Hipomanganato
En química, el hipomanganato, también llamado manganato(V) o tetraoxidomanganato(3−), es un anión trivalente (ion negativo) compuesto de manganeso y oxígeno, con fórmula MnO3−
4.
3MnO
4 es la sal más conocida, pero el hipomanganato de sodio Na
4, hipomanganato de bario Ba
3(MnO
4)
2, y la sal mixta de potasio y bario KBaMnO
4. El anión puede reemplazar al fosfato PO3−
4 en variantes sintéticas de los minerales apatita y brownmillerita.
Historia
El anión manganato(V) fue reportado por primera vez en 1946 por Hermann Lux, quien sintetizó el hipomanganato de sodio intensamente azul mediante la reacción de óxido de sodio Na
2O y dióxido de manganeso MnO
2 en nitrito de sodio fundido NaNO
2 a 500 °C. También cristalizó la sal a partir de soluciones fuertes (50%) de hidróxido de sodio como el decahidrato Na
3MnO
4·10H
2O.
Estructura y propiedades
El manganato(V) es un oxianión tetraédrico estructuralmente similar al sulfato, manganato y permanganato. Como se espera para un complejo tetraédrico con una configuración d2, el anión tiene un estado fundamental triplete.
El anión es una especie de color azul brillante con un máximo de absorción visible en la longitud de onda λmax = 670 nm (ε = 900 dm3 mol−1 cm−1).
Estabilidad
El hipomanganato es inestable frente a la desproporción con manganato(VI) y dióxido de manganeso: los potenciales de electrodo estimados a pH 14 son:
- MnO2 - 2
4 + e− ⇌ MnO3 - 3
4 E = +0,27 V - MnO3 - 3
4 + e− + 2 H2O ⇌ MnO2 + 4 OH− E = +0,96 V
Sin embargo, la reacción es lenta en soluciones muy alcalinas (con una concentración de OH− superior a 5–10 mol/L).
Se cree que la desproporción pasa a través de un intermediario protonado, con la constante de disociación ácida para la reacción HMnO2−
4 ⇌ MnO3−
4 + H+ que se estima como pKa = 13,7 ± 0,2. Sin embargo, el K3MnO4 se ha cocristalizado con Ca2Cl(PO4), lo que permite el estudio del espectro UV-visible del ion hipomanganato.
Preparación
Los hipomanganatos pueden prepararse mediante la reducción cuidadosa de los manganatos con sulfito, peróxido de hidrógeno o mandelato.
Los hipomanganatos también se pueden preparar mediante el método de estado sólido bajo flujo de O2 cerca de 1000 °C. También se pueden preparar mediante rutas de baja temperatura, como la síntesis hidrotermal o el crecimiento en flujo. Se produce disolviendo dióxido de manganeso en nitrito de sodio fundido.
Usos
El fluoruro de vanadato de estroncio Sr
5(VO
4)
3El compuesto F, con hipomanganato sustituido por algunas unidades de vanadato, se ha investigado para su posible uso en láseres infrarrojos.
La sal de bario Ba
3(MnO
2 tiene propiedades magnéticas interesantes.
Compuestos relacionados
En teoría, el hipomanganato sería la base conjugada del ácido hipomangánico H
3MnO
4. Este ácido no se puede formar debido a su rápida desproporción, pero su tercera constante de disociación ácida se ha estimado mediante técnicas de radiólisis pulsátil:
- HMnO2 - 2
4 ⇌ MnO3 - 3
4 + H+ pKa = 13.7 ± 0,2
Se cree que los ésteres cíclicos del ácido hipomangánico son intermediarios en la oxidación de alquenos por permanganato.
Véase también
- Dimanganite, a manganate(III) anion Mn
2O6 a
6 - Manganate or manganate(VI), MnO2 - 2
4 - Permanganate or manganate(VII), MnO−
4
Referencias
- ^ a b c d e Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Química de los Elementos. Oxford: Pergamon Press. pp. 1221–22. ISBN 978-0-08-022057-4..
- ^ D. Reinen, W. Rauw, U. Kesper, M. Atanasov, H. U Güdel, M. Hazenkamp, and U. Oetliker (1997): "Características de color, luminiscencia y unión de cromo(IV), manganeso(V) y hierro(VI) en varias cerámicas de óxido" Journal of Alloys and Compounds, volumen 246, número 1-2, páginas 193-208. doi:10.1016/S0925-8388(96)02461-9
- ^ a b c d e zur Loye, K. D.; Chance, W. M.; Yeon, J.; zur Loye, H.-C. (2014). "Sintesis, estructura de cristal y propiedades magnéticas de los Oxometallates KBaMnO4 y KBaAsO4". Solid State Sciences. 37: 86-90. Bibcode:2014SSSci..37...86Z doi:10.1016/j.solidstatesciences.2014.08.013.
