Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК Оксид олова (IV) | |
Другие имена Оксид олова, Оксид олова (IV), Цветки олова, [1] Касситерит | |
Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.038.311 |
Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
Номер RTECS |
|
UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Характеристики | |
O 2 Sn | |
Молярная масса | 150,708 г · моль -1 |
Внешность | Желтоватый или светло-серый порошок [2] |
Запах | Без запаха |
Плотность | 6,95 г / см 3 (20 ° C) [3] 6,85 г / см 3 (24 ° C) [4] |
Температура плавления | 1 630 ° C (2 970 ° F, 1 900 K) [3] [4] |
Точка кипения | 1,800–1900 ° C (3,270–3,450 ° F; 2 070–2 170 K) сублимации [3] |
Нерастворим [4] | |
Растворимость | Растворим в горячих концентрированных щелочах , [4] концентрированных кислотах. Не растворим в спирте [3] |
Магнитная восприимчивость (χ) | −4,1 · 10 −5 см 3 / моль [4] |
Показатель преломления ( n D ) | 2,006 [5] |
Структура | |
Кристальная структура | Рутил тетрагональной , TP6 [6] |
Космическая группа | P4 2 / мм, № 136 [6] |
Группа точек | 4 / м 2 / м 2 / м [6] |
Постоянная решетки | a = 4,737 Å, c = 3,185 Å [6] α = 90 °, β = 90 °, γ = 90 ° |
Координационная геометрия | Октаэдрический (Sn 4+ ) Тригональный плоский (O 2- ) |
Термохимия | |
Теплоемкость ( C ) | 52,6 Дж / моль · К [4] |
Стандартная мольная энтропия ( S | 49,04 Дж / моль · К [4] [7] |
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | -577,63 кДж / моль [4] [7] |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ˚) | -515,8 кДж / моль [4] |
Опасности | |
Паспорт безопасности | ICSC 0954 |
NFPA 704 (огненный алмаз) | [8] 1 0 0 |
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
LD 50 ( средняя доза ) | > 20 г / кг (крысы, перорально) [8] |
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
PEL (Допустимо) | нет [2] |
REL (рекомендуется) | TWA 2 мг / м 3 [2] |
IDLH (Непосредственная опасность) | ND [2] |
Родственные соединения | |
Родственные оксиды олова | Оксид олова (II) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Оксид олова (IV) , также известный как оксид олова , представляет собой неорганическое соединение с формулой SnO 2 . Минеральная форма SnO 2 называется касситеритом , и это основная руда олова . [9] Этот оксид олова, получивший множество других названий, является важным материалом в химии олова. Это бесцветный, диамагнитный , амфотерная твердое вещество.
Структура [ править ]
Оксид олова (IV) кристаллизуется со структурой рутила . Таким образом, атомы олова имеют шесть координат, а атомы кислорода - трехкоординатные. [9] SnO 2 обычно считается кислородно-дефицитным полупроводником 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 [ править ]
Оксид олова (IV) встречается в природе. Синтетический оксид олова (IV) получают путем сжигания металлического олова на воздухе. [11] Годовое производство находится в диапазоне 10 килотонн. [11] SnO 2 восстанавливается в промышленных масштабах до металла с углеродом в отражательной печи при 1200–1300 ° C. [12]
Амфотеризм [ править ]
Хотя SnO 2 нерастворим в воде, он амфотерный , растворяется в основании и кислоте. [13] «Еловая кислота» относится к гидратированному оксиду олова (IV), SnO 2 , который также называют «гидроксидом олова».
