stringtranslate.com

Оксид олова(IV)

Оксид олова (IV) , также известный как оксид олова , является неорганическим соединением с формулой SnO 2 . Минеральная форма SnO 2 называется касситеритом , и это основная руда олова . [9] Имея много других названий, этот оксид олова является важным материалом в химии олова. Это бесцветное, диамагнитное , амфотерное твердое вещество.

Структура

Волокна оксида олова (IV) ( оптический микроскоп )

Оксид олова (IV) кристаллизуется со структурой рутила . Таким образом, атомы олова имеют шесть координат, а атомы кислорода — три. [9] SnO 2 обычно рассматривается как полупроводник n-типа с дефицитом кислорода . [10]

Водные формы SnO 2 были описаны как оловянная кислота . Такие материалы, по-видимому, являются гидратированными частицами SnO 2 , где состав отражает размер частиц. [11]

Подготовка

Оксид олова (IV) встречается в природе. Синтетический оксид олова (IV) получают путем сжигания металлического олова на воздухе. [ 11] Годовой объем производства составляет около 10 килотонн. [11] SnO 2 восстанавливается в промышленных масштабах до металла углеродом в отражательной печи при температуре 1200–1300 °C. [12]

Амфотерность

Хотя SnO 2 нерастворим в воде, он амфотерный , растворяясь в щелочи и кислоте. [13] «Оловянная кислота» относится к гидратированному оксиду олова (IV), SnO 2 , который также называют «оксидом олова».

Оксиды олова растворяются в кислотах. Галогеновые кислоты атакуют SnO 2, образуя гексагалогеностаннаты, [14], такие как [SnI 6 ] 2− . В одном отчете описывается реакция образца в кипящем 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, образуя сульфат: [11]

SnO2 + 2H2SO4 → Sn ( SO4 ) 2 + 2H2O​​

Последнее соединение может добавлять дополнительные лиганды сульфата водорода, образуя гексагидросульфатостанниновую кислоту. [16]

SnO 2 растворяется в сильных основаниях, образуя « станнаты » с номинальной формулой Na 2 SnO 3 . [11] Растворение затвердевшего расплава SnO 2 /NaOH в воде дает Na 2 [Sn(OH) 6 ], «соль для приготовления», которая используется в красильной промышленности. [11]

Использует

В сочетании с оксидом ванадия он используется как катализатор окисления ароматических соединений в синтезе карбоновых кислот и ангидридов кислот. [9]

Керамические глазури

Оксид олова (IV) долгое время использовался в качестве глушителя и белого красителя в керамических глазурях . «The Glazer's Book» – 2-е издание. ABSearle. The Technical Press Limited. Лондон. 1935. Вероятно, это привело к открытию пигмента свинцово-олово-желтого , который был получен с использованием оксида олова (IV) в качестве соединения. [17] Использование оксида олова (IV) было особенно распространено в глазурях для фаянса , сантехники и настенной плитки; см. статьи о глазури с оловом и керамика с глазурью из олова . 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. Ее растворимость увеличивается с Na 2 O, K 2 O и B 2 O 3 , а уменьшается с CaO, BaO, ZnO, Al 2 O 3 , и в ограниченной степени PbO. [19]

SnO 2 использовался в качестве пигмента в производстве стекол, эмалей и керамических глазурей. Чистый SnO 2 дает молочно-белый цвет; другие цвета достигаются при смешивании с другими металлическими оксидами, 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. [20] Немец по имени Кюстер впервые ввел его использование в Лондоне в 1533 году, и только с его помощью там был получен алый цвет. [21]

Полировка

Оксид олова (IV) может использоваться в качестве полирующего порошка, [11] иногда в смесях с оксидом свинца, для полировки стекла, ювелирных изделий, мрамора и серебра. [1] Оксид олова (IV) для этого использования иногда называют «замазочным порошком» [13] или «ювелирной замазкой». [1]

Покрытия для стекла

Покрытия SnO 2 можно наносить с помощью химического осаждения из паровой фазы , методов осаждения из паровой фазы, которые используют SnCl 4 [9] или тригалогениды органоолова [22], например, трихлорид бутилолова в качестве летучего агента. Эта техника используется для покрытия стеклянных бутылок тонким (<0,1 мкм) слоем SnO 2 , который помогает прикрепить последующее защитное полимерное покрытие, такое как полиэтилен, к стеклу. [9]

Более толстые слои, легированные ионами Sb или F, являются электропроводящими и используются в электролюминесцентных устройствах и фотоэлектричестве. [9]

Газовое зондирование

SnO 2 используется в датчиках горючих газов , включая детекторы угарного газа . В них область датчика нагревается до постоянной температуры (несколько сотен °C), и в присутствии горючего газа электрическое сопротивление падает. [23] Датчики газа комнатной температуры также разрабатываются с использованием композитов восстановленного оксида графена -SnO 2  (например, для обнаружения этанола). [24]

