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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 MnO 3-4
​.

Los hipomanganatos suelen ser de color azul brillante. [1] [2] Hipomanganato de potasio K
3MnO
4Es la sal más conocida , pero el hipomanganato de sodio Na
3MnO
4, hipomanganato de bario Ba
3(MnO
4)
2, y la sal mixta de potasio y bario KBaMnO
4también se sabe. [3] El anión puede reemplazar el fosfato PO3-4
​en variantes sintéticas de los minerales apatita [4] [5] y brownmillerita . [6]

Historia

El anión manganato (V) fue reportado por primera vez en 1946 por Hermann Lux, quien sintetizó el hipomanganato de sodio intensamente azul haciendo reaccionar óxido de sodio Na
2O y dióxido de manganeso MnO
2en nitrito de sodio fundido NaNO
2a 500°C. [7] [3] 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 esperaba para un complejo tetraédrico con configuración ad 2 , el anión tiene un estado fundamental triplete . [3]

El anión es una especie de color azul brillante [1] con un máximo de absorción visible a una longitud de onda λ max  = 670 nm ( ε = 900 dm 3  mol −1  cm −1 ). [8] [9]

Estabilidad

El hipomanganato es inestable hacia la desproporción de manganato (VI) y dióxido de manganeso : [10] [1] Los potenciales de electrodo estimados a pH  14 son: [11] [12] [13]

MnO2-4
​+ mi − ⇌ MnO3-4
​   mi = +0,27 V
MnO3-4
​+ mi − + 2 H 2 O ⇌ MnO 2 + 4 OH −    mi = +0,96 V

Sin embargo, la reacción es lenta en soluciones muy alcalinas (con una concentración de OH − superior a 5-10 mol / L ). [1] [7]

Se cree que la desproporción pasa a través de un intermedio protonado, [13] con la disociación ácida constante para la reacción HMnO2-4
​ ⇌ MnO3-4
​ + H + se estima como p K a  = 13,7 ± 0,2 . [14] Sin embargo, K 3 MnO 4 ha sido cocristalizado con Ca 2 Cl (PO 4 ), lo que permite el estudio del espectro UV-visible del ion hipomanganato. [10] [15]

Preparación

Los hipomanganatos se pueden preparar mediante la reducción cuidadosa de los manganatos con sulfito , [1] peróxido de hidrógeno [16] o mandelato . [9]

Los hipomanganatos también se pueden preparar mediante el método del estado sólido bajo un flujo de O 2 cercano a 1000 °C. [3] [4] [5] [6] También se pueden preparar mediante rutas de baja temperatura, como la síntesis hidrotermal o el crecimiento de flujo. [3] Se produce disolviendo dióxido de manganeso en nitrito de sodio fundido . [17]

Usos

El fluoruro de vanadato de estroncio Sr
5(VO
4)
3Se ha investigado el uso potencial del compuesto F , en el que algunas unidades de vanadato se sustituyen por hipomanganato, en láseres del infrarrojo cercano. [18]

La sal de bario Ba
3(MnO
4)
2Tiene interesantes propiedades magnéticas. [19]

Compuestos relacionados

En teoría, el hipomanganato sería la base conjugada del ácido hipomangánico H.
3MnO
4. Este ácido no puede formarse debido a su rápida desproporción, pero su tercera constante de disociación ácida se ha estimado mediante técnicas de radiólisis por pulsos : [14]

HMnO2-4
​⇌ MnO3-4
​+ H +    p K a = 13,7 ± 0,2

Se cree que los ésteres cíclicos del ácido hipomangánico son intermediarios en la oxidación de alquenos por el permanganato . [9]

Ver también

Referencias

  1. ^ abcdeGreenwood , Norman N .; Earnshaw, Alan (1984). Química de los elementos. Oxford: Prensa de Pérgamo . págs. 1221-22. ISBN 978-0-08-022057-4..
  2. ^ D. Reinen, W. Rauw, U. Kesper, M. Atanasov, H. U Güdel, M. Hazenkamp y U. Oetliker (1997): "Color, luminiscencia y propiedades de enlace del cromo (IV) coordinado tetraédricamente, 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
  3. ^ abcde zur Loye, KD; Oportunidad, WM; Yeon, J.; zur Loye, H.-C. (2014). "Síntesis, estructura cristalina y propiedades magnéticas de los oxometalatos KBaMnO4 y KBaAsO4". Ciencias del Estado Sólido . 37 : 86–90. Código Bib : 2014SSSci..37...86Z. doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2014.08.013 .
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  5. ^ ab Grisafe, DA y Hummel, FA (1970): "Sustituciones de iones pentavalentes en la estructura de apatita, parte A: química cristalina". Journal of Solid State Chemistry , volumen 2, número 2, páginas 160-166 doi :10.1016/0022-4596(70)90064-2
  6. ^ ab P. Jiang, J. Li, A. Ozarowski, AW Sleight y M. A, Subramanian (2013): "Colores turquesa y verde intensos en óxidos de tipo brownmillerita basados ​​en Mn 5+ en Ba
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    2 x    Minnesota
    X    oh
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