Нитрат свинца (II) - Lead(II) nitrate

Нитрат свинца (II)
Характеристики
Химическая формула	Pb (NO 3 ) 2
Молярная масса	331,2 г / моль
Появление	бесцветный или белый
Плотность	4,53 г / см 3
Температура плавления	разлагается
Растворимость в воде	376,5 г / л (0 ° C) ; 597 г / л (25 ° C) ; 1270 г / л (100 ° C)
Опасности
Паспорт безопасности	ICSC 1000
Классификация ЕС (DSD) (устарела)	Repr. Кошка. 1/3 ; Токсично ( T ) ; Вредно ( Xn ) ; Опасно для окружающей среды ( N )
NFPA 704 (огненный алмаз)	3 0 1 OX
	Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LD Lo ( самый низкий опубликованный )	500 мг / кг (морская свинка, перорально)
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
	Ссылки на инфобоксы

Нитрат свинца (II) представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Pb ( NO ₃ ) ₂ . Обычно он представляет собой бесцветный кристалл или белый порошок и, в отличие от большинства других солей свинца (II) , растворим в воде .

Известный со времен средневековья под названием plumbum dulce , производство нитрата свинца (II) из металлического свинца или оксида свинца в азотной кислоте было мелкомасштабным, для непосредственного использования в производстве других соединений свинца . В девятнадцатом веке нитрат свинца (II) начал коммерчески производиться в Европе и Соединенных Штатах. Исторически сложилось так, что основное использование было в качестве сырья при производстве пигментов для свинцовых красок , но такие краски были заменены менее токсичными красками на основе диоксида титана . Другие промышленные применения включали тепла стабилизации в нейлон и полиэфиров , а также в покрытиях photothermographic бумаги. Примерно с 2000 года нитрат свинца (II) начал использоваться для цианирования золота .

Нитрат свинца (II) токсичен, и с ним необходимо обращаться осторожно, чтобы предотвратить его вдыхание, проглатывание и контакт с кожей. Из-за своей опасной природы ограниченное применение нитрата свинца (II) находится под постоянным контролем.

История

Нитрат свинца был впервые обнаружен в 1597 году алхимиком Андреасом Либавиусом , который назвал это вещество plumbum dulce , что означает «сладкий свинец», из-за его вкуса. Его производят в промышленных масштабах путем реакции металлического свинца с концентрированной азотной кислотой, в которой он плохо растворяется. Он был произведен в качестве сырья для изготовления таких пигментов, как хромовый желтый (хромат свинца (II), PbCrO ₄ ) и хромовый оранжевый (основной хромат свинца (II), Pb ₂ CrO ₅ ) и неаполитанский желтый . Эти пигменты использовались для окрашивания и печати ситца и других тканей. Он использовался как окислитель в дымном порохе и вместе с азидом свинца в специальных взрывчатых веществах .

Производство

Нитрат свинца получают реакцией оксида свинца (II) с концентрированной азотной кислотой:

PbO + 2 HNO ₃ (концентрированный) → Pb (NO ₃ ) ₂ ↓ + H ₂ O

Также может быть получено испарение раствора, полученного реакцией металлического свинца с разбавленной азотной кислотой .

Pb + 4 HNO ₃ → Pb (NO ₃ ) ₂ + 2 NO ₂ + 2 H ₂ O

Растворы и кристаллы нитрата свинца (II) образуются при переработке свинцово- висмутовых отходов свинцовых заводов.

Состав

Координационная сфера иона Pb ²⁺

Кристаллическая структура плоскости Pb (NO ₃ ) ₂ [111].

Кристаллическая структура твердого нитрата свинца (II) была определена с помощью дифракции нейтронов . Соединение кристаллизуется в кубической системе с атомами свинца в гранецентрированной кубической системе. Его пространственная группа Pa3 _{Z = 4} ( обозначение решетки Браве ), каждая сторона куба имеет длину 784 пикометра .

Черные точки представляют атомы свинца, белые точки - нитратные группы на 27 пикометров выше плоскости атомов свинца, а синие точки - нитратные группы на том же расстоянии ниже этой плоскости. В этой конфигурации каждый атом свинца связан с двенадцатью атомами кислорода ( длина связи : 281 пм). Все длины связей N – O идентичны и составляют 127 пикометров.

Исследовательский интерес к кристаллической структуре нитрата свинца (II) частично был основан на возможности свободного внутреннего вращения нитратных групп внутри кристаллической решетки при повышенных температурах, но этого не произошло.

