Óxido de estaño (IV)
| Óxido de estaño(IV) | |
|---|---|
| General | |
Nombre sistemático |
Óxido de estaño(IV) |
| nombres tradicionales | Óxido de estaño, dióxido de estaño, dióxido de estaño; casiterita |
| química fórmula | SnO2 _ |
| Rata. fórmula | SnO2 _ |
| Propiedades físicas | |
| Estado | cristales blancos |
| Masa molar | 150,71 g/ mol |
| Densidad | 7,0096 g/cm3 [ 1 ] |
| Propiedades termales | |
| La temperatura | |
| • fusión | 1630°C [1] |
| • hirviendo | 2500 (dec.) [1] °C |
| • descomposición | − |
| mol. capacidad calorífica | 53,2 [1] J/(mol·K) |
| entalpía | |
| • educación | −577,63 [1] kJ/mol |
| Presion de vapor | 0 ± 1 mm Hg [3] |
| Propiedades químicas | |
| Solubilidad | |
| • en agua | insoluble |
| Propiedades ópticas | |
| Índice de refracción | 2.006 (línea D de sodio 589,29 nm ) [2] |
| Estructura | |
| Estructura cristalina | tipo rutilo tetragonal |
| Clasificación | |
| registro número CAS | 18282-10-5 |
| PubChem | 29011 |
| registro Número EINECS | 242-159-0 |
| SONRISAS | O=[Sn]=O |
| InChI | InChI=1S/2O.SnXOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N |
| RTECS | XQ4000000 |
| CHEBI | 52991 |
| ChemSpider | 26988 |
| La seguridad | |
| LD 50 | ratas, vo 20 g/kg mg/kg |
| Toxicidad | bajo |
| NFPA 704 |
0
una
0 |
| Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario. | |
El óxido de estaño (IV) ( dióxido de estaño, dióxido de estaño, casiterita ) es un compuesto inorgánico binario , óxido metálico de estaño con la fórmula SnO 2 . Cristales blancos, insolubles en agua.
Estar en la naturaleza
En la naturaleza, se encuentra el mineral casiterita - SnO 2 , el principal mineral de estaño, que es incoloro en su forma pura, pero las impurezas le dan una variedad de colores.
Conseguir
Quema de estaño en aire u oxígeno a alta temperatura:
.![{\displaystyle {\ce {Sn + O2 ->[>220^oC] SnO2}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/04504a554a4b00d609cb0693fd47aa9269bc8a10)
Oxidación con oxígeno del aire del monóxido de estaño :
.![{\displaystyle {\ce {2SnO + O2 ->[220^oC] 2SnO2}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1214b5ecaf66235ee827fb1caea4eed83ebd2f37)
Desproporción al calentar monóxido de estaño :
.![{\displaystyle {\ce {2SnO ->[400^oC] SnO2 + Sn}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c7525b68c1de92f172d283fbe2e83ed6c6329ffc)
Oxidación de estaño con ácido nítrico concentrado caliente :
.![{\displaystyle {\ce {Sn + 4HNO3 ->[T]SnO2 + 4NO2 ^ + 2H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9aaa9960d1b83fad8def62565c0a6230712497fa)
Descomposición del sulfato de estaño cuando se calienta:
,![{\displaystyle {\ce {Sn(SO4)2 ->[150-200^oC] SnO2 + 2SO3 ^}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8ed1976bb747a3386000578832b84864fb771d75)
o por la interacción de sulfato de estaño (IV) con álcali diluido :
.
Calcinación al aire de monosulfuro de estaño :
.![{\displaystyle {\ce {SnS + 2O2 ->[T] SnO2 + SO2 ^}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1d7c468cabf4b5da3d1cfdc4a77f2505e3223726)
Propiedades físicas
El óxido de estaño (IV) se libera de la solución durante la precipitación en forma de un hidrato de composición variable SnO 2 · n H 2 O, donde se denomina modificación α ). En reposo, el sedimento pasa por una modificación β químicamente pasiva ( ). No se han aislado compuestos con una composición estequiométrica de hidratos.
Es prácticamente insoluble en agua, p PR = 57,32. También es insoluble en etanol y otros solventes que no interactúan con la sustancia.
Cuando se seca el hidrato de dióxido de estaño, se forma un polvo blanco amorfo con una densidad de 7,036 g/cm³ , que al calentarse se transforma en una modificación cristalina con una densidad de 6,95 g/cm³ .
El óxido de estaño (IV) forma cristales incoloros transparentes del sistema de cristal tetragonal , grupo espacial P 4 2 / mnm , parámetros de celda a = 0.4718 nm , c = 0.3161 nm , Z = 2 , - estructura cristalina de tipo rutilo ( dióxido de titanio ).
Entropía molar Ssobre
298\u003d 49.01 J / (mol K) . Capacidad calorífica Co
pag\u003d 53.2 J / (mol K) . Entalpía estándar de formación ΔHoh
arr= −577,63 kJ/mol [1] .
