Diossido di manganese

Il diossido di manganese MnO2 è un solido di colore nero poco solubile in acqua ma solubile negli acidi che viene estratto dalla pirolusite.

L’uso del biossido di manganese risale a 17.000 anni fa nel periodo paleolitico superiore quando gli uomini dell’età della pietra lo usavano come pigmento per le loro pitture rupestri.

Gli egizi e i romani usavano i minerali contenenti manganese nella fabbricazione delvetro per conferirgli sfumature rosa, viola e nere. Nel 1816, un ricercatore tedesco notò che il manganese aumentava la durezza del ferro, senza comprometterne la flessibilità o la forza mentre nel 1868 Georges Leclanché sviluppò la pila con biossido di manganese.

Preparazione

Per ottenere il diossido di manganese puro si può far reagire il permanganato di potassio con il solfato di manganese (II) secondo la reazione di comproporzione:

2 KMnO4 + 3 MnSO4 + 2 H2O → 5 MnO2 + K2SO4 + 2 H2SO4

Il diossido di manganese può essere ottenuto anche per ossidazione di un sale di manganese (II) usando un agente ossidante come il perossidisolfato secondo la reazione:

Mn2+ + S2O82- + 2 H2O →  MnO2 + 2 SO42- + 4 H+

Un altro metodo consiste nella decomposizione termica del nitrato di manganese (II) secondo la reazione:

Mn(NO3)2 → MnO2 + 2 NO2

o per arrostimento del carbonato di manganese (II) secondo la reazione:

2 MnCO3 + O2 → 2 MnO2 + 2 CO2

Reazioni

Poiché il manganese ha numeri di ossidazione che vanno da -3 a +7 il diossido di manganese in cui il manganese ha numero di ossidazione +4 può sia ridursi che ossidarsi.

Il diossido di manganese può essere ridotto dal coke a manganese metallico secondo la reazione:

MnO2 + 2 C → Mn + 2 CO

Il diossido di manganese può essere ridotto dall’alluminio a manganese metallico secondo la reazione:

3 MnO2 + 4 Al → 3 Mn + 2 Al2O3

Il diossido di manganese può essere ridotto a solfato di manganese (II) in presenza di acido solforico concentrato a caldo secondo la reazione:

2 MnO2 + 2 H2SO4 → 2 MnSO4 + O2 + 2 H2O

Il biossido di manganese reagisce con il cloruro di idrogeno venendo ridotto a manganese (II) con ottenimento di cloro gassoso. Tale reazione fu utilizzata per la prima volta per isolare il cloro:

MnO2 + 4 HCl → 2 MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

In ambiente basico il diossido di manganese viene ossidato a manganato secondo la reazione:

2 MnO2 + 4 KOH + O2 → 2 K2MnO4 + 2 H2O

Il diossido di manganese viene usato in molte reazioni come catalizzatore. Esso infatti catalizza la reazione di decomposizione del perossido di idrogeno:

2 H2O2 → 2 H2O + O2

abbassando l’energia di attivazione da 75 kJ/mol a 58 kJ/mol rendendo la reazione 1073 volte più veloce a 20°C.

Un’altra reazione in cui il diossido di manganese agisce da catalizzatore è la decomposizione termica del clorato di potassio:

2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2

Attualmente il diossido di manganese viene utilizzato in prevalenza nella pila Leclanché

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Author: Chimicamo

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