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Les spectres XPS calculés de Mn(2p 3/2) des ions libres Mn 2, Mn 3 et Mn 4 sont remarquablement similaires aux spectres Mn(2p 3/2) des oxydes et oxyhydroxydes de Mn 2-, Mn 3- et Mn 4-, indiquant que ces ions adoptent des états de spin élevé dans MnO, manganite et birnessite. Les structures de pic Mn(2p) révèlent la présence uniquement de Mn 3 dans la manganite, mais Mn 2, Mn 3 et Mn 4 sont présents à la surface de la birnessite synthétique à environ 5, 25 et 70%, respectivement. La précipitation de birnessite par réaction de Mn 2 (aq) avec un oxydant comprend deux étapes de transfert d'électrons : (1) oxydation de Mn 2 (aq) pour produire de l'oxyhydroxide de Mn 3, un produit de réaction intermédiaire qui se forme à la surface de la birnessite synthétique et (2) oxydation subséquente des espèces de surface d'oxyhydroxide de Mn 3 pour produire de la birnessite synthétique. Cependant, une partie du Mn 3 de surface reste non oxydée et est incorporée dans la birnessite. Quant à cette synthèse (KMnO 4 utilisé comme oxydant), l'oxydation peut ne pas se réaliser jusqu'à son terme dans des environnements naturels (car O 2 est l'oxydant), conduisant à une incorporation de Mn 3 dans les oxydes de Mn. L'hypothèse explique l'abondance des phases non-stoechiométriques de MnO 2 dans les environnements sédimentaires. Le schéma de précipitation de MnO 2 proposé par Stumm et Morgan (1981) inclut les espèces de surface Mn 2 MnO 2. Cette étude et d'autres indiquent que l'intermédiaire réactif est une espèce de surface contenant du Mn 3. Le taux de formation de birnessite est probablement contrôlé par l'une de ces réactions redox. L'expression de taux proposée de
Nesbitt et al. (Mercredi) ont étudié cette question.