Окси́д га́фния(IV) — бинарное неорганическое соединение металла гафния и кислорода с формулой ${\displaystyle {\ce {HfO2,}}}$ бесцветные кристаллы или белый порошок, нерастворим в воде, из растворов солей выделяется в виде кристаллогидрата .

Получение

Сжиганием металлического гафния в кислороде :

${\displaystyle {\ce {Hf + O2 ->[{\ce {700\ ^{o}C}}] HfO2}}}$ .

Действием перегретого па́ра на металлический гафний:

${\displaystyle {\ce {Hf + 2 H2O ->[{\ce {300\ ^{o}C}}] HfO2 + 2 H2}}}$ .

Разложением при нагревании дигидроксид-оксида гафния :

${\displaystyle {\ce {HfO(OH)2 ->[{\ce {600-1000\ ^{o}C}}] HfO2 + H2O}}}$ .

Окислением кислородом хлорида гафния(IV) :

${\displaystyle {\ce {HfCl4 + O2 ->[{\ce {500\ ^{o}C}}] HfO2 + 2 Cl2}}}$ .

Разложением при нагревании оксид-дихлорида гафния :

${\displaystyle {\ce {2 HfOCl2 ->[{\ce {300\ ^{o}C}}] HfO2 + HfCl4}}}$ .

Разложением перегретым па́ром оксид-дихлорида гафния :

${\displaystyle {\ce {HfOCl2 + H2O ->[{\ce {300\ ^{o}C}}] HfO2 + 2 HCl}}}$ .

Пиролизом , сульфата и других солей гафния:

${\displaystyle {\ce {Hf(C2O4)2 ->[{\ce {T}}] HfO2 + 2 CO2 + 2 CO,}}}$

${\displaystyle {\ce {Hf(SO4)2 ->[{\ce {T}}] HfO2 + 2 SO3}}}$ .

Физические свойства

Оксид гафния(IV) представляет собой бесцветные кристаллы, в мелкодисперсном состоянии — белый порошок, кристаллизуется в нескольких кристаллических модификациях:

• Моноклинная сингония , параметры ячейки a = 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 ${\displaystyle {\ce {HfO2.nH2O}}}$ .

Прокалённый оксид гафния химически более инертен.

Гидратированная форма при нагревании разлагается до дигидроксид-оксида гафния :

${\displaystyle {\ce {HfO2.nH2O ->[{\ce {140-200\ ^{o}C}}] HfO(OH)2 + (n-1)H2O}}}$ .

Медленно реагирует с серной кислотой :

${\displaystyle {\ce {HfO2 + 2 H2SO4 ->[{\ce {\tau}}] Hf(SO4)2 v + 2 H2O}}}$ .

Реагирует с концентрированной плавиковой кислотой :

${\displaystyle {\ce {HfO2 + 4 HF -> H2(HfOF4) + H2O}}}$ .

Реагирует с галогенами в присутствии восстановителей :

${\displaystyle {\ce {HfO2 + 2 Cl2 + C ->[{\ce {500\ ^{o}C}}] HfCl4 + CO2}}}$ .

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

${\displaystyle {\ce {HfO2 + 2 NaOH ->[{\ce {1000-1100\ ^{o}C}}] Na2HfO3 + H2O}}}$ .

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

Примечания

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б. П. и др.. — 2-е изд., испр. — М. — Л. : Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б. П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л. : Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Лидин Р. А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М. : Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0 .
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М. : Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.

п • • р Оксиды
H 2 O
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3	BeO											B 2 O 3	С 3 О 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	O	F
Na 2 O NaPaO 3 NaAlO 2 Na 2 PtO 3	MgO											AlO Al 2 O 3 NaAlO 2 LiAlO 2 AlO(OH)	SiO SiO 2	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8 P 2 O 5	S 2 O SO SO 2 SO 3	Cl 2 O ClO 2 Cl 2 O 6 Cl 2 O 7
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 CaTiO 3	Sc 2 O 3	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr 2 O 4 CrO Cr 2 O 3 CrO 2 CrO 3 MgCr 2 O 4	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO(OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO(OH) Ni 2 O 3	Cu 2 O CuO CuFe 2 O 4 Cu 2 O 3 CuO 2	ZnO	Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	As 2 O 3 As 2 O 4 As 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br 2 O Br 2 O 3 BrO 2
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	SrO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 О 3 Сl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4 ) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 MoO 2 Mo 2 O 5 MoO 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 RuO 2 Ru 2 O 5 RuO 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd 2 O 3 PdO 2	Ag 2 O Ag 2 O 2	Cd 2 O CdO	In 2 O InO In 2 O 3	SnO SnO 2	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	I 2 O 4 I 4 O 9 I 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPtO 3		HfO(OH) 2	Ta 2 O TaO TaO 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir 2 O 3 IrO 2	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O AuO Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2 )SO 4 Hg 2 O(CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	PoO PoO 2 PoO 3	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La 2 O 2 S La 2 O 3	Ce 2 O 3 CeO 2	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 PrO 2	NdO Nd 2 O 2 S Nd 2 O 3 NdHO	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO(OH) Eu 2 O 2 S	Gd 2 O 3	Tb	Dy 2 O 3	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er 2 O 3	Tm 2 O 3	YbO Yb 2 O 3	Lu 2 O 2 S Lu 2 O 3 LuO(OH)
		Ac 2 O 3	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	ThO 2	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 PuO 2 PuO 3 PuO 2 F 2	AmO 2	Cm 2 O 3 CmO 2	Bk 2 O 3	Cf 2 O 3	Es	Fm	Md	No	Lr