som mineral med namnet hausmannit.

Mangan(III)oxid, Mn₂O₃, fås som ett brunsvart pulver om MnO₂ värms upp i luft mellan 535 och 800 °C.

Mangan(IV)oxid, MnO₂, behandlas i denna artikel.

Mangan(VII)oxid, Mn₂O₇, är en oljig grönbrun instabil vätska.

Se även

Källor

^ [a b] Jan Olof Nyström 1975, Mineralens egenskaper och paragenes sidan 43-44, Geologiska Institutionen Mineralogiska Avdelningen Stockholms Universitet
^ [a b] Gunnar Hägg 1979, Allmän och oorganisk kemi sidan 669, AWE/GEBERS, ISBN 91-20-06123-4
^ http://www.mindat.org/min-3318.html
^ Pyrolusit på tyska Wikipedia som anger Pyrolusit in: Anthony et al.: Handbook of Mineralogy, 1990, 1, 101
^ PBk14 Manganese Black Arkiverad 10 mars 2012 hämtat från the Wayback Machine. The Color of Art Pigment Database: Pigment Black, artiscreation.com, David Myers. Läst 25 mars 2018.
^ Manganese Dioxide PubChem. Läst 25 mars 2018.
^ George J. Brush, 1898, Manual of Determinative Mineralogy and Blowpipe Analysis

[ReferenceA-1] [a b] Jan Olof Nyström 1975, Mineralens egenskaper och paragenes sidan 43-44, Geologiska Institutionen Mineralogiska Avdelningen Stockholms Universitet

[ReferenceB-2] [a b] Gunnar Hägg 1979, Allmän och oorganisk kemi sidan 669, AWE/GEBERS, ISBN 91-20-06123-4

[3] ttp://www.mindat.org/min-3318.html

[4] Pyrolusit på tyska Wikipedia som anger Pyrolusit in: Anthony et al.: Handbook of Mineralogy, 1990, 1, 101

[artiscreation_PBk14-5] PBk14 Manganese Black Arkiverad 10 mars 2012 hämtat från the Wayback Machine. The Color of Art Pigment Database: Pigment Black, artiscreation.com, David Myers. Läst 25 mars 2018.

[6] Manganese Dioxide PubChem. Läst 25 mars 2018.

[7] George J. Brush, 1898, Manual of Determinative Mineralogy and Blowpipe Analysis

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]