Оксид олова(IV)
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид олова (IV) | |
| Другие имена Оксид олова, Оксид олова(IV), Цветки олова, [1] Касситерит | |
| Идентификаторы | |
| |
3D model ( JSmol ) |
|
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.038.311 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| О 2 Сн | |
| Молярная масса | 150.708 g·mol −1 |
| Появление | Желтоватый или светло-серый порошок [2] |
| Запах | Без запаха |
| Плотность | 6,95 г/см 3 (20 °С) [3] 6,85 г/см 3 (24 °С) [4] |
| Температура плавления | 1630 ° C (2970 ° F; 1900 К) [3] [4] |
| Точка кипения | 1800–1900 ° C (3270–3450 ° F; 2070–2170 К) возвышенный [3] |
| нерастворимый [4] | |
| Растворимость | Растворим в горячих концентрированных щелочах . [4] концентрированные кислоты Нерастворим в спирте [3] |
| −4.1·10 −5 см 3 /моль [4] | |
Показатель преломления ( n D ) | 2.006 [5] |
| Структура | |
| Рутил тетрагональный , tP6 [6] | |
| Р4 2 /мнм, нет. 136 [6] | |
| 4/м 2/м 2/м [6] | |
а = 4,737 Å, c = 3,185 Å [6] α = 90°, β = 90°, γ = 90° | |
| Октаэдрический (Sn 4+ ) Тригонально-планарный (O 2− ) | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 52,6 Дж/моль·К [4] |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 49,04 Дж/моль·К [4] [7] |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −577,63 кДж/моль [4] [7] |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | −515,8 кДж/моль [4] |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза ) | > 20 г/кг (крысы, перорально) [8] |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | никто [2] |
РЕЛ (рекомендуется) | СВВ 2 мг/м 3 [2] |
IDLH (Непосредственная опасность) | без даты [2] |
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 0954 |
| Родственные соединения | |
| Оксид олова(II) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид олова(IV) также известный как оксид олова , представляет собой неорганическое соединение формулы SnO , 2 . Минеральная форма SnO 2 называется касситеритом , и это основная руда олова . [9] олова , имеющий множество других названий, Этот оксид является важным материалом в химии олова. Это бесцветное диамагнитное амфотерное . твердое вещество
Структура
[ редактировать ]
Оксид олова(IV) кристаллизуется со структурой рутила . Таким образом, атомы олова имеют шесть координат, а атомы кислорода - три координаты. [9] SnO 2 с дефицитом кислорода обычно рассматривают как полупроводник n-типа . [10]
Водные формы SnO 2 были описаны как оловянная кислота . Такие материалы представляют собой гидратированные частицы SnO 2 , состав которых отражает размер частиц. [11]
Подготовка
[ редактировать ]Оксид олова(IV) встречается в природе. Синтетический оксид олова(IV) получают путем сжигания металлического олова на воздухе. [11] Годовая добыча находится в пределах 10 килотонн. [11] SnO 2 восстанавливают до металла углеродом в отражательной печи при температуре 1200–1300 °С. [12]
Амфотеризм
[ редактировать ]Хотя SnO 2 нерастворим в воде, он амфотерен , растворяется в основаниях и кислотах. [13] «Оловянная кислота» относится к гидратированному оксиду олова (IV), SnO 2 , который также называют «оксид олова».
