Dioxyde de manganèse

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Dioxyde de manganèse
Dioxyde de manganèse
Identification
Nom UICPA Dioxyde de manganèse
Synonymes

C.I. 77728
C.I. Pigment Black 14
C.I. Pigment Brown 8

No CAS 1313-13-9
No EINECS 215-202-6
SMILES
InChI
Apparence poudre noire à brune[1].
Propriétés chimiques
Formule brute MnO2  [Isomères]
Masse molaire[2] 86,9368 ± 0,0006 g/mol
Mn 63,19 %, O 36,81 %,
Propriétés physiques
fusion 553 °C (décomposition)[1]
Solubilité dans l'eau : nulle[1];
sol. dans HCl + H2O2 [3]
Masse volumique 5,03 g·cm-3 (20 °C)[4]
Thermochimie
S0solide 53,1 J/mol·K
ΔfH0solide -520,9 kJ/mol
Cristallographie
Structure type TiO2 tétragonal[5]
Précautions
SGH[6]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
Attention
H302, H332,
SIMDUT[7]
C : Matière comburanteD2B : Matière toxique ayant d'autres effets toxiques
C, D2B,
NFPA 704

Symbole NFPA 704

Directive 67/548/EEC
Nocif
Xn



Transport
55
   1479   
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le dioxyde de manganèse, ou oxyde de manganèse(IV), est le composé chimique de formule MnO2. Il est de couleur noire ou brune.

Dendrites de dioxyde de manganèse sur une strate de calcaire à Solnhofen (Bavière, Allemagne). Collection minéralogique de l'université de Tsukuba (Japon).

Cet oxyde existe à l'état naturel sous la forme du minéral pyrolusite, qui constitue le principal minerai de manganèse. Il est également présent dans les nodules de manganèse reposant au fond des océans.

Préparation[modifier | modifier le code]

Le dioxyde de manganèse est obtenu par oxydation du manganèse-métal, selon la réaction :

Mn + O2 MnO2

Autres oxydes[modifier | modifier le code]

Une substance grise, le manganate de potassium, est obtenue après une fusion de 10 minutes de l’oxyde de manganèse avec un sel alcalin et ajoutant des agents oxydants comme le salpêtre (nitrate de potassium, KNO3) ou du perchlorate de potassium (KClO4). Le manganate de potassium peut être purifié par distillation sous vide pour donner des cristaux vert foncé (prismes orthorhombiques). Le manganate (VI) de potassium n’est soluble que dans les alcalis ; dans les conditions non-alcalines, il se dismute en permanganate de potassium et en oxyde de manganèse (IV) (MnO2), selon l'équation :

3 MnO42- + 4 H+ 2 MnO4- + MnO2(s) + 2 H2O

MnO4- a une couleur pourpre. MnO42- a une couleur verte.

Utilisations[modifier | modifier le code]

Les principales applications du MnO2 sont les piles sèches comme les piles alcalines et les piles Zn-Cd. En 1976, cette application correspondait à une consommation d’un demi-million de tonnes annuelles de pyrolusite.

MnO2 est aussi utilisé comme matériau d'électrode de supercondensateur.

MnO2 est utilisé comme catalyseur au laboratoire pour la préparation du dioxygène à partir de chlorate de potassium ; c’est une des expériences classiques dans l’enseignement de base de la chimie. Il catalyse aussi la décomposition du peroxyde d’hydrogène :

2 H2O2(aq) O2(g) + 2 H2O(l)

Il est aussi utilisé dans la production de permanganates comme KMnO4.

En chimie organique on utilise le dioxyde de manganèse activé produit suivant l'équation :

MnCl2 + KMnO4 + H2O → MnO2

C'est un oxydant sélectif : les alcools allyliques, benzyliques et propargyliques sont oxydés plus rapidement que les alcools saturés. L'oxydation se fait dans l'eau, l'acétone ou le dichlorométhane. Cette oxydation a cependant pour inconvénients de nécessiter un large excès de MnO2 (parfois plus de 40 équivalents), des temps de réaction longs et la difficulté à otenir du MnO2 hautement activé[8].

Métallurgie[modifier | modifier le code]

Toxicologie[modifier | modifier le code]

Les données toxicologiques sur ce produit ont été mises à jour par l'INRS en 2015[9].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c DIOXYDE DE MANGANESE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, , 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 75
  4. Entrée de « Manganese dioxide » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 30 mai 2010 (JavaScript nécessaire)
  5. (en) Bodie E. Douglas, Shih-Ming Ho, Structure and Chemistry of Crystalline Solids, Pittsburgh, PA, USA, Springer Science + Business Media, Inc., , 346 p. (ISBN 0-387-26147-8), p. 64
  6. Numéro index 025-001-00-3 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  7. « Dioxyde de manganèse » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  8. (en) George S Zweifel, Michael H Nantz, Modern organic synthesis : an introduction, New York, W.H. Freeman, , 477 p. (ISBN 0-7167-7266-3), p. 93
  9. INRS (2015) fiche toxicologique : Dioxyde de manganèse, PDF, 8 p

Bibliographie[modifier | modifier le code]