三氧化二錳

三氧化二錳是一種無機化合物，化學式為Mn₂O₃，其中錳處於+3氧化態。^[3]

三氧化二錳
IUPAC名 dimanganese trioxide
別名	氧化錳(III)
識別
CAS號	1317-34-6  Y
PubChem	14824
SMILES	O=[Mn]O[Mn]=O
RTECS	OP915000
性質
化學式	Mn2O3
莫耳質量	157.8743 g/mol g·mol⁻¹
外觀	棕色或黑色晶體
密度	4.5 g/cm3
熔點	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)
結構
晶體結構	立方晶系, Ia3（308 K以上） 正交晶系, Pcab（308 K以下）[1]
熱力學
ΔfHm⦵298K	−971 kJ·mol−1[2]
S⦵298K	110 J·mol−1·K−1[2]
危險性
NFPA 704	0 1 0
相關物質
其他陰離子	三氟化錳、三乙酸錳
其他陽離子	三氧化二鉻、三氧化二鐵
相關化學品	一氧化錳、四氧化三錳、 二氧化錳、七氧化二錳
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

製備

在800℃以下將二氧化錳於空氣中灼燒可以得到α-Mn₂O₃（更高溫度得到Mn₃O₄）^[4]，在600-800℃空氣中加熱Mn²⁺的硝酸鹽、草酸鹽或碳酸鹽也能得到α-Mn₂O₃^[5]。γ-Mn₂O₃由氫氧化錳(II)的脫水氧化製得。^[4] 很多製備納米晶體Mn₂O₃的方法已有報道，如通過氧化Mn²⁺鹽或還原MnO₂製備。^[6][7][8]

需要注意的是，Mn₂O₃和MnOOH並不是相同的，MnOOH在空氣中加熱，會在約300 °C時產生MnO₂。^[9]

結構及物理性質

三氧化二錳和其它過渡金屬氧化物不同，並不採取剛玉（Al₂O₃）的結構^[4]。已知它有常見的α型和γ型^[10]，和在高壓下有著CaIrO₃結構的晶型。^[11]α-Mn₂O₃是黑色固體，為斜方晶系，晶格常數a=941.2 pm、b=941 pm、c=942.3 pm，奈耳溫度約為80K。^[5]γ-Mn₂O₃則是立方密排結構，奈耳溫度為39K。^[12]

化學性質

三氧化二錳是一種氧化劑，可以將鹽酸氧化為氯氣：^[13]

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

和濃硫酸反應，則放出氧氣：^[13]

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

三氧化二錳也能氧化有機物，如在硫酸的水溶液中將4-氟甲苯氧化為4-氟苯甲醛，^[14]將4,4'-二甲基-2,2'-聯吡啶氧化為2,2'-聯吡啶-4,4'-二甲醛，^[15]以及將4-甲基苯磺酸氧化為4-甲醯基苯磺酸。^[16]

三氧化二錳和氧化鑭在高溫反應，可以得到正交晶系的LaMnO₃，這種化合物與GdFeO₃異構。^[17]它也能直接和六氟乙醯丙酮在環己烷中回流下反應，生成三(六氟乙醯丙酮)合錳(III)。^[18]

應用

三氧化二錳在無機上可以用作一氧化氮選擇性還原的催化劑^[19]，在有機合成中用作氧化劑^[14][20]，它也能用作鈀鉑合金的載體^[21]或電極材料^[22]。