Kositrov dioksid

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Kositrov dioksid
3D model of tin dioxide, red atom is oxide
Vzorec kositrovega dioksida
IUPAC-ime kositrov dioksid
Druga imena staní oksid, kositrov(IV) oksid, kositrov cvet,[1] kasiterit
Identifikatorji
Številka CAS 18282-10-5,13472-47-4 (hidrat)
PubChem 29011
EC-number 242-159-0
RTECS število XQ4000000
SMILES
ChemSpider 26988
Lastnosti
Molekulska formula O2Sn
Molska masa 150,71 g mol−1
Videz bel prah
Vonj brez vonja
Gostota 6,95 g/cm3 (20 °C)[2]
6,85 g/cm3 (24 °C)[3]
Tališče

1630 °C, 1903 K, 2966 °F

Vrelišče

1800-1900 °C, 173 K, -1588 °F (
sublimira[2])

Topnost (voda) netopen[3]
Topnost topen v vročih koncentriranih alkalijah[3] in koncentriranih kislinah, netopen v etanolu[2]
Magnetna občutljivost −4,1•10−5 cm3/mol[3]
Lomni količnik (nD) 2,006[4]
Struktura
Kristalna struktura tetragonalna,
Pearsonov simbol: tP6[5]
Prostorska skupina P42/mnm, No. 136[5]
Mrežna konstanta a = 4,737 Å
Mrežni kot α = 90°, β = 90°, γ = 90°
Termokemija
Standardna tvorbena
entalpija
ΔfHo298
−577,63 kJ/mol[3][6]
Standardna molarna
entropija
So298
49,04 J/mol•K[3][6]
Specifična toplota, C 52,6 J/mol•K[3]
Nevarnosti
Varnostni list ICSC 0954
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
1
 
 
LD50 > 20 g/kg (podgana, oralno)[7]
Sorodne snovi
Sorodno kositrovi oksidi kositrov(II) oksid
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za
material v standardnem stanju (pri 25 °C, 100 kPa)

Kositrov dioksid, kositrov(IV) oksid ali staní oksid je anorganska spojina s formulo SnO2. Mineralna oblika SnO2 je kasiterit, ki je glavna kositrova ruda.[8] Kositrov dioksid je brezbarvna, diamagnetna in amfoterna trdnina in najpomembnejša surovina za kemijo kositra.

Struktura[uredi | uredi kodo]

Vlakna kositrovega dioksida, gledana skozi optični mikroskop

Kristalni SnO2 ima tetragonalno kristalno strukturo rutila, v kateri imajo kositrovi atomi koordinacijo 6, kisikovi pa 3.[8] Spojina se običajno obravnava kot polprevodnik tipa n s pomanjkanjem kisika.[9] Hidrirane oblike SnO2 so se v preteklosti obravnavale kot kositrove kisline, čeprav so v resnici hidrirani delci SnO2, katerih sestava je odvisna od velikosti delcev.[10]

Priprava[uredi | uredi kodo]

Naravni kositrov dioksid vsebuje nečistoče, zato se najprej reducira v kovinski kositer, ki se nato sežge v zraku.[10] Letna proizvodnja je približno 10 tisoč ton.[10] Industrijska redukcija oksida v kovinski kositer poteka z ogljikom pri temperaturi 1200-1300 °C.[11]

Amfoternost[uredi | uredi kodo]

SnO2 je amfoteren oksid, kljub temu, da ni topen v vodi, kasiteritna ruda pa slabo topna v kislinah in bazah.[12] »Stanojeva kislina« je hidriran kositrov dioksid, ki se imenuje tudi »stani hidroksid«.

Kositrovi oksidi so topni v kislinah. Z raztapljanjem v halogenvodikovih kislinah nastanejo heksahalostanati, na primer [SnI6]2−.[13] Eno od poročil omenja, da je za njegovo tvorbo potrebno nekaj urno kuhanje v refluktirajoči HI:[14]

Z raztapljanjem v žveplovi kislini nastane stano sulfat:[10]

Z raztapljanjem v močnih bazah, na primer v natrijevem hidroksidu, nastane stanat s formulo Na2SnO3.[10] Z raztapljanjem strjene taline SnO2/NaOH v vodi nastane sol Na2[Sn(OH)6]2, ki se uporablja v industriji barvil.[10]

Glazure za keramiko[uredi | uredi kodo]

Kositrov dioksid se uporablja kot sredstvo za motnenje in belo barvilo v glazurah za keramiko,[15] še posebej za lončenino, sanitarno keramiko in keramične ploščice. V stekleni masi ostane po žganju v suspenziji. Ker se njegov visok lomni količnik (2,006) dovolj razlikuje od lomnega količnika steklene matrice, se svetloba razprši in s tem poveča motnost glazure. Stopnja raztopitve narašča s temperaturo žganja, s čimer se seveda zmanjša motnost.[16] Četudi je topnost kositrovega dioksida odvisna tudi od drugih komponent v glazuri, je na splošno majhna. Topnost povečujejo Na2O, K2O in B2O3 in zmanjšujejo CaO, BaO, ZnO, Al2O3, delno tudi PbO.[17]

SnO2 se je uporabljal kot pigment za steklo, emajle in keramične glazure. Čisti SnO2 daje mlečno belo barvo. Dodatki drugih kovinskih oksidov izdelek obarvajo: V2O5 rumeno, Cr2O3 rožnato, Sb2O5 sivo modro, itd..[10]

Poliranje[uredi | uredi kodo]

