Tlenek manganu(III)

Tlenek manganu(III)
     Mn3+      O2−
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny

Mn2O3

Masa molowa

157,87 g/mol

Wygląd

czarne kryształy[1][2]

Minerały

braunit[2]

Identyfikacja
Numer CAS

1317-34-6

PubChem

14824[2]

Podobne związki
Podobne związki

MnO, MnO2, Mn2O7

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Tlenek manganu(III), Mn2O3 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków zasadowych[7], w którym mangan występuje na III stopniu utlenienia. Występuje w naturze jako minerał braunit. Wykorzystuje się go do produkcji ferrytów, termistorów[2] i półprzewodników[4].

Otrzymywanie

Tlenek manganu(III) otrzymuje się poprzez ogrzewanie tlenku manganu(IV) w powietrzu w temperaturze rzędu 500–900 °C[8][9]:

4MnO2 → 2Mn2O3 + O2

Z tego samego tlenku można otrzymać Mn2O3 poprzez redukcję w obecności wodoru, metanu lub węgla w 300 °C[10].

Inną metodą jest termiczny rozkład węglanu manganu(II) połączony z utlenianiem w powietrzu bądź tlenie powstającego tlenku manganu(II)[4][11]:

4MnCO3 + O2 → 2Mn2O3 + 4CO2

Tlenek manganu(III) powstaje także w wyniku gwałtownego utleniania w powietrzu wodorotlenku manganu(II)[12], a także tworzy się również w reakcji tlenku manganu(II) dimanganu(III) (Mn3O4) z kwasem octowym[2]:

Mn3O4 + 2CH3COOH → Mn(CH3COO)2 + Mn2O3 + H2O

Powstający octan manganu(II) rozkłada się do tlenku manganu(III) w temperaturze 350 °C[4]. W wyniku dehydratacji tlenku wodorotlenku manganu(III) pod zmniejszonym ciśnieniem powstaje niestabilna forma tetragonalna tlenku manganu(III), która przy dalszym ogrzewaniu przekształca się w regularną[2]. Częściowy rozkład MnO2 w obecności wodorotlenku potasu prowadzi do wytworzenia się Mn2O3 i nadmanganianiu potasu:

3MnO2 + 2KOH → Mn2O3 + K2MnO4 + H2O

jednak w obecności tlenu lub innego utleniacza cały tlenek manganu(III) utlenia się do nadmanganianu[10]:

2MnO2 + 4KOH + O2 → 2K2MnO4 + 2H2O

Właściwości

Tlenek manganu(III) tworzy czarne kryształy. Jest nierozpuszczalny w wodzie, etanolu i acetonie[2]. Twardość braunitu w skali Mohsa wynosi 6–6,5[2], jego rezystywność: 0,16–1,0 Ω·m[13], a temperatura Néela dla regularnej formy α: −183 °C[14]. W ok. 1000 °C tlenek manganu(III) traci tlen i przechodzi w najtrwalszy tlenek manganu – tlenek manganu(II) dimanganu(III)[8].

W wyniku roztworzenia tlenku manganu(III) lub jego formy uwodnionej – tlenku wodorotlenku manganu(III) (powstającego z roztworów manganu(II) po dodaniu chlorku amonu bądź amoniaku i następnemu utlenianiu w powietrzu) – w kwasach powstają odpowiednie sole manganu(III) (także sole kompleksowe w odpowiednich kwasach, m.in. kwasie fluorowodorowym, kwasie szczawiowym, cyjanowodorze)[8]. W reakcji z gorącym kwasem siarkowym powstaje γ-MnO2[10]:

Mn2O3 + H2SO4 → MnO2 + MnSO4 + H2O

Podczas ogrzewania tlenku manganu(III) tworzy się tlenek manganu(II) dimanganu(III). Reakcję tę przeprowadza się w ponad 940 °C w powietrzu, w ponad 1090 °C w tlenie i w 230 °C w wodorze. W ostatnim przypadku temperatura nie może być wyższa niż 300 °C, gdyż prowadzi to do wytworzenia się zielonego tlenku manganu(II)[2].

Przypisy

  1. ↑ a b c d Lide 2009 ↓, s. 4-75.
  2. ↑ a b c d e f g h i j k l Patnaik 2003 ↓, s. 550–552.
  3. ↑ a b c Tlenek manganu(III) (nr 463701) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2012-04-11]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  4. ↑ a b c d e Arno H. Reidies, Manganese Compounds, [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, s. 9, ISBN 978-3-527-30385-4 (ang.).
  5. ↑ Lide 2009 ↓, s. 12-9.
  6. ↑ Tlenek manganu(III) (nr 463701) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2012-04-11]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  7. ↑ John David Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, wyd. 4, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1997, s. 339, ISBN 83-01-12352-4.
  8. ↑ a b c Adam Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, wyd. 6, t. 1–2, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010, s. 938, ISBN 978-83-01-16283-2.
  9. ↑ Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, wyd. 2, Oxford–Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 1048, ISBN 0-7506-3365-4 (ang.).
  10. ↑ a b c Patnaik 2003 ↓, s. 553–554.
  11. ↑ Patnaik 2003 ↓, s. 544.
  12. ↑ Patnaik 2003 ↓, s. 548.
  13. ↑ Lide 2009 ↓, s. 12-92.
  14. ↑ Lide 2009 ↓, s. 12-107.

Bibliografia

  • David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  • Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, London: McGraw-Hill, 2003, ISBN 0-07-049439-8 (ang.).

Media użyte na tej stronie

NFPA 704.svg
The "fire diamond" as defined by NFPA 704. It is a blank template, so as to facilitate populating it using CSS.
Kristallstruktur Indiumoxid.png
Autor: Orci, Licencja: CC BY-SA 3.0
Crystal structure of Lanthanoide oxides Type C. The unit cell contains 16 formulas R
2W
3 (R=red, W=white). Each red ion is surrounded by six white ions, and each white by four red.