В рамках последних исследований учеными получен высокочистый образец хлоридтригипоманганата бария и установлены особенности кристаллической структуры и химического окружения, позволяющие стабилизировать степень окисления марганца

Хлоридтригипоманганат бария

Хлоридтригипоманганат бария

Соединения со структурой минерала апатита отличаются от большинства классов разнообразием химических составов: большую часть химических элементов Периодической системы можно использовать для создания таких веществ с сохранением особенностей кристаллической структуры апатита.

Получаемое многообразие химических составов определяет и широкий спектр физико-химических и эксплуатационных свойств материалов, созданных на основе веществ данного структурного типа.

Помимо возможности изменять химический состав вещества в широких пределах, к особенностям таких веществ можно отнести возможность стабилизации в кристаллической структуре элементов в малораспространенных степенях окисления. В первую очередь речь идет об атомах марганца и хрома в степени окисления +5. Данные элементы, как правило, в условиях различных процессов подвергаются диспропорционированию — одновременному повышению и понижению степени окисления до более устойчивых состояний: +6 и +4 для марганца и +6 и +3 для хрома.

Актуальность поиска кристаллической матрицы, способствующей стабилизации редких степеней окисления марганца и хрома, обусловлена, в первую очередь, тем, что такие соединения имеют устойчивую окраску зеленого и синего цветов, а также их промежуточных оттенков. Таким образом, возникает возможность использования их в качестве неорганических пигментов, которые, помимо специфических оттенков обладают достаточно высокой термостабильностью.

Изучение неорганических пигментов со структурой минерала апатита проводятся на химическом факультете ННГУ им. Н.И. Лобачевского под руководством д.х.н. профессора Князева А.В. и к.х.н. Буланова Е.Н. с 2010 года. Одним из последних достижений группы стало получение высокочистого образца состава Ba5(MnO4)3Cl и его физико-химическое изучение. По словам Евгения Буланова, в рамках исследований были установлены особенности кристаллической структуры и химического окружения, позволяющие стабилизировать степень окисления марганца.

«Кроме того, впервые была измерена изобарная теплоемкость вещества. В ходе эксперимента также было выявлено аномальное поведение соединения ниже температуры 15К, которое можно объяснить спиновым упорядочением», — отмечает Евгений Буланов.

Более подробно с результатами работы можно ознакомиться в статье Knyazev A.V., Bulanov E.N., Smirnova N.N., Korshak K.S., Xu Z., Sarmini Yu.A. Synthesis, structure and thermodynamic properties of Ba5(MnO4)3Cl apatite // Journal of Chemical Thermodynamics. 2019. V. 129. P. 30-35.