三氧化二錳

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三氧化二錳
IUPAC名
dimanganese trioxide
別名 氧化錳(III)
識別
CAS號 1317-34-6  checkY
PubChem 14824
SMILES
 
  • O=[Mn]O[Mn]=O
RTECS OP915000
性質
化學式 Mn2O3
摩爾質量 157.8743 g/mol g·mol⁻¹
外觀 棕色或黑色晶體
密度 4.5 g/cm3
熔點 888 °C（1,161 K）（α型）
940 °C（1,210 K）（β型）（分解）
溶解性（水） 0.00504 g/100 mL (α型)
0.01065 g/100 mL (β型)
結構
晶體結構 立方晶系, Ia3（308 K以上）
正交晶系, Pcab（308 K以下）[1]
熱力學
ΔfHm⦵298K −971 kJ·mol−1[2]
S⦵298K 110 J·mol−1·K−1[2]
危險性
NFPA 704
0
1
0
 
相關物質
其他陰離子 三氟化錳、三乙酸錳
其他陽離子 三氧化二鉻、三氧化二鐵
相關化學品 一氧化錳、四氧化三錳、
二氧化錳、七氧化二錳
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

三氧化二錳是一種無機化合物，化學式為Mn2O3，其中錳處於+3氧化態。[3]

製備[編輯]

在800℃以下將二氧化錳於空氣中灼燒可以得到α-Mn2O3（更高溫度得到Mn3O4）[4]，在600-800℃空氣中加熱Mn2+的硝酸鹽、草酸鹽或碳酸鹽也能得到α-Mn2O3[5]。γ-Mn2O3由氫氧化錳(II)的脫水氧化製得。[4] 很多製備納米晶體Mn2O3的方法已有報道，如通過氧化Mn2+鹽或還原MnO2製備。[6][7][8]

需要注意的是，Mn2O3和MnOOH並不是相同的，MnOOH在空氣中加熱，會在約300 °C時產生MnO2。[9]

結構及物理性質[編輯]

三氧化二錳和其它過渡金屬氧化物不同，並不採取剛玉（Al2O3）的結構[4]。已知它有常見的α型和γ型[10]，和在高壓下有着CaIrO3結構的晶型。[11]α-Mn2O3是黑色固體，為斜方晶系，晶格常數a=941.2 pm、b=941 pm、c=942.3 pm，奈耳溫度約為80K。[5]γ-Mn2O3則是立方密排結構，奈耳溫度為39K。[12]

化學性質[編輯]

三氧化二錳是一種氧化劑，可以將鹽酸氧化為氯氣：[13]

Mn2O3 + 6 HCl（稀） —Δ→ 2 MnCl2 + Cl2↑ + 3 H2O

和濃硫酸反應，則放出氧氣：[13]

2 Mn2O3 + H2SO4（濃） —Δ→ 4 MnSO4 + O2↑ + 4 H2O

三氧化二錳也能氧化有機物，如在硫酸的水溶液中將4-氟甲苯氧化為4-氟苯甲醛，[14]將4,4'-二甲基-2,2'-聯吡啶氧化為2,2'-聯吡啶-4,4'-二甲醛，[15]以及將4-甲基苯磺酸氧化為4-甲酰基苯磺酸。[16]

三氧化二錳和氧化鑭在高溫反應，可以得到正交晶系的LaMnO3，這種化合物與GdFeO3異構。[17]它也能直接和六氟乙酰丙酮在環己烷中回流下反應，生成三(六氟乙酰丙酮)合錳(III)。[18]

應用[編輯]

三氧化二錳在無機上可以用作一氧化氮選擇性還原的催化劑[19]，在有機合成中用作氧化劑[14][20]，它也能用作鈀鉑合金的載體[21]或電極材料[22]。

參考文獻[編輯]

  1. ^ Grant, R. W.; Geller, S.; Cape, J. A.; Espinosa, G. P. Magnetic and Crystallographic Transitions in theα−Mn2O3−Fe2O3 System. Physical Review. 1968, 175 (2): 686–695. ISSN 0031-899X. doi:10.1103/PhysRev.175.686. 
  2. ^ 2.0 2.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A22. ISBN 0-618-94690-X. 
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拓展閱讀[編輯]

  1. Ovsyannikov, Sergey V.; Abakumov, Artem M.; Tsirlin, Alexander A.; Schnelle, Walter; Egoavil, Ricardo; Verbeeck, Jo; Van Tendeloo, Gustaaf; Glazyrin, Konstantin V.; Hanfland, Michael; Dubrovinsky, Leonid. Perovskite-like Mn2O3: A Path to New Manganites. Angewandte Chemie International Edition. 2013, 52 (5): 1494–1498. ISSN 1433-7851. doi:10.1002/anie.201208553. 
  2. Vanderah, T.A.; Lufaso, M.W.; Adler, A.U.; Levin, I.; Nino, J.C.; Provenzano, V.; Schenck, P.K. Subsolidus phase equilibria and properties in the system Bi2O3:Mn2O3±x:Nb2O5. Journal of Solid State Chemistry. 2006, 179 (11): 3467–3477. ISSN 0022-4596. doi:10.1016/j.jssc.2006.07.014. 
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