Es un semiconductor tipo n de brecha ancha , a 300 K la brecha de banda es de 3,6 eV , la movilidad de los electrones es de 7 cm 2 / (V s) , la concentración de portadores es de 3,5 × 10 14 cm −3 , la resistividad eléctrica es de 3,4 10 3 ohm cm . El dopaje con elementos del grupo V, por ejemplo, el antimonio aumenta la conductividad eléctrica entre 3 y 5 órdenes de magnitud [1] .
Diamagnético . Susceptibilidad magnética molar χ mol = −4.1 10 −5 mol −1 [4] .
El dióxido de estaño es transparente a la luz visible, refleja la radiación infrarroja con una longitud de onda de más de 2000 nm [1] .
Punto de fusión 1630 °C [1] . A altas temperaturas, se evapora con descomposición en monóxido de estaño (y sus di-, tri- y tetrámeros) y oxígeno [1] .
Propiedades químicas
La forma hidratada se vuelve cristalina cuando se calienta:
.![{\displaystyle {\ce {SnO2.nH2O ->[600^oC] SnO2 + nH2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/99244841f740dcbdde806d6619106d414f62a751)
Soluble en ácidos concentrados:
.
Cuando se calienta, se disuelve en ácidos diluidos:
.![{\displaystyle {\ce {SnO2 + 2H2SO4 ->[100^oC] Sn(SO4)2 + 2H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c8a59168bfdf5cb8e673331be4df7f84691f7aff)
Soluble en soluciones alcalinas concentradas:
.![{\displaystyle {\ce {SnO2 + 2NaOH + 2H2O ->[60-70^oC] Na2[Sn(OH)6]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a9c4273e5ddab9ff8ea03c09da577533b8830acf)
Cuando se fusiona con álcalis y carbonatos, forma meta estannatos :
,![{\displaystyle {\ce {SnO2 + 2NaOH ->[350-400^oC] Na2SnO3 + H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b3eae3c45b5cfe9cf880055fd3bf4075eebf4947)
y con óxidos de metales alcalinos forma ortostannatos:
. , .![{\displaystyle {\ce {SnO2 + 2K2O ->[500^oC] K4SnO4))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d6730e34ef7129879811c4306f64a0dd77e77487)
![{\displaystyle {\ce {SnO2 + 2H_2 ->[500-600^oC] Sn + 2H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ced86a0493ac22a6c207e92c5cb659a7bb5be185)
![{\displaystyle {\ce {SnO2 + 2C ->[800-900^oC] Sn + 2CO))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6ac79a34074cd5b31551726f19e46d03298d0691)
Aplicación
como catalizadorEn combinación con los óxidos de vanadio, se utiliza como catalizador para la oxidación de compuestos aromáticos en la síntesis de ácidos carboxílicos y anhídridos de ácido , como catalizador para reacciones de sustitución e hidrólisis.
En sensores de gases combustibles gaseosos.Las películas de óxido de estaño depositadas sobre vidrio o cerámica se utilizan en sensores para gases combustibles en el aire: metano , propano , monóxido de carbono y otros gases combustibles. El material calentado a una temperatura de varios cientos de grados Celsius en presencia de gases combustibles se reduce parcialmente de forma reversible con un cambio en la relación estequiométrica hacia el agotamiento del oxígeno, lo que conduce a una disminución en la resistencia eléctrica de la película [5] . Para su uso en sensores de gas, se estudió el dopaje de dióxido de estaño con varios compuestos, por ejemplo, óxido de cobre (II) [6] .
En la industria electrónicaLa aplicación principal del compuesto es crear películas conductoras transparentes en varios dispositivos: pantallas de cristal líquido , células fotovoltaicas y otros dispositivos. La película de sustancia se deposita a partir de la fase gaseosa por descomposición de compuestos volátiles de estaño; para aumentar la conductividad eléctrica, el compuesto suele doparse con compuestos de antimonio y flúor .
También se utiliza para crear películas anticongelantes de calefacción conductoras transparentes en la superficie de vidrio de las ventanas de los vehículos.
Se utiliza en materiales de contacto de dispositivos de conmutación eléctrica, por ejemplo, contactos de plata de relés electromagnéticos - Plantilla: Nobr2-14% de dióxido de estaño se introduce en el material. Anteriormente, el óxido de cadmio altamente tóxico se usaba para este propósito .
El dopaje con cobalto y manganeso proporciona un material que se puede utilizar, por ejemplo, en varistores de alta tensión [7] .
El dopaje del dióxido de estaño con óxidos de hierro o manganeso forma un material ferromagnético de alta temperatura [8] .
En la industria del vidrio y la cerámica como pigmento blancoEl dióxido de estaño es poco soluble en silicato fundido o masa de vidrio de borosilicato y tiene un alto índice de refracción en relación con el aglutinante de silicato, por lo que sus micropartículas en el vidrio dispersan la luz, dando a la masa de vidrio un color blanco lechoso y se utiliza en la producción de vidrio esmerilado. revestimientos cerámicos esmaltados, productos de loza sanitaria y otros [ 9]
Al cambiar la composición de la masa de vidrio y la tecnología de su preparación, es posible cambiar el grado de turbidez del producto, ya que la solubilidad del dióxido de estaño aumenta con el aumento de la temperatura de cocción y el aumento de la concentración de álcali. óxidos metálicos ( ) y óxido de boro en la masa de vidrio, y disminuye al aumentar el contenido de óxidos de metales alcalinotérreos ( ), óxidos de aluminio , zinc y plomo [10] . El dióxido de estaño puro le da al esmalte un color blanco, que se puede cambiar agregando óxidos de otros elementos, por ejemplo, el óxido de vanadio le da al esmalte amarillo, cromo - rosa, antimonio - azul grisáceo [11] .
