Оксид олова(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 о́лова(IV) (диокси́д олова, двуо́кись олова, касситерит) — бинарное неорганическое соединение, оксид металла олова с формулой SnOШаблон:Sub. Белые кристаллы, нерастворимые в воде.

Нахождение в природе

В природе встречается минерал касситерит — SnOШаблон:Sub, основная руда олова, который в чистом виде бесцветен, однако примеси придают ему самые различные цвета.

Получение

Сжигание олова в воздухе или в кислороде при высокой температуре:

$\mathrm{S}\mathrm{n}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{>220{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Окисление кислородом воздуха монооксида олова:

$2\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{220{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }2\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Диспропорционирование при нагревании монооксида олова:

$2\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}\stackrel{400{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{S}\mathrm{n}$.

Окисление олова горячей концентрированной азотной кислотой:

$\mathrm{S}\mathrm{n}+4\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{T}}{\to }\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Разложение сульфата олова при нагревании:

$\mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\stackrel{150-200{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\uparrow$,

или взаимодействием сульфата олова(IV) с разбавленной щёлочью:

$\mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2+4\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\downarrow +2\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Прокаливание на воздухе моносульфида олова:

$\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{S}+2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{T}}{\to }\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$.

Физические свойства

Оксид олова(IV) из раствора при осаждении выделяется в виде гидрата переменного состава SnOШаблон:Sub·Шаблон:MathHШаблон:SubO, где $1\le n\le 2,$ так называемая Шаблон:Math-модификация). При стоянии осадка переходит химически пассивную Шаблон:Math-модификацию ($n\le 1$). Соединения со стехиометрическим составом гидратов не выделены.

В воде практически нерастворим, Шаблон:MathПР = 57,32. Нерастворим также в этаноле и других не взаимодействующих с веществом растворителях.

При высушивании гидрата диоксида олова образуется аморфный белый порошок с плотностью Шаблон:Nobr, переходящий при нагревании в кристаллическую модификацию с плотностью Шаблон:Nobr.

Оксид олова(IV) образует прозрачные бесцветные кристаллы Шаблон:Крист, — кристаллическая структура типа рутила (диоксида титана).

Молярная энтропия Шаблон:Nobr. Теплоёмкость Шаблон:Nobr. Стандартная энтальпия образования Шаблон:Nobr.

Является широкозонным полупроводником Шаблон:Math-типа, при Шаблон:Nobr ширина запрещённой зоны Шаблон:Nobr, подвижность электронов Шаблон:Nobr, концентрация носителей Шаблон:Nobr, удельное электрическое сопротивление Шаблон:Nobr. Легирование элементами V группы, например, сурьмой увеличивает электрическую проводимость на 3—5 порядков.

Диамагнитен. Молярная магнитная восприимчивость Шаблон:Nobr.

Диоксид олова прозрачен в видимом свете, отражает инфракрасное излучение с длиной волны более Шаблон:Nobr.

Температура плавления 1630 °C. При высокой температуре испаряется с разложением на монооксид олова (и его ди-, три- и тетрамеры) и кислород.

Химические свойства

Гидратированная форма переходит в кристаллическую при нагревании:

$\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\cdot n\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{600{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+n\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Растворяется в концентрированных кислотах:

$\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+6\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2(\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_6)+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

При нагревании растворяется в разбавленных кислотах:

$\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{100{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Растворяется в растворах концентрированных щелочей:

$\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{60-70{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2[\mathrm{S}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_6]$.

При сплавлении с щелочами и карбонатами образует метастаннаты:

$\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{350-400{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

а с оксидами щелочных металлов образует ортостаннаты:

$\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{500{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{K}{\phantom{A}}_4\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$.

• Восстанавливается водородом или углеродом до металлического олова:

$\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\stackrel{500-600{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{S}\mathrm{n}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

$\mathrm{S}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{C}\stackrel{800-900{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }\mathrm{S}\mathrm{n}+2\mathrm{C}\mathrm{O}$.