Химические свойства и реакции

Растворимость нитрата свинца в азотной кислоте при 26 ° C.

Нитрат свинца разлагается при нагревании - свойство, используемое в пиротехнике . Он растворим в воде и разбавленной азотной кислоте.

Основные нитраты образуются при добавлении щелочи в раствор. Pb ₂ (OH) ₂ (NO ₃ ) ₂ является преобладающим веществом, образующимся при низких значениях pH. При более высоком pH образуется Pb ₆ (OH) ₅ (NO ₃ ). Катион [Pb ₆ O (OH) ₆ ] ⁴⁺ необычен тем, что он имеет оксидный ион внутри кластера из 3 тетраэдров PbO _{4 с} общими гранями. Нет никаких доказательств образования гидроксида Pb (OH) ₂ в водном растворе с pH ниже 12.

Растворы нитрата свинца можно использовать для образования координационных комплексов. Свинец (II) - жесткий акцептор ; он образует более прочные комплексы с электронодонорными лигандами азота и кислорода . Например, объединение нитрата свинца и пентаэтиленгликоля (EO ₅ ) в растворе ацетонитрила и метанола с последующим медленным испарением дает соединение [Pb (NO ₃ ) ₂ (EO ₅ )]. В кристаллической структуре этого соединения цепь EO ₅ обернута вокруг иона свинца в экваториальной плоскости, аналогичной краун-эфиру . Два бидентатных нитратных лиганда находятся в транс-конфигурации . Общее координационное число равно 10, с ведущим ионом в bicapped площади антипризмы молекулярной геометрии .

Комплекс, образованный нитратом свинца с бидентатным N-донорным лигандом битиазола, является биядерным. Кристаллическая структура показывает, что нитратная группа образует мостик между двумя атомами свинца. Один интересный аспект комплексов этого типа - наличие физического зазора в координационной сфере ; т.е. лиганды не расположены симметрично вокруг иона металла. Это потенциально связано с неподеленной парой электронов свинца, которая также обнаруживается в комплексах свинца с имидазольным лигандом.

Приложения

Нитрат свинца использовался в качестве термостабилизатора в нейлоне и полиэфирах, в качестве покрытия для фототермографической бумаги и в родентицидах .

Нагревание нитрата свинца - удобный способ получения диоксида азота.

2 Pb (NO ₃ ) ₂ → 2 PbO + 4 NO ₂ + O ₂

В процессе цианирования золота добавление раствора нитрата свинца (II) улучшает процесс выщелачивания . Требуются только ограниченные количества (от 10 до 100 миллиграммов нитрата свинца на килограмм золота).

В органической химии его можно использовать для получения изотиоцианатов из дитиокарбаматов . Сообщалось о его использовании в качестве поглотителя бромида во время замещения S _N 1 .

Безопасность

Нитрат свинца (II) токсичен, и проглатывание может привести к острому отравлению свинцом, как и все растворимые соединения свинца. Все неорганические соединения свинца классифицируются Международным агентством по изучению рака (IARC) как вероятно канцерогенные для человека (Категория 2A). Они были связаны с раком почек и глиомой у экспериментальных животных и с раком почек, раком мозга и раком легких у людей, хотя исследования рабочих, подвергшихся воздействию свинца, часто осложняются одновременным воздействием мышьяка . Свинец , как известен, заменитель цинка в ряде ферментов , в том числе дегидратаза б-аминолевулиновой кислоты (порфобилиноген - синтазы) в геме пути биосинтеза и пиримидин-5'-нуклеотидаза , важный для правильного метаболизма ДНК и , следовательно , может привести к плоду вреда.

использованная литература

внешние ссылки

Вудбери, Уильям Д. (1982). «Свинец» . Минеральный Ежегодник Металлы и минералы . Бюро шахт : 515-42 . Проверено 18 января 2008 .
«Свинец» . Карманный справочник NIOSH по химической опасности . Национальный институт охраны труда и здоровья. Сентябрь 2005 г. NIOSH 2005-149 . Проверено 19 января 2008 .
«Свинец и свинцовые соединения» . Национальный кадастр загрязнителей . Правительство Австралии, Департамент окружающей среды и водных ресурсов. Июль 2007. Архивировано из оригинального 11 - го января 2008 года . Проверено 19 января 2008 .
«Свинец» . Здоровая домашняя среда, опасность для здоровья . Альянс США за здоровый дом. Архивировано из оригинала на 2008-02-20 . Проверено 19 января 2008 .