Диоксид марганца: свойства, применение и история использования.
Manganese dioxide
Диоксид марганца: свойства, применение в батарейках, пигментах и органическом синтезе. Сырье для перманганата калия. Химические особенности и структура.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Диоксид марганца — неорганическое соединение с формулой MnO₂. Это вещество черного или коричневого цвета встречается в природе в виде минерала пиролузита, который является основной рудой марганца и компонентом марганцевых конкреций. Основное применение диоксида марганца — сухие батарейки, такие как щелочные и цинк-углеродные батареи. Он также используется в качестве пигмента и предшественника для других соединений марганца, таких как перманганат калия KMnO₄. Диоксид марганца применяется в качестве реагента в органическом синтезе, например, для окисления аллильных спиртов. У диоксида марганца есть α-полиморф, способный включать в свою структуру различные атомы (а также молекулы воды) в "туннелях" или "каналах" между октаэдрами оксида марганца. Существует значительный интерес к его использованию в качестве возможного катода для литий-ионных аккумуляторов.
Manganese dioxide is the inorganic compound with the formula This blackish or brown solid occurs naturally as the mineral pyrolusite, which is the main ore of manganese and a component of manganese nodules. The principal use for is for dry cell batteries, such as the alkaline battery and the zinc–carbon battery. is also used as a pigment and as a precursor to other manganese compounds, such as link=potassium permanganateKMnO4. It is used as a reagent in organic synthesis, for example, for the oxidation of allylic alcohols. has an α polymorph that can incorporate a variety of atoms (as well as water molecules) in the "tunnels" or "channels" between the manganese oxide octahedra. There is considerable interest in as a possible cathode for lithium ion batteries.
Структура
Утверждается существование нескольких полиморфных модификаций, а также гидратированной формы. Как и многие другие диоксиды, кристаллизуется в кристаллической структуре рутила (эта полиморфная модификация называется пиролузитом или ), с оксид-анионами, имеющими координационное число три, и октаэдрическими металлическими центрами.
Several polymorphs of are claimed, as well as a hydrated form. Like many other dioxides, crystallizes in the rutile crystal structure (this polymorph is called pyrolusite or ), with three coordinate oxide anions and octahedral metal centres.
Диоксид марганца
Электролитический диоксид марганца (EMD) используется в цинко-углеродных батареях вместе с хлоридом цинка и хлоридом аммония. EMD также широко применяется в перезаряжаемых щелочных элементах цинк-марганцево-диоксидных (Zn RAM). Для этих областей применения чистота имеет решающее значение. EMD производится по аналогии с электролитической медью высокой прочности (ETP): диоксид марганца растворяют в серной кислоте (иногда в смеси с сульфатом марганца) и пропускают электрический ток между двумя электродами. MnO2 растворяется, переходит в раствор в виде сульфата и осаждается на аноде.
Electrolytic manganese dioxide (EMD) is used in zinc–carbon batteries together with zinc chloride and ammonium chloride. EMD is commonly used in zinc manganese dioxide rechargeable alkaline (Zn RAM) cells also. For these applications, purity is extremely important. EMD is produced in a similar fashion as electrolytic tough pitch (ETP) copper: The manganese dioxide is dissolved in sulfuric acid (sometimes mixed with manganese sulfate) and subjected to a current between two electrodes. The MnO2 dissolves, enters solution as the sulfate, and is deposited on the anode.
Реакции
Важные реакции связаны с его окислительно-восстановительными свойствами, как окислением, так и восстановлением.
The important reactions of are associated with its redox, both oxidation and reduction.
Предыстория
Раскопки в пещере Пеш-де-л’Азе на юго-западе Франции обнаружили блоки инструментов для письма из диоксида марганца, датируемые 50 000 лет назад и приписываемые неандертальцам. Ученые предполагали, что неандертальцы использовали этот минерал для украшения тела, однако существует множество других, более легкодоступных минералов, которые лучше подходят для этой цели. Хейс и др. (в 2016 году) установили, что диоксид марганца снижает температуру воспламенения древесины свыше 650 °F до 480 °F, значительно облегчая добычу огня, и, вероятно, именно для этого использовались эти блоки.
Excavations at the Pech de l'Azé cave site in southwestern France have yielded blocks of manganese dioxide writing tools, which date back 50,000 years and have been attributed to Neanderthals Scientists have conjectured that Neanderthals used this mineral for body decoration, but there are many other readily available minerals that are more suitable for that purpose. Heyes et al. (in 2016) determined that the manganese dioxide lowers the combustion temperatures for wood from above 650 °F to 480 °F, making fire making much easier and this is likely to be the purpose of the blocks.
Микробиология
В Geobacteraceae sp., MnO2 выполняет функцию акцептора электронов, сопряженного с окислением органических соединений. Это имеет последствия для биоремедиации.
In Geobacteraceae sp., MnO2 functions as an electron acceptor coupled to the oxidation of organic compounds. This theme has implications for bioremediation.