Гипоманганат - Hypomanganate

В химия, гипоманганат, также называемый манганат (V) или же тетраоксидоманганат (3-), это трехвалентный анион (отрицательный ион ) в составе марганец и кислород, с формулой MnO3−
4.

Гипоманганаты обычно ярко-синие.[1][2] Гипоманганат калия K
3MnO
4 самый известный соль, но гипоманганат натрия Na
3MnO
4, гипоманганат бария Ба
3(MnO
4)
2, и смешанная калиево-бариевая соль KBaMnO
4 также известно.[3] Анион может заменить фосфат PO3−
4 в синтетических вариантах минералов апатит[4][5] и браунмиллерит.[6]

История

Об анионе манганата (V) впервые сообщил в 1946 году Герман Люкс, который синтезировал сильно синий гипоманганат натрия путем реакции оксид натрия Na
2О и диоксид марганца MnO
2 в плавленом нитрат натрия NaNO
2 при 500 ° С.[7][3] Он также кристаллизовал соль из крепких (50%) едкий натр решения как декагидрат Na
3MnO
4·10ЧАС
2О.

Структура и свойства

Манганат (V) - тетраэдрический оксианион структурно похож на сульфат, манганат и перманганат. Как и ожидалось для тетраэдрического комплекса с d2 конфигурации анион имеет триплет основное состояние.[3]

Анион - ярко-синий вид.[1] с максимумом поглощения в видимой области на длине волны λМаксимум = 670 нм (ε = 900 дм3 моль−1 см−1).[8][9]

Стабильность

Гипоманганат неустойчив к непропорциональность к манганат (VI) и диоксид марганца:[10][1] По оценкам электродные потенциалы в pH 14 являются:[11][12][13]

MnO2−
4 + е− ⇌ MnO3−
4   E = +0,27 В
MnO3−
4 + е− + 2 ч2О ⇌ MnO2 + 4 ОН−   E = +0,96 В

Однако в очень щелочных растворах реакция протекает медленно (с ОН− концентрация выше 5–10 моль /L.[1][7]

Считается, что диспропорционирование происходит через протонированный промежуточный продукт,[13] с константа диссоциации кислоты для реакции HMnO2−
4 ⇌ MnO3−
4 + H+ оценивается как pKа = 13.7 ± 0.2.[14] Однако K3MnO4 был сокристаллизован с Ca2Cl (PO4), что позволяет изучать УФ – видимый спектр гипоманганат-иона.[10][15]

Подготовка

Гипоманганаты можно получить путем осторожного восстановления манганатов с помощью сульфит,[1] пероксид водорода[16] или же манделать.[9]

Гипоманганаты также могут быть получены твердофазным методом при О2 поток около 1000 ° C.[3][4][5] [6] Их можно также получить низкотемпературными способами, такими как гидротермальный синтез или выращивание флюса.[3]

Использует

В фторид стронция ванадата Sr
5(В.О.
4)
3F соединение, с гипоманганатом, замещенным некоторыми ванадат единиц, была исследована на предмет потенциального использования в лазерах ближнего инфракрасного диапазона.[17]

Бариевая соль Ба
3(MnO
4)
2 обладает интересными магнитными свойствами.[18]

Родственные соединения

Теоретически гипоманганат был бы сопряженное основание из гипомангановая кислота ЧАС
3MnO
4. Эта кислота не может образоваться из-за ее быстрого диспропорционирования, но ее треть константа диссоциации кислоты был оценен импульсный радиолиз техники:[14]

