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Óxido de manganeso (III)

El óxido de manganeso (III) es un compuesto químico con la fórmula Mn 2 O 3 . Se encuentra en la naturaleza como mineral bixbyita (recientemente cambiado a bixbyita-(Mn) [3] [4] ) y se utiliza en la producción de ferritas y termistores .

Preparación y química.

Calentar MnO 2 en aire por debajo de 800 °C produce α-Mn 2 O 3 (temperaturas más altas producen Mn 3 O 4 ). [5] γ-Mn 2 O 3 se puede producir mediante oxidación seguida de deshidratación del hidróxido de manganeso (II) . [5] Se han informado muchas preparaciones de Mn 2 O 3 nanocristalino , por ejemplo, síntesis que implican la oxidación de sales de Mn II o la reducción de MnO 2 . [6] [7] [8]

El óxido de manganeso (III) se forma mediante la reacción redox en una celda alcalina:

2 MnO 2 + Zn → Mn 2 O 3 + ZnO [ cita necesaria ]

El óxido de manganeso (III) Mn 2 O 3 no debe confundirse con el oxihidróxido de manganeso (III) MnOOH. A diferencia del Mn 2 O 3 , el MnOOH es un compuesto que se descompone a unos 300 °C para formar MnO 2 . [9]

Estructura

Mn 2 O 3 se diferencia de muchos otros óxidos de metales de transición en que no adopta la estructura de corindón ( Al 2 O 3 ). [5] Generalmente se reconocen dos formas, α-Mn 2 O 3 y γ-Mn 2 O 3 , [10] aunque también se ha informado de una forma de alta presión con estructura CaIrO 3 . [11]

α-Mn 2 O 3 tiene la estructura cúbica de bixbyita , que es un ejemplo de un sesquióxido de tierras raras de tipo C ( símbolo de Pearson cI80, grupo espacial Ia 3 , #206). Se ha descubierto que la estructura de la bixbyita está estabilizada por la presencia de pequeñas cantidades de Fe 3+ , el Mn 2 O 3 puro tiene una estructura ortorrómbica ( símbolo de Pearson oP24, grupo espacial Pbca, #61). [12] α-Mn 2 O 3 sufre una transición antiferromagnética a 80 K. [13]

γ-Mn 2 O 3 tiene una estructura relacionada con la estructura de espinela del Mn 3 O 4 donde los iones de óxido son cúbicos y compactos. Esto es similar a la relación entre γ-Fe 2 O 3 y Fe 3 O 4 . [10] γ-Mn 2 O 3 es ferrimagnético con una temperatura de Néel de 39 K. [14]

ε-Mn 2 O 3 adopta una estructura romboédrica de ilmenita (el primer compuesto binario conocido que lo hace), en la que los cationes de manganeso se dividen por igual en los estados de oxidación 2+ y 4+. ε-Mn 2 O 3 es antiferromagnético con una temperatura de Néel de 210 K. [15]

Referencias

  1. ^ Chandiran, Kalaiselvi; Murugesan, Ramesh Aravind; Balaji, Revathi; Andrews, Nirmala Gracia; Pitchaimuthu, Sudhagar; Nagamuthu Raja, Krishna Chandar (3 de julio de 2020). "Nanorods largos monocristalinos de α-Mn2O3: síntesis fácil y aplicación fotocatalítica". Expreso de investigación de materiales . 7 (7). Publicación IOP: 074001. doi : 10.1088/2053-1591/ab9fbd . ISSN  2053-1591. S2CID  225561660.
  2. ^ ab Zumdahl, Steven S. (2009). Principios químicos 6ª ed . Compañía Houghton Mifflin. pag. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
  3. ^ "Bixbyita-(Mn)".
  4. ^ IMA 21-H: Redefinición de bixbyita y definición de bixbyita-(Fe) y bixbyita-(Mn). Boletín CNMNC, 64, 2021; Revista Mineralógica, 85, 2021).
  5. ^ a b C Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . pag. 1049.ISBN​ 978-0-08-037941-8.
  6. ^ Shuijin Lei; Kaibin Tang; Fang Fang; Qiangchun Liu; Huagui Zheng (2006). "Preparación de α-Mn 2 O 3 y MnO a partir de descomposición térmica de MnCO 3 y control de morfología". Cartas de Materiales . 60 : 53. doi : 10.1016/j.matlet.2005.07.070.
  7. ^ Zhong-Yong Yuan; Tie-Zhen Ren; Gaohui Du; Bao-Lian Su (2004). "Una preparación fácil de nanobarras monocristalinas de α-Mn 2 O 3 mediante tratamiento hidrotermal con amoníaco de MnO 2 ". Letras de Física Química . 389 (1–3): 83. doi :10.1016/j.cplett.2004.03.064.
  8. ^ Navin Chandra; Sanjeev Bhasin; Meenakshi Sharma; Deepti Pal (2007). "Un proceso a temperatura ambiente para fabricar nanopartículas de Mn 2 O 3 y nanobarras de γ-MnOOH". Cartas de Materiales . 61 (17): 3728. doi :10.1016/j.matlet.2006.12.024.
  9. ^ Thomas Kohler; Thomas Armbruster; Eugen Libowitzky (1997). "Enlace de hidrógeno y distorsión de Jahn-Teller en lechada, α-MnOOH y manganita, γ-MnOOH, y sus relaciones con los dióxidos de manganeso ramsdellita y pirolusita". Revista de química del estado sólido . 133 (2): 486–500. doi :10.1006/jssc.1997.7516.
  10. ^ ab Wells AF (1984) Química inorgánica estructural, quinta edición de Publicaciones científicas de Oxford ISBN 0-19-855370-6 
  11. ^ Transición de fase de alta presión en Mn 2 O 3 a fase tipo CaIrO 3 Santillán, J.; Shim, Unión Geofísica Sudamericana, reunión de otoño de 2005, resumen #MR23B-0050
  12. ^ Geller S. (1971). "Estructura de α-Mn 2 O 3 , (Mn 0,983 Fe 0,017 ) 2 O 3 y (Mn 0,37 Fe 0,63 ) 2 O 3 y relación con el ordenamiento magnético". Acta Crystallogr B . 27 (4): 821. doi : 10.1107/S0567740871002966.
  13. ^ Geller S. (1970). "Transiciones magnéticas y cristalográficas en Mn2O3 sustituido con Sc +, Cr + y Ga +". Revisión física B. 1 (9): 3763. doi : 10.1103/physrevb.1.3763.
  14. ^ Kim SH; Choi BJ; Lee GH; Oh SJ; Kim B.; Choi HC; parque J; Chang Y. (2005). "Ferrimagnetismo en nanopartículas de sesquióxido de γ-manganeso (γ-Mn 2 O 3 )". Revista de la Sociedad Coreana de Física . 46 (4): 941.
  15. ^ Ovsyannikov, Sergey V.; Tsirlin, Alexander A.; Korobeynikov, Igor V.; Morozova, Natalia V.; Aslandukova, Alena A.; Steinle-Neumann, Gerd; Chariton, Stella; Khandarkhaeva, Saiana; Glazyrin, Konstantin; Guillermo, Fabrice; Rogalev, Andrei; Dubrovinsky, Leonid (6 de septiembre de 2021). "Síntesis de ε-Mn 2 O 3 de tipo Ilmenita y sus propiedades". Química Inorgánica . 60 (17): 13348–13358. doi : 10.1021/acs.inorgchem.1c01666. ISSN  0020-1669. PMID  34415155. S2CID  237242460.