Flúor de manganês (IV) - Manganese(IV) fluoride

Flúor de manganês (IV)
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Nomes
Nome IUPAC
tetrafluoreto de manganês
Outros nomes
fluoreto de manganês (IV)
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChemSpider
  • InChI = 1S / 4FH.Mn / h4 * 1H; / q ;;;; + 4 / p-4
    Chave: KWKYNMDHPVYLQQ-UHFFFAOYSA-J
  • InChI = 1 / 4FH.Mn / h4 * 1H; / q ;;;; + 4 / p-4
    Chave: KWKYNMDHPVYLQQ-XBHQNQODAK
  • [F -]. [F -]. [F -]. [F -]. [Mn]
Propriedades
MnF 4
Massa molar 130,93 g mol −1
Aparência sólido azul
Densidade 3,61 g cm -3 (calc.)
Ponto de fusão 70 ° C (158 ° F; 343 K) se decompõe
reage violentamente
Estrutura
tetragonal , tI80
I4 1 / a (No. 88)
a  = 1263 pm, c  = 604,9 pm
Compostos relacionados
Outros cátions
Fluoreto de manganês (II) Fluoreto de
manganês (III)
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referências da Infobox

O tetrafluoreto de manganês , MnF 4 , é o mais alto fluoreto de manganês . É um poderoso agente oxidante e é usado como meio de purificar o flúor elementar .

Preparação

O tetrafluoreto de manganês foi preparado de forma inequívoca em 1961 pela reação do fluoreto de manganês (II) (ou outros compostos Mn II ) com uma corrente de flúor gasoso a 550 ° C: o MnF 4 sublima na corrente de gás e condensa em um dedo frio . Este ainda é o método de preparação mais comum, embora a sublimação possa ser evitada operando com aumento da pressão de flúor (4,5–6 bar a 180–320 ° C) e agitando mecanicamente o pó para evitar a sinterização dos grãos. A reação também pode ser realizada a partir de pó de manganês em leito fluidizado .

Outras preparações de MnF 4 incluem a fluoração de MnF 2 com difluoreto de criptônio ou com F 2 em solução de fluoreto de hidrogênio líquido sob luz ultravioleta . O tetrafluoreto de manganês também foi preparado (mas não isolado) em uma reação ácido-base entre o pentafluoreto de antimônio e o K 2 MnF 6 como parte de uma síntese química do flúor elementar.

K 2 MnF 6 + 2 SbF 5 → MnF 4 + 2 KSbF 6

Química

Decomposição

O tetrafluoreto de manganês está em equilíbrio com o fluoreto de manganês (III) e o flúor elementar :

MnF 4 ⇌ MnF 3 + 1/2F 2

A decomposição é favorecida pelo aumento da temperatura e desfavorecida pela presença de gás flúor, mas os parâmetros exatos do equilíbrio não são claros, com algumas fontes dizendo que o MnF 4 se decomporá lentamente à temperatura ambiente, outras colocando um limite de temperatura prática inferior de 70 ° C, e outra afirmando que o MnF 4 é essencialmente estável até 320 ° C. A pressão de equilíbrio do flúor acima de MnF 4 à temperatura ambiente foi estimada em cerca de 10 −4  Pa (10 −9  bar), e a mudança de entalpia de reação em +44 (8) kJ mol −1 .

Outras reações

O tetrafluoreto de manganês reage violentamente com a água e até mesmo com o éter de petróleo seco com sódio . Ele se decompõe imediatamente em contato com o ar úmido.

A reação com fluoretos de metal alcalino ou ácido fluorídrico concentrado dá o ânion hexafluoromanganato (IV) amarelo [MnF 6 ] 2− .

Formulários

A principal aplicação do tetrafluoreto de manganês é na purificação do flúor elementar . O gás flúor é produzido pela eletrólise de fluoreto de hidrogênio anidro (com uma pequena quantidade de fluoreto de potássio adicionado como eletrólito de suporte) em uma célula de Moissan . O produto técnico está contaminado com HF, grande parte do qual pode ser removido passando o gás sobre KF sólido, mas também com oxigênio (de vestígios de água) e possivelmente fluoretos de metais pesados ​​como o pentafluoreto de arsênio (de contaminação do HF). Esses contaminantes são particularmente problemáticos para a indústria de semicondutores, que usa flúor de alta pureza para gravar bolachas de silício . Outras impurezas, como compostos de ferro , níquel , gálio e tungstênio , podem ser introduzidas se o flúor que não reagiu for reciclado.

O flúor de grau técnico é purificado por sua reação com MnF 3 para formar tetrafluoreto de manganês. Nessa fase, os metais pesados ​​presentes formarão fluoretos complexos involáteis, enquanto o HF e o O 2 não são reativos. Uma vez que o MnF 3 foi convertido, o excesso de gás é ventilado para reciclagem, carregando as impurezas gasosas restantes com ele. O MnF 4 é então aquecido a 380 ° C para liberar flúor com pureza de até 99,95%, reformando o MnF 3 , que pode ser reutilizado. Colocando dois reatores em paralelo, o processo de purificação pode ser feito contínuo, com um reator recebendo flúor técnico enquanto o outro fornece flúor de alto grau. Alternativamente, o tetrafluoreto de manganês pode ser isolado e transportado para onde o flúor for necessário, com menor custo e maior segurança do que o flúor gasoso pressurizado.

Complexos de fluoromanganato (IV)

O hexafluoromanganate amarelo (2-) de metais alcalinos e de metais alcalino-terrosos catiões têm sido conhecida desde 1899, e podem ser preparados pela fluoração de MNF 2 na presença de fluoreto do catião apropriado. Eles são muito mais estáveis ​​do que o tetrafluoreto de manganês. O hexafluoromanganato de potássio (IV), K 2 MnF 6 , também pode ser preparado pela redução controlada do permanganato de potássio em ácido fluorídrico aquoso a 50% .

2 KMnO 4 + 2 KF + 10 HF + 3 H 2 O 2 → 2 K 2 MnF 6 + 8 H 2 O + 3 O 2

Os sais de pentafluoromanganato (1−) de potássio , rubídio e césio , MMnF 5 , podem ser preparados por fluoração de MMnF 3 ou pela reação de [MnF 4 (py) (H 2 O)] com MF. Os sais de heptafluoromanganato (3−) amarelo-limão dos mesmos metais, M 3 MnF 7 , também foram preparados.

Quando o hexafluoromanganato de potássio é dopado em fluorossilicato de potássio, ele forma uma faixa estreita de fósforo vermelho.

Notas e referências

Notas

Referências

Leitura adicional