Оксид гафния(IV)

• Сжиганием металлического гафния в кислороде:

${\displaystyle {\mathsf {Hf+O_{2}\ {\xrightarrow {700^{o}C}}\ HfO_{2}}}.}$

• Действием перегретым па́ром на металлический гафний:

${\displaystyle {\mathsf {Hf+2H_{2}O\ {\xrightarrow {300^{o}C}}\ HfO_{2}+2H_{2}}}.}$

• Разложением при нагревании дигидроксид-оксида гафния:

${\displaystyle {\mathsf {HfO(OH)_{2}\ {\xrightarrow {600-1000^{o}C}}\ HfO_{2}+H_{2}O}}.}$

• Окислением кислородом хлорида гафния(IV):

${\displaystyle {\mathsf {HfCl_{4}+O_{2}\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ HfO_{2}+2Cl_{2}}}.}$

• Разложением при нагревании оксид-дихлорида гафния:

${\displaystyle {\mathsf {2HfOCl_{2}\ {\xrightarrow {300^{o}C}}\ HfO_{2}+HfCl_{4}}}.}$

• Разложением перегретым па́ром оксид-дихлорида гафния:

${\displaystyle {\mathsf {HfOCl_{2}+H_{2}O\ {\xrightarrow {300^{o}C}}\ HfO_{2}+2HCl}}.}$

• Пиролизом оксалата, сульфата и других солей гафния:

${\displaystyle {\mathsf {Hf(C_{2}O_{4})_{2}\ {\xrightarrow {T}}\ HfO_{2}+2CO_{2}+2CO}},}$

${\displaystyle {\mathsf {Hf(SO_{4})_{2}\ {\xrightarrow {T}}\ HfO_{2}+2SO_{3}}}.}$

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 HfO₂•n H₂O.

Прокалённый оксид гафния химически более инертен.

• Гидратированная форма при нагревании разлагается до дигидроксид-оксида гафния:

${\displaystyle {\mathsf {HfO_{2}\cdot nH_{2}O\ {\xrightarrow {140-200^{o}C}}\ HfO(OH)_{2}+(n-1)H_{2}O}}.}$

• Медленно реагирует с серной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {HfO_{2}+2H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {\tau }}\ Hf(SO_{4})_{2}\downarrow +2H_{2}O}}.}$

• Реагирует с концентрированной плавиковой кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {HfO_{2}+4HF\ {\xrightarrow {}}\ H_{2}[HfOF_{4}]+H_{2}O}}.}$

• Реагирует с галогенами в присутствии восстановителей:

${\displaystyle {\mathsf {HfO_{2}+2Cl_{2}+C\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ HfCl_{4}+CO_{2}}}.}$

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

${\displaystyle {\mathsf {HfO_{2}+2NaOH\ {\xrightarrow {1000-1100^{o}C}}\ Na_{2}HfO_{3}+H_{2}O}}.}$

• 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, превышающему в 5—7 раз этот показатель у традиционно использовавшегося в качестве подзатворного диэлектрика диоксида кремния^[1].
• Позволяет диагностировать и лечить зубной налет при регулярном стоматологическом осмотре^[2].