Oxid manganičitý

Oxid manganičitý (burel), MnO2, je černá pevná látka. Vytváří řadu polymorfů, nejběžnější je β-MnO2, který má strukturu rutilu. Často vytváří nestechiometrické fáze, deficitní na kyslík.

V přírodě se vyskytuje jako minerál pyroluzit, vzniká zvětráváním železných rud s obsahem manganu. Má šedou až černou barvu, tvrdost 6–6,5. Jde o poměrně hojný minerál, v Česku se nachází např. v Horní Blatné, Jevíčku a dalších lokacích.

Pyroluzit. Zdroj: Aram Dulyan/Commons

Chemické vlastnosti

Katalyticky rozkládá peroxid vodíku na kyslík, čehož se využívá při laboratorní přípravě kyslíku:

2 H2O2 → 2 H2O + O2

Zahříváním s kyselinou sírovou dochází k redukci na manganaté ionty:

2 MnO2 + 2 H2SO4 → 2 MnSO4 + O2 + 2 H2O

Zahříváním nad teplotu 500 °C se rozkládá za vzniku oxidu manganitého:

4 MnO2 → 2 Mn2O3 + O2

Využití

Nejvíce burelu se využívá při výrobě suchých článků. Burel zde slouží jako depolarizátor, zabraňuje vylučování vodíku.

MnO2 + H+ + e → MnO(OH)

Burel se také využívá při výrobě cihel, kde ovlivňuje výslendou barvu. Slouží také k odbarvování skla (sklářské mýdlo), protože v tavenině přechází na MnIII, který neutralizuje zelenou barvu pocházející z příměsí železa.

Zinko–uhlíkové baterie

Zinko–uhlíkové články patří mezi galvanické články, jejich jmenovité napětí je 1,5 V. Nevýhodou je, že zinkový obal tvoří zároveň elektrodu a po spotřebování větší části zinku může dojít k vytečení baterie.

Vytečené baterie. Zdroj: Lukas A, CZE/Commons

Články se skládají ze zinkové (anoda) a uhlíkové elektrody (katoda). Katoda je tvořena praškovým uhlíkem smíseným s burelem, do kterého je vložena grafitová tyčinka. Jako elektrolyt je zde chlorid amonný (NH4Cl).

Struktura zinko–uhlíkového článku. Zdroj: Mcy jerry/Commons

Při vybíjení dochází k oxidaci zinku a redukci manganu:

Zn → Zn2+ + 2 e

MnO2 + H+ + e → MnO(OH)

Zinečnaté ionty jsou následně koordinovány amoniakem z elektrolytu. Celkovou reakci můžeme zapsat jako:

Zn + 2 NH4Cl + 2 MnO2 → [Zn(NH3)2]Cl2 + 2 MnO(OH)