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L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est naturellement présent sous forme de lindbergite.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est un composé inorganique de formule chimique MnC₂O₄·2H₂O.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est constitué d'ions manganèse divalents (Mn²⁺) coordonnés avec des anions oxalate (C₂O₄²⁻) et est ensuite stabilisé par deux molécules d'eau de cristallisation.
CAS Number: 6556-16-7
Formule moléculaire : C2H2MnO6
Poids moléculaire : 176,97
Numéro EINECS : 211-367-3
Synonymes :6556-16-7, Oxalate de manganèse(II) dihydraté, Oxalate de manganèse, dihydraté, manganèse, acide oxalique, dihydraté, MFCD00150452, Oxalate de manganèse(II) dihydraté, Mn 30 %, Manganèse,diaqua[éthanedioato(2-)-ko1,ko2]-,(t-4)-, OXALATE DE MANGANÈSE, DIHYDRATÉ, OXALATE DE MANGANÈSE(II), DIHYDRATÉ, OXALATE DE MANGANÈSE(II) DIHYDRATÉ 97+ %, Ozalate de manganèse(II) dihydraté, Mn 30 % min, Oxaltate de manganèse (II), Oxalate de manganèse dihydraté, Acide oxalique manganèse(II)·dihydrate
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est un composé inorganique de formule chimique MnC2O4.
Les échantillons solides sont rose pâle et insolubles dans l'eau.
Au moins deux hydrates ont été observés.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) se présente généralement sous la forme d'un solide cristallin de couleur rose pâle à rose clair, caractéristique de nombreux sels de manganèse(II).
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) n'est que légèrement soluble dans l'eau, mais plus soluble dans les solutions acides, où le ligand de l'oxalate peut former des complexes stables avec des ions manganèse.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est principalement synthétisé par la réaction de précipitation entre des sels de manganèse solubles, tels que le chlorure de manganèse (II) ou le sulfate de manganèse (II), et l'acide oxalique ou les oxalates solubles dans des conditions aqueuses.
Le précipité obtenu est lavé et séché pour obtenir la forme cristalline dihydratée. Lorsqu'il est chauffé, ce composé subit une déshydratation et une décomposition thermique, produisant finalement de l'oxyde de manganèse (MnO) et libérant des gaz de monoxyde de carbone (CO) et de dioxyde de carbone (CO₂).
Ce comportement thermique en fait un précurseur important dans la synthèse d'oxydes de manganèse à différents états d'oxydation, qui ont des applications dans la catalyse, le stockage de l'énergie et la science des matériaux.
D'un point de vue structurel, l'anion oxalate agit comme un ligand bidenté, se coordonnant par ses deux atomes d'oxygène avec le centre du manganèse, formant une structure chélatée.
Les molécules d'eau sous forme dihydratée sont généralement liées à l'hydrogène aux groupes oxalate ou coordonnées à l'ion manganèse, contribuant à la stabilité du réseau cristallin.
La structure cristalline et l'environnement de liaison peuvent être étudiés à l'aide de techniques telles que la diffraction des rayons X (XRD), la spectroscopie infrarouge (FT-IR) et l'analyse thermogravimétrique (TGA), qui fournissent des informations sur sa stabilité thermique, son comportement de coordination et ses transitions de phase.
Le dihydrate d'oxalate de manganèse(II) (MnOx) présente un intérêt scientifique et industriel car il peut servir de précurseur pour la production d'oxydes de manganèse de taille nanométrique, qui présentent d'excellentes propriétés catalytiques, magnétiques et électrochimiques.
Par exemple, le MnO et le Mn₃O₄ dérivés de la décomposition contrôlée de ce composé sont largement étudiés pour être utilisés dans les électrodes de batteries lithium-ion, les supercondensateurs et les catalyseurs environnementaux.
De plus, en raison de la composante oxalate, le composé peut participer à des réactions d'oxydoréduction dans des conditions thermiques ou photochimiques, ce qui le rend pertinent dans les études impliquant la cinétique de décomposition et la formation d'intermédiaires réactifs.
En termes de sécurité, l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) doit être manipulé avec précaution car les composés de manganèse peuvent être toxiques s'ils sont inhalés ou ingérés en grandes quantités, et les oxalates sont connus pour former de l'oxalate de calcium insoluble dans les systèmes biologiques, ce qui peut entraîner des problèmes de santé.
