Окси́д га́фния(IV) — бинарное неорганическое соединение металла гафния и кислорода с формулой HfO2, бесцветные кристаллы или белый порошок, нерастворим в воде, из растворов солей выделяется в виде кристаллогидрата.
Получение Сжиганием металлического гафния в кислороде:
Hf + O2 ->[\ce{700\ ^{o}C}] HfO2.
Действием перегретого па́ра на металлический гафний:
Hf + 2 H2O ->[\ce{300\ ^{o}C}] HfO2 + 2 H2.
Разложением при нагревании дигидроксид-оксида гафния:
HfO(OH)2 ->[\ce{600-1000\ ^{o}C}] HfO2 + H2O.
Окислением кислородом хлорида гафния(IV):
HfCl4 + O2 ->[\ce{500\ ^{o}C}] HfO2 + 2 Cl2.
Разложением при нагревании оксид-дихлорида гафния:
2 HfOCl2 ->[\ce{300\ ^{o}C}] HfO2 + HfCl4.
Разложением перегретым па́ром оксид-дихлорида гафния:
HfOCl2 + H2O ->[\ce{300\ ^{o}C}] HfO2 + 2 HCl.
Пиролизом оксалата, сульфата и других солей гафния:
Hf(C2O4)2 ->[\ce{T}] HfO2 + 2 CO2 + 2 CO, Hf(SO4)2 ->[\ce{T}] HfO2 + 2 SO3.
Физические свойства Оксид гафния(IV) представляет собой бесцветные кристаллы, в мелкодисперсном состоянии — белый порошок, кристаллизуется в нескольких кристаллических модификациях:
Моноклинная сингония, параметры ячейки a = b = c = β = 99,73°, плотность устойчива при температуре ниже Тетрагональная сингония, параметры ячейки a = c = плотность устойчива при температуре от и до Кубическая сингония, параметры ячейки a = плотность устойчива при температуре выше
Не растворяется в воде, р ПР = 63,94.
Химические свойства При осаждении из водных растворов образуется осадок плохо растворимого желтоватого гидрата состава HfO2.nH2O.
Прокалённый оксид гафния химически более инертен.
Гидратированная форма при нагревании разлагается до дигидроксид-оксида гафния:
HfO2.nH2O ->[\ce{140-200\ ^{o}C}] HfO(OH)2 + (n-1)H2O.
Медленно реагирует с серной кислотой:
HfO2 + 2 H2SO4 ->[\ce{\tau}] Hf(SO4)2 v + 2 H2O.
Реагирует с концентрированной плавиковой кислотой:
HfO2 + 4 HF -> H2(HfOF4) + H2O.
Реагирует с галогенами в присутствии восстановителей:
HfO2 + 2 Cl2 + C ->[\ce{500\ ^{o}C}] HfCl4 + CO2.
При сплавлении с гидроксидами, оксидами щелочных металлов образует соли гафниевой кислоты — гафнаты:
HfO2 + 2 NaOH ->[\ce{1000-1100\ ^{o}C}] Na2HfO3 + H2O.
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 кремнияPan Kwi Park, Sang-Won Kang: Enhancement of dielectric constant in HfO2 thin films by the addition of Al2O3. In: Applied Physics Letters. 89, 2006, S. 192905, doi:10.1063/1.2387126.M. N. Jones, Y. W. Kwon, D. P. Norton: Dielectric constant and current transport for HfO2 thin films on ITO. In: Applied Physics A. 81, 2005, S. 285–288, doi:10.1007/s00339-005-3208-2.. Позволяет диагностировать и лечить зубной налет при регулярном стоматологическом осмотре.
Примечания
Литература
Категория:Соединения гафния гафния