Гипоманганат

В химии гипоманганат ион , также называемый манганатом (V) или тетраоксидоманганатом (3-) , представляет собой трехвалентный анион ( отрицательный ) , состоящий из марганца и кислорода , с формулой MnO. ³⁻
₄.

Гипоманганаты обычно ярко-синие. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Гипоманганат калия К
₃3MnO
₄ — самая известная соль , но гипоманганат натрия Na
₃3MnO
₄ , гипоманганат бария Ba
₃ (MnO
₄)
₂ и смешанная калийно-бариевая соль KBaMnO
₄ также известен. ^{[ 3 ]} Анион может заменять фосфат PO. ³⁻
₄ в синтетических вариантах минерала апатита ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} и браунмиллерит . ^{[ 6 ]}

История

Об анионе манганата (V) впервые сообщил в 1946 году Герман Люкс, который синтезировал ярко-синий гипоманганат натрия путем реакции оксида натрия Na.
₂ O и диоксид марганца MnO
₂ в плавленом нитрите натрия NaNO
₂ и 500 °С. ^{[ 7 ]}^{[ 3 ]} Он также кристаллизовал соль из крепких (50%) гидроксида натрия растворов в виде декагидрата Na.
₃3MnO
₄ · 10 ч
_2О.

Структура и свойства

Манганат(V) представляет собой тетраэдрический оксианион, структурно похожий на сульфат , манганат и перманганат. Как и ожидалось для тетраэдрического комплекса с ad ² В конфигурации анион находится в триплетном основном состоянии. ^{[ 3 ]}

Анион представляет собой ярко-синий вид. ^{[ 1 ]} с видимым максимумом поглощения на длине волны λ _max = 670 нм ( ε = 900 дм ³ моль ⁻¹ см ⁻¹). ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Стабильность

Гипоманганат нестабилен в отношении диспропорции манганата (VI) и диоксида марганца : ^{[ 10 ]}^{[ 1 ]} Расчетные электродные потенциалы при pH 14 составляют: ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}

MnO ²⁻
₄₊ и ⁻ ⇌ МnO ³⁻
₄ Э = +0,27 В

MnO ³⁻
₄₊ и ⁻ + 2 H ₂ O ⇌ MnO ₂ + 4 OH ⁻ Е = +0,96 В

Однако в очень щелочных растворах реакция протекает медленно (с OH ⁻ концентрация выше 5–10 моль / л ). ^{[ 1 ]}^{[ 7 ]}

Считается, что диспропорция происходит через протонированный промежуточный продукт, ^{[ 13 ]} с константой диссоциации кислоты для реакции HMnO ²⁻
₄ ⇌ МnO ³⁻
₄ + Ч ⁺ оценивается как p K _a = 13,7 ± 0,2 . ^{[ 14 ]} Однако K ₃ MnO ₄ был сокристаллизован с Ca ₂ Cl(PO ₄ ), что позволило изучить УФ-видимый спектр гипоманганат-иона. ^{[ 10 ]}^{[ 15 ]}

Подготовка

Гипоманганаты можно получить осторожным восстановлением манганатов сульфитом . ^{[ 1 ]} перекись водорода ^{[ 16 ]} или манделировать . ^{[ 9 ]}

Гипоманганаты также можно получить твердотельным методом в токе O ₂ при температуре около 1000 °С. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} ^{[ 6 ]} Их также можно получить низкотемпературными способами, такими как гидротермальный синтез или выращивание флюса. ^{[ 3 ]} Его получают растворением диоксида марганца в расплавленном нитрите натрия . ^{[ 17 ]}

Использование

стронция Фторид ванадата Sr
₅(VO
₄)
_{Соединение 3} F , в котором некоторые звенья ванадата заменены гипоманганатом , исследовалось на предмет потенциального использования в лазерах ближнего инфракрасного диапазона. ^{[ 18 ]}

