Русская Википедия:Нитрат свинца(II)

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Вещество

Нитрат свинца(II) (динитрат свинца) — неорганическое химическое соединение с химической формулой Pb (NO3)2. В обычном состоянии — бесцветные кристаллы или белый порошок. Токсичен, канцерогенен. Хорошо растворим в воде.

История

Исторически первое промышленное применение нитрата свинца (II) — это использование его в качестве сырья при производстве свинцовых пигментов, таких, как «хром жёлтый» (хромат свинца(II)), «хром оранжевый» (гидроксид-хромат свинца(II)) и аналогичных соединений свинца. Эти пигменты использовались для крашения текстильных изделий[1].

В 1597 немецкий алхимик Андреас Либавиус первым описал нитрат свинца, дав ему название plumb dulcis и calx plumb dulcis, что означает «сладкий свинец» из-за его вкуса[2].

Процесс производства был и остаётся химически простым — растворение свинца в aqua fortis (азотная кислота), а затем очистка осадка. Тем не менее, производство оставалось мелким на протяжении многих веков, а о промышленном производстве в качестве сырья для производства других соединений свинца не сообщалось до 1835[3][4]. В XIX веке динитрат свинца стали производить на коммерческой основе в Европе и Соединённых Штатах.

В 1974 году в США потребление соединений свинца, за исключением пигментов и добавок в бензин, составляло 642 тонны[5].

Физические свойства

Нитрат свинца хорошо растворяется в воде (52,2 г/100 г воды) с поглощением тепла, плохо растворяется в этиловом и метиловом спиртах, ацетоне.

Файл:LeadNitrateCrystalStructure.png
Кристаллическая структура динитрата свинца, плоскость [111]

Кристаллическая структура

Кристаллическая структура твёрдого динитрата свинца была определена с помощью нейтронной дифракции[6][7]. Нитрат свинца образует бесцветные диамагнитные кристаллы, плотность 4,530 г/см³, кубическая сингония, пространственная группа Pa3, а = 0,784 нм, Z=4. Каждый атом свинца окружён двенадцатью атомами кислорода (длина связи 0,281 нм). Все длины N—O связей одинаковы — 0,127 нм.

Интерес исследователей к кристаллической структуре нитрата свинца был основан на предположении свободного вращения нитратных групп в кристаллической решётке при высоких температурах, но это не подтвердилось[7].

Кроме кубической разновидности нитрата свинца была получена моноклинная форма, которая плохо растворима в воде даже при нагревании.

Получение

Динитрат свинца не встречается в природе. Промышленные и лабораторные методы его получения сводятся к растворению в разбавленной азотной кислоте свинца, его оксида или гидроксида:

<math>\mathsf{3Pb + 8HNO_3 \longrightarrow 3Pb(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}</math>
<math>\mathsf{PbO + 2HNO_3 \longrightarrow Pb(NO_3)_2 + H_2O}</math>
<math>\mathsf{Pb(OH)_2 + 2HNO_3 \longrightarrow Pb(NO_3)_2 + 2H_2O}</math>

кислоту берут с избытком для подавления гидролиза и снижения растворимости нитрата свинца.

При очистке азотной кислотой отходов, содержащих свинец, например, при обработке свинцово-висмутных отходов на заводах, образуется динитрат свинца как побочный продукт. Эти соединения используются в процессе цианирования золота[8].

Химические свойства

Динитрат свинца хорошо растворяется в воде, давая бесцветный раствор[9]. Растворимость сильно увеличивается при нагревании:

Растворимость в воде, г/100 г 45,5 52,2 58,5 91,6 116,4
Температура, °C 10 20 25 60 80

Водный раствор диссоциирует на катионы свинца и нитрат-анионы:

<math>\mathsf{Pb(NO_3)_2 \rightleftarrows Pb^{2+} + 2NO_3^- }</math>

Раствор нитрата свинца(II) подвергается гидролизу и имеет слабокислую реакцию, которая имеет показатель рН от 3,0 до 4,0 для 20 % водного раствора[10]. При избытке ионов NO3− в растворе образуются нитратокомплексы [Pb(NO3)3]−, [Pb(NO3)4]2− и [Pb(NO3)6]4−. При повышении pH раствора образуются гидроксонитраты переменного состава Pb(OH)x(NO3)y, некоторые из них выделены в твёрдом состоянии.

Так как только динитрат и ацетат свинца(II) являются растворимыми соединениями свинца, то все остальные соединения можно получить обменными реакциями:

<math>\mathsf{Pb(NO_3)_2 + 2HCl \longrightarrow PbCl_2\downarrow + 2HNO_3}</math>
<math>\mathsf{Pb(NO_3)_2 + H_2SO_4 \longrightarrow PbSO_4\downarrow + 2HNO_3}</math>
<math>\mathsf{Pb(NO_3)_2 + 2NaOH \longrightarrow Pb(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3}</math>
<math>\mathsf{Pb(NO_3)_2 + 2NaN_3 \longrightarrow Pb(N_3)_2\downarrow + 2NaNO_3}</math>

Любое соединение, содержащее катион свинца(II), будет реагировать с раствором, содержащим йодид-анион, с образованием осадка оранжево-жёлтого цвета (иодид свинца(II)). Из-за разительной перемены цвета эта реакция часто используется для демонстрации под названием золотой дождь[11]:

<math>\mathsf{Pb^{2+} + 2I^- \longrightarrow PbI_2\downarrow }</math>

Аналогичная реакция обмена проходит и в твёрдой фазе. Например, при смешении бесцветных йодида калия и динитрата свинца, и сильного измельчения, например, перетиранием в ступке, происходит реакция:

<math>\mathsf{Pb(NO_3)_2 + 2KI \longrightarrow PbI_2 + 2KNO_3 }</math>

Цвет полученной смеси будет зависеть от относительного количества использованных реагентов и степени измельчения.

