Óxido de estaño (IV)
Compuesto químico conocido como óxido estánnico, casiterita y mineral de estaño.

Óxido de estaño (IV)
Modelo 3D de óxido de estaño (IV), el átomo rojo es óxido
Muestra de óxido de estaño (IV)
Nombres
Nombre IUPAC
Óxido de estaño (IV)
Otros nombres
Óxido estánnico, Óxido de estaño (IV), Flores de estaño, [1] Casiterita
Identificadores
  • 18282-10-5 controlarY
  • 13472-47-4 (hidrato) ☒norte
Modelo 3D ( JSmol )
  • (O=Sn=O): Imagen interactiva
Araña química
  • 26988 ☒norte
Tarjeta informativa de la ECHA100.038.311
Número CE
  • 242-159-0
Identificador de centro de PubChem
  • 29011
Número RTECS
  • XQ4000000
UNIVERSIDAD
  • KM7N50LOS6 controlarY
  • DTXSID201316016 DTXSID8042474, DTXSID201316016
  • InChI=1S/2O.Sn ☒norte
    Clave: XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N ☒norte
  • (O=Sn=O): O=[Sn]=O
Propiedades
O2Sn​​
Masa molar150,708  g·mol −1
AparienciaPolvo amarillento o gris claro [2]
OlorInodoro
Densidad6,95 g/cm3 ( 20 °C) [3]
6,85 g/cm3 ( 24 °C) [4]
Punto de fusión1.630 °C (2.970 °F; 1.900 K) [3] [4]
Punto de ebullición1.800–1.900 °C (3.270–3.450 °F; 2.070–2.170 K)
Sublimes [3]
Insoluble [4]
SolubilidadSoluble en álcalis concentrados calientes , [4] ácidos concentrados
Insoluble en alcohol [3]
−4,1·10 −5 cm3 /mol [ 4]
2.006 [5]
Estructura
Rutilo tetragonal , tP6 [6]
P4 2 /mnm, No. 136 [6]
4/m2/m2/m [6]
a  = 4,737 Å, c  = 3,185 Å [6]
α = 90°, β = 90°, γ = 90°
Octaédrica (Sn 4+ )
Trigonal plana (O 2− )
Termoquímica
52,6 J/mol·K [4]
49,04 J/mol·K [4] [7]
−577,63 kJ/mol [4] [7]
−515,8 kJ/mol [4]
Peligros
NFPA 704 (rombo cortafuegos)
[8]
NFPA 704 diamante de cuatro coloresHealth 1: Exposure would cause irritation but only minor residual injury. E.g. turpentineFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no code
1
0
0
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis media )
> 20 g/kg (ratas, oral) [8]
NIOSH (límites de exposición a la salud en EE. UU.):
PEL (Permisible)
ninguno [2]
REL (recomendado)
TWA 2 mg/m3 [ 2]
IDLH (Peligro inmediato)
Dakota del Norte [2]
Ficha de datos de seguridad (FDS)ICSC 0954
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Compuesto químico

El óxido de estaño (IV) , también conocido como óxido estánnico , es un compuesto inorgánico con la fórmula SnO 2 . La forma mineral de SnO 2 se llama casiterita y es el principal mineral de estaño . [9] Con muchos otros nombres, este óxido de estaño es un material importante en la química del estaño. Es un sólido anfótero , diamagnético e incoloro .

