三氧化二锰
化合物
三氧化二锰是一种无机化合物，化学式为Mn2O3，其中锰处于+3氧化态。[3]
| 三氧化二锰 | |
|---|---|
 | |
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| IUPAC名 dimanganese trioxide | |
| 别名 | 氧化锰(III) |
| 识别 | |
| CAS号 | 1317-34-6  |
| PubChem | 14824 |
| SMILES |
|
| RTECS | OP915000 |
| 性质 | |
| 化学式 | Mn2O3 |
| 摩尔质量 | 157.8743 g/mol g·mol⁻¹ |
| 外观 | 棕色或黑色晶体 |
| 密度 | 4.5 g/cm3 |
| 熔点 | 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) |
| 结构 | |
| 晶体结构 | 立方晶系, Ia3（308 K以上） 正交晶系, Pcab（308 K以下）[1] |
| 热力学 | |
| ΔfHm⦵298K | −971 kJ·mol−1[2] |
| S⦵298K | 110 J·mol−1·K−1[2] |
| 危险性 | |
| NFPA 704 |  0 1 0 |
| 相关物质 | |
| 其他阴离子 | 三氟化锰、三乙酸锰 |
| 其他阳离子 | 三氧化二铬、三氧化二铁 |
| 相关化学品 | 一氧化锰、四氧化三锰、 二氧化锰、七氧化二锰 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
制备
在800℃以下将二氧化锰于空气中灼烧可以得到α-Mn2O3（更高温度得到Mn3O4）[4]，在600-800℃空气中加热Mn2+的硝酸盐、草酸盐或碳酸盐也能得到α-Mn2O3[5]。γ-Mn2O3由氢氧化锰(II)的脱水氧化制得。[4] 很多制备纳米晶体Mn2O3的方法已有报道，如通过氧化Mn2+盐或还原MnO2制备。[6][7][8]
需要注意的是，Mn2O3和MnOOH并不是相同的，MnOOH在空气中加热，会在约300 °C时产生MnO2。[9]
结构及物理性质
三氧化二锰和其它过渡金属氧化物不同，并不采取刚玉（Al2O3）的结构[4]。已知它有常见的α型和γ型[10]，和在高压下有着CaIrO3结构的晶型。[11]α-Mn2O3是黑色固体，为斜方晶系，晶格常数a=941.2 pm、b=941 pm、c=942.3 pm，奈耳温度约为80K。[5]γ-Mn2O3则是立方密排结构，奈耳温度为39K。[12]
化学性质
- Mn2O3 + 6 HCl（稀） —Δ→ 2 MnCl2 + Cl2↑ + 3 H2O
- 2 Mn2O3 + H2SO4（浓） —Δ→ 4 MnSO4 + O2↑ + 4 H2O
三氧化二锰也能氧化有机物，如在硫酸的水溶液中将4-氟甲苯氧化为4-氟苯甲醛，[14]将4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶氧化为2,2'-联吡啶-4,4'-二甲醛，[15]以及将4-甲基苯磺酸氧化为4-甲酰基苯磺酸。[16]
三氧化二锰和氧化镧在高温反应，可以得到正交晶系的LaMnO3，这种化合物与GdFeO3异构。[17]它也能直接和六氟乙酰丙酮在环己烷中回流下反应，生成三(六氟乙酰丙酮)合锰(III)。[18]
应用
三氧化二锰在无机上可以用作一氧化氮选择性还原的催化剂[19]，在有机合成中用作氧化剂[14][20]，它也能用作钯铂合金的载体[21]或电极材料[22]。
参考文献
拓展阅读
- 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.
- 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.
- Oelerich, W.; Klassen, T.; Bormann, R. Hydrogen Sorption of Nanocrystalline Mg at Reduced Temperatures by Metal-Oxide Catalysts. Advanced Engineering Materials. 2001, 3 (7): 487–490. ISSN 1438-1656. doi:10.1002/1527-2648(200107)3:7<487::AID-ADEM487>3.0.CO;2-0.