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次錳酸鹽

次錳酸根，又稱錳(V)酸根，是一種錳的含氧酸根（英語：Oxyanion），化學式 MnO3−
4，次錳酸鹽則是這種陰離子形成的鹽。

次錳酸鹽
英文名 Hypomanganate
別名 錳(V)酸鹽
識別
CAS編號 14333-15-4  checkY
性質
化學式 MnO3−
4
摩爾質量 118.94 g·mol⁻¹
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

次錳酸鹽通常是亮藍色的。[1][2]最著名的次錳酸鹽是次錳酸鉀 K
3MnO
4，但次錳酸鈉 Na
3MnO
4、次錳酸鋇 Ba
3(MnO
4)
2和鉀鋇鹽 KBaMnO
4都是已知的。[3]在磷灰石[4][5]和鈣鐵鋁石（英語：brownmillerite）[6]的人造變種中，次錳酸根可以取代其中的磷酸根 PO3−
4。

歷史

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次錳酸根於1946年由Hermann Lux首次報告。他通過氧化鈉 Na
2O、二氧化錳 MnO
2和亞硝酸鈉 NaNO
2在500 °C的反應，得到了亮藍色的次錳酸鈉。[7][3]他也從其氫氧化鈉溶液結晶出了十水合物 Na
3MnO
4·10H
2O。

結構和性質

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次錳酸根是四面體形的含氧酸根（英語：Oxyanion），結構類似硫酸根、錳酸根和高錳酸根。作為d2電子構型的四面體形分子，它在基態下為三線態。[3]

次錳酸根呈亮藍色，[1]最大吸收光譜λmax = 670 nm（ε = 900 dm3 mol−1 cm−1）。[8][9]

穩定性

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次錳酸鹽不穩定，會歧化成錳酸鹽和二氧化錳。[10][1]在pH 14下，次錳酸鹽預測的電極電勢（英語：electrode potential）如下：[11][12][13]

MnO2−
4 + e− ⇌ MnO3−
4   E = +0.27 V
MnO3−
4 + e− + 2 H2O ⇌ MnO2 + 4 OH−   E = +0.96 V

然而，歧化反應在強鹼性環境下（OH−濃度超過5–10 mol/L）會變慢。[1][7]

這個歧化反應被認為有質子化的中間體 HMnO2−
4。[13]它在反應 HMnO2−
4 ⇌ MnO3−
4 + H+中的pKa為13.7 ± 0.2。[14]然而，K3MnO4已經和Ca2Cl(PO4)共結晶，使人們可以研究次錳酸根的紫外-可見分光光度法。[10][15]

製備

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次錳酸鹽可以由亞硫酸鹽、[1]過氧化氫[16]或扁桃酸[9]小心還原錳酸鹽而成。

用處

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氟化釩酸鍶 Sr
5(VO
4)
3F中的一些釩酸根被次錳酸根取代後，可能可用於近紅外激光器中。[17]

次錳酸鋇 Ba
3(MnO
4)
2有有趣的磁性性質。[18]

相關化合物

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次錳酸根的共軛酸次錳酸 H
3MnO
4因為會迅速歧化而無法製備，但其第三酸度係數已通過脈衝輻解技術估計：[14]

HMnO2−
4 ⇌ MnO3−
4 + H+   pKa = 13.7 ± 0.2

次錳酸的環酯被認為是高錳酸鹽氧化烯烴的中間體。[9]

參見

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參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon. 1984: 1221–22. ISBN 0-08-022057-6. .
  2. ^ Reinen, D.; Rauw, W.; Kesper, U.; Atanasov, M.; Güdel, H.U.; Hazenkamp, M.; Oetliker, U. Colour, luminescence and bonding properties of tetrahedrally coordinated chromium(IV), manganese(V) and iron(VI) in various oxide ceramics. Journal of Alloys and Compounds (Elsevier BV). 1997, 246 (1-2): 193–208. ISSN 0925-8388. doi:10.1016/s0925-8388(96)02461-9. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 zur Loye, K. D.; Chance, W. M.; Yeon, J.; zur Loye, H.-C. Synthesis, Crystal Structure, and Magnetic Properties of the Oxometallates KBaMnO4 and KBaAsO4. Solid State Sciences. 2014, 37: 86–90. Bibcode:2014SSSci..37...86Z. doi:10.1016/j.solidstatesciences.2014.08.013  . 
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