Соль бария Ba
₃ (MnO
₄)
₂ обладает интересными магнитными свойствами. ^{[ 19 ]}

Родственные соединения

Теоретически гипоманганат будет сопряженным основанием гипомарганцовой кислоты H.
₃3MnO
₄ . Эта кислота не может образоваться из-за ее быстрого диспропорционирования, но ее третья константа диссоциации кислоты была оценена с помощью методов импульсного радиолиза : ^{[ 14 ]}

HMnO ²⁻
₄ ⇌ MnO ³⁻
₄ + Ч ⁺ р К _а = 13,7 ± 0,2

Циклические эфиры считаются промежуточными продуктами окисления алкенов перманганатом марганцовистой кислоты . ^{[ 9 ]}

См. также

Диманганит , манганат(III)-анион Mn.
₂2О ⁶⁻
₆
Манганат или манганат(VI), MnO ²⁻
₄
Перманганат или манганат(VII), MnO ⁻
₄

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Пергамон Пресс . стр. 1221–22. ISBN 978-0-08-022057-4 . .
^ Д. Рейнен, В. Рау, У. Кеспер, М. Атанасов, Х. У Гюдель, М. Хазенкамп и У. Отликер (1997): «Цвет, люминесценция и связывающие свойства тетраэдрически координированного хрома (IV), марганца (V) и железо(VI) в различной оксидной керамике» Журнал «Сплавы и соединения» , том 246, выпуск 1–2, страницы 193–208. два : 10.1016/S0925-8388(96)02461-9
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и цур Лойе, К.Д.; Шанс, ВМ; Ён, Дж.; цур Лойе, Х.-К. (2014). «Синтез, кристаллическая структура и магнитные свойства оксометаллатов KBaMnO ₄ и KBaAsO ₄ » . Науки о твердом теле . 37 : 86–90. Бибкод : 2014SSSci..37...86Z . doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2014.08.013 .
^ Jump up to: ^а ^б К. Дарденн, Д. Вивьен и Д. Хугенен (1999): «Цвет Mn(V)-замещенных апатитов A ₁₀ ((B, Mn)O ₄ ) ₆ F ₂ , A = Ba, Sr, Ca; B = П, В». Журнал химии твердого тела , том 146, выпуск 2, страницы 464-472. два : 10.1006/аоск.1999.8394
^ Jump up to: ^а ^б Грисафе Д.А. и Хаммел Ф.А. (1970): «Замещения пятивалентных ионов в структуре апатита, часть А: Кристаллохимия». Журнал «Химия твердого тела» , том 2, выпуск 2, страницы 160-166. дои : 10.1016/0022-4596(70)90064-2
^ Jump up to: ^а ^б П. Цзян, Дж. Ли, А. Озаровский, А. В. Слейт и М. А., Субраманиан (2013): «Интенсивные бирюзовые и зеленые цвета в оксидах типа браунмиллерита на основе Mn ⁵⁺ в Ба
₂ входа
_{2- х} Мн
_х О
_{5+ х} » Неорганическая химия , том 52, выпуск 3, страницы 1349-1357. дои : 10.1021/ic3020332
^ Jump up to: ^а ^б Герман Люкс (1946): « О солях пятивалентного марганца ». Журнал естественных исследований , том 1, страницы 281–283.
^ Кэррингтон, А.; Саймонс, MCR (1956), «Структура и реакционная способность окси-анионов переходных металлов. Часть I. Окси-анионы марганца», J. Chem. Соц. : 3373–80, номер документа : 10.1039/JR9560003373.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Ли, Дональд Г.; Чен, Тао (1993), «Восстановление манганата (VI) миндальной кислотой и его значение для разработки общего механизма окисления органических соединений высоковалентными оксидами переходных металлов», J. Am. хим. Соц. , 115 (24): 11231–36, doi : 10.1021/ja00077a023 .
^ Jump up to: ^а ^б Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри (1980), Advanced Inorganic Chemistry (4-е изд.), Нью-Йорк: Wiley, стр. 746, ISBN 0-471-02775-8 .
^ Уэст, Роберт С., изд. (1981). Справочник CRC по химии и физике (62-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. Д-134. ISBN 0-8493-0462-8 . .
^ Соединения марганца – стандартные потенциалы восстановления , WebElements , получено 26 июня 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б Секула-Бжезинская, К.; Врона, ПК; Галус, З. (1979), "Скорость MnO ₄⁻/MnO ₄²⁻ и MnO ₄²⁻/MnO ₄³⁻ электродные реакции в щелочных растворах на твердых электродах», Electrochim. Acta , 24 (5): 555–63, doi : 10.1016/0013-4686(79)85032-X .
^ Jump up to: ^а ^б Раш, Джей Ди; Бельский, BHJ (1995), "Исследование тетраоксианионов манганата(V), -(VI) и -(VII) методом импульсного радиолиза. Оптические спектры протонированных форм", Inorg. хим. , 34 (23): 5832–38, doi : 10.1021/ic00127a022 .
^ Кэррингтон, А.; Саймонс, MCR (1956), «Структура и реакционная способность окси-анионов переходных металлов. Часть I. Окси-анионы марганца», J. Chem. Соц. : 3373–80, номер документа : 10.1039/JR9560003373 .
^ Ли, Дональд Г.; Чен, Тао (1989), «Окисление углеводородов. 18. Механизм реакции между перманганатом и двойными углерод-углеродными связями», J. Am. хим. Соц. , 111 (19): 7534–38, doi : 10.1021/ja00201a039 .
^ Темпл, РБ; Тикетт, GW (1972). «Образование марганца(v) в расплавленном нитрите натрия» . Австралийский химический журнал . 25 (3): 55. дои : 10.1071/CH9720655 .
^ LD Merkle, Y. Guyot и BHT Chai (1995): «Спектроскопические и лазерные исследования Mn ⁵⁺:Sr ₅ (VO4) ₃ F». Журнал прикладной физики , том 77, выпуск 2, страницы 474-480. дои : 10.1063/1.359585
^ М.Б. Стоун, М.Д. Ламсден, Ю. Цю, ЕС Самулон, К.Д. Батиста и И.Р. Фишер (2008): «Дисперсионные магнитные возбуждения в антиферромагнетике S = 1 Ba
₃3Mn
₂2О
₈ ". Physics Review B , том 77, стр. 134406 doi : 10.1103/PhysRevB.77.134406

