Оксид гафния(IV)

Оксид гафния​(IV)​
Общие
Систематическое наименование	оксид гафния​(IV)​
Традиционные названия	окись гафния
Хим. формула	${\displaystyle {\ce {HfO2}}}$
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	InChI=1S/Hf.2O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	258363
Безопасность
NFPA 704	0 1 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

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.

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 оксалата, сульфата и других солей гафния:

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

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

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.

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 — гафнаты:

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

• 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^[1][2][3].
• Позволяет диагностировать и лечить зубной налет при регулярном стоматологическом осмотре^[4].

• 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 о р Оксиды
H2O
Li2O LiCoO2 Li3PaO4 Li5PuO6 Ba2LiNpO6 LiAlO2 Li3NpO4 Li2NpO4 Li5NpO6 LiNbO3	BeO											B2O3	С3О2 C12O9 CO C12O12 C4O6 CO2	N2O NO N2O3 N4O6 NO2 N2O4 N2O5	O	F
Na2O NaPaO3 NaAlO2 Na2PtO3	MgO											AlO Al2O3 NaAlO2 LiAlO2 AlO(OH)	SiO SiO2	P4O P4O2 P2O3 P4O8 P2O5	S2O SO SO2 SO3	Cl2O ClO2 Cl2O6 Cl2O7
K2O K2PtO3 KPaO3	CaO Ca3OSiO4 CaTiO3	Sc2O3	TiO Ti2O3 TiO2 TiOSO4 CaTiO3 BaTiO3	VO V2O3 V3O5 VO2 V2O5	FeCr2O4 CrO Cr2O3 CrO2 CrO3 MgCr2O4	MnO Mn3O4 Mn2O3 MnO(OH) Mn5O8 MnO2 MnO3 Mn2O7	FeCr2O4 FeO Fe3O4 Fe2O3	CoFe2O4 CoO Co3O4 CoO(OH) Co2O3 CoO2	NiO NiFe2O4 Ni3O4 NiO(OH) Ni2O3	Cu2O CuO CuFe2O4 Cu2O3 CuO2	ZnO	Ga2O Ga2O3	GeO GeO2	As2O3 As2O4 As2O5	SeOCl2 SeOBr2 SeO2 Se2O5 SeO3	Br2O Br2O3 BrO2
Rb2O RbPaO3 Rb4O6	SrO	Y2O3 YOF YOCl	ZrO(OH)2 ZrO2 ZrOS Zr2О3Сl2	NbO Nb2O3 NbO2 Nb2O5 Nb2O3(SO4)2 LiNbO3	Mo2O3 Mo4O11 MoO2 Mo2O5 MoO3	TcO2 Tc2O7	Ru2O3 RuO2 Ru2O5 RuO4	RhO Rh2O3 RhO2	PdO Pd2O3 PdO2	Ag2O Ag2O2	Cd2O CdO	In2O InO In2O3	SnO SnO2	Sb2O3 Sb2O4 Hg2Sb2O7 Sb2O5	TeO2 TeO3	I2O4 I4O9 I2O5
Cs2O Cs2ReCl5O	BaO BaPaO3 BaTiO3 BaPtO3		HfO(OH)2 HfO2	Ta2O TaO TaO2 Ta2O5	WO2Br2 WO2 WO2Cl2 WOBr4 WOF4 WOCl4 WO3	Re2O ReO Re2O3 ReO2 Re2O5 ReO3 Re2O7	OsO Os2O3 OsO2 OsO4	Ir2O3 IrO2	PtO Pt3O4 Pt2O3 PtO2 K2PtO3 Na2PtO3 PtO3	Au2O AuO Au2O3	Hg2O HgO (Hg3O2)SO4 Hg2O(CN)2 Hg2Sb2O7 Hg3O2Cl2 Hg5O4Cl2	Tl2O Tl2O3	Pb2O PbO Pb3O4 Pb2O3 PbO2	BiO Bi2O3 Bi2O4 Bi2O5	PoO PoO2 PoO3	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La2O2S La2O3	Ce2O3 CeO2	PrO Pr2O2S Pr2O3 Pr6O11 PrO2	NdO Nd2O2S Nd2O3 NdHO	Pm2O3	SmO Sm2O3	EuO Eu3O4 Eu2O3 EuO(OH) Eu2O2S	Gd2O3	Tb	Dy2O3	Ho2O3 Ho2O2S	Er2O3	Tm2O3	YbO Yb2O3	Lu2O2S Lu2O3 LuO(OH)
		Ac2O3	UO2 UO3 U3O8	PaO PaO2 Pa2O5 PaOS	ThO2	NpO NpO2 Np2O5 Np3O8 NpO3	PuO Pu2O3 PuO2 PuO3 PuO2F2	AmO2	Cm2O3 CmO2	Bk2O3	Cf2O3	Es	Fm	Md	No	Lr