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 .
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]
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]
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]
Аналогично SnO 2 растворяется в серной кислоте с образованием сульфата: [11]
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]
В сочетании с оксидом ванадия используется в качестве катализатора окисления ароматических соединений при синтезе карбоновых кислот и ангидридов кислот. [9]
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]
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]
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]
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]
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]