- ^ a b K. Dardenne, D. Vivien, y D. Huguenin (1999): "Color de apatitas sustituidas por Mn(V) A10(B, Mn)O4)6F2A = Ba, Sr, Ca; B= P, V". Journal of Solid State Chem.istry, volumen 146, número 2, páginas 464-472. doi:10.1006/jssc.1999.8394
- ^ a b Grisafe, D.A. and Hummel, F.A. (1970): "Sustituciones de iones en la estructura apatita, parte A: química de cristal". Journal of Solid State Chemistry, volumen 2, número 2, páginas 160-166 doi:10.1016/0022-4596(70)90064-2
- ^ a b P. Jiang, J. Li, A. Ozarowski, A. W. Sleight, and M. A, Subramanian (2013): "Color turquesa intenso y colores verdes en óxidos de tipo marrónmillerita basados en Mn5+ dentro Ba
2In
2-xMn
xO
5+x" Química Inorgánica, volumen 52, número 3, páginas 1349-1357. doi:10.1021/ic3020332 - ^ a b Herrman Lux (1946): "Über Salze des fünfwertigen Mangans". Zeitschrift für Naturforschung, volumen 1, páginas 281-283.
- ^ Carrington, A.; Symons, M. C. R. (1956), "Strutura y reactividad de los oxy-anions de los metales de transición. Parte I. Los oxianiones manganesos", J. Chem. Soc.: 3373–80, doi:10.1039/JR9560003373
- ^ a b c Lee, Donald G.; Chen, Tao (1993), "Reducción del manganato (VI) por ácido mandélico y su significado para el desarrollo de un mecanismo general de oxidación de compuestos orgánicos por óxidos metálicos de transición de alto rendimiento", J. Am. Chem. Soc., 115 (24): 11231–36, doi:10.1021/ja00077a023.
- ^ a b Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey (1980), Química Inorgánica Avanzada (4a ed.), Nueva York: Wiley, pág. 746, ISBN 0-471-02775-8.
- ^ Weast, Robert C., ed. (1981). CRC Manual de Química y Física (62a ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. D-134. ISBN 0-8493-0462-8..
- ^ Manganeso – compuestos – potencial de reducción estándar, WebElements, recuperado 2010-06-26.
- ^ a b Sekula-Brzezińska, K.; Wrona, P. K.; Galus, Z. (1979), "Rate of the MnO4−/MnO42 - 2 and MnO42 - 2/MnO43 - 3 reacciones de electrodo en soluciones alcalinas en electrodos sólidos", Electrochim. Acta, 24 (5): 555–63, doi:10.1016/0013-4686(79)85032-X.
- ^ a b Rush, J. D.; Bielski, B. H. J. (1995), "Estudios de Manganate(V), -(VI), y -(VII) Tetraoxyanions by Pulse Radiolysis. Espectro óptico de formas protonadas", Inorg. Chem., 34 (23): 5832–38, doi:10.1021/ic00127a022.
- ^ Carrington, A.; Symons, M. C. R. (1956), "Strutura y reactividad de los oxy-anions de los metales de transición. Parte I. Los oxianiones manganesos", J. Chem. Soc.: 3373–80, doi:10.1039/JR9560003373.
- ^ Lee, Donald G.; Chen, Tao (1989), "Oxidación de hidrocarburos. 18. Mecanismo de reacción entre los bonos dobles de permanganato y carbono", J. Am. Chem. Soc., 111 (19): 7534–38, doi:10.1021/ja00201a039.
- ^ Temple, R. B.; Thickett, G. W. (1972). "La formación de manganeso(v) en nitrito de sodio fundido". Australian Journal of Chemistry. 25 (3): 55. doi:10.1071/CH9720655.
- ^ L. D. Merkle, Y. Guyot, and B. H. T. Chai (1995): "Exámenes de detección y láser de Mn5+-Sr.5(VO4)3F". Diario de Física Aplicada, volumen 77, número 2, páginas 474-480. doi:10.1063/1.359585
- ^ M. B. Stone, M. D. Lumsden, Y. Qiu, E. C. Samulon, C. D. Batista, and I. R. Fisher (2008): "Las excitaciones magnéticas dispersivas en el antiferromagnet S=1 Ba
3Mn
2O
8". Physics Review B, volumen 77, página 134406 doi:10.1103/PhysRevB.77.134406