При растворении нитрата свинца в пиридине или жидком аммиаке образуются продукты присоединения, например, Pb(NO3)2·4C5H5N и Pb(NO3)2·n NH3, где n=1, 3, 6.

Динитрат свинца является окислителем. В зависимости от типа реакции он может быть как Pb2+-ион, который имеет стандартный редокс-потенциал (E0) −0.125 V, или нитрат-ион, который в кислой среде имеет (E0) +0.956 V[12] .

При нагревании кристаллов динитрата свинца они начинают разлагаться на оксид свинца(II), кислород и диоксид азота, процесс сопровождается характерным треском. Этот эффект называется декрепитация:

<math>\mathsf{2Pb(NO_3)_2 \longrightarrow 2PbO + 4NO_2 + O_2 }</math>

Благодаря этому свойству нитрат свинца иногда используется в пиротехнике[13].

Применение

Динитрат свинца используется в качестве исходного сырья при производстве большинства других соединений свинца.

В связи с опасным характером данного соединения, в промышленной сфере отдаётся предпочтение в использовании альтернативных соединений. Практически полностью отказались от использования свинца в красках[14]. Другие исторические применения данного вещества в спичках и фейерверках, также уменьшились или прекратились.

Динитрат свинца используется как Шаблон:Comment полимеров нейлона и других полиэфиров, в покрытиях фототермографической бумаги, а также в качестве зооцида[5].

В лабораторной практике динитрат свинца используется как удобный и надёжный источник тетраоксида диазота.

Используется для синтеза азида свинца, инициирующего взрывчатого вещества.

Примерно с 2000 года нитрат свинца(II) начал использоваться при цианировании золота. Для улучшения выщелачивания в процессе цианирования золота добавляется динитрат свинца, при этом используется очень ограниченное его количество (от 10 до 100 мг динитрата свинца на килограмм золота)[15][16].

В органической химии динитрат свинца был использован в качестве окислителя, например, в качестве альтернативы реакции Соммелета для окисления бензилов галогенидов до альдегидов[17]. Он также нашёл применение для получения изотиоцианатов из дитиокарбаматов[18]. Из-за своей токсичности он стал находить всё меньшее применение, но по прежнему находит нерегулярное использование в SN1 реакции[19].

Меры предосторожности

Динитрат свинца токсичен и канцерогенен, является окислителем и классифицируется (как и все неорганические соединения свинца) вероятно канцерогенное вещество для человека (категория 2А) со стороны Международного агентства по изучению рака[20]. Следовательно, он должен обрабатываться и храниться с соблюдением соответствующих мер предосторожности для того, чтобы предотвратить вдыхание, приём внутрь или контакт с кожей. Из-за опасного характера и ограниченного применения вещество должно находиться под постоянным контролем. ПДК = 0,01 мг/м³.

При приёме внутрь может привести к острому отравлению, так же как и другие растворимые соединения свинца[21].

Отравления приводят к раку почек и глиомы у подопытных животных и рака почек, рака мозга и рака лёгких у людей, хотя исследования работников, подвергающихся воздействию свинца, часто осложнялись одновременным воздействием мышьяка[20]. Свинец известен как заменитель цинка в ряде ферментов, в том числе дегидратазы δ-аминолевулиновой кислоты (Шаблон:Lang-en) в биосинтезе гема, который важен для правильного метаболизма ДНК, следовательно может вызывать ущерб плоду матери[22].

Примечания

Шаблон:Примечания

Шаблон:Соединения свинца Шаблон:Нитраты

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Шаблон:Книга
  2. ↑ Шаблон:Книга
  3. ↑ Шаблон:Cite web
  4. ↑ Шаблон:Книга
  5. ↑ 5,0 5,1 Шаблон:Книга
  6. ↑ Шаблон:Статья
  7. ↑ 7,0 7,1 Шаблон:Статья
  8. ↑ Шаблон:Cite web
  9. ↑ Шаблон:Статья
  10. ↑ MSDS — описание нитрата свинцаШаблон:Ref-enШаблон:Недоступная ссылка
  11. ↑ Шаблон:Книга
  12. ↑ Шаблон:Книга
  13. ↑ Шаблон:Статья
  14. ↑ Шаблон:Cite web
  15. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Cite web
  16. ↑ Шаблон:Cite web
  17. ↑ Шаблон:Статья
  18. ↑ Dains, F. B.; Brewster, R. Q.; Olander, C. P. Phenyl isothiocyanate 1, 447 страниц
  19. ↑ Rapoport, H.; Jamison, T. (1998), «(S)-N-(9-Phenylfluoren-9-yl)alanine and (S)-Dimethyl-N-(9-phenylfluoren-9-yl)aspartate» Шаблон:Wayback, Орг.синтез; 344 страницы
  20. ↑ 20,0 20,1 Шаблон:Cite web
  21. ↑ Шаблон:Cite web
  22. ↑ Шаблон:Статья
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Нитрат_свинца(II)&oldid=10472413