Par conséquent, il est recommandé de porter un équipement de protection individuelle approprié, tel que des gants, des lunettes de protection et des masques anti-poussière, lors de la manipulation de ce composé en laboratoire ou dans des environnements industriels.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est un composé de coordination cristalline aux propriétés structurelles, thermiques et chimiques intrigantes, largement utilisé comme précurseur dans la synthèse de matériaux, en particulier pour les applications qui exploitent les propriétés uniques des oxydes à base de manganèse.
Point de fusion : 100°C
Densité : 2.453
Solubilité : soluble dans les solutions acides
Forme : poudre cristalline blanche
Poids spécifique : 2,453
Couleur : cristaux blancs, poudre cristalline
Solubilité dans l'eau : Soluble dans les acides dilués. Légèrement soluble dans l'eau.
Numéro Merck : 14 5734
Constante de produit de solubilité (Ksp) : pKsp : 6,77
Limites d'exposition : ACGIH : TWA 0,02 mg/m3, TWA 0,1 mg/m3
L'oxalate de manganèse(II) dihydraté (MnOx) en notation abrégée dans certains contextes, est un composé de coordination qui appartient à la famille des oxalates de métaux de transition.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) présente le manganèse dans l'état d'oxydation +2, qui est coordonné par l'anion oxalate, un ligand dicarboxylate connu pour sa forte capacité de chélation.
La présence de deux molécules d'eau dans son réseau cristallin le classe comme un dihydraté, et ces molécules d'eau jouent un rôle essentiel dans la stabilisation de la structure cristalline par liaison hydrogène et, dans certains cas, une faible coordination avec le centre du manganèse.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est généralement obtenu sous la forme d'une fine poudre cristalline avec une coloration rose clair distincte, une teinte qui résulte des transitions électroniques d-d au sein de l'ion Mn²⁺ sous la lumière visible.
D'un point de vue cristallographique, l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) cristallise généralement dans une structure monoclinique, où chaque ion de manganèse est entouré d'atomes d'oxygène provenant à la fois de ligands d'oxalate et de molécules d'eau, formant un réseau tridimensionnel étendu.
Les ions oxalate font le pont entre les centres de manganèse, donnant naissance à des chaînes ou des couches polymères en fonction de l'empilement des cristaux.
Le réseau de liaisons hydrogène fourni par l'eau du réseau renforce encore la rigidité et la stabilité de la structure.
Le dihydrate d'oxalate de manganèse(II) (MnOx) présente plusieurs propriétés physicochimiques qui en font un sujet de recherche intéressant.
Il n'est que peu soluble dans l'eau, mais sa solubilité augmente dans les environnements acides où le ligand oxalate peut être protoné et les ions manganèse peuvent être libérés dans la solution.
La décomposition de l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est particulièrement intéressante : lors de la chaleur, l'oxalate de manganèse (II) dihydraté subit d'abord une déshydratation par étapes, perdant son eau de cristallisation à des températures relativement basses (environ 150 à 200 °C).
Par la suite, à des températures plus élevées, l'oxalate de manganèse (II) anhydre se décompose pour produire de l'oxyde de manganèse(II) (MnO) tout en développant des gaz de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone.
Ce processus de décomposition est endothermique et a été largement étudié par l'analyse thermogravimétrique (TGA), la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et la spectrométrie de masse pour comprendre sa cinétique et ses mécanismes.
L'importance de l'oxalate de manganèse (II) dihydraté va bien au-delà de son identité chimique de base.
L'oxalate de manganèse dihydraté (MnOx) sert de précurseur polyvalent pour la préparation d'une large gamme d'oxydes de manganèse, notamment le MnO, le Mn₃O₄ et le Mn₂O₃, qui sont appréciés pour leurs propriétés catalytiques, leurs comportements magnétiques et leurs performances électrochimiques.
Par exemple, le Mn₃O₄ à l'échelle nanométrique produit à partir de la décomposition thermique de l'oxalate de manganèse(II) a été largement utilisé comme matériau d'anode dans les batteries lithium-ion, où il offre une capacité spécifique élevée et une stabilité cyclique.
De plus, les oxydes de manganèse dérivés de ce composé sont fréquemment utilisés comme catalyseurs dans les réactions d'oxydation, les capteurs de gaz et les matériaux pour l'assainissement de l'environnement, en raison de leur surface élevée, de leurs états d'oxydation réglables et de leur forte activité redox.
Dans la recherche impliquant la science des matériaux et la nanotechnologie, l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) a été utilisé comme matériau modèle, permettant aux chercheurs de contrôler la morphologie de l'oxyde résultant en modifiant les paramètres de synthèse tels que le pH, la température et l'utilisation de tensioactifs ou de dopants.