Оксиды олова растворяются в кислотах. Галогеновые кислоты разрушают SnO 2 с образованием гексагалостаннатов. [14] например [SnI 6 ] 2− . В одном отчете описывается реакция образца при кипячении HI в течение многих часов. [15]
- SnO 2 + 6 HI → H 2 SnI 6 + 2 H 2 O
Аналогично SnO 2 растворяется в серной кислоте с образованием сульфата: [11]
- SnO 2 + 2 H 2 SO 4 → Sn(SO 4 ) 2 + 2 H 2 O
Последнее соединение может добавлять дополнительные гидросульфатные лиганды с образованием гексагидросульфатооловянной кислоты. [16]
SnO 2 растворяется в сильных основаниях с образованием станнатов с номинальной формулой Na 2 SnO 3 . [11] Растворение затвердевшего расплава SnO 2 /NaOH в воде дает Na 2 [Sn(OH) 6 ], «препаратную соль», которую используют в красильной промышленности. [11]
Использование
[ редактировать ]В сочетании с оксидом ванадия применяется в качестве катализатора окисления ароматических соединений при синтезе карбоновых кислот и ангидридов кислот. [9]
Керамические глазури
[ редактировать ]Оксид олова (IV) уже давно используется в качестве глушителя и белого красителя в керамических глазурях . «Книга Глейзера» - 2-е издание. ABSearle.The Техническая Пресса Limited. Лондон. 1935. Это, вероятно, привело к открытию пигмента свинцово-оловянно-желтый , который был получен с использованием оксида олова (IV) в качестве соединения. [17] Использование оксида олова (IV) особенно распространено в глазурях для фаянса , сантехники и настенной плитки; см. статьи оловянная глазурь и оловянная керамика . Оксид олова остается во взвешенном состоянии в стекловидной матрице обожженных глазурей, и, поскольку его высокий показатель преломления существенно отличается от матрицы, свет рассеивается и, следовательно, увеличивает непрозрачность глазури . Степень растворения увеличивается с температурой обжига, и, следовательно, степень непрозрачности уменьшается. [18] Хотя растворимость оксида олова в расплавах глазури зависит от других компонентов, она обычно низкая. Его растворимость повышают Na 2 O, K 2 O и B 2 O 3 и снижают CaO, BaO, ZnO, Al 2 O 3 и в ограниченной степени PbO. [19]
SnO 2 использовался в качестве пигмента при производстве стекол, эмалей и керамических глазурей. Чистый SnO 2 дает молочно-белый цвет; другие цвета достигаются при смешивании с другими оксидами металлов, например V 2 O 5 желтый; Cr 2 O 3 розовый; и Sb 2 O 5 серо-голубой. [11]
Красители
[ редактировать ]Этот оксид олова использовался в качестве протравы в процессе крашения со времен Древнего Египта. [20] Немец по имени Кустер впервые представил его в Лондоне в 1533 году, и только с его помощью там стал производиться алый цвет. [21]
Полировка
[ редактировать ]Оксид олова(IV) можно использовать в качестве полировального порошка. [11] иногда в смесях также с оксидом свинца для полировки стекла, ювелирных изделий, мрамора и серебра. [1] Оксид олова (IV) для этого использования иногда называют «порошком замазки». [13] или «ювелирная шпаклевка». [1]
Стеклянные покрытия
[ редактировать ]Покрытия SnO 2 можно наносить с помощью химического осаждения из паровой фазы , а также методов осаждения из паровой фазы, в которых используется SnCl 4. [9] или оловоорганические тригалогениды [22] например, трихлорид бутилолова в качестве летучего агента. Этот метод используется для покрытия стеклянных бутылок тонким (<0,1 мкм) слоем SnO 2 , который помогает прикрепить к стеклу последующее защитное полимерное покрытие, такое как полиэтилен. [9]
Более толстые слои, легированные ионами Sb или F, являются электропроводящими и используются в электролюминесцентных устройствах и фотоэлектрических устройствах. [9]
Датчик газа
[ редактировать ]SnO 2 используется в датчиках горючих газов, в том числе в детекторах угарного газа . В них область датчика нагревается до постоянной температуры (несколько сотен °C), а в присутствии горючего газа удельное сопротивление падает. [23] Датчики газа комнатной температуры также разрабатываются с использованием композитов восстановленного оксида графена и SnO 2 (например, для обнаружения этанола). [24]
легирование Было исследовано различными соединениями (например, CuO [25] ). Легирование кобальтом и марганцем дает материал, который можно использовать, например, в варисторах высокого напряжения . [26] Оксид олова(IV) может быть легирован оксидами железа или марганца . [27]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «Название материала: оксид олова» . Музей изящных искусств, Бостон . 10 февраля 2007 года. Архивировано из оригинала 4 ноября 2012 года . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с д Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0616» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Jump up to: а б с д CID 29011 от PubChem
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Лиде, Дэвид Р., изд. (2009). Справочник CRC по химии и физике (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-1-4200-9084-0 .
- ^ Прадьот, Патнаик (2003). Справочник неорганических химикатов . Компания McGraw-Hill, Inc., с. 940. ИСБН 0-07-049439-8 .
- ^ Jump up to: а б с д Баур, WH (1956). «Об уточнении определения кристаллической структуры некоторых представителей типа рутила: TiO2 , SnO2 , GeO2 и MgF2 » . Акта Кристаллографика . 9 (6): 515–520. Бибкод : 1956AcCry...9..515B . дои : 10.1107/S0365110X56001388 .
- ^ Jump up to: а б Оксид олова в Линстреме, Питере Дж.; Маллард, Уильям Г. (ред.); Интернет-книга NIST по химии , справочная база данных NIST № 69 , Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург (Мэриленд) (получено 4 июля 2014 г.)
