Penemuan Unsur dan Senyawa Terbaru yang Berguna Bagi Kehidupan Manusia dan Makhluk Hidup(Tugas Matematika dan Ilmu Alamiah Dasar)

TUGAS MATEMATIKA DAN ILMU ALAMIAH DASAR

PENEMUAN UNSUR DAN SENYAWA TERBARU YANG BERGUNA BAGI KEHIDUPAN MANUSIA DAN MAKHLUK HIDUP

  

Oleh    :

NABILA AULIA PRATIWI                                   

(14519556)

1PA10

JURUSAN PSIKOLOGI

FAKULTAS PSIKOLOGI

UNIVERSITAS GUNADARMA

2019/2020

Mangan dioksida

Mangan(IV) oksida merupakan senyawa anorganik dengan rumus MnO₂. Padatan coklat atau kehitaman ini terjadi secara alamiah sebagai mineral pyrolusite, yang merupakan bijih mangan utama dan komponen dari nodul angan. Penggunaan utama untuk MnO₂ adalah untuk baterai sel kering, seperti baterai alkaline dan seng-karbon. MnO₂ juga digunakan sebagai pigmen dan sebagai prekursor untuk senyawa mangan yang lain, seperti KMnO₄. Ini digunakan sebagai reagen dalam sintesis organik, misalnya, untuk oksidasi alkohol alilik. MnO₂ pada α polimorf dapat menggabungkan berbagai atom (serta molekul air) di "terowongan" atau "saluran" antara oktahedra magnesium oksida. Ada minat yang cukup besar di α-MnO₂ sebagai katode untuk baterai lithium ion.

Struktur

Beberapa polimorf dari MnO₂ diklaim, juga bentuk terhidrasi. Seperti banyak dioksida yang lain, MnO₂ mengkristal dalam struktur kristal rutile (polimorf ini disebut β-MnO₂), dengan oksida tiga koordinat dan pusat logam oktahedral. MnO₂ bersifat nonstoichiometric, menjadi kekurangan oksigen. Kimia benda padat rumit dari bahan ini adalah relevan untuk peran MnO₂ yang "dipersiapkan" dalam sintesis organik. Α-polimorf dari MnO₂ memiliki struktur terbuka dengan "saluran" yang dapat menampung atom logam seperti perak atau barium. α-MnO₂ sering disebut Hollandite, setelah mineral yang berhubungan erat.

Produksi

Mangan dioksida alami mengandung kotoran dan mangan(III) oksida yang cukup banyak. Hanya sedikit deposito mengandung modifikasi γ dalam kemurnian yang memadai untuk industri baterai.

Produksi baterai dan ferit (dua penggunaan utama dari mangan dioksida) memerlukan mangan dioksida kemurnian tinggi. Baterai memerlukan "mangan dioksida elektrolitik" sementara ferit memerlukan "mangan dioksida kimia".

Mangan dioksida kimia

Salah satu metode yang dimulai dengan mangan dioksida alami dan mengubahnya menggunakan dinitrogen tetroksida dan air untuk larutan mangan(II) nitrat. Penguapan air, meninggalkan kristal garam nitrat. Pada suhu 400 °C, garam terurai, melepaskan N₂O₄ dan meninggalkan residu mangan dioksida murni. dua langkah Ini dapat diringkas sebagai :

MnO₂ + N₂O₄ ⇌ Mn(NO₃)₂

Dalam proses yang lain mangan dioksida direduksi secara karbotermis menjadi mangan(II) oksida yang dilarutkan dalam asam sulfat. Larutan yang disaring diperlakukan dengan amonium karbonat untuk mengendapkan MnCO₃. Karbonat dikalsinasi di udara untuk memberikan campuran mangan(II) dan mangan(IV) oksida. Untuk menyelesaikan proses, suspensi dari bahan ini dalam asam sulfat diobati dengan natrium klorat. Asam klorat, yang membentuk in situ, mengkonversi setiap Mn(III) dan Mn(II) oksida ke dioksida, melepaskan klorin sebagai produk turunan.

Proses yang melibatkan mangan heptoksida dan mangan monoksida. Dua reagen bergabung dengan rasio 1:3 untuk membentuk mangan dioksida:

Mn₂O₇ + 3 MnO → 5 MnO₂

Terakhir aksi kalium permanganat dengan kristal mangan sulfat menghasilkan oksida yang diinginkan.

