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七氧化二錳

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七氧化二錳
IUPAC名
氧化錳(VII)
Manganese heptoxide
識別
CAS編號 12057-92-0  checkY
PubChem 13879826
SMILES
 
  • O=[Mn](=O)(=O)O[Mn](=O)(=O)=O
EINECS 235-025-8
性質
化學式 Mn2O7
摩爾質量 221.87 g·mol⁻¹
外觀 暗紅色油狀液體,接觸濃硫酸後變為墨綠色
密度 2.79 g/mL
熔點 5.9 °C
沸點 −10 °C時升華
加熱時爆炸
溶解性 分解
結構
晶體結構 單斜
配位幾何 兩個Mn原子為四面體
危險性
主要危害 爆炸性、強氧化性
相關物質
相關化學品 七氧化二鍀七氧化二錸高錳酸
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

七氧化二錳,又稱高錳酸酐,是(VII)的氧化物化學式為Mn2O7。為酸性氧化物。可溶於四氯化碳。這種物質在1860年最先被提出。由於其化學性質極不穩定且易爆,故很少直接製取。

製備

生成七氧化二錳,可將濃H2SO4KMnO4反應,:

該反應機理為:硫酸先與高錳酸鉀發生複分解反應生成高錳酸硫酸氫鉀,濃硫酸又將高錳酸中的水脫去,得到七氧化二錳

結構

晶體的七氧化二錳呈暗綠色。在反射光下它呈綠色;而在透射光下呈紅色。能溶於四氯化碳,與水接觸時反應。在5.9 °C時七氧化二錳即熔化,其固態在 −10 °C時升華。這些性質都表明七氧化二錳存在非極性鍵,這在後來被其結構所證實。七氧化二錳的分子由一對共用頂點四面體結構構成。四面體的頂點為氧原子,而其中心為兩個七價的錳原子。結構簡式O3Mn-O-MnO3可以體現出其分子的連通性。分子末端的Mn-O鍵長1.585Å,而起連接作用的氧原子距兩個錳原子均為1.77 Å。Mn−O−Mn鍵之間的角度為120.7°。[1]

在七氧化二錳中,錳元素顯最高化合價+7價。

與七氧化二錳一樣,焦硫酸根離子焦磷酸根離子重鉻酸根離子等都有類似的結構,而其中最為相似的為七氧化二氯Tc2O7與Mn2O7結構上也很相似,但七氧化二鍀的Tc−O−Tc鍵之間的角度為180°。固態的Re2O7不是由分子構成,但它也由一個交聯的錸原子中心與四面體及八面體結構構成[2];而在氣態中它由分子構成且結構與Tc2O7相似。[3]

性質

七氧化二錳是一種強氧化劑。它常溫下極不穩定,在55°C時分解,生成MnO2O2[4] 分解時也會產生少量臭氧。它在95 °C或真空中10 °C爆炸。[5]

七氧化二錳可與硫酸進一步反應,生成MnO3+離子:

七氧化二錳可以與水劇烈反應生成高錳酸:

但由於反應極為劇烈,且有爆炸的風險,故這種方法很少用於實驗室的高錳酸製取。

七氧化二錳能與許多有機物發生爆炸性反應,如澱粉或其他碳水化合物。

參考文獻

  1. ^ Simon, Arndt; Dronskowski, Richard; Krebs, Bernt; Hettich, Bernhard. The Crystal Structure of Mn2O7. Angewandte Chemie International Edition in English. 1987-02, 26 (2): 139–140. ISSN 0570-0833. doi:10.1002/anie.198701391 (英語). 
  2. ^ Krebs, B.; Mueller, A.; Beyer, H. H. The Crystal Structure of Rhenium(VII) Oxide. Inorganic Chemistry. 1969, 8 (3): 436–443. doi:10.1021/ic50073a006. 
  3. ^ Wells A.F. (1962) Structural Inorganic Chemistry 3d edition Oxford University Press
  4. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  5. ^ Kemmitt, R.D.W.; Peacock, R.D. The Chemistry of Manganese, Technetium and Rhenium: Pergamon Texts in Inorganic Chemistry. Elsevier Science. 2016: 805 [2021-11-08]. ISBN 978-1-4831-3806-0. (原始內容存檔於2022-04-23). 

外部連結