Cela le rend très pertinent dans le développement de matériaux fonctionnels avancés, en particulier dans les dispositifs de stockage d'énergie, où la morphologie joue un rôle crucial dans les performances électrochimiques.
D'un point de vue environnemental et biologique, le manganèse est un oligo-élément essentiel dans de nombreux organismes, fonctionnant comme un cofacteur dans diverses enzymes.
Cependant, le composant oxalate présente des risques potentiels pour la santé, car les oxalates peuvent chélater le calcium et former des cristaux d'oxalate de calcium insolubles dans le corps, qui sont associés à la formation de calculs rénaux.
Par conséquent, malgré son utilité, l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) doit être manipulé avec prudence dans des contextes de laboratoire et industriels afin de minimiser l'exposition.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) forme des cristaux rose clair.
Les hydrates cristallins ont la composition MnC2O4•n H2O, où n = 2 et 3.
Le dihydraté forme des cristaux rose clair du système orthorhombique, le groupe d'espace P212121, les paramètres cellulaires a = 0,6262 nm, b = 1,3585 nm, c = 0,6091 nm, Z = 4, fond dans sa propre eau de cristallisation à 100 °C.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) n'est pas seulement un sel inorganique avec une forme cristalline esthétique, mais aussi un matériau d'un intérêt scientifique considérable.
Sa combinaison unique de chimie de coordination, de comportement thermique et de capacité à servir de précurseur pour des oxydes de manganèse technologiquement importants le positionne à l'intersection de la recherche fondamentale et des applications pratiques dans la catalyse, le stockage de l'énergie, le magnétisme et la technologie environnementale.
De plus, les propriétés du composé en ont fait un système modèle dans les études de décomposition thermique, de chimie de coordination et de transformations à l'état solide.
Les techniques spectroscopiques telles que la spectroscopie infrarouge (IR) révèlent des vibrations caractéristiques du ligand oxalate, y compris l'étirement symétrique et asymétrique des liaisons C=O et C-O, qui se déplacent lors de la déshydratation et de la décomposition.
L'analyse par diffraction des rayons X (XRD) permet de suivre les changements dans la structure cristalline lorsque le composé subit un traitement thermique, tandis que la microscopie électronique (MEB/MET) aide à observer l'évolution morphologique des particules au cours de ces transformations.
Utilisations de l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) :
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est utilisé comme séchoir à peinture et à vernis.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est également utilisé comme réactif chimique ainsi que pour préparer d'autres composés de manganèse.
De plus, il est utilisé comme matériau photosensible semi-conducteur.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) (MnC₂O₄·2H₂O) a une variété d'utilisations qui découlent de ses propriétés structurelles, chimiques et thermiques uniques, ce qui en fait un matériau important dans les contextes industriels et de recherche.
L'une de ses utilisations les plus importantes est celle de précurseur de la synthèse contrôlée d'oxydes à base de manganèse, tels que le MnO, le Mn₃O₄ et le Mn₂O₃, qui sont des matériaux aux propriétés catalytiques, magnétiques et électrochimiques exceptionnelles.
Ces oxydes sont largement utilisés dans les dispositifs de stockage d'énergie, en particulier dans les batteries lithium-ion, où ils fonctionnent comme des matériaux d'électrode actifs qui offrent une capacité spécifique élevée, une excellente stabilité de cyclage et une capacité de vitesse améliorée en raison de leur capacité à subir des réactions redox réversibles impliquant plusieurs états d'oxydation du manganèse.
Une autre application importante est la préparation de catalyseurs pour diverses réactions chimiques, y compris les processus d'oxydation, les réactions de décomposition et l'assainissement de l'environnement.
Les oxydes de manganèse dérivés de l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) présentent une surface élevée, des sites actifs abondants et une forte activité catalytique, ce qui les rend adaptés à une utilisation dans des processus tels que la combustion catalytique de polluants, la dégradation des colorants organiques dans le traitement des eaux usées et l'élimination des oxydes d'azote des gaz d'échappement.
De plus, comme les oxydes de manganèse peuvent exister dans plusieurs états d'oxydation, ils facilitent efficacement les réactions d'oxydoréduction, ce qui est avantageux pour les applications catalytiques dans les domaines industriels et environnementaux.
Dans le domaine des nanotechnologies et des matériaux avancés, l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est utilisé comme modèle ou précurseur pour créer des oxydes de manganèse nanostructurés avec des morphologies spécifiques, telles que des nanotiges, des nanoflocons ou des sphères creuses.