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

Mangan dioksida elektrolitik

Mangan dioksida elektrolitik (EMD) digunakan dalam baterai seng-karbon bersama-sama dengan seng klorida dan amonium klorida. EMD umumnya digunakan juga dalam baterai alkalin isi ulang seng mangan dioksida (Zn RAM). Untuk aplikasi ini, kemurnian sangat penting. EMD dihasilkan dengan cara yang sama seperti tembaga electrolytic tough pitch (ETP): mangan dioksida dilarutkan dalam asam sulfat (kadang-kadang dicampur dengan mangan sulfat) dan dikenakan saat ini antara dua elektrode. Yang MnO2 larut, memasuki solusi sebagai sulfat, dan diendapkan pada anode.

Reduksi

MnO₂ adalah prekursor pokok kepada ferromangan dan paduan terkait, yang banyak digunakan dalam industri baja. Konversi melibatkan pengurangan carbothermal menggunakan coke :

MnO₂ + 2 C → Mn + 2 CO

Reaksi utama MnO₂ dalam baterai adalah reduksi satu-elektron:

MnO₂ + e⁻ + H⁺ → MnO(OH)

MnO₂ mengkatalisis beberapa reaksi yang membentuk O₂. Di demonstrasi laboratorium klasik, pemanasan campuran kalium klorat dan mangan dioksida menghasilkan gas oksigen. Mangan dioksida juga mengkatalisis dekomposisi hidrogen peroksida untuk oksigen dan air:

2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

Mangan dioksida terurai di atas sekitar 530 °C untuk mangan(III) oksida dan oksigen. Pada suhu mendekati 1000 °C, senyawa Mn₃O₄ bentuk. Suhu yang lebih tinggi memberikan MnO.

Asam sulfat terkonsentrasi panas mengurangi MnO₂ untuk mangan(II) sulfat:

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

Reaksi hidrogen klorida dengan MnO₂ digunakan oleh Carl Wilhelm Scheele pada isolasi awal gas klorin pada tahun 1774:

MnO₂ + 4 HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2 H₂O

Sebagai sumber hidrogen klorida, Scheele memperlakukan natrium klorida dengan asam sulfat pekat.

E^o (MnO₂(s) + 4 H⁺ + 2 e⁻ ⇌ Mn²⁺ + 2 H₂O) = +1.23 V

E^o (Cl₂(g) + 2 e⁻ ⇌ 2 Cl⁻) = +1.36 V

Potensial elektrode standar untuk setengah reaksi menunjukkan bahwa reaksi ini adalah endotermik pada pH = 0 (1 M [H+
]), tapi itu yang disukai oleh pH yang semakin rendah serta evolusi (dan pembuangan) dari gas klorin.

Reaksi ini juga merupakan cara mudah untuk menghilangkan endapan mangan dioksida dari sendi kaca tanah setelah menjalankan reaksi (yakni, oksidasi dengan kalium permanganat).

Oksidasi

Memanaskan campuran KOH dan MnO₂ di udara menghasilkan kalium manganat hijau :

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

Kalium manganat adalah prekursor dari kalium permanganat, oksidan yang umum.

Sintesis organik

Salah satu penggunaan khusus mangan dioksida adalah sebagai oksidan dalam sintesis organik. Efektivitas reagen tergantung pada metode persiapan, masalah yang khas untuk reagen heterogen lain dimana daerah permukaan, di antara variabel-variabel lain, adalah faktor yang signifikan. Mineral pyrolusite membuatnya reagen yang kurang baik. Biasanya, bagaimanapun, reagen yang dihasilkan in situ dengan perlakuan dari larutan KMnO₄ dengan garam Mn(II), biasanya sulfat. MnO₂ mengoksidasi alkohol alilik yang sesuai aldehida atau keton :

cis-RCH=CHCH₂OH + MnO₂ → cis-RCH=CHCHO + MnO + H₂O

Konfigurasi ikatan rangkap dilestarikan dalam reaksi. Alkohol asetilenik yang sesuai juga merupakan substrat cocok, meskipun aldehida propargilik yang dihasilkan dapat cukup reaktif. Alkohol benzilik dan bahkan yang tidak aktif juga merupakan substrat yang baik. 1,2-Diol dibelah oleh MnO₂ untuk dialdehida atau diketon. Jika tidak, aplikasi MnO₂ sangat banyak, yang berlaku untuk berbagai jenis reaksi termasuk oksidasi amina, aromatisasi, oksidatif kopling, dan oksidasi tiol.

Bahaya

Mangan dioksida dapat sedikit menodai kulit manusia jika lembap atau dalam campuran heterogen, tetapi noda dapat dibersihkan dengan mudah dengan menggosok. Ketika kering hindari menghirup partikel-partikel halus dengan mengenakan masker untuk menghindari kerusakan paru-paru.

Sumber

https://id.wikipedia.org/wiki/Mangan_dioksida