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Mangandioxid

Autor: Hans Lohninger

Formel MnO2
CAS-Nr. 1313-13-9
Molekulargewicht 86.93 amu
Schmelzpunkt Zersetzung ab 520 °C
Dichte 4-5 g/cm3
Mangandioxid (Braunstein), MnO2, ist eine dunkelbraune bis schwarze Substanz, die in sechs Modifikationen vorkommt (α, β, γ, δ, ε und Ramsdellit). β-Mangandioxid (Pyrolusit) zeigt die beste Ausbildung von Kristallen und ist am wenigsten reaktiv. Im Gegensatz dazu ist γ-Mangandioxid nahezu amorph und ist deutlich reaktiver.

MnO2 verhält sich in saurem Milieu als Oxidationsmittel, in basischem Milieu wird es jedoch selbst oxidiert. So entwickelt sich z.B. aus sauren Chloridlösungen unter Einwirkung von Braunstein gasförmiges Chlor:

MnO2 + 4 HCl MnCl2 + 2 H2O + Cl2

Mit Wassertstoffperoxid entwickelt sich Sauerstoff, Mangandioxid wirkt dabei allerdings nur als Katalysator.

Herstellung
Mangandioxid. Foto: Wikimedia Commons, User Benjah-bmm27.
Für die Herstellung von MnO2 bieten sich zum einen rein chemische Wege an und zum anderen elektrochemische Verfahren. Zu den ersteren zählt die thermische Zersetzung von Mangannitrat, das ein hochreines Mangandioxid liefert:

Mn(NO3)2 MnO2 + 2 NO2

Dabei wird die konzentrierte Mangannitratlösung auf 140°C erwärmt, es fällt β-Mangandioxid aus.

Elektrolytisch erzeugtes MnO2 ist elektrochemisch am aktivsten und wird praktisch ausschließlich für Trockenbatterien und für die Produktion von Ferriten eingesetzt. Es wird durch Elektrolyse einer schwefelsauren Mangansulfat-Lösung erzeugt, bei der sich an der Anode Mangandioxid abscheidet. Dabei entsteht hauptsächlich die ε-Modifikation, die praktisch frei von eingelagerten Schwermetallen wie Blei, Kupfer oder Cobalt ist und elektrochemisch hoch aktiv ist. Elektrolytisch hergestelltes Mangandioxid ermöglicht den freien Transport von Protonen durch das Kristallgitter und wird deshalb in Trockenbatterien als Depolarisator eingesetzt.

Insgesamt werden weltweit jährlich rund 40000 t auf chemischem Weg und rund 200000 t durch Elektrolyse hergestellt.



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Last Update: 2013-08-08