Применение

В качестве катализатора

В сочетании с оксидами ванадия его используют в качестве катализатора для окисления ароматических соединений в синтезе карбоновых кислот и ангидридов кислот, катализатора реакций замещения и гидролиза.

В датчиках газообразных горючих газов.

Плёнки из диоксида олова, нанесённые на стекло или керамику применяются в датчиках горючих газов в воздухе — метана, пропана, оксида углерода и других горючих газов. Нагретый до температуры в несколько сотен градусов Цельсия материал в присутствии горючих газов обратимо частично восстанавливается с изменением стехиометрического соотношения в сторону обеднения кислородом, что приводит к снижению электрического сопротивления плёнки. Для применения в датчиках газа изучалось легирование диоксида олова различными соединениями, например, оксидом меди(II).

В электронной промышленности

Основное применение соединения для создания прозрачных токопроводящих плёнок в различных приборах — жидкокристаллических дисплеях, фотогальванических элементах и в других приборах. Нанесение плёнки вещества производится из газовой фазы разложением летучих соединений олова, для повышения электропроводности соединение обычно легируют сурьмой и соединениями фтора.

Также применяется для создания прозрачных проводящих обогревательных противообледенительных плёнок на стеклянной поверхности окон транспортных средств.

Применяется в материалах контактов электрических коммутационных аппаратов, например, серебряных контактов электромагнитных реле — в материал вводят Шаблон:Nobr2—14 % диоксида олова. Ранее для этой цели использовали весьма токсичный оксид кадмия.

Легирование кобальтом и марганцем дает материал, который можно использовать, например, в высоковольтных варисторах.

Легирование диоксида олова оксидами железа или марганца образует высокотемпературный ферромагнитный материал.

В стекольной и керамической промышленности в качестве белого пигмента

Диоксид олова плохо растворяется в расплавленной силикатной или боросиликатной стекломассе и имеет высокий показатель преломления относительно силикатного связующего, поэтому его микрочастицы в составе стёкол рассеивают свет, придавая стеклянной массе молочно-белый цвет и используется в производстве матовых стёкол, глазурованной керамической настенной плитке, сантехнических фаянсовых изделиях и др.

Изменяя состав стекломассы и технологию её приготовления можно изменять степень матовости продукта, так как растворимость диоксида олова увеличивается при повышении температуры обжига и увеличении концентрации в стекломассе оксидов щелочных металлов ($\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{O},\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$) и оксида бора $\mathrm{B}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ и снижается при увеличении содержания оксидов щелочноземельных металлов ($\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O},\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{O}$), оксидов алюминия, цинка и свинца. Чистый диоксид олова придаёт глазури белый цвет, который можно изменить добавлением оксидов других элементов, например, оксид ванадия придаёт глазури жёлтый цвет, хрома — розовый, сурьмы — серовато-синий.

Покрытия на стекле

Тончайшие плёнки диоксида олова Шаблон:Nobr применяются в качестве адгезионного подслоя для нанесения на поверхность стеклянной посуды (в основном на бутылках, банках, сортовой посуде) полимерного покрытия, например, полиэтиленового. Нанесение таких тонких плёнок производится разложением на поверхности горячего стеклянного изделия летучих соединений олова, например, тетрахлорида олова или оловоорганических соединений, например, трихлорида бутилолова.

В качестве абразивного материала

Микрокристаллы соединения имеют высокую твёрдость и применяется в составе полировальных паст и суспензий для полировки изделий из металлов, стекла, керамики, природных камней.

Безопасность

Соединение малотоксично, ЛД₅₀ для крыс Шаблон:Nobr перорально. Пыль соединения вредно влияет на органы дыхания. Предельно допустимая концентрация пыли в воздухе производственных помещений Шаблон:Nobr

Литература

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

Шаблон:Внешние ссылки Шаблон:Оксиды Шаблон:Соединения олова