Estructura

Fibras de óxido de estaño (IV) ( microscopio óptico )

El óxido de estaño (IV) cristaliza con la estructura de rutilo . Por lo tanto, los átomos de estaño tienen una coordinación hexadecimal y los átomos de oxígeno una coordinación tridecimal. [9] El SnO 2 suele considerarse un semiconductor de tipo n deficiente en oxígeno . [10]

Las formas hidratadas de SnO 2 se han descrito como ácido estánnico . Dichos materiales parecen ser partículas hidratadas de SnO 2 donde la composición refleja el tamaño de partícula. [11]

Preparación

El óxido de estaño (IV) se produce de forma natural. El óxido de estaño (IV) sintético se produce quemando estaño metálico en el aire. [11] La producción anual es del orden de 10 kilotones. [11] El SnO 2 se reduce industrialmente al metal con carbono en un horno de reverbero a 1200–1300 °C. [12]

Anfoterismo

Aunque el SnO 2 es insoluble en agua, es anfótero y se disuelve en bases y ácidos. [13] "Ácido estánnico" se refiere al óxido de estaño (IV) hidratado, SnO 2 , que también se denomina "óxido estánnico".

Los óxidos de estaño se disuelven en ácidos. Los ácidos halógenos atacan al SnO 2 para dar hexahalostannatos, [14] como [SnI 6 ] 2− . Un informe describe la reacción de una muestra en HI a reflujo durante muchas horas. [15]

SnO 2 + 6 HI → H 2 SnI 6 + 2 H 2 O

De manera similar, el SnO 2 se disuelve en ácido sulfúrico para dar el sulfato: [11]

SnO2 + 2H2SO4 → Sn ( SO4 ) 2 + 2H2O​​

El último compuesto puede agregar ligandos de sulfato de hidrógeno adicionales para dar ácido hexahidrogenosulfatostánico. [16]

El SnO 2 se disuelve en bases fuertes para dar " estannatos ", con la fórmula nominal Na 2 SnO 3 . [11] Al disolver la masa fundida de SnO 2 /NaOH solidificada en agua se obtiene Na 2 [Sn(OH) 6 ], "sal de preparación", que se utiliza en la industria de los tintes. [11]

Usos

En combinación con el óxido de vanadio, se utiliza como catalizador para la oxidación de compuestos aromáticos en la síntesis de ácidos carboxílicos y anhídridos de ácido. [9]

Esmaltes cerámicos

El óxido de estaño (IV) se ha utilizado durante mucho tiempo como opacificante y como colorante blanco en esmaltes cerámicos . 'The Glazer's Book' - 2.ª edición. ABSearle. The Technical Press Limited. Londres. 1935. Esto probablemente ha llevado al descubrimiento del pigmento amarillo plomo-estaño , que se producía utilizando óxido de estaño (IV) como compuesto. [17] El uso de óxido de estaño (IV) ha sido particularmente común en esmaltes para loza , sanitarios y azulejos de pared; consulte los artículos tin-glazing y Tin-glazed pottery . El óxido de estaño permanece en suspensión en la matriz vítrea de los esmaltes cocidos y, como su alto índice de refracción es suficientemente diferente de la matriz, la luz se dispersa y, por lo tanto, aumenta la opacidad del esmalte. El grado de disolución aumenta con la temperatura de cocción y, por lo tanto, el grado de opacidad disminuye. [18] Aunque depende de los otros componentes, la solubilidad del óxido de estaño en los esmaltes fundidos es generalmente baja. Su solubilidad aumenta con Na 2 O, K 2 O y B 2 O 3 , y se reduce con CaO, BaO, ZnO, Al 2 O 3 y, en medida limitada, PbO. [19]

El SnO2 se ha utilizado como pigmento en la fabricación de vidrios, esmaltes y barnices cerámicos. El SnO2 puro da un color blanco lechoso; se consiguen otros colores cuando se mezcla con otros óxidos metálicos, por ejemplo, el V2O5 amarillo ; el Cr2O3 rosa ; y el Sb2O5 azul grisáceo . [ 11]

Tintes

Este óxido de estaño se ha utilizado como mordiente en el proceso de teñido desde el antiguo Egipto. [20] Un alemán llamado Kuster introdujo por primera vez su uso en Londres en 1533 y solo por medio de él se produjo allí el color escarlata. [21]

