Ossido di stagno (IV): proprietà, usi

L’ossido di stagno (IV) SnO₂ , noto come ossido stannico è un ossido anfotero in cui lo stagno presenta numero di ossidazione +4. È un componente naturale della crosta terrestre e presente nella cassiterite, minerale da cui si ottiene il metallo.

L’ossido di stagno (IV) un materiale semiconduttore con un gap energetico di circa 3.6  eV ed è sensibile alla presenza di gas circostanti.  Trova utilizzo nei diodi, transistor, display a cristalli liquidi, condensatori, celle solari, sensori di gas e altri dispositivi optoelettronici .

Proprietà

È un solido incolore, poco solubile in acqua e in etanolo, solubile in acido cloridrico e acido solforico concentrati e in soluzioni concentrate di idrossido di sodio o di potassio a caldo.

Per le sue proprietà anfotere reagisce con  gli acidi concentrati come HCl per dare cloruro di stagno (IV):
SnO₂ + 4 HCl → SnCl₄ + 2 H₂O

In eccesso di HCl il cloruro di stagno (IV) forma il complesso esaclorostannato (IV):
SnCl₄ + 2 Cl^– → SnCl₆^–

In presenza di una soluzione di NaOH a caldo dà luogo alla formazione del complesso esaidrossostannato (IV):
SnO₂ + 2 OH^– + 2 H₂O  → [Sn(OH)₆]^2- + 2 H₂O

Sintesi di nanoparticelle di ossido di stagno (IV)

La ricerca si è indirizzata alla sintesi di nanoparticelle di ossido di stagno (IV) (NP SnO₂) per applicazioni che vanno dalla loro incorporazione come opacizzante negli smalti ceramici a tecnologie avanzate tra cui sensori di gas, batterie agli ioni di litio, rivestimenti per finestre a basse emissioni, touch screen.

Una metodologia prevede la dissoluzione di cloruro di stagno (II) biidrato in acqua. Dopo l’aggiunta di ammoniaca si ottiene un gel che è filtrato a messo a 80°C per 24 ore. Infine le nanoparticelle si formano alla temperatura di 550°C.

Le condizioni di pH, la concentrazione delle sostanze chimiche, il tempo di reazione e la temperatura influenzano le dimensioni e la morfologia delle nanoparticelle. Le nanoparticelle di ossido di stagno sono un semiconduttore di tipo n con un ampio intervallo di banda, adatto per film sottili e applicazioni di rivestimento funzionale, inchiostri conduttivi nonché dispositivi optoelettronici e celle solari.

Inoltre le nanoparticelle di biossido di stagno sono state sintetizzate con successo attraverso un metodo ecologico utilizzando l’estratto di foglie di basilico.

Reazioni

Reagisce con agenti riducenti trasformandosi in metallo. Reagisce con il carbonio formando biossido di carbonio secondo la reazione:
SnO₂ + C → Sn + CO₂

L’ossido di stagno (IV) è ridotto dall’idrogeno ad elevate temperature:
SnO₂ + 2 H₂ → Sn + 2 H₂O

A causa del suo comportamento anfotero, l’ossido di stagno (IV) reagisce sia con gli acidi che con le basi. In presenza di acido solforico concentrato dà luogo alla formazione di solfato di stagno (IV):
SnO₂ + 2 H₂SO₄ → Sn(SO₄)₂ + 2 H₂O
Reagisce con acido cloridrico concentrato per dare cloruro di stagno (IV):
SnO₂ + 2 HCl → SnCl₄ + 2 H₂O

In presenza di basi forti come l’idrossido di sodio dà luogo alla formazione di stannato di sodio, sale sodico dell’acido stannico secondo la reazione:
SnO₂ + 2 NaOH→ Na₂SnO₃ + H₂O

Usi

Oltre che come semiconduttore l’ossido di stagno (IV) trova utilizzo nei prodotti cosmetici dove  funge da agente abrasivo, volumizzante e opacizzante. Le proprietà elettriche dell’ossido di stagno (IV) lo rendono un materiale eccellente per la rilevazione di livelli molto bassi di monossido di carbonio e sono disponibili in commercio diversi dispositivi basati su pellet sinterizzati di SnO₂.

È usato nella formulazione di pigmenti compositi insieme alla mica e al biossido di titanio per dare un effetto lucido e perlescente. È utilizzato come catalizzatore, nello stucco, come polvere lucidante per acciaio e vetro, negli smalti e nei colori ceramici.