stringtranslate.com

Оксид свинца(II)

Оксид свинца (II) , также называемый моноксидом свинца , является неорганическим соединением с молекулярной формулой PbO . PbO встречается в двух полиморфных модификациях : глет, имеющий тетрагональную кристаллическую структуру , и массикот, имеющий орторомбическую кристаллическую структуру . Современное применение PbO в основном в промышленном стекле на основе свинца и промышленной керамике, включая компьютерные компоненты. Это амфотерный оксид. [3]

Типы

Оксид свинца существует в двух типах:

Синтез

PbO может быть получен путем нагревания металлического свинца на воздухе при температуре около 600 °C (1100 °F). При этой температуре он также является конечным продуктом разложения других оксидов свинца на воздухе: [4]

Термическое разложение нитрата свинца(II) или карбоната свинца(II) также приводит к образованию PbO:

2  Pb(НЕТ
3)
2→ 2PbO +  4NO2+ О
2
PbCO
3→ PbO + CO2

PbO производится в больших масштабах как промежуточный продукт при переработке сырых свинцовых руд в металлический свинец. Обычная свинцовая руда — галенит ( сульфид свинца(II) ). При температуре около 1000 °C (1800 °F) сульфид превращается в оксид: [5]

2PbS +  3O
2→ 2PbO  + 2SO2

Из свинца

Существует два основных метода получения оксида свинца, оба из которых напоминают горение свинца при высокой температуре: [6]

Метод горшка Бартона.
Очищенные капли расплавленного свинца окисляются в сосуде под действием принудительного потока воздуха, который переносит их в систему разделения (например, циклонные сепараторы ) для дальнейшей обработки. [6] [7] : 245  Оксиды, полученные этим методом, в основном представляют собой смесь α-PbO и β-PbO. Общая реакция выглядит следующим образом:

2 Pb + O2450 °C (842 °F)→2PbO

Метод шаровой мельницы
Свинцовые шарики окисляются в охлаждаемом вращающемся барабане. Окисление достигается за счет соударений шариков. Как и в методе горшка Бартона, может использоваться подача воздуха и сепараторы. [6] [7] : 245 

Структура

Как определено с помощью рентгеновской кристаллографии , оба полиморфа, тетрагональный и орторомбический, имеют пирамидальный четырехкоординированный свинцовый центр. В тетрагональной форме четыре связи свинец-кислород имеют одинаковую длину, но в орторомбической две короче и две длиннее. Пирамидальная природа указывает на наличие стереохимически активной неподеленной пары электронов. [8] Когда PbO встречается в тетрагональной структуре решетки, он называется глетом ; а когда PbO имеет орторомбическую структуру решетки, он называется массикотом . PbO можно изменить из массикота в глет или наоборот путем контролируемого нагревания и охлаждения. [9] Тетрагональная форма обычно имеет красный или оранжевый цвет, в то время как орторомбическая обычно имеет желтый или оранжевый цвет, но цвет не является очень надежным индикатором структуры. [10] Тетрагональная и орторомбическая формы PbO встречаются в природе как редкие минералы.

Кристаллическая структура в форме глета [4] [11] [12]

Реакции

Металлический свинец получают путем восстановления PbO оксидом углерода при температуре около 1200 °C (2200 °F): [13]

PbO + CO → Pb + CO 2

Красная и желтая формы этого материала связаны небольшим изменением энтальпии :

PbO (красный) → PbO (желтый)   Δ H = 1,6 кДж/моль

PbO амфотерный , что означает, что он реагирует как с кислотами, так и с основаниями. С кислотами он образует соли Pb2+
через посредничество оксокластеров, таких как [Pb
6О(ОН)
6]4+
. С сильными основаниями PbO растворяется с образованием солей плюмбита (также называемых плюмбатами(II)): [14]

PbO + H2O + OH​−
→ [Pb(ОН)
3]−

Приложения

Вид свинца в свинцовом стекле обычно представляет собой PbO, и PbO широко используется в производстве стекла. В зависимости от стекла, преимущество использования PbO в стекле может заключаться в одном или нескольких из увеличения показателя преломления стекла, увеличения дисперсии (т. е. уменьшения числа Аббе ) стекла, уменьшения вязкости стекла, увеличения электрического сопротивления стекла и увеличения способности стекла поглощать рентгеновские лучи . Добавление PbO в промышленную керамику (а также в стекло) делает материалы более магнитно и электрически инертными (за счет повышения их температуры Кюри ), и его часто используют для этой цели. [15] Исторически PbO также широко использовался в керамических глазурях для бытовой керамики, и он все еще используется, но уже не так широко. Другие менее распространенные применения включают вулканизацию резины и производство определенных пигментов и красок. [3] PbO используется в стекле электронно-лучевой трубки для блокировки рентгеновского излучения, но в основном в горловине и воронке трубки, поскольку он может вызвать обесцвечивание при использовании в лицевой пластине. Оксид стронция и оксид бария предпочтительны для лицевой пластины. [16]