Было исследовано легирование различными соединениями (например, CuO [25] ). Легирование кобальтом и марганцем дает материал, который может быть использован, например, в высоковольтных варисторах . [26] Оксид олова (IV) может быть легирован оксидами железа или марганца . [27]

Ссылки

  1. ^ abc "Название материала: оксид олова". Музей изящных искусств, Бостон . 10 февраля 2007 г. Архивировано из оригинала 4 ноября 2012 г. Получено 29 марта 2013 г.
  2. ^ abcd Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. "#0616". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ abcd CID 29011 из PubChem
  4. ^ abcdefghi Lide, David R., ред. (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-1-4200-9084-0.
  5. ^ Прадйот, Патнаик (2003). Справочник по неорганическим химикатам . The McGraw-Hill Companies, Inc. стр. 940. ISBN 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. Бибкод : 1956AcCry...9..515B. дои : 10.1107/S0365110X56001388.
  7. ^ ab Stannic oxide в Linstrom, Peter J.; Mallard, William G. (ред.); NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69 , Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсберг (Мэриленд) (получено 4 июля 2014 г.)
  8. ^ ab "MSDS оксида олова (IV)". fishersci.ca . Fisher Scientific . Получено 4 июля 2014 г. .
  9. ^ abcdef Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов. Оксфорд: Pergamon Press . С. 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 Иглсон, 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 ред. Р. Брюса Кинга, John Wiley & Son Ltd., (1995) ISBN 0-471-93620-0 
  13. ^ ab Неорганическая и теоретическая химия , Ф. Шервуд Тейлор, Heineman, 6-е издание (1942)
  14. ^ Дональдсон и Граймс в Химии олова под ред. PG Harrison Blackie (1989)
  15. ^ Эрл Р. Кейли (1932). «Действие иодистоводородной кислоты на оксид олова». J. Am. Chem. Soc . 54 (8): 3240–3243. doi :10.1021/ja01347a028.
  16. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов. Оксфорд: Pergamon Press . стр. 844. ISBN 978-0-08-022057-4.
  17. ^ Герман Кюн, 1967, "Blei-Zinn-Gelb und seine Verwendung in der Malerei", Farbe und Lack 73 : 938-949.
  18. ^ «Трактат о керамической промышленности». Э.Бурри. Четвертое издание. Скотт, Гринвуд и сын. Лондон. 1926.
  19. ^ «Керамические глазури» Третье издание. CWParmelee & CGHarman. Cahners Books , Бостон, Массачусетс. 1973.
  20. ↑ Сэр Томас Эдвард Торп История химии (1909) Т. 1, стр. 11-12.
  21. ↑ Томас Мортимер , Общий словарь коммерции, торговли и мануфактур (1810) «Умирание или крашение»
  22. ^ US 4130673, Larkin, William A., «Процесс нанесения оксида олова на стекло с использованием трихлорида бутилолова», опубликовано 19 декабря 1978 г., передано M & T Chemicals Inc. 
  23. ^ Джозеф Уотсон. Газовый датчик на основе полупроводникового оксида олова в Справочнике по электротехнике, 3-е издание; Датчики, нанотехнологии, биомедицинская инженерия и приборы под ред. RC Dorf CRC Press Taylor и Francis ISBN 0-8493-7346-8 
  24. ^ Джаявира, MTVP, Де Сильва, RCL, Коттегода, IRM и Роза, SRD, 2015. Синтез, характеристика и характеристики обнаружения паров этанола композитной пленкой SnO2/графен. Sri Lankan Journal of Physics, 15, стр. 1–10. DOI: http://doi.org/10.4038/sljp.v15i0.6345
  25. ^ Ван, Чун-Мин; Ван, Цзинь-Фэн; Су, Вэнь-Бин (2006). «Микроструктурная морфология и электрические свойства поликристаллических варисторов на основе оксида олова (IV), легированного медью и ниобием». Журнал Американского керамического общества . 89 (8): 2502–2508. doi :10.1111/j.1551-2916.2006.01076.x.[1]
  26. ^ Dibb A.; Cilense M; Bueno PR; Maniette Y.; Varela JA; Longo E. (2006). "Оценка легирования варисторной системы на основе SnO2.(Co0.25,Mn0.75)O оксидами редкоземельных элементов". Materials Research . 9 (3): 339–343. doi : 10.1590/S1516-14392006000300015 . hdl : 11449/30580 .
  27. ^ A. Punnoose; J. Hays; A. Thurber; MH Engelhard; RK Kukkadapu; C. Wang; V. Shutthanandan & S. Thevuthasan (2005). "Развитие высокотемпературного ферромагнетизма в SnO2 и парамагнетизма в SnO путем легирования железом". Phys. Rev. B. 72 ( 8): 054402. Bibcode : 2005PhRvB..72e4402P. doi : 10.1103/PhysRevB.72.054402.

Дальнейшее чтение