En contrôlant les conditions de synthèse, les chercheurs peuvent adapter la taille, la forme et les propriétés de surface de ces oxydes, ce qui améliore leurs performances dans des applications telles que les supercondensateurs, où la diffusion rapide des ions et la grande surface sont essentielles pour atteindre une efficacité de stockage d'énergie élevée.
Ces oxydes nanostructurés sont également à l'étude pour leur utilisation dans des systèmes énergétiques hybrides, y compris les batteries lithium-air et d'autres technologies de stockage de nouvelle génération.
De plus, l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) trouve une application dans la recherche sur les matériaux magnétiques, car les oxydes de manganèse issus de sa décomposition présentent des propriétés magnétiques intéressantes, notamment le ferrimagnétisme et l'antiferromagnétisme, en fonction de leur phase cristalline et de la taille de leurs particules.
Ces propriétés les rendent précieux dans la conception de capteurs magnétiques, d'appareils d'enregistrement et d'autres composants magnétiques.
Dans certains cas, ces oxydes de manganèse présentent également comme matériaux d'absorption des micro-ondes, qui peuvent être appliqués dans le blindage contre les interférences électromagnétiques (EMI) et les technologies furtives.
Au-delà de l'énergie et de la catalyse, l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) a été utilisé comme réactif chimique et composé modèle dans les études de décomposition thermique et de transformations à l'état solide.
Parce que sa voie de décomposition est bien définie et produit des produits gazeux identifiables (tels que le CO et le CO₂), il est souvent utilisé pour étudier la cinétique et les mécanismes des réactions thermiques dans les composés de coordination.
Ces études permettent non seulement d'élargir les connaissances fondamentales en chimie, mais aussi d'optimiser les procédés industriels où la décomposition thermique contrôlée est essentielle.
De plus, les oxydes de manganèse produits à partir de l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) ont été incorporés dans des applications environnementales telles que l'adsorption et l'oxydation des ions de métaux lourds et des gaz toxiques.
Leur grande réactivité leur permet de jouer un rôle dans les systèmes avancés de purification de l'eau et les technologies de purification de l'air, contribuant ainsi à atténuer la pollution de l'environnement.
L'utilisation de ces matériaux dans la protection de l'environnement attire de plus en plus l'attention à mesure que les industries s'orientent vers des technologies plus durables et vertes.
En résumé, les utilisations de l'oxalate de manganèse dihydraté (MnOx) vont du rôle de précurseur critique des oxydes de manganèse à haute performance dans le stockage de l'énergie et la catalyse à celui de composé précieux pour les études fondamentales en chimie et en science des matériaux.
La capacité du dihydrate d'oxalate de manganèse (MnOx) à se transformer en divers oxydes de manganèse fonctionnels dans des conditions contrôlées permet aux chercheurs et aux industries d'exploiter ses propriétés dans un large éventail d'applications, notamment les batteries, les supercondensateurs, les convertisseurs catalytiques, les systèmes d'assainissement de l'environnement, les dispositifs magnétiques et les matériaux de blindage électromagnétique.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) (MnC₂O₄·2H₂O) joue également un rôle important dans plusieurs applications de niche où sa réactivité chimique, son comportement de décomposition et sa chimie de coordination peuvent être utilisés stratégiquement.
Par exemple, dans le domaine de la fabrication de la céramique et du verre, les oxydes de manganèse dérivés de ce composé sont utilisés comme additifs qui modifient les propriétés optiques, mécaniques et électriques des matériaux finaux.
La présence d'oxydes de manganèse peut améliorer la coloration du verre, conférer des caractéristiques magnétiques spécifiques et améliorer les propriétés diélectriques des composants céramiques, ce qui les rend plus adaptés aux applications dans les industries de l'électronique, des télécommunications et de la décoration.
Dans les dispositifs électrochimiques, les oxydes de manganèse obtenus à partir de la décomposition thermique de l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) sont de plus en plus utilisés comme alternatives peu coûteuses et non toxiques aux catalyseurs à base de métaux nobles dans les piles à combustible et les batteries métal-air.
Ces oxydes présentent d'excellentes activités de réaction de réduction de l'oxygène (ORR) et de réaction d'évolution de l'oxygène (OER), qui sont cruciales pour le fonctionnement efficace de ces systèmes de conversion d'énergie.
L'utilisation de matériaux à base de manganèse dans ces appareils permet de réduire les coûts tout en maintenant de bonnes performances, soutenant ainsi la transition en cours vers des technologies énergétiques plus durables.
Le composé est également utilisé dans la technologie de détection des gaz, où les oxydes de manganèse dérivés du MnC₂O₄·2H₂O présentent une sensibilité et une sélectivité élevées vis-à-vis de gaz tels que le CO, les NOx et les composés organiques volatils (COV).
