Abstrait

Enseignement de la chimie 2018 : Réduction pratique de l'oxyde de manganèse - Fikri Erdem Ã…Â?eşen

 Fikri Erdem Çeßen     

Le manganèse est un métal important utilisé dans l'industrie sidérurgique. C'est un élément d'alliage dans l'acier abondant. De plus, il est utilisé comme désoxydant dans la production d'acier. Dans l'industrie sidérurgique, le manganèse métallique est utilisé comme produit intermédiaire du ferromanganèse. Le ferromanganèse est la réduction la plus couramment produite du manganèse oxydé. La réduction prend la forme d'une réduction métallothermique ou d'une réduction carbothermique. En pratique, la réduction métallographique est réalisée avec du silicium ou de l'aluminium qui forment des oxydes plus stables que le magnésium. La réduction carbothermique signifie la réduction avec du carbone. Toutes les réactions de réduction sont fortement endothermiques et une grande quantité d'énergie thermique est nécessaire pour réaliser ces réactions. Les formes les plus abondantes d'oxydes de manganèse sont MnO2, Mn2O3, Mn3O4 et MnO. Ces composés se dissocient lors de la chaleur. L'oxyde de manganèse (IV) est un composé inorganique de formule MnO. Ce solide noirâtre ou brun se présente naturellement sous forme de pyrolusite minérale, qui est le principal minerai de manganèse et un composant des nodules de manganèse. Le MnO est principalement utilisé pour les piles sèches, telles que la pile alcaline et la pile zinc-carbone. Le MnO est également utilisé comme pigment et comme précurseur d'autres composés du manganèse, tels que KMnO. Il est utilisé comme réactif en synthèse organique, par exemple dans l'oxydation des alcools allyliques. Le MnO du polymorphe α peut incorporer une variété d'atomes (ainsi que des molécules d'eau) dans les « tunnels » ou « canaux » entre les octaèdres d'oxyde de manganèse. Une utilisation utile du dioxyde de manganèse est comme oxydant en synthèse organique. L'efficacité du réactif dépend de la méthode de préparation, un problème typique pour d'autres réactifs hétérogènes où la surface, entre autres variables, est un facteur important. Le minéral pyrolusite est un mauvais réactif. Cependant, le réactif est généralement généré in situ par le traitement d'une solution aqueuse de KMnO avec un sel de Mn (II), généralement du sulfate. Oxides d'alcools allyliques en aldéhydes ou cétones et leur évolution réactionnelle peut être suivie dans des études cinétiques. La réaction de LBB avec des solides de Mn oxydés peut se produire via une réaction de transfert d'atomes d'hydrogène (HAT), qui est un processus de transfert à un électron, mais est défavorable avec des solides de Fe oxydés. La thermodynamique HAT est également favorable au nitrite avec LBB et MnO2 avec Ammoniac (NH3). Les réactions sont défavorables pour le NH4 + et le sulfure avec les solides oxydés de Fe et de Mn, et pour le NH3 avec les solides de Fe oxydés. Dans les études en laboratoire et en milieu aquatique, la réduction des oxydes de manganèse conduit à la formation de complexes ligands Mn(III) [Mn(III) L] à des concentrations importantes même lorsque réagissent des réducteurs à deux électrons. Les principaux agents réducteurs sont le sulfure d'hydrogène, le Fe(II) et les ligands organiques, dont le sidérophore desferioxamine-B. Nous présentons ces réducteurs avec MnO2 (λmax ~ 370 nm) de solutions colloïdales sur les données de laboratoire actuelles.Dans les eaux marines, aucune forme colloïdale d'oxydes de Mn (<0,2 µm) n'a été détectée car le Mn des oxydes est quantitativement piégé sur des filtres de 0,2 µm. Ainsi, la réactivité des oxydes de Mn avec ceux des agents solvants dépend des réactions de surface et des éventuels défauts de surface. Dans le cas de MnO2, Mn (IV) est une coordination octaédrique dans un cation inerte ; Ainsi, un processus de sphère interne est susceptible de pénétrer dans la bande de conduction vide e * g de ses orbitales. En utilisant la théorie des orbites moléculaires limites et la théorie des bandes, nous discutons des aspects de ces réactions de surface et des éventuels défauts de surface qui favorisent le sulfure d'hydrogène et d'autres réducteurs. Dans le cas de MnO2, Mn (IV) est une coordination octaédrique dans un cation inerte ; Ainsi, un processus de sphère interne est susceptible de pénétrer dans la bande de conduction vide e * g de ses orbitales. En utilisant la théorie des orbites moléculaires limites et la théorie des bandes, nous discutons des aspects de ces réactions de surface et des défauts de surface possibles qui favorisent le sulfure d'hydrogène et d'autres réducteurs. Le manganèse est un métal important utilisé dans l'industrie sidérurgique. C'est un élément d'alliage dans l'acier abondant. De plus, il est utilisé comme désoxydant dans la production d'acier. Dans l'industrie sidérurgique, le manganèse métallique est utilisé comme produit intermédiaire du ferromanganèse. Le ferromanganèse est la réduction la plus couramment produite du manganèse oxydé. La réduction prend la forme d'une réduction métalothermique ou d'une réduction carbothermique. En pratique, la réduction métallographique est réalisée avec du silicium ou de l'aluminium qui forme des oxydes plus stables que le magnésium. La réduction carbothermique signifie la réduction avec du carbone. Toutes les réactions de réduction sont fortement endothermiques et une grande quantité d'énergie thermique est nécessaire pour réaliser ces réactions. Les formes les plus abondantes d'oxydes de manganèse sont MnO2, Mn2O3, Mn3O4 et MnO. Ces composés se dissocient lors du chauffage. La réduction des oxydes de manganèse est envisagée en deux étapes. La première étape est la réduction des oxydes riches en oxygène en MnO et la seconde est la réduction de Mn en manganèse métallique. La réduction avec la transformation de MnO2 en Mn2O3 et Mn2O3 en Mn3O4 à des températures supérieures à 450°C, puis ces deux phases sont réduites soit par le carbone, soit par le monoxyde de carbone dans le système Mn-CO. Le rapport P_CO/P_([CO]_2) à 1430°C est de 7400. Puisque la réduction de MnO avec MnO n'est que de 7400. La réduction, s'il y a lieu, du monoxyde de carbone ne peut être obtenue que. carbone, à des températures supérieures à 1430 ° C et à une pression de monoxyde de carbone extrêmement élevée, la réduction de MnO avec p monoxyut dans de nombreuses applications industrielles. Pour cette raison,la réduction du MnO avec du carbone solide ou du carbure de fer se produit. De plus, des carbures de manganèse se forment également lors de la réduction carbothermique des oxydes de manganèse. La température requise pour la formation du carbure de manganèse (1280 °C) est inférieure à celle du manganèse métallique (1430 °C). Par conséquent, la formation de manganèse métallique est inévitable