二酸化マンガンのソースを表示

{{出典の明記|date=2021-07-11}}
{{Chembox
|   ImageFile = Manganese-dioxide-xtal-3D-SF.png
|   ImageSize = 
|   ImageFile1 = Manganese(IV) oxide.jpg
|   ImageSize1 = 250px
|   ImageFile2 = Resinoid crystal of manganese dioxide.jpg
|   ImageSize2 = 250px
|   ImageCaption2 = 泥質石灰岩の割れ目に生じた二酸化マンガンの樹枝状結晶
|   IUPACName = 二酸化マンガン<br />酸化マンガン(IV)
|   OtherNames = [[軟マンガン鉱]]（鉱物名）
| Section1 = {{Chembox Identifiers
|   CASNo = 1313-13-9
|    CASNo_Ref = {{cascite}}
|   PubChem = 14801
|   EINECS = 215-202-6
|   RETECS = OP0350000
  }}
| Section2 = {{Chembox Properties
|   Mn = 1
|   O = 2
|   Appearance = 黒色固体
|   Density = 5.026 g/cm<sup>3</sup>
|   Solubility = 
|   MeltingPtC = 535
|   Melting_notes = 分解
  }}
| Section4 = {{Chembox Thermochemistry
|   DeltaHf = -520.9 kJ/mol
|   Entropy = 53.1 J K<sup>-1</sup> mol<sup>-1</sup>
  }}
| Section7 = {{Chembox Hazards
|   ExternalMSDS = [https://www.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_lang=ja&p_card_id=0175&p_version=2 ICSC 0175]
|   EUIndex = 025-001-00-3
|   EUClass = 有害 ('''Xn''')
|   RPhrases = {{R-phrases|20/22}}
|   SPhrases = {{S-phrases|2|25}}
|   NFPA-H = 2
|   NFPA-F = 0
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  }}
| Section8 = {{Chembox Related
|   OtherAnions = [[二硫化マンガン]]
|   OtherCations = [[酸化テクネチウム(IV)]]<br />[[酸化レニウム(IV)]]
|   OtherFunctn = [[酸化マンガン(II)]]<br />[[酸化マンガン(II,III)]]<br />[[酸化マンガン(III)]]<br />[[酸化マンガン(VII)]]
|    Function = [[マンガン]]の[[酸化物]]
  }}
}}

'''二酸化マンガン'''（にさんかマンガン、manganese dioxide）または'''酸化マンガン(IV)'''（さんかマンガン(IV)、manganese(IV) oxide）は、[[化学式]]が MnO<sub>2</sub> と表される[[マンガン]]の[[酸化物]]である。[[酸化剤]]や[[乾電池]]、[[無機触媒]]として利用されている。「二酸化マンガン」と一般には呼ばれるが、実際には[[不定比化合物]]であり、MnO<sub>x</sub> (x = 1.93-2) 程度の組成を持つ。二酸化マンガンは主に[[マンガン乾電池|マンガン電池]]や[[リチウム電池]]の正極に使われる。また酸化剤、[[染料]]、[[釉]]、[[マッチ]]、乾電池、マンガン鋼の材料として利用される。

[[鉱物]]としては、[[軟マンガン鉱]]、{{仮リンク|ラムスデル鉱|en|Ramsdellite}}、{{仮リンク|アフテンスク鉱|en|Akhtenskite}}として産出するが、軟マンガン鉱以外は希産である。
== 歴史 ==
マンガンが[[1774年]]に[[元素]]として発見されるはるか昔から、二酸化マンガンは[[鉱物]]として利用されてきた。

[[旧石器時代]]には使用されていたとみられ、[[フランス]]南西部のペック・ド・ラゼ洞窟遺跡から[[ネアンデルタール人]]が用いた5万年前の二酸化マンガンの塊り（筆記具）が発見されている（英語版・先史）。日本では[[北海道]]の「柏台1遺跡」からは2万年前の毛皮の着色料として、赤色顔料（褐鉄鉱と[[赤鉄鉱]]）と黒色顔料（二酸化マンガン）が用いられた可能性が提示され、両顔料の原石は近くの遺跡である「丸子山遺跡」と帯広市「川西C遺跡」から見つかっている<ref>[[白石太一郎]]編『日本の時代史1　倭国誕生』（[[吉川弘文館]]、2002年）p．121.</ref>。同時代の東・北アジアでは壁画が見つかっていないため、黒色顔料の使用自体が貴重な発見とされる（前同 p.121.）。