Leur grande surface et leurs sites catalytiques actifs permettent une détection rapide de ces gaz à de faibles concentrations, ce qui est essentiel pour la sécurité industrielle, la surveillance de l'environnement et le développement de dispositifs de détection intelligents.
Dans la recherche biomédicale, les oxydes de manganèse obtenus à partir de l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) ont été étudiés comme matériaux potentiels pour une utilisation dans les systèmes d'administration de médicaments et comme agents de contraste pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM).
Le manganèse est connu pour améliorer les signaux IRM en raison de ses propriétés paramagnétiques, et les oxydes de manganèse de taille nanométrique préparés à partir de ce composé peuvent être modifiés pour interagir avec les tissus biologiques de manière contrôlée.
De plus, ces matériaux sont étudiés pour leur rôle dans le piégeage des espèces réactives de l'oxygène (ROS), ce qui peut avoir des avantages thérapeutiques dans le traitement des maladies liées au stress oxydatif.
Une autre application émergente est la catalyse environnementale, où les oxydes de manganèse dérivés de MnC₂O₄·2H₂O sont incorporés dans des systèmes photocatalytiques et électrocatalytiques pour la séparation de l'eau, la dégradation des polluants et la réduction du dioxyde de carbone.
Ces applications bénéficient de la capacité des oxydes de manganèse à passer d'un état d'oxydation à l'autre, facilitant ainsi les processus de transfert d'électrons qui sont à l'origine de ces réactions importantes pour l'environnement.
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) est parfois utilisé dans la synthèse de matériaux composites, où il agit comme une source de manganèse pour des structures hybrides combinant des oxydes avec des matériaux à base de carbone, des polymères ou d'autres oxydes métalliques.
Par exemple, lorsqu'ils sont combinés avec des nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT), du graphène ou de la polyaniline, les oxydes de manganèse dérivés forment des composites dotés d'une conductivité électrique, d'une stabilité mécanique et de capacités d'absorption des ondes électromagnétiques améliorées.
Ces composites sont particulièrement intéressants pour le développement de matériaux de blindage avancés contre les interférences électromagnétiques (EMI) et d'absorbeurs de micro-ondes, où les pertes diélectriques et magnétiques contribuent à l'atténuation efficace des ondes.
Profil d'innocuité de l'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) :
L'oxalate de manganèse (II) dihydraté (MnOx) présente plusieurs dangers qui doivent être soigneusement pris en compte lors de la manipulation ou du stockage du composé, car les composants du manganèse et de l'oxalate peuvent présenter des risques pour la santé et la sécurité dans certaines conditions.
Le principal danger provient de sa toxicité s'il est inhalé, ingéré ou absorbé par la peau.
Le manganèse, bien qu'il s'agisse d'un oligo-élément essentiel en petites quantités, peut causer des dommages neurologiques lorsque l'exposition est excessive, entraînant une affection connue sous le nom de manganisme, qui ressemble à la maladie de Parkinson et implique des symptômes tels que des tremblements, des difficultés à marcher et une coordination motrice altérée.
Une exposition à long terme ou répétée à des poussières ou à des vapeurs de manganèse peut également affecter le système respiratoire et le système nerveux central.
Le composant oxalate de manganèse (II) oxalate dihydraté (MnOx) ajoute une autre couche de risque, car les oxalates sont connus pour être nocifs s'ils sont ingérés.
Ils peuvent se lier au calcium dans le corps pour former des cristaux d'oxalate de calcium insolubles, qui peuvent se déposer dans les reins et potentiellement entraîner des calculs rénaux ou même des lésions rénales dans les cas graves.
Les oxalates peuvent également provoquer une irritation du tractus gastro-intestinal, entraînant des douleurs abdominales, des nausées et des vomissements lors de l'ingestion.
De plus, le contact avec les yeux ou la peau peut entraîner des irritations, des rougeurs et de l'inconfort, en particulier si des mesures de protection appropriées ne sont pas prises.
Du point de vue de l'inhalation, de fines poussières ou de poudre d'oxalate de manganèse(II) dihydraté (MnOx) peuvent irriter les voies respiratoires et les poumons.
L'inhalation prolongée de particules de poussière peut contribuer à des maladies pulmonaires ou à une toxicité systémique du manganèse.
Par conséquent, il est fortement recommandé de travailler avec le composé dans un endroit bien ventilé, de préférence sous une hotte, pour éviter l'exposition à la poussière.
