Ipomanganato

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Ipomanganato
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareMnO43-
Aspettoblu elettrico
SMILES
[Mn].[O].[O-].[O-].[O-]
Indicazioni di sicurezza
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In chimica, l'ipomanganato, chiamato anche manganato(V) o tetraossidomanganato(3-), è un anione trivalente composto da manganese e ossigeno, con formula MnO43-.

Gli ipomanganati sono generalmente di colore blu brillante[1][2]. L'ipomanganato di potassio (K3MnO4) è il sale più noto, ma sono noti anche l'ipomanganato di sodio (Na3MnO4), l'ipomanganato di bario (Ba3(MnO4)2) e il sale misto potassio-bario KBaMnO4.[3] L'anione può sostituire il fosfato (PO43−) nelle varianti sintetiche dei minerali apatite[4][5] e brownmillerite[6].

Storia[modifica | modifica wikitesto]

L'ipomanganato è stato segnalato per la prima volta nel 1946 da Hermann Lux, che ha sintetizzato l'ipomanganato di sodio, di colore blu intenso, facendo reagire l'ossido di sodio (Na2O) e il diossido di manganese (MnO2) a dare nitrito di sodio fuso (NaNO2) a 500 °C[7][3]. Ha anche cristallizzato il sale da soluzioni forti (50%) di idrossido di sodio come il decaidrato Na3MnO4·10H2O.

Struttura e proprietà[modifica | modifica wikitesto]

L'ipomanganato è un ossoanione tetraedrico strutturalmente simile al solfato, al manganato e al permanganato. Come previsto per un complesso tetraedrico con una configurazione , l'anione ha uno stato fondamentale di tripletto[3].

L'anione è una specie di colore blu brillante[1] con un massimo di assorbimento visibile alla lunghezza d'onda ()[8][9].

Stabilità[modifica | modifica wikitesto]

L'ipomanganato è instabile verso la disproporzione rispetto al manganato(VI) e al diossido di manganese[10][1]. I potenziali dell'elettrodo stimati a pH=14 sono:[11][12]

con
con

Tuttavia, la reazione è lenta in soluzioni molto alcaline (con una concentrazione di OH− superiore a 5-10 mol/L.[1][7]

Si ritiene che la disproporzione passi attraverso un intermedio protonato[12], con la costante di dissociazione acida indicata per la seguente reazione:

con [13]

Tuttavia, l'ipomanganato di potassio è stato cocristallizzato con Ca2Cl(PO4), consentendo lo studio dello spettro UV-visibile dello ione ipomanganato[10][14].

Preparazione[modifica | modifica wikitesto]

Gli ipomanganati possono essere preparati mediante un'attenta riduzione dei manganati con solfito[1], perossido di idrogeno[15] o acido mandelico[8].

Gli ipomanganati possono anche essere preparati con il metodo allo stato solido sotto flusso di O2 vicino a 1000 °C[3][4][5][6]. Possono essere preparati anche tramite vie a bassa temperatura come la sintesi idrotermale o la crescita di flusso[3].

Usi[modifica | modifica wikitesto]

Il fluoruro di vanadato di stronzio (Sr5(VO4)3F) con ipomanganato sostituito per alcune unità di vanadato, è stato studiato per un potenziale utilizzo nei laser nel vicino infrarosso[16].

Il sale di bario Ba3(MnO4)2 ha interessanti proprietà magnetiche[17]

Composti correlati[modifica | modifica wikitesto]

In teoria, l'ipomanganato sarebbe la base coniugata dell'acido ipomanganico (H3MnO4). Questo acido non può essere formato a causa della sua rapida disproporzione, ma la sua terza costante di dissociazione acida è stata stimata, mediante tecniche di radiolisi pulsata, essere pari al valore citato sopra di :[13]

Si ritiene che gli esteri ciclici dell'acido ipomanganico siano intermedi nell'ossidazione degli alcheni da parte del permanganato[8].