[G&E-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Пергамон Пресс . стр. 1221–22. ISBN 978-0-08-022057-4 . .

[Reinen-2] Д. Рейнен, В. Рау, У. Кеспер, М. Атанасов, Х. У Гюдель, М. Хазенкамп и У. Отликер (1997): «Цвет, люминесценция и связывающие свойства тетраэдрически координированного хрома (IV), марганца (V) и железо(VI) в различной оксидной керамике» Журнал «Сплавы и соединения» , том 246, выпуск 1–2, страницы 193–208. два : 10.1016/S0925-8388(96)02461-9

[Loye-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и цур Лойе, К.Д.; Шанс, ВМ; Ён, Дж.; цур Лойе, Х.-К. (2014). «Синтез, кристаллическая структура и магнитные свойства оксометаллатов KBaMnO ₄ и KBaAsO ₄ » . Науки о твердом теле . 37 : 86–90. Бибкод : 2014SSSci..37...86Z . doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2014.08.013 .

[Dardenne-4] Jump up to: ^а ^б К. Дарденн, Д. Вивьен и Д. Хугенен (1999): «Цвет Mn(V)-замещенных апатитов A ₁₀ ((B, Mn)O ₄ ) ₆ F ₂ , A = Ba, Sr, Ca; B = П, В». Журнал химии твердого тела , том 146, выпуск 2, страницы 464-472. два : 10.1006/аоск.1999.8394

[Grisafe-5] Jump up to: ^а ^б Грисафе Д.А. и Хаммел Ф.А. (1970): «Замещения пятивалентных ионов в структуре апатита, часть А: Кристаллохимия». Журнал «Химия твердого тела» , том 2, выпуск 2, страницы 160-166. дои : 10.1016/0022-4596(70)90064-2

