Оксид гафния (IV) — свойства, получение и применение

Содержание

Получение
Физические свойства
Химические свойства
Применение

Оксид гафния(IV) — бинарное неорганическое соединение металла гафния и кислорода с формулой HfO₂, бесцветные кристаллы или белый порошок, не растворим в воде, из растворов солей выделяется в виде гидрата.

Оксид гафния(IV)
Общие
Систематическое наименование	оксид гафния(IV)
Традиционные названия	окись гафния
Хим. формула	HfO₂
Физические свойства
Состояние	белые кристаллы
Молярная масса	210,19 г/моль
Плотность	9,68 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	2780; 2790 °C
• кипения	5400 °C
Мол. теплоёмк.	60,2 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-1117 кДж/моль
Структура
Кристаллическая структура	моноклинная, тетрагональная, кубическая
Классификация
Рег. номер CAS	12055-23-1
PubChem	292779
Рег. номер EINECS	235-013-2
SMILES	O=[Hf]=O
InChI	1S/Hf.2O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	258363
Безопасность
NFPA 704

Получение

Сжиганием металлического гафния в кислороде:

.}

Действием перегретым паром на металлический гафний:

.}

Разложением при нагревании дигидроксид-оксида гафния:

.}

Разложением при нагревании оксид-дихлорида гафния:

.}

Разложением перегретым паром оксид-дихлорида гафния:

.}

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 плохорасворимого желтоватого гидрата состава HfO₂•n H₂O.

Прокалённый оксид гафния химически более инертен.

Гидратированная форма при нагревании разлагается до дигидроксид-оксида гафния:

.}

При сплавлении с гидроксидами, оксидами щелочных металлов образует соли гафниевой кислоты — гафнаты:

Na_{2}HfO_{3}+H_{2}O}}.}

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.
Позволяет диагностировать и лечить зубной налет при регулярном стоматологическом осмотре.