Pulido

El óxido de estaño (IV) se puede utilizar como polvo para pulir, [11] a veces también en mezclas con óxido de plomo, para pulir vidrio, joyas, mármol y plata. [1] El óxido de estaño (IV) para este uso a veces se denomina "polvo de masilla" [13] o "masilla de joyero". [1]

Recubrimientos de vidrio

Los recubrimientos de SnO 2 se pueden aplicar mediante deposición química de vapor , técnicas de deposición de vapor que emplean SnCl 4 [9] o trihaluros de organoestaño [22], por ejemplo, tricloruro de butilestaño como agente volátil. Esta técnica se utiliza para recubrir botellas de vidrio con una capa delgada (<0,1 μm) de SnO 2 , que ayuda a adherir un recubrimiento de polímero protector posterior, como polietileno, al vidrio. [9]

Las capas más gruesas dopadas con iones Sb o F son conductoras de electricidad y se utilizan en dispositivos electroluminiscentes y fotovoltaicos. [9]

Detección de gas

El SnO2 se utiliza en sensores de gases combustibles , incluidos los detectores de monóxido de carbono . En estos, el área del sensor se calienta a una temperatura constante (unos cientos de °C) y, en presencia de un gas combustible , la resistividad eléctrica disminuye. [23] También se están desarrollando sensores de gas a temperatura ambiente utilizando compuestos de óxido de grafeno reducido -SnO2  (por ejemplo, para la detección de etanol). [ 24]

Se ha investigado el dopaje con diversos compuestos (por ejemplo, con CuO [25] ). El dopaje con cobalto y manganeso proporciona un material que se puede utilizar, por ejemplo, en varistores de alto voltaje . [26] El óxido de estaño (IV) se puede dopar con óxidos de hierro o manganeso . [27]

