Óxido de manganeso(II)

El óxido de manganeso(II) es un compuesto inorgánico con fórmula química MnO. ^{[ 2 ]} Forma cristales verdes. El compuesto se produce a gran escala como componente de fertilizantes y aditivos alimentarios .

Al igual que muchos monóxidos metálicos, el MnO adopta la estructura de sal de roca , donde tanto los cationes como los aniones están coordinados octaédricamente. Asimismo, como muchos óxidos metálicos, el óxido de manganeso(II) suele ser no estequiométrico : su composición puede variar de MnO a MnO _1,045 . ^{[ 3 ]}

El óxido de manganeso(II) experimenta las reacciones químicas típicas de un óxido iónico. Al ser tratado con ácidos, se convierte en la sal de manganeso(II) correspondiente. ^{[ 3 ]} La oxidación del óxido de manganeso(II) produce óxido de manganeso(III) .

El MnO se presenta en la naturaleza como el mineral raro manganosita . Se prepara comercialmente mediante la reducción de MnO₂ _con hidrógeno , monóxido de carbono o metano , por ejemplo: ^{[ 2 ]}

MnO ₂ + H ₂ → MnO + H ₂ O

MnO ₂ + CO → MnO + CO ₂

Al calentarse a 450  °C, el nitrato de manganeso(II) produce una mezcla de óxidos, denominada MnO _2−x , que puede reducirse al monóxido con hidrógeno a ≥750  °C. ^{[ 4 ]} El MnO es particularmente estable y resiste una mayor reducción. ^{[ 5 ]} El MnO también puede prepararse calentando el carbonato: ^{[ 6 ]}

MnCO₃ → MnO _{+ CO₂}

Este proceso de calcinación se lleva a cabo en condiciones anaeróbicas para evitar la formación de Mn ₂ O ₃ .

Una ruta alternativa, de mayor interés para fines demostrativos, es el "método del oxalato". También aplicable a la síntesis de óxido ferroso y óxido estanoso , implica calentar en una atmósfera libre de oxígeno (a menudo CO₂ ₎ oxalato de manganeso(II) hidratado : ^{[ 7 ]}

MnC ₂ O ₄ ·2H ₂ O → MnO + CO ₂ + CO + 2 H ₂ O

Junto con el sulfato de manganeso , el MnO es un componente de fertilizantes y aditivos alimentarios. Se consumen miles de toneladas anualmente para este fin. Otros usos incluyen: catalizador en la fabricación de alcohol alílico , pigmentación de cerámica y pinturas, coloración de vidrio, blanqueo de sebo e impresión textil. ^{[ 2 ]}

Por debajo de 118 K, el MnO es antiferromagnético . ^{[ 3 ]} El MnO tiene la distinción de ser uno de los primeros compuestos ^{[ 8 ]} cuya estructura magnética se determinó mediante difracción de neutrones , según un informe publicado en 1951. ^{[ 9 ]} Este estudio demostró que los iones Mn ²⁺ forman una subred magnética cúbica centrada en las caras donde existen láminas acopladas ferromagnéticamente que son antiparalelas con las láminas adyacentes.

De forma similar al NiO , el MnO se clasifica como un material fuertemente correlacionado debido a los estados 3d localizados asociados con los átomos de Mn, y es un aislante eléctrico . ^{[ 10 ] [ 11 ]} Las aproximaciones convencionales al funcional de intercambio-correlación en la teoría del funcional de la densidad (DFT), como la aproximación de densidad de espín local (LSDA), subestiman gravemente la brecha de banda del material, e incluso pueden predecir que es metálico, dependiendo de la elección de la configuración magnética. ^{[ 10 ] [ 12 ]} Sin embargo, las descripciones mejoradas de la estructura electrónica del material , como los funcionales de intercambio-correlación híbridos, DFT+U ^{[ 13 ]} , la aproximación GW ^{[ 12 ]} , DFT corregida por autointeracción ^{[ 14 ]} o la teoría de clúster acoplado ^{[ 15 ]} , recuperan la brecha de banda con una precisión significativamente mejorada. También se ha demostrado que estos métodos mejorados predicen una brecha de banda independientemente de la elección del estado magnético. ^{[ 16 ]}