Kositrov dioksid se lahko uporablja samostojno ali v zmesi s svinčevim oksidom kot sredstvo za poliranje[10] stekla, nakita, marmorja in srebra.[1] Čist SnO2 so imenovali »prašek za poliranje«[12] ali »zlatarski prašek«.[1]

Prevleke za steklo[uredi | uredi kodo]

Steklo se prevleče s kositrovim dioksidom z naparevanjem stano klorida (SnCl4)[8] ali organokositrovih trihalidov,[18] na primer butilkositrovega triklorida (C4H9SnCl3). Na ta način se na primer na steklenice nanese manj kot 0,1 μm debel sloj SnO2, ki omogoči, da se steklenic oprime zaščitni premaz polimera, na primer polietilena.[8]

Debelejši nanosi, ki vsebujejo Sb4+ ali F- ione, so električno prevodni in se uporabljajo v elektroluminiscentnih napravah.[8]

Zaznavanje plinov[uredi | uredi kodo]

Žice iz SnO2 se uporabljajo za zaznavanje plinov, na primer v detektorjih ogljikovega monoksida.

Uporablja se tudi v senzorjih za vnetljive pline. V teh primerih je senzor segret na konstantno temperaturi nekaj sto stopinj Celzija. Prisotnost vnetljivega plina zmanjša njegovo električno upornost.[19] Preučili so tudi dopiranje z različnimi spojinami, na primer CuO.[20] Dopiranje s kobaltom in manganom daje snov, ki je uporabna na primer za visokonapetostne varistorje.[21] S kositrovim dioksidom se lahko dopirajo železovi in manganovi oksidi.[22]

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. 1,0 1,1 1,2 Material Name: stannic oxide. Museum of Fine Arts, Boston. Pridobljeno 29. marca 2013.
  2. 2,0 2,1 2,2 CID 29011. PubChem.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 D.R. Lide, urednik (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. izdaja. Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-1-4200-9084-0.
  4. P. Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemicals. The McGraw-Hill Companies, Inc. str. 940. ISBN 0-07-049439-8.
  5. 5,0 5,1 5,2 W.H. Baur (1956). Über die Verfeinerung der Kristallstrukturbestimmung einiger Vertreter des Rutiltyps: TiO2, SnO2, GeO2 und MgF2. Acta Crystallographica 9 (6): 515–520. doi: 10.1107/S0365110X56001388.
  6. 6,0 6,1 P.J. Linstrom, W.G. Mallard, urednika. Stannic oxide. NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD. http://webbook.nist.gov. Pridobljeno 4. julija 2014.
  7. 7,0 7,1 MSDS of Tin(IV) oxide. Fisher Scientific. Pridobljeno 4. julija 2014.
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 N.N. Greenwood, A. Earnshaw (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. str. 447–448. ISBN 0-08-022057-6.
  9. L. Smart, E.A. Moore (2005). CRC Solid State Chemistry. An Introduction Press. ISBN 0-7487-7516-1.
  10. 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 10,5 10,6 10,7 Holleman, A. F.; et al. (2001). Inorganic Chemistry. (1 izd.). San Diego [etc.] : Academic Press ; Berlin ; New York : De Gruyter, cop. COBISS 24318981. ISBN 0-12-352651-5. 
  11. J.L. Wardell (1995). Tin: Inorganic chemistry. Encyclopedia of Inorganic Chemistry. John Wiley & Son Ltd.. ISBN 0-471-93620-0.
  12. 12,0 12,1 F. Sherwood. Inorganic & Theoretical chemistry. 6. izdaja. Heineman, 1942.
  13. P.G. Harrison (1989). Chemistry of tin. Donaldson & Grimes.
  14. E.R. Caley (1932). The Action Of Hydriodic Acid On Stannic Oxide. J. Am. Chem. Soc. 54 (8): 3240–3243. doi: 10.1021/ja01347a028.
  15. A.B.Searle. The Glazer’s Book. 2. izdaja. The Technical Press Limited. London. 1935.
  16. E.Bourry (1926). A Treatise On Ceramic Industries. 4. izdaja. Scott, Greenwood & son. London.
  17. C.W.Parmelee, C.G.Harman (1973). Ceramic Glazes. 3. izdaja. Cahners Books, Boston, Massachusetts.
  18. US patent 4130673.
  19. J. Watson. The stannic oxide semiconductor gas sensor. The Electrical engineering Handbook. 3. izdaja. Sensors Nanoscience Biomedical Engineering and Instruments. ISBN 0-8493-7346-8.
  20. Wang, Chun-Ming; Wang, Jin-Feng; Su, Wen-Bin (2006). Microstructural Morphology and Electrical Properties of Copper- and Niobium-Doped Tin Dioxide Polycrystalline Varistors. Journal of the American Ceramic Society 89 (8): 2502–2508. doi: 10.1111/j.1551-2916.2006.01076.x.
  21. A. Dibb A, M. Cilense. P.R. Bueno, Y. Maniette, J.A. Varela, E. Longo (2006). Evaluation of Rare Earth Oxides doping SnO2.(Co0.25,Mn0.75)O-based Varistor System. Materials Research 9 (3): 339–343. doi: 10.1590/S1516-14392006000300015.
  22. A. Punnoose, J. Hays, A. Thurber, M.H. Engelhard, R.K. Kukkadapu, C. Wang, V. Shutthanandan, S. Thevuthasan (2005). Development of high-temperature ferromagnetism in SnO2 and paramagnetism in SnO by Fe doping. Phys. Rev. B 72 (8): 054402. doi: 10.1103/PhysRevB.72.054402.

Glej tudi[uredi | uredi kodo]