三氧化二锰

三氧化二锰是一种无机化合物，化学式为Mn₂O₃，其中锰处于+3氧化态。^[3]

三氧化二锰
IUPAC名 dimanganese trioxide
别名	氧化锰(III)
识别
CAS号	1317-34-6  Y
PubChem	14824
SMILES	O=[Mn]O[Mn]=O
RTECS	OP915000
性质
化学式	Mn2O3
摩尔质量	157.8743 g/mol g·mol⁻¹
外观	棕色或黑色晶体
密度	4.5 g/cm3
熔点	888 °C（1,161 K）（α型） 940 °C（1,210 K）（β型）（分解）
溶解性（水）	0.00504 g/100 mL (α型) 0.01065 g/100 mL (β型)
结构
晶体结构	立方晶系, Ia3（308 K以上） 正交晶系, Pcab（308 K以下）[1]
热力学
ΔfHm⦵298K	−971 kJ·mol−1[2]
S⦵298K	110 J·mol−1·K−1[2]
危险性
NFPA 704	0 1 0
相关物质
其他阴离子	三氟化锰、三乙酸锰
其他阳离子	三氧化二铬、三氧化二铁
相关化学品	一氧化锰、四氧化三锰、 二氧化锰、七氧化二锰
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

制备

在800℃以下将二氧化锰于空气中灼烧可以得到α-Mn₂O₃（更高温度得到Mn₃O₄）^[4]，在600-800℃空气中加热Mn²⁺的硝酸盐、草酸盐或碳酸盐也能得到α-Mn₂O₃^[5]。γ-Mn₂O₃由氢氧化锰(II)的脱水氧化制得。^[4] 很多制备纳米晶体Mn₂O₃的方法已有报道，如通过氧化Mn²⁺盐或还原MnO₂制备。^[6][7][8]

需要注意的是，Mn₂O₃和MnOOH并不是相同的，MnOOH在空气中加热，会在约300 °C时产生MnO₂。^[9]

结构及物理性质

三氧化二锰和其它过渡金属氧化物不同，并不采取刚玉（Al₂O₃）的结构^[4]。已知它有常见的α型和γ型^[10]，和在高压下有着CaIrO₃结构的晶型。^[11]α-Mn₂O₃是黑色固体，为斜方晶系，晶格常数a=941.2 pm、b=941 pm、c=942.3 pm，奈耳温度约为80K。^[5]γ-Mn₂O₃则是立方密排结构，奈耳温度为39K。^[12]

化学性质

三氧化二锰是一种氧化剂，可以将盐酸氧化为氯气：^[13]

Mn₂O₃ + 6 HCl（稀） —^Δ→ 2 MnCl₂ + Cl₂↑ + 3 H₂O

和浓硫酸反应，则放出氧气：^[13]

2 Mn₂O₃ + H₂SO₄（浓） —^Δ→ 4 MnSO₄ + O₂↑ + 4 H₂O

三氧化二锰也能氧化有机物，如在硫酸的水溶液中将4-氟甲苯氧化为4-氟苯甲醛，^[14]将4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶氧化为2,2'-联吡啶-4,4'-二甲醛，^[15]以及将4-甲基苯磺酸氧化为4-甲酰基苯磺酸。^[16]

三氧化二锰和氧化镧在高温反应，可以得到正交晶系的LaMnO₃，这种化合物与GdFeO₃异构。^[17]它也能直接和六氟乙酰丙酮在环己烷中回流下反应，生成三(六氟乙酰丙酮)合锰(III)。^[18]

应用

三氧化二锰在无机上可以用作一氧化氮选择性还原的催化剂^[19]，在有机合成中用作氧化剂^[14][20]，它也能用作钯铂合金的载体^[21]或电极材料^[22]。