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| 名前 | |
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| IUPAC名
四フッ化マンガン
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| その他の名前
フッ化マンガン(IV)
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ[2] [3] | |
| マンガン4 | |
| モル質量 | 130.93 グラムモル−1 |
| 外観 | 青の実線 |
| 密度 | 3.61 g cm −3（計算値）[1] |
| 融点 | 70 °C (158 °F; 343 K)で分解する |
| 激しく反応する | |
| 構造 | |
| 正方晶系、tI80 [1] [4] | |
| I4 1 / a（第88号）[注1] | |
a = 1263 pm、c = 604.9 pm
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| 関連化合物 | |
その他の陽イオン
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マンガン(II) フッ化物 マンガン(III) フッ化物 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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四フッ化マンガン（MnF 4 ）はマンガンの最高フッ素化物である。強力な酸化剤であり、元素フッ素の精製手段として使用される。[3] [5]
準備
四フッ化マンガンは、1961年にマンガン(II)フッ化物（またはその他のMn II化合物）を550℃のフッ素ガス流と反応させることによって初めて明確に調製されました[注2] 。MnF 4はガス流に昇華し、冷たい指の上に凝縮します。[2] [7]これは現在でも最も一般的な調製方法ですが、フッ素圧を高めて（180～320℃で4.5～6バール）操作し、粉末を機械的に撹拌して粒子の焼結を防ぐことで昇華を回避できます。[3] [8]この反応は、流動床でマンガン粉末から開始して行うこともできます。[9] [10]
MnF 4の他の製造法としては、二フッ化クリプトンによるMnF 2のフッ素化[11]や、紫外線下で液体フッ化水素溶液中のF 2によるフッ素化[12]などがあります。四フッ化マンガンは、元素フッ素の化学合成の一環として、五フッ化アンチモンと K 2 MnF 6の酸塩基反応でも製造されています（単離されていません）。[13]
- K 2 MnF 6 + 2 SbF 5 → MnF 4 + 2 KSbF 6
化学
分解
四フッ化マンガンは、フッ化マンガン(III)および元素フッ素と平衡状態にある。
- MnF 4 ⇌ MnF 3 + 1/2 F 2
温度の上昇により分解が促進され、フッ素ガスの存在により分解が阻害されるが、平衡の正確なパラメータは不明であり、一部の情報源ではMnF 4は室温でゆっくりと分解すると述べており[14] [15] 、他の情報源では実用的な温度下限を70℃としており[3] [16]、別の情報源ではMnF 4は320℃まで本質的に安定していると主張している。[17]室温でのMnF 4を超えるフッ素の平衡圧力は10 −4 Pa（10 −9 bar）と推定されており、反応エンタルピー変化は+44（8）kJ mol −1である。[18] [注3]
その他の反応
四フッ化マンガンは水やナトリウム乾燥石油エーテルと激しく反応し、湿った空気に触れるとすぐに分解します。[2]
アルカリ金属フッ化物または濃フッ化水素酸との反応により、黄色の六フッ化マンガン酸(IV)アニオン[MnF 6 ] 2−が得られる。[17]
アプリケーション
四フッ化マンガンの主な用途は、元素状フッ素の精製である。フッ素ガスは、モアッサンセルで無水フッ化水素（支持電解質として少量のフッ化カリウムを添加）を電気分解することによって生成される。この工業製品はHFで汚染されているが、その多くはガスを固体KFに通すことで除去できるが、酸素（微量の水から）や五フッ化ヒ素などの重金属フッ化物（HFの汚染から）も混入している可能性がある。これらの汚染物質は、シリコンウェーハのエッチングに高純度フッ素を使用する半導体産業にとって特に問題である。未反応のフッ素をリサイクルすると、鉄、ニッケル、ガリウム、タングステン化合物などのさらなる不純物が混入する可能性がある。[5]
工業用フッ素は、MnF 3と反応して四フッ化マンガンを形成することで精製されます。この段階では、存在する重金属は非揮発性の複合フッ化物を形成しますが、HF と O 2は反応しません。MnF 3が変換されると、余分なガスはリサイクルのために排出され、残りのガス状不純物も一緒に排出されます。次に、MnF 4 を380 °C に加熱して、純度 99.95% までのフッ素を放出し、再利用できるMnF 3を再形成します。 [3] [ 5] 2 つの反応器を並列に配置することで、精製プロセスを連続的に行うことができ、一方の反応器で工業用フッ素を取り込み、もう一方の反応器で高品質のフッ素を供給します。[5]あるいは、四フッ化マンガンを分離して、加圧フッ素ガスよりも低コストで安全にフッ素が必要な場所に輸送することもできます。[3] [8]
フルオロマンガン酸(IV)錯体
アルカリ金属およびアルカリ土類金属カチオンの黄色の六フッ化マンガン酸塩(2−)は1899年から知られており、適切なカチオンのフッ化物の存在下でMnF 2をフッ素化することによって調製できます。 [12] [20] [21] [22]これらは四フッ化マンガンよりもはるかに安定しています。[13]六フッ化マンガン酸カリウム(IV)、K 2 MnF 6 は、50％フッ化水素酸水溶液中で過マンガン酸カリウムを制御還元することによっても調製できます。[23] [24]
- 2KMnO4 + 2KF + 10HF + 3H2O2 → 2K2MnF6 + 8H2O + 3O2
カリウム、ルビジウム、セシウムのペンタフルオロマンガン酸塩（1−）MMnF 5は、MMnF 3のフッ素化、または[MnF 4 (py)(H 2 O)]とMFの反応によって調製できます。 [22] [24]同じ金属のレモンイエローのヘプタフルオロマンガン酸塩（3−）M 3 MnF 7も調製されています。[25]
六フッ化マンガン酸カリウムをフッ化ケイ酸カリウムに添加すると、狭帯域赤色蛍光体が形成される。[26]
注釈と参考文献
注記
- ^空間群はR3 c（No. 161）またはR 3 c （No. 167）としても与えられており、β型は菱面体晶系で結晶化すると思われる。[1]
- ^ MnF4の調製に関する報告は19世紀にまで遡るが[6]、現在知られている本物の化合物の化学とは矛盾している。
- ^ これら2つの結果は互いに矛盾しており、Δ r H
o は、Δ r Soへの圧倒的な寄与がSo(F 2 ) = 202.791(5) JK −1 mol −1であることを 考えると、298 K でp eq (F 2 ) ≈ 10 −9 barの場合、約+80 kJ mol −1になるはずです。[19]引用されたΔ r Hoの値は、報告されているほとんどの分解温度と一致しています。
参考文献
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さらに読む
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