Referencias

  1. ^ abc «Nombre del material: óxido estánnico». Museo de Bellas Artes, Boston . 10 de febrero de 2007. Archivado desde el original el 4 de noviembre de 2012. Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  2. ^ abcd Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos. "#0616". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  3. ^ abcd CID 29011 de PubChem
  4. ^ abcdefghi Lide, David R., ed. (2009). Manual de química y física del CRC (90.ª edición). Boca Ratón, Florida : CRC Press . ISBN 978-1-4200-9084-0.
  5. ^ Pradyot, Patnaik (2003). Manual de productos químicos inorgánicos . The McGraw-Hill Companies, Inc., pág. 940. ISBN 0-07-049439-8.
  6. ^ abcd Baur, WH (1956). "Über die Verfeinerung der Kristallstrukturbestimmung einiger Vertreter des Rutiltyps: TiO 2 , SnO 2 , GeO 2 y MgF 2 ". Acta Cristalográfica . 9 (6): 515–520. Código bibliográfico : 1956AcCry...9..515B. doi :10.1107/S0365110X56001388.
  7. ^ ab Óxido estánnico en Linstrom, Peter J.; Mallard, William G. (eds.); NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69 , Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, Gaithersburg (MD) (consultado el 4 de julio de 2014)
  8. ^ ab "Ficha de datos de seguridad del óxido de estaño (IV)". fishersci.ca . Fisher Scientific . Consultado el 4 de julio de 2014 .
  9. ^ abcdef Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1984). Química de los elementos. Oxford: Pergamon Press . págs. 447–48. ISBN 978-0-08-022057-4.
  10. ^ Química del estado sólido: una introducción Lesley Smart, Elaine A. Moore (2005) CRC Press ISBN 0-7487-7516-1 
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  12. ^ Estaño: Química inorgánica , JL Wardell, Enciclopedia de química inorgánica ed. R. Bruce King, John Wiley & Son Ltd., (1995) ISBN 0-471-93620-0 
  13. ^ ab Química inorgánica y teórica , F. Sherwood Taylor, Heineman, 6.ª edición (1942)
  14. ^ Donaldson y Grimes en Química del estaño, editado por PG Harrison Blackie (1989)
  15. ^ Earle R. Caley (1932). "La acción del ácido yodhídrico sobre el óxido estánnico". J. Am. Chem. Soc . 54 (8): 3240–3243. doi :10.1021/ja01347a028.
  16. ^ Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1984). Química de los elementos. Oxford: Pergamon Press . p. 844. ISBN 978-0-08-022057-4.
  17. ^ Hermann Kühn, 1967, "Blei-Zinn-Gelb und seine Verwendung in der Malerei", Farbe und Lack 73 : 938-949
  18. ^ 'Tratado sobre las industrias cerámicas'. E. Bourry. Cuarta edición. Scott, Greenwood & son. Londres. 1926.
  19. ^ 'Esmaltes cerámicos', tercera edición. CWParmelee y CGHarman. Cahners Books , Boston, Massachusetts, 1973.
  20. ^ Sir Thomas Edward Thorpe Historia de la química (1909) Vol. 1, págs. 11-12.
  21. ^ Thomas Mortimer , Diccionario general de comercio, industria y manufacturas (1810) "Morir o teñirse"
  22. ^ US 4130673, Larkin, William A., "Proceso de aplicación de óxido de estaño sobre vidrio usando tricloruro de butilestaño", publicado el 19 de diciembre de 1978, asignado a M & T Chemicals Inc. 
  23. ^ Joseph Watson El sensor de gas semiconductor de óxido estánico en The Electrical engineering Handbook 3d Edition; Sensors Nanoscience Biomedical Engineering and Instruments ed RC Dorf CRC Press Taylor and Francis ISBN 0-8493-7346-8 
  24. ^ Jayaweera, MTVP, De Silva, RCL, Kottegoda, IRM y Rosa, SRD, 2015. Síntesis, caracterización y rendimiento de detección de vapor de etanol de una película compuesta de SnO2/grafeno. Sri Lankan Journal of Physics, 15, págs. 1–10. DOI: http://doi.org/10.4038/sljp.v15i0.6345
  25. ^ Wang, Chun-Ming; Wang, Jin-Feng; Su, Wen-Bin (2006). "Morfología microestructural y propiedades eléctricas de varistores policristalinos de óxido de estaño (IV) dopado con cobre y niobio". Revista de la Sociedad Cerámica Americana . 89 (8): 2502–2508. doi :10.1111/j.1551-2916.2006.01076.x.[1]
  26. ^ Dibb A.; Cilense M; Bueno PR; Maniette Y.; Varela JA; Longo E. (2006). "Evaluación de óxidos de tierras raras dopando un sistema varistor basado en SnO2.(Co0.25,Mn0.75)O". Materials Research . 9 (3): 339–343. doi : 10.1590/S1516-14392006000300015 . hdl : 11449/30580 .
  27. ^ A. Punnoose; J. Hays; A. Thurber; MH Engelhard; RK Kukkadapu; C. Wang; V. Shutthanandan y S. Thevuthasan (2005). "Desarrollo de ferromagnetismo de alta temperatura en SnO2 y paramagnetismo en SnO mediante dopaje con Fe". Phys. Rev. B . 72 (8): 054402. Bibcode :2005PhRvB..72e4402P. doi :10.1103/PhysRevB.72.054402.

Lectura adicional

  • "Cómo funciona el vidrio de baja emisividad Pilkington Energy Advantage™" (PDF) . Pilkington Group Limited. 18 de julio de 2005. Consultado el 2 de diciembre de 2012 .[ enlace muerto permanente ] Discusión técnica sobre cómose utiliza SnO 2 :F en ventanas de baja emisividad (low-E). El informe incluye espectros de reflectancia y transmitancia.
  • "Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos: óxido de estaño (IV) (como Sn)". Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. 4 de abril de 2011. Consultado el 5 de noviembre de 2013 .Información sobre seguridad química y límites de exposición.
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