Recubrimientos sobre vidrio
Las películas más delgadas de dióxido de estaño (~0,1 micras) se utilizan como subcapa adhesiva para aplicar un revestimiento de polímero, por ejemplo, polietileno , a la superficie de la cristalería (principalmente en botellas, latas, platos de alta calidad) . La aplicación de tales películas delgadas se lleva a cabo mediante la descomposición en la superficie de un producto de vidrio caliente de compuestos volátiles de estaño, por ejemplo, tetracloruro de estaño o compuestos orgánicos de estaño , por ejemplo, tricloruro de butilestaño .
como abrasivoLos microcristales del compuesto tienen una gran dureza y se utilizan como parte de pastas y suspensiones para pulir metales, vidrio, cerámica y piedras naturales.
Seguridad
El compuesto tiene baja toxicidad, LD50 para ratas 20 g/kg por vía oral. El polvo del compuesto afecta negativamente al sistema respiratorio. La concentración máxima admisible de polvo en el aire de locales industriales es de 2 mg/m 3 .
Notas
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Kovtunenko P. V., Nesterova I. L. Óxidos de estaño // Enciclopedia química : en 5 volúmenes / Cap. edición I. L. Knunyants . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1992. - T. 3: Cobre - Polímero. - S. 380-381. — 639 pág. - 48.000 ejemplares. — ISBN 5-85270-039-8 .
- ↑ Pradyot, Patnaik. Manual de Químicos Inorgánicos (indefinido) . - The McGraw-Hill Companies, Inc., 2003. - P. 940. - ISBN 0-07-049439-8 .
- ↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0616.html
- ↑ Manual CRC de Química y Física / DR Lide (Ed.). — 90ª edición. — Prensa de la CRC; Taylor y Francis, 2009, págs. 4-147. — 2828 pág. — ISBN 1420090844 .
- ↑ Joseph Watson El sensor de gas semiconductor de óxido estánnico en The Electrical Engineering Handbook 3d Edition; Sensores Nanociencia Ingeniería e instrumentos biomédicos ed RC Dorf CRC Press Taylor and Francis ISBN 0-8493-7346-8
- ↑ Wang, Chun-Ming; Wang, Jin Feng; Su, Wen Bin. Morfología microestructural y propiedades eléctricas de varistores policristalinos de óxido de estaño (IV) dopado con cobre y niobio // Revista de la Sociedad Americana de Cerámica : diario. - 2006. - vol. 89 , núm. 8 _ - P. 2502-2508 . -doi : 10.1111/ j.1551-2916.2006.01076.x . [1] Archivado el 1 de octubre de 2012 en Wayback Machine .
- ↑ Dibb A.; Cilence M; BuenoPR; Maniette Y.; Varela JA; Longo E. Evaluación del dopaje de óxidos de tierras raras con SnO 2 .(Co 0.25 ,Mn 0.75 )O-based Varistor System // Materials Research : revista. - 2006. - vol. 9 , núm. 3 . - P. 339-343 . -doi : 10.1590/ S1516-14392006000300015 .
- ↑ A. Punoose; J. Hays; A. Thurber; MH Engelhard; RK Kukkadapu; C.Wang; V. Shutthanandan; S. Thevuthasan. Desarrollo de ferromagnetismo de alta temperatura en SnO2 y paramagnetismo en SnO por Fedoping // Physical Review B : revista. - 2005. - vol. 72 , núm. 8 _ — Pág. 054402 . -doi : 10.1103 / PhysRevB.72.054402 .
- ↑ 'El libro de Glazer' - 2ª edición. AB Searle. La prensa técnica limitada. Londres. 1935.
- ↑ 'Esmaltes cerámicos' Tercera edición. C. W. Parmelee y C. G. Harman. Libros Cahners , Boston, Massachusetts. 1973.
- ↑ Holleman, Arnold Frederick; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils, ed., Inorganic Chemistry, traducido por Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlín: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5 .
Literatura
- Lidin R. A. et al. Propiedades químicas de sustancias inorgánicas: Proc. asignación para universidades. - 3ra ed., rev. - M. : Química, 2000. - 480 p. — ISBN 5-7245-1163-0 .
- Ripan R., Chetyanu I. Química inorgánica. Química de los metales. - M. : Mir, 1971. - T. 1. - 561 p.
- Manual de un químico / Consejo editorial: Nikolsky B.P. et al. - 2.ª ed., corregida. - M. - L .: Química, 1966. - T. 1. - 1072 p.
- Manual de un químico / Consejo editorial: Nikolsky B.P. et al. - 3ra ed., corregida. - L. : Química, 1971. - T. 2. - 1168 p.
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