七氧化二锰

七氧化二锰，又称高锰酸酐，是锰（VII）的氧化物，化学式为Mn₂O₇。为酸性氧化物。可溶于四氯化碳。这种物质在1860年最先被提出。由于其化学性质极不稳定且易爆，故很少直接制取。

七氧化二锰
IUPAC名 氧化锰(VII) Manganese heptoxide
识别
CAS号	12057-92-0  Y
PubChem	13879826
SMILES	O=[Mn](=O)(=O)O[Mn](=O)(=O)=O
EINECS	235-025-8
性质
化学式	Mn2O7
摩尔质量	221.87 g·mol⁻¹
外观	暗红色油状液体，接触浓硫酸后变为墨绿色
密度	2.79 g/mL
熔点	5.9 °C
沸点	−10 °C时升华 加热时爆炸
溶解性（水）	分解
结构
晶体结构	单斜
配位几何	两个Mn原子为四面体
危险性
主要危害	爆炸性、强氧化性
相关物质
相关化学品	七氧化二锝、七氧化二铼、高锰酸
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

制备

生成七氧化二锰，可将浓H₂SO₄与KMnO₄反应，：

${\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 2H2SO4 -> Mn2O7 +H2O + 2KHSO4}}}$

该反应机理为：硫酸先与高锰酸钾发生复分解反应生成高锰酸与硫酸氢钾，浓硫酸又将高锰酸中的水脱去，得到七氧化二锰

结构

晶体的七氧化二锰呈暗绿色。在反射光下它呈绿色；而在透射光下呈红色。能溶于四氯化碳，与水接触时反应。在5.9 °C时七氧化二锰即熔化，其固态在 −10 °C时升华。这些性质都表明七氧化二锰存在非极性键，这在后来被其结构所证实。七氧化二锰的分子由一对共用顶点的四面体结构构成。四面体的顶点为氧原子，而其中心为两个七价的锰原子。结构简式O₃Mn-O-MnO₃可以体现出其分子的连通性。分子末端的Mn-O键长1.585Å，而起连接作用的氧原子距两个锰原子均为1.77 Å。Mn−O−Mn键之间的角度为120.7°。^[1]

在七氧化二锰中，锰元素显最高化合价+7价。

与七氧化二锰一样，焦硫酸根离子、焦磷酸根离子和重铬酸根离子等都有类似的结构，而其中最为相似的为七氧化二氯。Tc₂O₇与Mn₂O₇结构上也很相似，但七氧化二锝的Tc−O−Tc键之间的角度为180°。固态的Re₂O₇不是由分子构成，但它也由一个交联的铼原子中心与四面体及八面体结构构成^[2]；而在气态中它由分子构成且结构与Tc₂O₇相似。^[3]

性质

七氧化二锰是一种强氧化剂。它常温下极不稳定，在55°C时分解，生成MnO₂和O₂。^[4] 分解时也会产生少量臭氧。它在95 °C或真空中10 °C爆炸。^[5]

七氧化二锰可与硫酸进一步反应，生成MnO₃⁺离子：

${\displaystyle {\ce {Mn2O7 + 2H2SO4->2MnO3^+ +2HSO4^- +H2O}}}$

七氧化二锰可以与水剧烈反应生成高锰酸：

${\displaystyle {\ce {Mn2O7 + H2O -> 2HMnO4}}}$

但由于反应极为剧烈，且有爆炸的风险，故这种方法很少用于实验室的高锰酸制取。

七氧化二锰能与许多有机物发生爆炸性反应，如淀粉或其他碳水化合物。

参考文献

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 （英语）.
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. （原始内容存档于2022-04-23）.

外部链接

• Lu Le Laboratory 联氨与七氧化锰之反应 420fps（页面存档备份，存于互联网档案馆）