二酸化マンガン

ある方法では、天然の二酸化マンガンを原料とし、四酸化二窒素と水を用いて硝酸マンガン(II)溶液に変換する。水を蒸発させると結晶性の硝酸塩が残る。400℃の温度でこの塩は分解し、窒素ガスを放出する。₂ O₄そして精製された二酸化マンガンの残留物を残す。 ^{[ 9 ]} これらの2つのステップは次のように要約できます。

MnO₂ + N₂ O₄ ⇌Mn(NO₃ )₂

別の方法では、二酸化マンガンを炭素還元して酸化マンガン(II)にし、これを硫酸に溶解する。濾過した溶液を炭酸アンモニウムで処理してMnCO₃を沈殿させる。_3．炭酸塩を空気中で焼成して塩素酸ナトリウム。塩素酸は、Mn(III)酸化物とMn(II)酸化物を二酸化マンガンに変換し、副生成物として塩素を放出する。 ^{[ 9 ]}

最後に、硫酸マンガン結晶に対する過マンガン酸カリウムの作用により、目的の酸化物が生成される。^{[ 10 ]}

2 KMnO₄ + 3MnSO₄ + 2H₂ O→ 5MnO₂ +K₂ SO₄ + 2H₂ SO₄

上記の反応は、過マンガン酸カリウムが反応して二酸化マンガンを生成する例である。

過マンガン酸カリウムとの反応のほとんどは、副生成物として褐色の二酸化マンガンを生成することが知られており、過マンガン酸カリウムは酸化還元反応を起こし、化合物を還元および酸化して二酸化マンガンを副生成物として生成する。

電解二酸化マンガン（EMD）は、亜鉛-炭素電池で塩化亜鉛および塩化アンモニウムとともに使用されます。EMDは、亜鉛二酸化マンガン充電式アルカリ電池（Zn RAM）でも一般的に使用されています。これらの用途では、純度が極めて重要です。EMDは、電解タフピッチ（ETP）銅と同様の方法で製造されます。二酸化マンガンを硫酸（場合によっては硫酸マンガンと混合）に溶解し、2つの電極間に電流を流します。MnO ₂は溶解し、硫酸塩として溶液に入り、陽極に析出します。^{[ 11 ]}

MnO₂は鉄鋼業界で広く使用されているフェロマンガンの主要な前駆体でコークスを使用した炭素熱還元： ^{[ 12 ]}

MnO₂ + 2 C → Mn + 2 CO

MnOの主要な酸化還元反応_{電池における2は}、1電子還元反応である。

MnO₂ + e⁻ + H ⁺ → MnO(OH)

MnO_2はOを生成するいくつかの反応を触媒する_2．古典的な実験室での実験では、塩素酸カリウムの混合物を加熱すると過酸化水素酸素と水分解する反応も触媒する。

2時間₂ O₂ → 2H₂ O + O₂

二酸化マンガンは、約 530  °C以上で酸化マンガン (III) と酸素に分解します。1000 °Cに近い温度では、混合原子価化合物Mn が₃ O_4つの形態。高温ではMnOが生成され、これは還元が困難である。 ^{[ 12 ]}

高温の濃硫酸はMnOを還元する₂硫酸マンガン(II)へ: ^{[ 4 ]}

2 MnO₂ + 2H₂ SO₄ → 2MnSO₄ + O₂ + 2H₂ O

塩化水素とMnOの反応_{2 は}、1774 年にカール・ヴィルヘルム・シェーレ塩素を最初に分離した際に使用されました。塩化水素の供給源として、シェーレは塩化ナトリウムを濃硫酸で処理しました。 ^{[ 4 ]}

MnO₂ + 4 HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂ O

標準電極電位から判断すると、反応は進行しないと考えられる…。

E ^o ( MnO₂ (s) + 4 H ⁺ + 2 e ⁻ ⇌ Mn ²⁺ + 2 H₂ O) = +1.23 V

E ^o ( Cl₂ (g) + 2 e⁻⇌2 Cl⁻) = +1.36 V

しかし、極めて高い酸性度と気体塩素の発生（および除去）によって、この反応は促進される。

この反応は、反応（例えば、過マンガン酸カリウムによる酸化反応）を行った後に、すり合わせガラスの接合部から二酸化マンガン沈殿物を除去する便利な方法でもある。

KOHとMnOの混合物を加熱する空気中で_2つ反応させると緑色の過マンガン酸カリウム。

2 MnO₂ + 4 KOH + O₂ → 2K₂ MnO₄ + 2H₂ O

マンガン酸カリウムは、一般的な酸化剤である過マンガン酸カリウムの前駆体である。

フランス南西部のペシュ・ド・ラゼ洞窟遺跡の発掘調査では、5万年前のものとされる二酸化マンガンの筆記具のブロックが発見され、ネアンデルタール人のものとされている 。科学者たちは、ネアンデルタール人がこの鉱物を身体装飾に用いたと推測しているが、その目的に適した入手しやすい鉱物は他にもたくさんある。ヘイズら（2016年）は、二酸化マンガンが木材の燃焼温度を350℃（662°F）以上から250℃（482°F）まで下げ、火起こしをはるかに容易にすることを確認しており、これがブロックの目的であった可能性が高い。^{[ 13 ]}

MnOの主な用途₂は乾電池の構成要素として使用されます。アルカリ電池や、いわゆるルクランシェ電池、または亜鉛炭素電池。この用途には年間約 500,000トンが消費されます。 ^{[ 14 ]}

δ- MnO_2は、水系亜鉛イオン電池システムの主要な正極材料としても研究されています。このような正極には、構造、速度論、および導電率カーボンナノチューブが含まれます。 ^{[ 15 ]}

二酸化マンガンの特殊な用途の一つは、有機合成における酸化剤としての利用である。^{[ 8 ]}試薬の有効性は調製方法に依存し、これは表面積が他の変数の中でも重要な要素となる他の不均一系試薬に共通する問題である。^{[ 16 ]}鉱物である軟マンガン鉱は試薬としては不向きである。しかしながら、通常は過マンガン酸カリウム水溶液の処理によって試薬がその場で生成される。_4. Mn(II)塩、典型的には硫酸塩 。MnO_2はアリルアルデヒドまたはケトンに酸化する： ^{[ 17 ]}

cis-RCH= CHCH₂ OH + MnO₂ → cis-RCH=CHCHO + MnO + H₂ O

反応において二重結合の立体配置は保持される。対応するアセチレンアルコールも適切な基質であるが、生成するプロパルギルアルデヒドは非常に反応性が高い場合がある。ベンジルアルコールや非活性化アルコールも良好な基質である。1,2-ジオールはMnOによって開裂される。₂ジアルデヒドまたはジケトンへMnOの応用₂は数多くあり、アミン酸化、芳香族化、酸化的カップリング、チオール酸化など、多くの種類の反応に適用できます

Geobacteraceae sp.では、MnO ₂は有機化合物の酸化と共役した電子受容体として機能します。このテーマは、微生物学の分野におけるバイオレメディエーションに示唆を与える可能性があります。 ^{[ 18 ]}

MnO₂はセラミックやガラス製造における無機顔料。