Оксиды олова растворяются в кислотах. Галогеновые кислоты атакуют SnO 2 с образованием гексагалостаннатов [14], таких как [SnI 6 ] 2- . В одном докладе описывается взаимодействие образца в кипячении с обратным холодильником HI в течение многих часов. [15]
- SnO 2 + 6 HI → H 2 SnI 6 + 2 H 2 O
Аналогичным образом 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 ] 2 , «готовящую соль», которая используется в красильной промышленности. [11]
Использует [ редактировать ]
В сочетании с оксидом ванадия он используется в качестве катализатора окисления ароматических соединений при синтезе карбоновых кислот и ангидридов кислот. [9]
Керамические глазури [ править ]
Оксид олова (IV) давно используется в качестве глушителя и белого красителя в керамической глазури . [16] Это, вероятно, привело к открытию пигмента свинцово-оловянно-желтого цвета , который был получен с использованием оксида олова (IV) в качестве соединения. [17] Использование оксида олова (IV) было особенно распространено в глазури для фаянса , сантехники и настенной плитки; см. статьи Глазурь и Глиняная посуда . 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. [18] Хотя растворимость оксида олова в расплавах глазури зависит от других составляющих, как правило, низкая. Его растворимость увеличивается за счет Na 2 O, K 2 O и B 2 O 3 и снижается за счет 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-синий. [11]
Красители [ править ]
Этот оксид олова использовался в качестве протравы в процессе окрашивания еще в Древнем Египте. [20] Немец по имени Кустер впервые представил его использование в Лондоне в 1533 году, и только с его помощью там был произведен алый цвет. [21]
Полировка [ править ]
Оксид олова (IV) можно использовать в качестве полировального 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 «шпатлевкой» [13] или «ювелирной шпатлевкой». [1]
Покрытия для стекла [ править ]
Покрытия SnO 2 можно наносить с использованием методов химического осаждения из паровой фазы, методов осаждения из паровой фазы, в которых используются SnCl 4 [9] или тригалогениды олова [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 последующее защитное полимерное покрытие, такое как полиэтилен, к стеклу. [9]
Более толстые слои, легированные ионами Sb или F, являются электропроводными и используются в электролюминесцентных устройствах и фотовольтаике. [9]
Газовое зондирование [ править ]
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), и в присутствии горючего газа удельное электрическое сопротивление падает. [23] Датчики газа комнатной температуры также разрабатываются с использованием композитов восстановленный оксид графена -SnO 2 (например, для обнаружения этанола). [24]
Было исследовано допирование различными соединениями (например, CuO [25] ). Легирование кобальтом и марганцем дает материал, который можно использовать, например, в высоковольтных варисторах . [26] Оксид олова (IV) может быть легирован оксидами железа или марганца . [27]
Ссылки [ править ]
- ^ a b c «Название материала: оксид олова» . Музей изящных искусств, Бостон . 2007-02-10. Архивировано из оригинала на 2012-11-04 . Проверено 29 марта 2013 .
- ^ a b c d Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0616» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ a b c d CID 29011 от PubChem
- ^ a b c d e f g h i Лиде, Дэвид Р., изд. (2009). CRC Справочник по химии и физике (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-1-4200-9084-0.
- ^ Pradyot, Patnaik (2003). Справочник неорганических химикатов . McGraw-Hill Companies, Inc. стр. 940. ISBN 0-07-049439-8.
- ^ а б в г Баур, WH (1956). "Über die Verfeinerung der Kristallstrukturbestimmung einiger Vertreter des Rutiltyps: TiO 2 , SnO 2 , GeO 2 и MgF 2 ". Acta Crystallographica . 9 (6): 515–520. DOI : 10.1107 / S0365110X56001388 .
- ^ a b Оксид станника в Linstrom, Peter J .; Маллард, Уильям Г. (ред.); Веб-книга NIST Chemistry, стандартная справочная база данных NIST номер 69 , Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург (Мэриленд), http://webbook.nist.gov (получено 4 июля 2014 г.)
