Русская Википедия:Оксид гафния(IV)
Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Окси́д га́фния(IV) — бинарное неорганическое соединение металла гафния и кислорода с формулой HfOШаблон:Sub, бесцветные кристаллы или белый порошок, не растворим в воде, из растворов солей выделяется в виде гидрата.
Получение
- Сжиганием металлического гафния в кислороде:
- <math>\mathsf{Hf + O_2 \ \xrightarrow{700^oC}\ HfO_2 }.</math>
- Действием перегретым па́ром на металлический гафний:
- <math>\mathsf{Hf + 2H_2O \ \xrightarrow{300^oC}\ HfO_2 + 2H_2 }.</math>
- Разложением при нагревании дигидроксид-оксида гафния:
- <math>\mathsf{HfO(OH)_2 \ \xrightarrow{600-1000^oC}\ HfO_2 + H_2O }.</math>
- Окислением кислородом хлорида гафния(IV):
- <math>\mathsf{HfCl_4 + O_2 \ \xrightarrow{500^oC}\ HfO_2 + 2Cl_2 }.</math>
- Разложением при нагревании оксид-дихлорида гафния:
- <math>\mathsf{2HfOCl_2 \ \xrightarrow{300^oC}\ HfO_2 + HfCl_4 }.</math>
- Разложением перегретым па́ром оксид-дихлорида гафния:
- <math>\mathsf{HfOCl_2 + H_2O \ \xrightarrow{300^oC}\ HfO_2 + 2HCl }.</math>
- <math>\mathsf{Hf(C_2O_4)_2 \ \xrightarrow{T}\ HfO_2 + 2CO_2 + 2CO },</math>
- <math>\mathsf{Hf(SO_4)_2 \ \xrightarrow{T}\ HfO_2 + 2SO_3 }.</math>
Физические свойства
Оксид гафния(IV) представляет собой бесцветные кристаллы, в мелкодисперсном состоянии — белый порошок, кристаллизуется в нескольких кристаллических модификациях:
- Моноклинная сингония, параметры ячейки a = 0,511 нм, b = 0,514 нм, c = 0,528 нм, β = 99,73°, плотность 9,68 г/см³, устойчива при температуре ниже 1650°С.
- Тетрагональная сингония, параметры ячейки a = 0,514 нм, c = 0,525 нм, плотность 10,01 г/см³, устойчива при температуре от 1650°С и до ≈2500°С.
- Кубическая сингония, параметры ячейки a = 0,511 нм, плотность 10,43 г/см³, устойчива при температуре выше ≈2500°С.
Не растворяется в воде, р ПР = 63,94.
Химические свойства
При осаждении из водных растворов образуется осадок плохо растворимого желтоватого гидрата состава HfOШаблон:Sub•n HШаблон:SubO.
Прокалённый оксид гафния химически более инертен.
- Гидратированная форма при нагревании разлагается до дигидроксид-оксида гафния:
- <math>\mathsf{HfO_2\cdot n H_2O \ \xrightarrow{140-200^oC}\ HfO(OH)_2 + (n-1)H_2O }.</math>
- Медленно реагирует с серной кислотой:
- <math>\mathsf{HfO_2 + 2H_2SO_4 \ \xrightarrow{\tau}\ Hf(SO_4)_2\downarrow + 2H_2O }.</math>
- Реагирует с концентрированной плавиковой кислотой:
- <math>\mathsf{HfO_2 + 4HF \ \xrightarrow{}\ H_2[HfOF_4] + H_2O }.</math>
- Реагирует с галогенами в присутствии восстановителей:
- <math>\mathsf{HfO_2 + 2Cl_2 + C \ \xrightarrow{500^oC}\ HfCl_4 + CO_2 }.</math>
- При сплавлении с гидроксидами, оксидами щелочных металлов образует соли гафниевой кислоты — гафнаты:
- <math>\mathsf{HfO_2 + 2NaOH \ \xrightarrow{1000-1100^oC}\ Na_2HfO_3 + H_2O}.</math>
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, превышающему в 5—7 раз этот показатель у традиционно использовавшегося в качестве подзатворного диэлектрика диоксида кремния[1].
- Позволяет диагностировать и лечить зубной налет при регулярном стоматологическом осмотре[2].
Примечания
Литература
Шаблон:Оксиды Шаблон:Соединения гафния
