산화 주석(IV)
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1. 개요
산화 주석(IV)는 금홍석 구조로 결정화되는 화합물이다. 물에 녹지 않지만 산과 염기에 반응하는 양쪽성을 띠며, 다양한 산업 분야에서 활용된다. 촉매, 세라믹 유약 및 안료, 염색, 연마재, 유리 코팅, 가스 센서 등에 사용되며, 고전압 배리스터 및 자성 제어에도 활용될 수 있다. 자연에서는 주석석 형태로 산출되며, 금속 주석을 공기 중에서 연소하거나 산업적으로 탄소와 함께 가열하여 생산한다.
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| 산화 주석(IV) - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
 | |
| |
| IUPAC 명칭 | 산화 주석(IV) |
| 다른 이름 | 사산화 주석 산화 제2주석 주석 꽃 석석 |
| 화학식 | SnO₂ |
| 몰 질량 | 150.71 g/mol |
| 식별 정보 | |
| CAS 등록번호 | 18282-10-5 |
| CAS 등록번호 (수화물) | 13472-47-4 |
| EC 번호 | 242-159-0 |
| PubChem CID | 29011 |
| RTECS 번호 | XQ4000000 |
| SMILES | O=[Sn]=O |
| ChemSpider ID | 26988 |
| 물리적 성질 | |
| 외관 | 흰색 또는 밝은 회색 분말 |
| 냄새 | 무취 |
| 밀도 | 6.95 g/cm³ (20 °C) |
| 밀도 | 6.85 g/cm³ (24 °C) |
| 녹는점 | 1630 °C |
| 끓는점 | 1800-1900 °C (승화) |
| 용해도 | 불용성 |
| 용해성 (기타) | 뜨거운 농축 알칼리, 농축 산에 용해, 알코올에 불용 |
| 굴절률 | 2.006 |
| 자기 감수율 | −4.1·10⁻⁵ cm³/mol |
| 결정 구조 | |
| 결정계 | 정방정계, 루틸 구조 |
| 공간군 | P4₂/mnm, No. 136 |
| 점군 | 4/m 2/m 2/m |
| 배위수 | 팔면체 (Sn⁴⁺), 평면 삼각형 (O²⁻) |
| 격자 상수 a | 4.737 Å |
| 격자 상수 c | 3.185 Å |
| 격자 상수 α | 90° |
| 열화학 | |
| 표준 생성 엔탈피 | −577.63 kJ/mol |
| 엔트로피 | 49.04 J/mol·K |
| 표준 생성 자유 에너지 | −515.8 kJ/mol |
| 열용량 | 52.6 J/mol·K |
| 위험성 | |
| NFPA 704 | 건강: 1 화재: 0 반응성: 0 |
| LD50 | > 20 g/kg (쥐, 경구) |
| IDLH | N.D. |
| PEL | 없음 |
| REL | TWA 2 mg/m³ |
| 물질안전보건자료(MSDS) | ICSC 0954 |
| 관련 화합물 | |
| 다른 산화 주석 | 산화 주석(II) |
2. 구조
산화 주석(IV)는 금홍석 구조로 결정화된다. 이 구조에서 주석 원자는 6배위이고 산소 원자는 3배위이다.[9] SnO2는 일반적으로 산소가 부족한 n형 반도체로 간주된다.[9]
산화 주석(IV)는 자연에서 산출된다. 합성 산화 주석(IV)는 주석 금속을 공기 중에서 연소시켜 생산한다.[9] 연간 생산량은 약 10킬로톤이다.[9] 산업적으로는 1200°C–1300°C에서 반사로에서 탄소와 함께 금속으로 환원시킨 후 다시 산화시켜 생산한다.[11][36][38]
산화 주석(IV)(Tin(IV) oxide영어)는 물에는 녹지 않지만, 산과 염기에 모두 반응하는 양쪽성 산화물이다.[12][39] "주석산"은 수화된 산화 주석(IV) (SnO2)를 가리키며, "산화 주석"이라고도 불린다.
