El dióxido de manganeso es el compuesto inorgánico con la fórmula MnO
2. Este sólido negruzco o marrón se encuentra naturalmente como el mineral pirolusita , que es el principal mineral de manganeso y un componente de los nódulos de manganeso . El uso principal de MnO
2es para pilas secas , como la pila alcalina y la pila de zinc-carbono . [4] MnO
2También se utiliza como pigmento y como precursor de otros compuestos de manganeso, como KMnO .
4. Se utiliza como reactivo en síntesis orgánica , por ejemplo, para la oxidación de alcoholes alílicos . MnO
2es un polimorfo α que puede incorporar una variedad de átomos (así como moléculas de agua) en los "túneles" o "canales" entre los octaedros de óxido de manganeso. Existe un interés considerable en α-MnO
2como posible cátodo para baterías de iones de litio . [5] [6]
Varios polimorfos de MnO
2se reivindican, así como en forma hidratada. Como muchos otros dióxidos, MnO
2cristaliza en la estructura cristalina de rutilo (este polimorfo se llama pirolusita o β-MnO
2), con centros metálicos de óxido y octaédricos de tres coordenadas. [4] MnO
2es característicamente no estequiométrico , siendo deficiente en oxígeno. La complicada química del estado sólido de este material es relevante para la tradición del MnO "recién preparado".
2en síntesis orgánica . [ cita requerida ] El α-polimorfo de MnO
2Tiene una estructura muy abierta con "canales" que pueden albergar átomos metálicos como la plata o el bario. α-MnO
2a menudo se llama hollandita , después de un mineral estrechamente relacionado.
El dióxido de manganeso de origen natural contiene impurezas y una cantidad considerable de óxido de manganeso (III) . Solo un número limitado de depósitos contienen la modificación γ en pureza suficiente para la industria de las baterías. [ cita requerida ]
La producción de baterías y ferrita (dos de los usos principales del dióxido de manganeso) requiere dióxido de manganeso de alta pureza. Las baterías requieren "dióxido de manganeso electrolítico", mientras que las ferritas requieren "dióxido de manganeso químico". [7]
Un método comienza con dióxido de manganeso natural y lo convierte usando tetróxido de dinitrógeno y agua en una solución de nitrato de manganeso (II) . La evaporación del agua deja la sal de nitrato cristalina. A temperaturas de 400 ° C, la sal se descompone, liberando N
2O
4y dejando un residuo de dióxido de manganeso purificado. [7] Estos dos pasos se pueden resumir como:
En otro proceso, el dióxido de manganeso se reduce carbotermicamente a óxido de manganeso (II) que se disuelve en ácido sulfúrico . La solución filtrada se trata con carbonato de amonio para precipitar MnCO.
3. El carbonato se calcina al aire para dar una mezcla de óxidos de manganeso (II) y manganeso (IV). Para completar el proceso, se trata una suspensión de este material en ácido sulfúrico con clorato de sodio . El ácido clórico , que se forma in situ, convierte los óxidos de Mn (III) y Mn (II) en dióxido, liberando cloro como subproducto. [7]