[Jiang-6] Jump up to: ^а ^б П. Цзян, Дж. Ли, А. Озаровский, А. В. Слейт и М. А., Субраманиан (2013): «Интенсивные бирюзовые и зеленые цвета в оксидах типа браунмиллерита на основе Mn ⁵⁺ в Ба
₂ входа
_{2- х} Мн
_х О
_{5+ х} » Неорганическая химия , том 52, выпуск 3, страницы 1349-1357. дои : 10.1021/ic3020332

[Lux-7] Jump up to: ^а ^б Герман Люкс (1946): « О солях пятивалентного марганца ». Журнал естественных исследований , том 1, страницы 281–283.

[JCS-8] Кэррингтон, А.; Саймонс, MCR (1956), «Структура и реакционная способность окси-анионов переходных металлов. Часть I. Окси-анионы марганца», J. Chem. Соц. : 3373–80, номер документа : 10.1039/JR9560003373.

[Mandelate-9] Jump up to: ^а ^б ^с Ли, Дональд Г.; Чен, Тао (1993), «Восстановление манганата (VI) миндальной кислотой и его значение для разработки общего механизма окисления органических соединений высоковалентными оксидами переходных металлов», J. Am. хим. Соц. , 115 (24): 11231–36, doi : 10.1021/ja00077a023 .

[C&W-10] Jump up to: ^а ^б Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри (1980), Advanced Inorganic Chemistry (4-е изд.), Нью-Йорк: Wiley, стр. 746, ISBN 0-471-02775-8 .

[11] Уэст, Роберт С., изд. (1981). Справочник CRC по химии и физике (62-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. Д-134. ISBN 0-8493-0462-8 . .

[12] Соединения марганца – стандартные потенциалы восстановления , WebElements , получено 26 июня 2010 г.

[Epot-13] Jump up to: ^а ^б Секула-Бжезинская, К.; Врона, ПК; Галус, З. (1979), "Скорость MnO ₄⁻/MnO ₄²⁻ и MnO ₄²⁻/MnO ₄³⁻ электродные реакции в щелочных растворах на твердых электродах», Electrochim. Acta , 24 (5): 555–63, doi : 10.1016/0013-4686(79)85032-X .

[PulseRad-14] Jump up to: ^а ^б Раш, Джей Ди; Бельский, BHJ (1995), "Исследование тетраоксианионов манганата(V), -(VI) и -(VII) методом импульсного радиолиза. Оптические спектры протонированных форм", Inorg. хим. , 34 (23): 5832–38, doi : 10.1021/ic00127a022 .

[15] Кэррингтон, А.; Саймонс, MCR (1956), «Структура и реакционная способность окси-анионов переходных металлов. Часть I. Окси-анионы марганца», J. Chem. Соц. : 3373–80, номер документа : 10.1039/JR9560003373 .

[H2O2-16] Ли, Дональд Г.; Чен, Тао (1989), «Окисление углеводородов. 18. Механизм реакции между перманганатом и двойными углерод-углеродными связями», J. Am. хим. Соц. , 111 (19): 7534–38, doi : 10.1021/ja00201a039 .

[17] Темпл, РБ; Тикетт, GW (1972). «Образование марганца(v) в расплавленном нитрите натрия» . Австралийский химический журнал . 25 (3): 55. дои : 10.1071/CH9720655 .

[Merkle-18] LD Merkle, Y. Guyot и BHT Chai (1995): «Спектроскопические и лазерные исследования Mn ⁵⁺:Sr ₅ (VO4) ₃ F». Журнал прикладной физики , том 77, выпуск 2, страницы 474-480. дои : 10.1063/1.359585

[Stone-19] М.Б. Стоун, М.Д. Ламсден, Ю. Цю, ЕС Самулон, К.Д. Батиста и И.Р. Фишер (2008): «Дисперсионные магнитные возбуждения в антиферромагнетике S = 1 Ba
₃3Mn
₂2О
₈ ". Physics Review B , том 77, стр. 134406 doi : 10.1103/PhysRevB.77.134406

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]