바나듐 산화물과 함께 방향족 화합물의 산화 반응 촉매로 사용되어 카복실산 및 산 무수물을 합성하는 데 사용된다.[8]
[1]
PubChem
SnO2의 수화된 형태는 '''주석산'''으로 묘사되어 왔다. 이러한 물질은 SnO2의 수화된 입자로 보이며, 그 조성은 입자 크기를 반영한다.[10]
3. 합성
4. 화학적 성질
산화 주석(IV)는 할로겐화 수소산과 반응하여 헥사할로주석산염([SnX6]2-)을 생성한다(X = 할로겐).[13][40] 예를 들어, 아이오딘화 수소산(HI)과 반응하는 경우 수 시간 동안 환류시켜 반응을 진행시킨다.[14][41]
:SnO2 + 6 HI → H2SnI6 + 2 H2O
황산(H2SO4)과 반응하면 황산 주석(IV) (Sn(SO4)2)을 생성한다.[9][36]
:SnO2 + 2 H2SO4 → Sn(SO4)2 + 2 H2O
산화 주석(IV)는 강염기에 녹아 주석산염을 생성한다. 예를 들어, 주석산 나트륨(Na2SnO3)이 대표적이다.[9][36] 산화 주석(IV)와 수산화 나트륨(NaOH) 고체 혼합물을 물에 녹이면 Na2[Sn(OH)6]이 생성되는데, 이는 염료 산업에서 사용된다.[9][36]
5. 용도
산화 주석(IV)는 오랫동안 세라믹 유약의 불투명화제 및 흰색 발색제로 사용되어 왔다. 이는 납-주석 황색 안료의 발견으로 이어졌을 가능성이 있다.[16] 특히 토기, 위생 도자기 및 벽 타일의 유약에서 흔하게 사용되었다. (주석 유약, 주석 유약 도자기 문서 참조) 산화 주석은 소성된 유약의 유리질 매트릭스에 현탁된 상태로 남아 있으며, 높은 굴절률로 인해 빛이 산란되어 유약의 불투명도를 증가시킨다. 소성 온도에 따라 용해도가 증가하므로 불투명도는 감소한다.[17]
산화 주석(IV)는 유리, 에나멜 및 세라믹 유약 제조에 안료로 사용된다. 순수한 산화 주석(IV)는 우유빛 흰색을 띠며, 다른 금속 산화물과 혼합하면 다른 색상을 얻을 수 있다. 예를 들어 V2O5는 황색, Cr2O3는 분홍색, Sb2O5는 회색 청색을 띤다.[9]
고대 이집트 시대부터 매염제로 염색 과정에 사용되어 왔다.[19]
산화 주석(IV)는 때때로 산화 납과 혼합하여 유리, 보석, 대리석 및 은을 연마하는 연마 분말로 사용될 수 있으며, "퍼티 파우더" 또는 "보석상 퍼티"라고도 불린다.[9][21]
화학 기상 증착을 사용하여 산화 주석(IV) 코팅을 적용할 수 있다. 이 기술은 유리병에 얇은(0.1 μm 미만) SnO2 층을 코팅하는 데 사용되며, 이는 폴리에틸렌과 같은 후속 보호 폴리머 코팅이 유리에 부착되는 데 도움이 된다.[8] Sb 또는 F 이온으로 도핑된 더 두꺼운 층은 전기 전도성이 있으며, 전계 발광 장치 및 태양 전지에 사용된다.[8]
산화 주석(IV)은 가연성 가스 센서, 특히 일산화 탄소 감지기에 사용된다. 센서 영역이 일정한 온도로 가열되며, 가연성 가스가 존재하면 전기 저항이 감소한다.[23]
코발트와 망가니즈로 도핑하면 고전압 배리스터 등에 사용할 수 있는 물질이 생성된다.[26] 철 또는 망가니즈의 산화물로 도핑될 수 있다.[27]
참조
[2]
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