Mangaan(IV)oxide

Mangaan(IV)oxide kan worden bereid door de thermolyse van mangaan(II)nitraat bij 500 °C:

${\displaystyle {\ce {Mn(NO3)2 . 6 H2O ->[\Delta T] MnO2 + 2 NO2 + 6 H2O}}}$ 

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.

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:

${\displaystyle {\ce {MnO2 + 2 C -> Mn + 2 CO}}}$ 

De kristallen lossen op in zwavelzuur, onder vorming van mangaan(II)sulfaat:

${\displaystyle {\ce {2 MnO2 + 2 H2SO4 -> 2 MnSO4 + O2 + 2 H2O}}}$ 

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):

${\displaystyle {\ce {MnO2 + 4 HX -> MnX2 + X2 + 2 H2O}}}$ 

Boven 530 °C ontleedt mangaan(IV)oxide, waardoor mangaan(II,III)oxide en zuurstofgas worden gevormd:

${\displaystyle {\ce {3 MnO2 ->[\Delta T] Mn3O4 + O2}}}$ 

Mangaan(IV)oxide wordt onder andere gebruikt als kathodemateriaal in bepaalde type batterijen. In de zink-koolstofcel wordt mangaan gereduceerd:

${\displaystyle {\ce {2 MnO2 + 2 H^+ + 2 e^- -> Mn2O3 + H2O}}}$ 

In een alkalinebatterij wordt mangaanoxidehydroxide gevormd:

${\displaystyle {\ce {MnO2 + H2O + e^- -> MnO(OH) + OH^-}}}$ 

Mangaan(IV)oxide wordt aangewend als toeslagmateriaal in klei om harde en niet-poreuze bakstenen te maken, die 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:

${\displaystyle {\ce {2 H2O2 ->[MnO2] 2 H2O + O2}}}$ 

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.^[1][2]

• Ontdekkingsgeschiedenis van de neanderthaler

•   mangaan(iv)oxide - International Chemical Safety Card
• (en) MSDS van mangaan(IV)oxide