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酸化マンガン(III)

酸化マンガン(III)は、組成式がMn2O3で表される化合物である。

酸化マンガン(III)
別称
dimanganese trioxide, manganese sesquioxide, manganic oxide
識別情報
CAS登録番号 1317-34-6 チェック
PubChem 14827
RTECS番号 OP915000
特性
化学式 Mn2O3
モル質量 157.8743 g/mol
外観 褐色または黒色の結晶
密度 9.53 g/cm3 (α型)
9.6 g/cm3 (β型)
融点

888 ℃ (α型)
940 ℃ , 分解(β型)

水への溶解度 0.00504 g/100 mL (α型)
0.01065 g/100 mL (β型)
溶解度 アルコール、アセトンに溶けない
酸、塩化アンモニウムに溶ける
構造
結晶構造 立方晶, cI80[1]
空間群 Ia-3, No. 206
熱化学
標準生成熱 ΔfHo −971 kJ·mol−1[2]
標準モルエントロピー So 110 J·mol−1·K−1[2]
危険性
NFPA 704
0
1
0
関連する物質
その他の陰イオン フッ化マンガン(III), 酢酸マンガン(III)
その他の陽イオン 酸化クロム(III), 酸化鉄(III)
関連物質 酸化マンガン(II), 二酸化マンガン
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

天然には、ビクスビ鉱（Bixbyite-(Mn)）として産出する。

性質

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二酸化マンガンを空気中で800℃以下で熱するとα-Mn2O3が生成する（より高い温度では酸化マンガン(II,III)：Mn3O4が生成する）[3]。γ-Mn2O3は水酸化マンガン(II)を脱水および酸化することで合成できる[3]。数種のナノ結晶Mn2O3の合成法が報告されており、例えば、MnII塩の酸化またはMnO2の還元がある[4][5][6]。

酸化マンガン(III)はアルカリセル中で酸化還元させることにより合成する。

 

酸化マンガン(III)はオキシ水酸化マンガン(III)（MnOOH）と混同してはならない。Mn2O3はMnO2を熱することで生成される化合物であるが、それとは逆に、MnOOHは300℃で分解してMnO2を生成する化合物である[7]。

構造

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Mn2O3は他の遷移金属酸化物と異なり、コランダム（Al2O3）構造をとらない[3]。一般に、α-Mn2O3とγ-Mn2O3の二種が構造が知られているが[8]、高圧条件ではCaIrO3構造が報告されている[9]。α-Mn2O3はC型希土類セスキ酸化物の立方晶系鉄マンガン鉱構造をとる(ピアソン記号 cI80, 空間群 Ia3, #206)。 この鉄マンガン鉱構造では少量のFe3+の存在が斜方晶系のMn2O3を安定化させている(ピアソン記号 oP24,空間群 Pbca, #61)[10]。

γ-Mn2O3は酸化物イオンが立方最密構造をとる酸化マンガン(II,III)のスピネル構造に相関している。これは、γ-Fe2O3とFe3O4の関係に似ている[8]。γ-Mn2O3はネール温度39Kでフェリ磁性である[11]。

出典

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  1. ^ Otto H.H., Baltrasch R., Brandt H.J. (1993). “Further evidence for Tl3+ in Tl-based superconductors from improved bond strength parameters involving new structural data of cubic Tl2O3”. Physica C 215: 205. doi:10.1016/0921-4534(93)90382-Z. 
  2. ^ a b Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. p. A22. ISBN 0-618-94690-X 
  3. ^ a b c グリーンウッド, ノーマン; アーンショウ, アラン (1997). Chemistry of the Elements (英語) (2nd ed.). バターワース＝ハイネマン（英語版）. ISBN 978-0-08-037941-8。
  4. ^ Shuijin Lei, Kaibin Tang, Zhen Fang, Qiangchun Liu, Huagui Zheng (2006). “Preparation of α-Mn2O3 and MnO from thermal decomposition of MnCO3 and control of morphology”. Materials Letters 60: 53. doi:10.1016/j.matlet.2005.07.0. 
  5. ^ Zhong-Yong Yuan, Tie-Zhen Ren, Gaohui Du, Bao-Lian Su (2004). “A facile preparation of single-crystalline α-Mn2O3 nanorods by ammonia-hydrothermal treatment of MnO2”. Chemical Physics Letters 389: 83. doi:10.1016/j.cplett.2004.03.064. 
  6. ^ Navin Chandra, Sanjeev Bhasin, Meenakshi Sharma and Deepti Pal (2007). “A room temperature process for making Mn2O3 nano-particles and γ-MnOOH nano-rods”. Materials Letters 61 (17): 3728. doi:10.1016/j.matlet.2006.12.024. 
  7. ^ Thomas Kohler, Thomas Armbruster, Eugen Libowitzky (1997). “Hydrogen Bonding and Jahn-Teller Distortion in Groutite,α-MnOOH, and Manganite,γ-MnOOH, and Their Relations to the Manganese Dioxides Ramsdellite and Pyrolusite”. Journal of Solid State Chemistry 133 (2): 486–500. doi:10.1006/jssc.1997.7516. 
  8. ^ a b Wells A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
  9. ^ High Pressure Phase transition in Mn2O3 to the CaIrO3-type Phase Santillan, J.; Shim, S. American Geophysical Union, Fall Meeting 2005, abstract #MR23B-0050
  10. ^ Geller S. (1971). “Structure of α-Mn2O3, (Mn0.983Fe0.017)2O3 and (Mn0.37Fe0.63)2O3 and relation to magnetic ordering”. Acta Cryst B27 (4): 821. doi:10.1107/S0567740871002966. 
  11. ^ Kim S. H, Choi B. J,Lee G.H., Oh S. J., Kim B., Choi H. C., Park J, Chang Y. (2005). “Ferrimagnetism in γ-Manganese Sesquioxide (γ−Mn2O3) Nanoparticles”. Journal of the Korean Physical Society 46 (4): 941. 
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