HMnO2−
4 ⇌ MnO3−
4 + H+ пKа = 13.7 ± 0.2

Циклический сложные эфиры гипомангановой кислоты считаются промежуточными продуктами окисления алкены к перманганат.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов. Оксфорд: Pergamon Press. С. 1221–22. ISBN  978-0-08-022057-4..
  2. ^ D. Reinen, W. Rauw, U. Kesper, M. Atanasov, H. U Güdel, M. Hazenkamp и U. Oetliker (1997): «Цвет, люминесценция и связывающие свойства тетраэдрически координированного хрома (IV), марганца ( V) и железо (VI) в различной оксидной керамике » Журнал сплавов и соединений, том 246, выпуск 1-2, страницы 193-208. Дои:10.1016 / S0925-8388 (96) 02461-9
  3. ^ а б c d е zur Loye, K. D .; Chance, W. M .; Yeon, J .; zur Loye, H.-C. (2014). «Синтез, кристаллическая структура и магнитные свойства оксометаллатов KBaMnO.4 и КБаАСО4". Науки о твердом теле. 37: 86–90. Дои:10.1016 / j.solidstatesciences.2014.08.013.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  4. ^ а б К. Дарденн, Д. Вивьен и Д. Хугенин (1999): «Цвет Mn (V) -замещенных апатитов A10((B, Mn) O4)6F2, А = Ва, Sr, Са; B = P, V ". Журнал химии твердого тела, том 146, выпуск 2, страницы 464-472. Дои:10.1006 / jssc.1999.8394
  5. ^ а б Грисаф, Д.А. и Хаммел, Ф.А. (1970): "Замещения пятивалентных ионов в структуре апатита, часть A: Кристаллохимия". Журнал химии твердого тела, том 2, выпуск 2, страницы 160-166 Дои:10.1016/0022-4596(70)90064-2
  6. ^ а б П. Цзян, Дж. Ли, А. Озаровски, А. В. Слейт и М. А., Субраманиан (2013): «Интенсивные бирюзовые и зеленые цвета в оксидах типа браунмиллерита на основе Mn5+ в Ба
    2    В
    2-Икс    Mn
    Икс    О
    5+Икс    " Неорганическая химия, том 52, выпуск 3, страницы 1349-1357. Дои:10.1021 / ic3020332
  7. ^ а б Геррман Люкс (1946): "Über Salze des fünfwertigen Mangans." Zeitschrift für Naturforschung, том 1, страницы 281-283.
  8. ^ Carrington, A .; Саймонс, М. С. Р. (1956), "Структура и реакционная способность оксианионов переходных металлов. Часть I. Оксианионы марганца", J. Chem. Soc.: 3373–80, Дои:10.1039 / JR9560003373
  9. ^ а б c Ли, Дональд Дж .; Чен, Тао (1993), «Восстановление манганата (VI) миндальной кислотой и его значение для разработки общего механизма окисления органических соединений оксидами переходных металлов с высокой валентностью», Варенье. Chem. Soc., 115 (24): 11231–36, Дои:10.1021 / ja00077a023.
  10. ^ а б Коттон, Ф. Альберт; Уилкинсон, Джеффри (1980), Продвинутая неорганическая химия (4-е изд.), Нью-Йорк: Wiley, стр. 746, г. ISBN  0-471-02775-8.
  11. ^ Weast, Роберт С., изд. (1981). CRC Справочник по химии и физике (62-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. D-134. ISBN  0-8493-0462-8..
  12. ^ Марганец - соединения - стандартные восстановительные потенциалы, WebElements, получено 2010-06-26.
  13. ^ а б Секула-Бжезинска, К .; Wrona, P.K .; Галус, З. (1979), "Скорость MnO4−/ MnO42− и MnO42−/ MnO43− электродные реакции в щелочных растворах на твердых электродах », Электрохим. Acta, 24 (5): 555–63, Дои:10.1016 / 0013-4686 (79) 85032-X.
  14. ^ а б Раш, Дж. Д .; Бельски, Б. Х. Дж. (1995), "Исследования тетраоксианионов манганата (V), - (VI) и - (VII) с помощью импульсного радиолиза. Оптические спектры протонированных форм", Неорг. Chem., 34 (23): 5832–38, Дои:10.1021 / ic00127a022.
  15. ^ Carrington, A .; Саймонс, М. С. Р. (1956), "Структура и реакционная способность оксианионов переходных металлов. Часть I. Оксианионы марганца", J. Chem. Soc.: 3373–80, Дои:10.1039 / JR9560003373.
  16. ^ Ли, Дональд Дж .; Чен, Тао (1989), «Окисление углеводородов. 18. Механизм реакции между перманганатом и двойными связями углерод-углерод», Варенье. Chem. Soc., 111 (19): 7534–38, Дои:10.1021 / ja00201a039.
  17. ^ L. D. Merkle, Y. Guyot и B. H. T. Chai (1995): "Спектроскопические и лазерные исследования Mn5+: Sr5(VO4)3F ". Журнал прикладной физики, том 77, выпуск 2, страницы 474-480. Дои:10.1063/1.359585
  18. ^ М. Б. Стоун, М. Д. Ламсден, Ю. Цю, Э. С. Самулон, К. Д. Батиста и И. Р. Фишер (2008 г.): "Дисперсионные магнитные возбуждения в антиферромагнетике S = 1. Ба
    3    Mn
    2    О
    8    ". Обзор физики B, том 77, страница 134406 Дои:10.1103 / PhysRevB.77.134406