[[古代ローマ]]の博物誌家である[[大プリニウス]] (Gaius Plinius Secundus) の『[[博物誌]]』には、[[ガラス]]を無色透明にするために黒色の粉末を用いるとの記述がある。この黒色の粉末とは[[軟マンガン鉱]] (Pyrolusite) であり、不純物を 10% から 20% 含むほかは二酸化マンガンそのものである。二酸化マンガンを用いて、ガラス中にある2価の[[鉄]]イオンの緑色を消していたことになる。現代でも同じ用途に二酸化マンガンを用いている。

二酸化マンガンは、[[塩素]]の発見にも役立った。[[1774年]]、[[スウェーデン]]の化学者[[カール・ヴィルヘルム・シェーレ|シェーレ]]が濃[[塩酸]]中に二酸化マンガンを加えると、塩素が発生することを見出した。
: <chem>MnO2\ + 4HCl -> MnCl2\ + 2H2O\ + Cl2</chem>

== 用途例 ==
強い酸化剤であり、触媒、[[マンガン電池]]などに用いられる。

=== マンガン電池 ===
[[1868年]][[フランス]]の[[ジョルジュ・ルクランシェ]] (Georges Leclanché) は、二酸化マンガンを用いた[[ルクランシェ電池]]を発明した。ルクランシェ電池に先立つ最初の電池は、[[ボルタ電池]]である。ボルタ電池では[[放電]]が進むにつれ、[[プラス極]]上に[[水素]]ガスが付着し、実効的な電極面積が減少し、水素イオンが電子を受け取る反応が進行しにくくなり、結果的に電流が流れにくくなる欠点がある。従って電流を維持しようとすると反応[[過電圧]]が増加する。本現象は[[電気化学的分極|分極]]の一種である。ルクランシェ電池では二酸化マンガンを[[酸化剤]]に用いることにより水素発生を抑制し、過電圧の増加を回避している。

: <chem>MnO2\ + H^+\ + \mathit{e}^- -> Mn(O)OH</chem>

現代のマンガン電池も、基本構造はルクランシェ電池と同じである。ルクランシェ電池は電解質に液体の[[塩化アンモニウム]][[水溶液]]を使っており、取り回しに難点があった。マンガン乾電池では、電解質をペースト状にすることで、「乾」電池とすることができた。水素の発生を抑えるために、やはり二酸化マンガンを用いている。二酸化マンガンが電池全体に占める重量は約 40% に上る。

=== 有機合成分野 ===
[[有機合成化学]]において、二酸化マンガンはマイルドな酸化剤として用いられる。[[ベンジル基|ベンジル]][[アルコール]]、[[アリル基|アリル]]アルコールを対応するカルボニル化合物に酸化する。通常のアルコールはほとんど酸化されない。また、一級アルコールを酸化する場合、[[カルボン酸]]への過剰酸化が起こらず[[アルデヒド]]が選択的に得られるため、有用性が高い。

=== 無機触媒 ===
二酸化マンガンは無機触媒でもある。中等教育過程の理科実験でしばしば行われる、[[過酸化水素]]水から[[酸素]]を発生させる実験で用いられる。酸素発生時には、熱を発する。
: <chem>2H2O2 -> 2H2O\ + O2</chem>

[[塩素酸カリウム]]に二酸化マンガンを加えて、酸素を発生させる場合も無機触媒として働いている。
: <chem>2KClO3 -> 2KCl\ + 3O2</chem>

酸化作用、無機触媒以外の性質を生かした用途としては、[[樹脂]]に添加する黒色[[顔料]]、[[陶磁器]]の[[釉薬]]などがある。

2002年の国内生産量は約4万6000トン、輸入量は約2,300トン、輸出量は約2万4000トンである（生産量、輸出入量は[[化学工業日報社]]発行の｢14504の化学商品｣による）。

=== ホルムアルデヒドの酸化分解 ===
二酸化マンガンは、有害な[[ホルムアルデヒド]]を室温で水と二酸化炭素に酸化分解する。この性質を生かした用途として、空気中のホルムアルデヒド濃度を低減する空気清浄材料や[[空気清浄機]]のフィルターなどがある。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

== 外部リンク ==
* {{Wayback|url=https://rika-net.com/contents/cp0100a/contents/3290/3290.html |title=二酸化マンガン　理科ねっとわーく（一般公開版） |date=20171003174457}} - 文部科学省 国立教育政策研究所

{{マンガンの化合物}}
{{DEFAULTSORT:にさんかまんかん}}
[[Category:酸化物]]
[[Category:マンガンの化合物]]
[[Category:触媒]]