- ^ Jump up to: а б «Паспорт безопасности оксида олова (IV)» . fishersci.ca . Фишер Сайентифик . Проверено 4 июля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Пергамон Пресс . стр. 447–48. ISBN 978-0-08-022057-4 .
- ^ Химия твердого тела: Введение Лесли Смарт, Элейн А. Мур (2005) CRC Press ISBN 0-7487-7516-1
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего/Берлин: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
- ^ Олово: неорганическая химия , Дж. Л. Уорделл, Энциклопедия неорганической химии под редакцией Р. Брюса Кинга, John Wiley & Son Ltd., (1995) ISBN 0-471-93620-0
- ^ Jump up to: а б Неорганическая и теоретическая химия , Ф. Шервуд Тейлор, Хайнеман, 6-е издание (1942).
- ^ Дональдсон и Граймс в химии олова под ред. PG Харрисон Блэки (1989)
- ^ Эрл Р. Кейли (1932). «Действие иодоводородной кислоты на оксид олова». Дж. Ам. хим. Соц . 54 (8): 3240–3243. дои : 10.1021/ja01347a028 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Пергамон Пресс . п. 844. ИСБН 978-0-08-022057-4 .
- ^ Герман Кюн, 1967, «Свинцово-оловянно-желтый и его использование в живописи», Цвет и лак 73 : 938-949.
- ^ «Трактат о керамической промышленности». Э.Бурри. Четвертое издание. Скотт, Гринвуд и сын. Лондон. 1926.
- ^ «Керамические глазури» Третье издание. CWParmelee и CGHarman. Cahners Books , Бостон, Массачусетс. 1973.
- ^ Сэр Томас Эдвард Торп История химии (1909) Том. 1, стр. 11-12.
- ^ Томас Мортимер , Общий словарь коммерции, торговли и производства (1810 г.) « Умирание или крашение »
- ^ US 4130673 , Ларкин, Уильям А., «Процесс нанесения оксида олова на стекло с использованием трихлорида бутилолова», опубликован 19 декабря 1978 г., передан M & T Chemicals Inc.
- ^ Джозеф Уотсон Полупроводниковый газовый датчик на основе оксида олова в 3D-издании «Справочника по электротехнике»; Датчики Нанонаука Биомедицинская инженерия и приборы под редакцией RC Dorf CRC Press Тейлор и Фрэнсис ISBN 0-8493-7346-8
- ^ Джаявира, MTVP, Де Сильва, RCL, Коттегода, IRM и Роза, SRD, 2015. Синтез, характеристика и характеристики обнаружения паров этанола композитной пленки SnO2 / графена. Шри-Ланкийский физический журнал, 15, стр. 1–10. DOI: http://doi.org/10.4038/sljp.v15i0.6345.
- ^ Ван, Чун-Мин; Ван, Цзинь-Фэн; Су, Вэнь-Бин (2006). «Микроструктурная морфология и электрические свойства поликристаллических варисторов из оксида олова (IV), легированных медью и ниобием». Журнал Американского керамического общества . 89 (8): 2502–2508. дои : 10.1111/j.1551-2916.2006.01076.x . [1]
- ^ Дибб А.; Силенс М; Буэно PR; Маниетт Ю.; Варела Дж.А.; Лонго Э. (2006). «Оценка оксидов редкоземельных элементов, легирующих SnO 2 .(Co 0,25 , Mn 0,75 ) Варисторная система на основе O» . Исследование материалов . 9 (3): 339–343. дои : 10.1590/S1516-14392006000300015 . hdl : 11449/30580 .
- ^ А. Паннуз; Дж. Хейс; А. Тербер; М. Х. Энгельгард; Р.К. Куккадапу; К. Ван; В. Шуттанандан и С. Тевутасан (2005). «Развитие высокотемпературного ферромагнетизма в SnO2 и парамагнетизма в SnO путем легирования Fe» . Физ. Преподобный Б. 72 (8): 054402. Бибкод : 2005PhRvB..72e4402P . дои : 10.1103/PhysRevB.72.054402 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- «Как работает энергосберегающее стекло Pilkington Energy Advantage™» (PDF) . Пилкингтон Групп Лимитед. 18 июля 2005 года . Проверено 2 декабря 2012 г. [ постоянная мертвая ссылка ] Техническое обсуждение того, как SnO 2 :F используется в окнах с низкой излучательной способностью (low-E). В отчет включены спектры отражения и пропускания.
- «Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - оксид олова (IV) (в виде олова)» . Центры по контролю и профилактике заболеваний. 4 апреля 2011 года . Проверено 5 ноября 2013 г. Информация о химической безопасности и пределах воздействия