Ipomanganato

Ipomanganato
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	MnO43-
Aspetto	blu elettrico
SMILES	[Mn].[O].[O-].[O-].[O-]
Indicazioni di sicurezza
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Lo ione ipomanganato (nome sistematico: tetraossomanganato(V)) chiamato anche tetraossomanganato(3-), è un ossoanione del manganese pentavalente avente formula molecolare MnO₄^3-. Deriva formalmente dall'acido ipomanganico H₃MnO₄ (instabile) per deprotonazione. Le sue soluzioni acquose sono intensamente colorate in azzurro brillante.

Il manganese, oltre all'ipomanganato, forma altri due anioni tetraossomanganato, con i quali MnO₄³⁻ (MnV) non va confuso: il manganato MnO₄²⁻ (Mn^VI) e il più noto permanganato MnO₄⁻ (Mn^V^II).

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 l'ipomanganato misto di potassio e bario KBaMnO₄. L'anione può sostituire il fosfato (PO₄³⁻), come in alcune varianti sintetiche dei minerali apatite e brownmillerite, o anche l'arseniato (AsO₄³⁻).

Storia

L'ipomanganato è stato segnalato per la prima volta nel 1946 da Hermann Lux, che ha sintetizzato l'ipomanganato di sodio, di colore azzurro intenso, facendo reagire l'ossido di sodio (Na₂O) con biossido di manganese (MnO₂) e nitrito di sodio fuso (NaNO₂) a 500 °C.Si è ottenuto anche il sale decaidrato Na₃MnO₄·10H₂O per cristallizzazione da soluzioni concentrate (50%) di idrossido di sodio.

Struttura e proprietà

L'ipomanganato è un ossoanione tetraedrico strutturalmente simile al fosfato, al solfato, al manganato e al permanganato. Come previsto per un complesso tetraedrico con una configurazione elettronica esterna $d^{2}$ , l'anione ha uno stato fondamentale di tripletto.

L'anione è una specie di colore azzurro brillante con un massimo di assorbimento nel visibile alla lunghezza d'onda $\lambda _{max}=670\,\mathrm {nm}$ ( $\varepsilon =900\mathrm {dm^{3}\,mol^{-1}\,cm^{-1}}$ ).

Stabilità

Lo ione ipomanganato è instabile rispetto alla disproporzione in manganato(VI) e biossido di manganese. Le reazioni e i relativi potenziali di elettrodo stimati a pH=14 sono i seguenti:

{\ce {MnO4^{2-}\ +\ e^{-}<=>MnO4^{3-}\,\,\,}}

con

\,\,\,E=+0,27\,\mathrm {V}

{\ce {MnO4^{3-}\ +\ e^{-}\ +\ 2H2O<=>MnO2\ +\ 4OH^{-}\,\,\,}}

con

\,\,\,E=+0.96\,\mathrm {V}

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

Si ritiene che la disproporzione passi attraverso un intermedio protonato, la cui reazione di dissociazione acida e la relativa costante sono qui indicate:

{\ce {HMnO4^{2-}<=>MnO4^{3-}\ +\ H^{+}}}

con

\mathrm {p} K_{a}=13,7\pm 0,2

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

Preparazione

Gli ipomanganati possono essere preparati mediante una cauta riduzione dei manganati con solfito, perossido di idrogeno o acido mandelico.

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

Usi

Il fluoruro e 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.

Il sale di bario Ba₃(MnO₄)₂ ha interessanti proprietà magnetiche.

Composti correlati

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 $\mathrm {p} K_{a}=13,7\pm 0,2$ .

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

Note

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Voci correlate

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Caratteristiche generali
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