stringtranslate.com

Оксид олова(IV)

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] Этот оксид олова , имеющий множество других названий, является важным материалом в химии олова. Это бесцветное диамагнитное амфотерное твердое вещество .

Состав

Волокна из оксида олова (IV) ( оптический микроскоп )

Оксид олова(IV) кристаллизуется со структурой рутила . Таким образом, атомы олова имеют шесть координат, а атомы кислорода - три координаты. [9] SnO 2 обычно рассматривают как полупроводник n-типа с дефицитом кислорода . [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

Оксид олова(IV) встречается в природе. Синтетический оксид олова(IV) получают путем сжигания металлического олова на воздухе. [11] Годовое производство находится в пределах 10 килотонн. [11] SnO 2 восстанавливается до металла углеродом в отражательной печи при температуре 1200–1300 °С. [12]

Амфотеризм

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] , таких как [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

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

В сочетании с оксидом ванадия используется в качестве катализатора окисления ароматических соединений при синтезе карбоновых кислот и ангидридов кислот. [9]

Керамические глазури

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. [16] Использование оксида олова(IV) особенно распространено в глазурях для глиняной посуды , 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 увеличением температуры обжига, и, следовательно, степень непрозрачности уменьшается. [17] Несмотря на то, что 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. [18]

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

Этот оксид олова использовался в качестве протравы в процессе крашения со времен Древнего Египта. [19] Немец по имени Кустер впервые представил его в Лондоне в 1533 году, и только с его помощью там был произведен алый цвет. [20]

Полировка

Оксид олова(IV) можно использовать в качестве полировального порошка [11] , иногда в смеси с оксидом свинца, для полировки стекла, ювелирных изделий, мрамора и серебра. [1] Оксид олова(IV) для такого применения иногда называют «порошком замазки» [13] или «ювелирной замазкой». [1]

Стеклянные покрытия

Покрытия SnO 2 можно наносить с помощью химического осаждения из паровой фазы , методов осаждения из паровой фазы, в которых в качестве летучего агента используются SnCl 4 [9] или оловоорганические тригалогениды [21] , например трихлорид бутилолова . 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

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. [22] Датчики газа комнатной температуры также разрабатываются с использованием композитов восстановленного оксида графена и SnO 2  (например, для обнаружения этанола). [23]

Было исследовано легирование различными соединениями (например, CuO [24] ). Легирование кобальтом и марганцем дает материал, который можно использовать, например, в варисторах высокого напряжения . [25] Оксид олова(IV) может быть легирован оксидами железа или марганца . [26]

Рекомендации

  1. ^ abc «Название материала: оксид олова». Музей изящных искусств, Бостон . 10 февраля 2007 г. Архивировано из оригинала 4 ноября 2012 г. Проверено 29 марта 2013 г.
  2. ^ abcd Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0616». Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ abcd CID 29011 от PubChem
  4. ^ abcdefghi 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.
  5. ^ Прадьот, Патнаик (2003). Справочник неорганических химикатов . Компания McGraw-Hill, Inc., с. 940. ИСБН 0-07-049439-8.
  6. ^ abcd Баур, WH (1956). «Über die Verfeinerung der Kristallstrukturbestimmung einiger Vertreter des Rutiltyps: TiO 2 , SnO 2 , GeO 2 и MgF 2 ». Акта Кристаллографика . 9 (6): 515–520. дои : 10.1107/S0365110X56001388.
  7. ^ ab Оксид олова в Линстреме, Питер Дж.; Маллард, Уильям Г. (ред.); Интернет-книга NIST по химии, справочная база данных стандартов NIST № 69 , Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург (Мэриленд) (получено 4 июля 2014 г.)
  8. ^ ab «Паспорт безопасности оксида олова (IV)» . fishersci.ca . Фишер Сайентифик . Проверено 4 июля 2014 г.
  9. ^ abcdef Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов. Оксфорд: Пергамон Пресс . стр. 447–48. ISBN 978-0-08-022057-4.
  10. ^ Химия твердого тела: Введение Лесли Смарт, Элейн А. Мур (2005) CRC Press ISBN 0-7487-7516-1 
  11. ^ abcdefgh 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
  12. ^ Олово: неорганическая химия , Дж. Л. Уорделл, Энциклопедия неорганической химии под редакцией Р. Брюса Кинга, John Wiley & Son Ltd., (1995) ISBN 0-471-93620-0 
  13. ^ ab Неорганическая и теоретическая химия , Ф. Шервуд Тейлор, Хейнеман, 6-е издание (1942)
  14. ^ Дональдсон и Граймс в химии олова под ред. PG Харрисон Блэки (1989)
  15. ^ Эрл Р. Кейли (1932). «Действие иодоводородной кислоты на оксид олова». Варенье. хим. Соц . 54 (8): 3240–3243. дои : 10.1021/ja01347a028.
  16. ^ Герман Кюн, 1967, "Blei-Zinn-Gelb und seine Verwendung in der Malerei", Farbe und Lack 73 : 938-949.
  17. ^ «Трактат о керамической промышленности». Э.Бурри. Четвертое издание. Скотт, Гринвуд и сын. Лондон. 1926.
  18. ^ «Керамические глазури» Третье издание. CWParmelee и CGHarman. Cahners Books , Бостон, Массачусетс. 1973.
  19. ^ Сэр Томас Эдвард Торп История химии (1909) Том. 1, стр. 11-12.
  20. ^ Томас Мортимер , Общий словарь коммерции, торговли и производства (1810 г.) «Умирание или крашение»
  21. ^ US 4130673, Ларкин, Уильям А., «Процесс нанесения оксида олова на стекло с использованием трихлорида бутилолова», опубликовано 19 декабря 1978 г., передано M&T Chemicals Inc. 
  22. ^ Джозеф Уотсон Полупроводниковый газовый датчик на основе оксида олова в 3D-издании «Справочника по электротехнике»; Датчики Нанонаука Биомедицинская инженерия и инструменты под редакцией RC Dorf CRC Press Тейлор и Фрэнсис ISBN 0-8493-7346-8 
  23. ^ 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.
  24. ^ 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]
  25. ^ Дибб А.; Силенс М; Буэно PR; Маниетт Ю.; Варела Дж.А.; Лонго Э. (2006). «Оценка оксидов редкоземельных металлов, легирующих SnO2.(Co0,25,Mn0,75)O, варисторная система». Исследование материалов . 9 (3): 339–343. дои : 10.1590/S1516-14392006000300015 . hdl : 11449/30580 .
  26. ^ 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. doi : 10.1103/PhysRevB.72.054402.

дальнейшее чтение