[酸]]化マンガン]は、[[化学式Mn₂O₃で表される
マンガン酸化物です。天然ではビクスビ鉱として産出しますが、人工的な合成も可能です。本稿では、その性質、
結晶構造、そして様々な合成法について詳細に解説します。
物性と合成
[酸]]化マンガン]は、二
[酸化
マンガン]を800℃以下の空気中で加熱することで得られます。より高温では、
[酸化
マンガン] (Mn₃O₄)が生成します。一方、
[水酸化
マンガン]を脱[[水し、さらに
酸化させることによっても合成できます。
近年では、ナノ結晶の
[酸]]化マンガン]の合成法も盛んに研究されています。
[マンガン]塩の
[酸化や、二
酸化
マンガンの還元といった手法が報告されています。また、アルカリ性溶液中での
酸化還元反応を利用した合成法も存在します。例えば、以下の反応式に示すように、二
酸化
マンガンと亜鉛の反応によって
酸化[[マンガン]が生成します。
2MnO₂ + Zn → Mn₂O₃ + ZnO
ここで重要なのは、
[酸]]化マンガン]をオキシ
[水酸化
マンガン] (MnOOH)と混同しないことです。MnOOHは300℃で分解し、二[[酸化
マンガンを生成するのに対し、Mn₂O₃はMnO₂を加熱することで生成されます。両者は異なる
化合物であり、性質も異なります。
[酸]]化マンガン]の
[結晶構造は、他の遷移金属
酸化物とは異なり、[[コランダム]型構造ではありません。一般的には、α-Mn₂O₃とγ-Mn₂O₃の2種類の構造が知られています。高圧条件下では、CaIrO₃型の構造も報告されています。
α-Mn₂O₃は、C型希土類セスキ
酸化物に似た立方晶系の鉄
マンガン鉱構造(
ピアソン記号 cI80、
空間群 Ia3、#206)をとります。この構造においては、少量のFe³⁺イオンの存在が、斜方晶系のMn₂O₃を安定化させる役割を果たすことが知られています(
ピアソン記号 oP24、
空間群 Pbca、#61)。
一方、γ-Mn₂O₃は、
[酸]]化[[マンガン]のスピネル構造と類似した構造を持ちます。これは、γ-Fe₂O₃とFe₃O₄の関係に似ています。γ-Mn₂O₃はネール温度39Kでフェリ磁性を示すことが確認されています。
まとめ
[酸]]化マンガン]は、その合成法の多様性と特異な[[結晶構造から、近年注目を集めている物質です。様々な分野への応用が期待されており、更なる研究開発が進むことで、その潜在能力が解き明かされていくと考えられます。今後の研究の進展により、新たな性質や用途が発見される可能性も高く、継続的な注目が必要な物質です。