Оксид гафния(IV)

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Окси́д га́фния(IV) — бинарное неорганическое соединение металла гафния и кислорода с формулой $\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$, бесцветные кристаллы или белый порошок, нерастворим в воде, из растворов солей выделяется в виде кристаллогидрата.

Получение

Сжиганием металлического гафния в кислороде:

$\mathrm{H}\mathrm{f}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{700{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Действием перегретого па́ра на металлический гафний:

$\mathrm{H}\mathrm{f}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{300{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$.

Разложением при нагревании дигидроксид-оксида гафния:

$\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2\stackrel{600-1000{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Окислением кислородом хлорида гафния(IV):

$\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{500{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$.

Разложением при нагревании оксид-дихлорида гафния:

$2\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\stackrel{300{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4$.

Разложением перегретым па́ром оксид-дихлорида гафния:

$\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{300{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$.

Пиролизом оксалата, сульфата и других солей гафния:

$\mathrm{H}\mathrm{f}(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{T}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{C}\mathrm{O},$

$\mathrm{H}\mathrm{f}(\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{T}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$.

Физические свойства

Оксид гафния(IV) представляет собой бесцветные кристаллы, в мелкодисперсном состоянии — белый порошок, кристаллизуется в нескольких кристаллических модификациях:

• Моноклинная сингония, параметры ячейки a = Шаблон:Nobr b = Шаблон:Nobr c = Шаблон:Nobr β = 99,73°, плотность Шаблон:Nobr устойчива при температуре ниже Шаблон:Nobr
• Тетрагональная сингония, параметры ячейки a = Шаблон:Nobr c = Шаблон:Nobr плотность Шаблон:Nobr устойчива при температуре от Шаблон:Nobr и до Шаблон:Nobr
• Кубическая сингония, параметры ячейки a = Шаблон:Nobr плотность Шаблон:Nobr устойчива при температуре выше Шаблон:Nobr

Не растворяется в воде, р ПР = 63,94.

Химические свойства

При осаждении из водных растворов образуется осадок плохо растворимого желтоватого гидрата состава $\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\cdot n\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Прокалённый оксид гафния химически более инертен.

Гидратированная форма при нагревании разлагается до дигидроксид-оксида гафния:

$\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\cdot n\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{140-200{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+(\mathrm{n}\text{-}1)\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Медленно реагирует с серной кислотой:

$\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{\mathrm{\tau }}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}(\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\downarrow +2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Реагирует с концентрированной плавиковой кислотой:

$\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{H}\mathrm{F}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2(\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4)+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Реагирует с галогенами в присутствии восстановителей:

$\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\stackrel{500{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

При сплавлении с гидроксидами, оксидами щелочных металлов образует соли гафниевой кислоты — гафнаты:

$\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{1000-1100{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}\mathrm{f}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Применение

• Для изготовления регулирующих стержней ядерных реакторов так как гафний имеет высокое сечение захвата для тепловых нейтронов.
• В качестве просветляющего покрытия оптических деталей.
• Как компонент специальных стёкол и огнеупоров.
• Как добавка к вольфраму при изготовлении нитей накаливания электрических ламп.
• В микроэлектронике применяется как замена оксида кремния при изготовлении МДП-транзисторов благодаря высокому коэффициенту относительной диэлектрической проницаемости, для аморфной формы находится в пределах от 20 до 25, что в 5—7 раз превышает этот показатель у традиционно использовавшегося в качестве подзатворного диэлектрика диоксида кремния.
• Позволяет диагностировать и лечить зубной налет при регулярном стоматологическом осмотре.

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга