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四氧化三锰

四氧化三锰(Trimanganese tetraoxide )


分子式:Mn3O4
四氧化三锰制备方法:

方法一(高温灼烧法):由锰的氧化物或盐类在空气或氧气中于1000℃灼烧制得。或由高纯β-二氧化锰于980~1000℃下焙烧,再经冷却、粉碎制得γ-四氧化三锰。当用二氧化锰或水锰矿为原料时则先焙烧,再在甲烷气体下进一步还原也可制得。

方法二(焙烧法): 将金属锰或锰的氧化物、氢氧化物、硫酸盐、碳酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐及高锰酸盐在空气中或氧气中,于1000℃灼烧,经冷却、粉碎制得四氧化三锰。如以高纯β-MnO2为原料,于980~1000℃下,在沸腾炉中焙烧,经冷却、粉碎制得γ-Mn3O4产品。其反应式如下:3MnO2→Mn3O4+O2

方法三(还原法): 用二氧化锰或水锰矿为原料,先经焙烧成三氧化二锰,再在甲烷气体存在下,于250~500℃进一步还原生成四氧化三锰,经冷却、粉碎制得四氧化三锰成品。[5] 其反应式如下:2MnOOH→Mn2O3+H2O;3Mn2O3+0.25CH4→2Mn3O4+0.25CO2+0.5H2O[6] 将电解二氧化锰用雷蒙磨磨成半成品,用4~6mol/L的硝酸于40~60℃下洗涤至pH值6左右,于105℃烘干后,在955~1170℃下焙烧50~130min,炉外真空快冷制得四氧化三锰。或者用软锰矿还原焙烧后用硫酸浸取、净化后用碳酸氢铵进行复分解反应生成碳酸锰,再过滤、分离、干燥、焙烧而得。亦可以300目金属锰为原料,加入铵盐,于60℃反应制得四氧化三锰成品。

方法四(混合灼烧法): 锰的氧化物、氢氧化物或者硫酸盐、碳酸盐在空气中或者在氧气中灼烧至约1000℃,则容易生成四氧化三锰。电解法制得的二氧化锰(γ-MnO2)于空气中在1050℃下加热可制得四氧化三锰,也可以用四水合硫酸锰于空气中在约1000℃下加热制取。此外,将二氧化锰于氢气流中在200℃下加热也可以制得四氧化三锰。


物理性质:

外观:棕黑色粉末

熔点(℃):1567

相对密度(g/cm3):4.718

溶解性:不溶于水,溶于盐酸、硫酸

四氧化三锰在温度1443K以下时,四氧化三锰为扭曲的四方晶系尖晶石结构,而1443K以上时则为立方尖晶石结构。在自然界中以黑锰矿形式存在,是最稳定的氧化物。不溶于水,可溶于盐酸、硫酸。充分加热的产品,冷却后不再吸收氧气,在空气中是稳定的。结晶为斜尖晶石型体心立方晶格,a=0.575nm,c=0.942nm,晶格单位为Mn4Mn8O16


四氧化三锰化学性质:

稳定性:常温常压下稳定。棕红色或褐色结晶粉末,经灼烧成结晶,是一种尖晶石离子结构为Mn2+(Mn3+)2O4,其中Mn2+和Mn3+离子分布在两种不同的晶格位置上。

毒性:可造成中枢神经系统严重病变,严重者可出现帕金森氏症。对大脑纹状体苍白球部位能造成严重破坏,对肝、肾及心肌出现变性改变。慢性中毒分为3个阶段:开始是中枢神经系统的损伤,有时出现胃部变化和多发性神经炎;之后出现初期中毒性脑病;后期为帕金森氏综合症,特点是:面部呆板、无力、情绪冷淡、言语障碍等。对皮肤有损伤,可造成皮炎、慢性湿疹,使皮肤上抓伤不易愈合,淋巴腺也普遍肿大。


化学反应:

任何氧化锰在空气中加热至1000度以上即可获得Mn3O4,Mn呈+2价和+3价。

在氢气或一氧化碳中加热至高温生成一氧化锰。在氧气中加热生成二氧化锰。高温下碳可使它还原为锰。与盐酸共热可放出氯气并生成二氯化锰。


主要用途:

1、用于电子工业生产软磁铁氧体,用作电子计算机中存储信息的磁芯、磁盘和磁带,电话用变压器和商品质电感器,电视回归变压器,磁头,电感器,磁放大器,饱和电感器,天线棒等。还可用作某些油漆或涂料的颜料。

2、用于光学玻璃的制造和低温热敏电阻的制造。

3、用于生产锰、锌、铁软磁铁氧体,电子计算机中存储信息的磁芯、磁盘和磁带,电话用变压器和高质量电感器、电视回扫变压器、磁记录用磁头、磁放大器、饱和电感器、天线棒等。

4、四氧化三锰主要用于电子工业,是生产软磁铁氧体的原料。软磁铁氧体是由锰、锌、铁的氧化物按一定配比混合后烧结成型制造,具有狭窄的剩磁感应曲线,可以反复磁化,同时其直流电阻率很高,可以避免涡流损失。可用作电子计算机中存贮信息的磁芯、磁盘和磁带,电话用变压器和高品质电感器,电视回扫变压器,磁记录用磁头,电感器,磁放大器,饱和电感器,天线棒等。此外还可用作某些油漆或涂料的色料,含有四氧化三锰的油漆或涂料喷洒在钢铁上比含二氧化钛或含氧化铁的油漆或涂料具有更好的抗腐蚀性能。