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b c d e (EN) Greenwood, Norman N. e Earnshaw, Alan, Chemistry of the Elements, Oxford, Pergamon Press, 1994, pp. 1221–22, ISBN 0-08-022057-6.
  2. ^ (EN) D. Reinen, W. Rauw, U. Kesper, M. Atanasov, H. U Güdel, M. Hazenkamp e U. Oetliker, Colour, luminescence and bonding properties of tetrahedrally coordinated chromium(IV), manganese(V) and iron(VI) in various oxide ceramics, in Journal of Alloys and Compounds, vol. 246, n. 1-2, 1997, pp. 193-208, DOI:10.1016/S0925-8388(96)02461-9.
  3. ^ a b c d e (EN) zur Loye, K. D., Chance, W.M., Yeon, J. e zur Loye, H.C., Synthesis, Crystal Structure, and Magnetic Properties of the Oxometallates KBaMnO4 and KBaAsO4, in Solid State Sciences, vol. 37, 2014, pp. 86–90, DOI:10.1016/j.solidstatesciences.2014.08.013.
  4. ^ a b (EN) K. Dardenne, D. Vivien e D. Huguenin, Color of Mn(V)-substituted apatites A10((B, Mn)O4)6F2, A = Ba, Sr, Ca; B= P, V, in Journal of Solid State Chem.istry, vol. 146, n. 2, 1997, pp. 464-472, DOI:10.1006/jssc.1999.8394.
  5. ^ a b (EN) Grisafe, D.A. e Hummel, F.A., Pentavalent ion substitutions in the apatite structure, part A: Crystal chemistry, in Journal of Solid State Chemistry, vol. 2, n. 2, 1970, pp. 160-166, DOI:10.1016/0022-4596(70)90064-2.
  6. ^ a b (EN) P. Jiang, J. Li, A. Ozarowski, A. W. Sleight e M. A, Subramanian, Intense turquoise and green colors in brownmillerite-type oxides based on Mn5+ in Ba2In2-xMnxO5+x, in Inorganic Chemistry, vol. 52, n. 3, 2013, pp. 1349-1357, DOI:10.1021/ic3020332.
  7. ^ a b (DE) Herrman Lux, Über Salze des fünfwertigen Mangans (PDF), in Zeitschrift für Naturforschung, vol. 1, 1946, pp. 281-283.
  8. ^ a b c (EN) A. Carrington e M.C.R. Symons, Structure and reactivity of the oxy-anions of transition metals. Part I. The manganese oxy-anions, in J. Chem. Soc., 1956, pp. 3373–80, DOI:10.1039/JR9560003373.
  9. ^ (EN) Donald G. Lee e Tao Chen, Reduction of manganate(VI) by mandelic acid and its significance for development of a general mechanism of oxidation of organic compounds by high-valent transition metal oxides, in J. Am. Chem. Soc., vol. 115, n. 24, 1993, pp. 11231–36, DOI:10.1021/ja00077a023..
  10. ^ a b (EN) Cotton, F. e Albert, Geoffrey Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, 4ª ed., New York, Wiley, 1980, p. 746, ISBN 0471027758.
  11. ^ (EN) Manganese – compounds – standard reduction potentials, WebElements. URL consultato il 26 giugno 2010.
  12. ^ a b (EN) K. Sekula-Brzezińska, P.K. Wrona e Z. Galus, Rate of the MnO4−/MnO42− and MnO42−/MnO43− electrode reactions in alkaline solutions at solid electrodes, in Electrochim. Acta, vol. 24, n. 5, 1979, pp. 555–63, DOI:10.1016/0013-4686(79)85032-X..
  13. ^ a b (EN) J.D. Rush e B.H.J. Bielski, Studies of Manganate(V), -(VI), and -(VII) Tetraoxyanions by Pulse Radiolysis. Optical Spectra of Protonated Forms, in Inorg. Chem., vol. 34, n. 23, 1995, pp. 5832–38, DOI:10.1021/ic00127a022..
  14. ^ (EN) A. Carrington e M.C.R. Symons, Structure and reactivity of the oxy-anions of transition metals. Part I. The manganese oxy-anions, in J. Chem. Soc., 1956, pp. 3373–80, DOI:10.1039/JR9560003373..
  15. ^ (EN) Donald G. Lee e Tao Chen, Oxidation of hydrocarbons. 18. Mechanism of the reaction between permanganate and carbon-carbon double bonds, in J. Am. Chem. Soc., vol. 111, n. 19, 1989, pp. 7534–38, DOI:10.1021/ja00201a039..
  16. ^ (EN) L. D. Merkle, Y. Guyot e B.H.T.Chai, Spectroscopic and laser investigations of Mn5+:Sr5(VO4)3F, in Journal of Applied Physics, vol. 77, n. 2, 1995, pp. 474-480, DOI:10.1063/1.359585.
  17. ^ (EN) M. B. Stone, M.D. Lumsden, Y. Qiu, E. C. Samulon, C.D. Batista e I. R. Fisher, Dispersive magnetic excitations in the S=1 antiferromagnet Ba3Mn2O8, in Physics Review B, vol. 77, 2008, pp. 134406, DOI:10.1103/PhysRevB.77.134406.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

  Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia
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