Mangan(III)-oxid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Mangan(III)-oxid
__ Mn3+      __ O2−
Allgemeines
Name Mangan(III)-oxid
Andere Namen
  • Dimangantrioxid
  • Mangansesquioxid
Verhältnisformel Mn2O3
CAS-Nummer 1317-34-6
PubChem 14824
Kurzbeschreibung

schwarzer geruchloser Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 157,88 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

4,50 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

940 °C (Zersetzung)[1]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 302​‐​312​‐​332​‐​315​‐​319​‐​335Vorlage:H-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze
P: 261​‐​302+352​‐​305+351+338​‐​321​‐​405​‐​501Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 20/21/22​‐​36/37/38
S: 26​‐​36
MAK

0,5 mg·m−3[1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Mangan(III)-oxid ist ein Oxid des Mangans.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Es entsteht zum Beispiel in Zink-Braunstein-Zellen bei deren Entladung:

\mathrm{ Zn + 2 \ MnO_2 + H_2O \longrightarrow Zn(OH)_2 + Mn_2O_3 }[4]

Mangan(III)-oxid entsteht auch bei der Zersetzung von Mangan(IV)-oxid (MnO2 bei Temperaturen über 535 °C).

Bei der Umsetzung einer Lösung von Mangansulfat-Tetrahydrat mit Wasserstoffperoxid und Ammoniak bei Raumtemperatur erhält man γ-MnO(OH) (Manganit). Aus diesem kann durch vorsichtige Entwässerung im Vakuum bei 250 °C γ-Mangan(III)-oxid erhalten werden.[5]

\mathrm{ 2 \ MnSO_4 \cdot 4H_2O + H_2O_2 + 4 \ NH_3 \longrightarrow}\mathrm{2 \ MnO(OH) + 2 (NH_4 )_2SO_4 + 6 \ H_2O}

Eigenschaften[Bearbeiten]

Mangan(III)-oxid ist ein nicht brennbarer schwarzer geruchloser Feststoff, der praktisch unlöslich in Wasser ist. Er zersetzt sich bei Erhitzung über 940 °C.[1] Das in der Natur nicht vorkommende γ-Mn2O3 besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe I41/amd (a = 577 pm, c = 944 pm).[5][6] Es wandelt sich bei 500 °C in 48 Stunden, bei Raumtemperatur in einem Jahr in die α-Form um. Diese hat bei Temperaturen über 29 °C eine kubische Bixbyit-Struktur mit der Raumgruppe Ia3 und darunter eine orthorhombische Bixbyit-Struktur mit der Raumgruppe Pcab.[7][8] Bei höheren Drücken existieren auch noch andere Modifikationen. So besitzt das bei Drücken über 28 GPa synthetisierbare δ-Mn2O3 eine Kristallstruktur vom CaIrO3-Typ mit der Raumgruppe Cmcm, ε-Mn2O3 eine Kristallstruktur vom Korund-Typ mit der Raumgruppe R3c und ζ-Mn2O3 eine verzerrte trikline Doppelperovskit-Struktur mit der Raumgruppe F1.[9]

Verwendung[Bearbeiten]

Mangan(III)-oxid wird als Ausgangsstoff zur Herstellung von Lithiummanganat(III,IV) LiMn2O4 (Kathodenmaterial von Lithium-Ionen-Akkus) und als Pigment in Farbstoffen (färbt Glas z. B. braun) verwendet.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g Eintrag zu CAS-Nr. 1317-34-6 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 09.01.2008 (JavaScript erforderlich)
  2. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 1317-34-6 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  3. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  4. Chempage: Leclanché-Element
  5. a b  Georg Brauer: Handbuch der präparativen anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band III, Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1582.
  6. Ferrimagnetism in γ-Manganese Sesquioxide (γ − Mn2O3) Nanoparticles, Journal of the Korean Physical Society, Vol. 46, No. 4, April 2005, pp. 941∼944
  7. S. Geller: Structure of α-Mn2O3, (Mn0.983Fe0.017)2O3 and (Mn0.37Fe0.63)2O3 and relation to magnetic ordering. In: Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 27, , S. 821–828, doi:10.1107/S0567740871002966.
  8. Structure and magnetic properties of Mn2O3 (PDF; 713 kB), 2009.09.30 Lab seminar, Kaist, Jo Euna
  9. Source: A path to new manganites with perovskite structure, Sergey V. Ovsyannikov, Artem M. Abakumov, Alexander A. Tsirlin, Walter Schnelle, Ricardo Egoavil, J. o. Verbeeck, Gustaaf Van Tendeloo, Konstantin V. Glazyrin, Michael Hanfland, Leonid Dubrovinsky: Perovskite-like Mn2O3 : A Path to New Manganites . In: Angewandte Chemie International Edition. 52, 2013, S. 1494–1498, doi:10.1002/anie.201208553.