- ^ a b «Паспорт безопасности материала оксида олова (IV)» . https://www.fishersci.ca . Fisher Scientific . Проверено 4 июля 2014 . Внешняя ссылка в
|website=
( помощь ) - ^ a b c d e f Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Pergamon Press . С. 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
- ^ a b c d e f g h 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 , JL Wardell, Энциклопедия неорганической химии под редакцией Р. Брюса Кинга, John Wiley & Son Ltd., (1995) ISBN 0-471-93620-0
- ^ a b Неорганическая и теоретическая химия , Ф. Шервуд Тейлор, Хейнеман, 6-е издание (1942 г.)
- ^ Дональдсон и Граймс в химии олова изд. PG Харрисон Блэки (1989)
- ^ Эрл Р. Кейли (1932). «Действие иодоводородной кислоты на оксид олова». Варенье. Chem. Soc . 54 (8): 3240–3243. DOI : 10.1021 / ja01347a028 .
- ^ «Книга Глейзера» - 2-е издание. ABSearle. Technical Press Limited. Лондон. 1935 г.
- ↑ Герман Кюн, 1967, "Blei-Zinn-Gelb und seine Verwendung in der Malerei", Farbe und Lack 73 : 938-949
- ^ «Трактат о керамической промышленности». Э.Бурри. Четвертый выпуск. Скотт, Гринвуд и сын. Лондон. 1926 г.
- ^ Третье издание «Керамические глазури». CWParmelee и CGHarman. Cahners Books , Бостон, Массачусетс. 1973 г.
- ^ Сэр Томас Эдвард Торп История химии (1909) Vol. 1. С. 11-12.
- Перейти ↑ Thomas Mortimer , A General Dictionary of Commerce, Trade, and Manufactures (1810) « Dying or Dyeing »
- ^ США 4130673
- ^ Джозеф Уотсон Датчик газа на основе оксида олова и полупроводника в Руководстве по электротехнике, издание 3d; Датчики Нанонаука Биомедицинская инженерия и инструменты под ред. RC Dorf CRC Press Taylor and Francis ISBN 0-8493-7346-8
- ^ Jayaweera, MTVP, Де Сильва, RCL, Kottegoda, ИРМ и Роза, СРД, 2015. Синтез, характеристика и этанола пара датчиков производительность SnO2 / Graphene композитной пленки. Шри-ланкийский журнал физики, 15, стр. 1–10. DOI: http://doi.org/10.4038/sljp.v15i0.6345
- ^ Ван, Чун-Мин; Ван, Цзинь-Фэн; Су, Вэнь-Бинь (2006). "Микроструктурная морфология и электрические свойства поликристаллических варисторов 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]
- ^ Дибб А .; Cilense M; Bueno PR; Maniette Y .; Варела Ж.А.; Лонго Э. (2006). «Оценка оксидов редкоземельных элементов, легирующих SnO 2. (Co 0,25 , Mn 0,75 ) Варисторная система на основе O» . Материаловедение . 9 (3): 339–343. DOI : 10.1590 / S1516-14392006000300015 .
- ^ A. Punnoose; Дж. Хейс; А. Тербер; MH Engelhard; РК Куккадапу; К. Ван; В. Шаттханандан и С. Тевутхасан (2005 г.). «Развитие высокотемпературного ферромагнетизма в SnO2 и парамагнетизма в SnO легированием Fe» . Phys. Rev. B . 72 (8): 054402. DOI : 10,1103 / PhysRevB.72.054402 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- «Как работает стекло Pilkington Energy Advantage ™ Low-E Glass» (PDF) . Pilkington Group Limited. 18 июля 2005 . Проверено 2 декабря 2012 .[ постоянная мертвая ссылка ] Техническое обсуждение того, как SnO 2 : F используется вокнах с низким коэффициентом излучения (low-E). Отчет включает спектры отражения и пропускания.
- «Карманный справочник NIOSH по химической опасности - оксид олова (IV) (как Sn)» . Центры по контролю и профилактике заболеваний. 4 апреля 2011 . Проверено 5 ноября 2013 . Информация о химической безопасности и пределах воздействия