Потребление свинца, а следовательно, и переработка PbO, коррелируют с количеством автомобилей, поскольку свинец остается ключевым компонентом автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов . [17]

Нишевое или сокращающееся использование

Смесь PbO с глицерином застывает в твердый, водонепроницаемый цемент , который использовался для соединения плоских стеклянных стенок и днищ аквариумов , а также когда-то использовался для герметизации стеклянных панелей в оконных рамах. Он является компонентом свинцовых красок .

PbO был одним из видов сырья для столетних яиц , разновидности китайских консервированных яиц . но его постепенно заменили из-за проблем со здоровьем. Это была недобросовестная практика на некоторых небольших фабриках, но она стала широко распространенной в Китае и заставила многих честных производителей маркировать свои коробки как «без свинца» после того, как скандал стал мейнстримом в 2013 году.

В форме порошкообразного тетрагонального глета его можно смешать с льняным маслом , а затем прокипятить, чтобы создать устойчивую к атмосферным воздействиям проклейку , используемую в золочении . Глет придаст проклейке темно-красный цвет, который сделает листовое золото теплым и блестящим, в то время как льняное масло придаст адгезию и ровную прочную связующую поверхность.

PbO используется в некоторых реакциях конденсации в органическом синтезе . [18]

PbO является входным фотопроводником в трубке видеокамеры, называемой Plumbicon .

Проблемы со здоровьем

Оксид свинца может быть смертельным при проглатывании или вдыхании. Он вызывает раздражение кожи, глаз и дыхательных путей. Он влияет на ткани десен, центральную нервную систему, почки, кровь и репродуктивную систему. Он может биоаккумулироваться в растениях и млекопитающих. [19]

Ссылки

  1. ^ Дороти Гренингер; Валери Коллонич; Чарльз Говард Клайн (1977). Свинцовые химикаты. Международная организация по исследованию свинца и цинка . стр. 52.
  2. ^ "Соединения свинца (как Pb)". Концентрации, представляющие немедленную опасность для жизни или здоровья (IDLH) . Национальный институт охраны труда (NIOSH).
  3. ^ ab Carr, Dodd S. (2005). "Соединения свинца". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a15_249. ISBN 978-3527306732.
  4. ^ ab Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 382–387. ISBN 978-0-08-037941-8.
  5. ^ Абдель-Рехим, AM (2006). «Термический и рентгеноструктурный анализ египетского галенита». Журнал термического анализа и калориметрии . 86 (2): 393–401. doi :10.1007/s10973-005-6785-6. S2CID  96393940.
  6. ^ abc Dix, JE (1987-02-01). "Сравнение процессов бартон-пота и шаровой мельницы для производства оксида свинца". Journal of Power Sources . 19 (2): 157–161. Bibcode : 1987JPS....19..157D. doi : 10.1016/0378-7753(87)80024-1. ISSN  0378-7753.
  7. ^ ab Павлов, Д. (2017). Свинцово-кислотные аккумуляторы: наука и технология: справочник по технологии свинцово-кислотных аккумуляторов и ее влиянию на продукт (2-е изд.). Сент-Луис. ISBN 978-0-444-59560-7. OCLC  978538577.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  8. ^ Уэллс, А.Ф. (1984), Структурная неорганическая химия (5-е изд.), Оксфорд: Clarendon Press, ISBN 0-19-855370-6[ нужна страница ]
  9. ^ Простой пример приведен в Anil Kumar De (2007). "§9.2.6 Свинец (Pb): Монооксид свинца PbO". Учебник неорганической химии . New Age International. стр. 383. ISBN 978-81-224-1384-7.Более сложный пример в Turova, NY (2002). "§9.4 Алкоксиды германия, олова, свинца". Химия алкоксидов металлов . Springer. стр. 115. ISBN 978-0-7923-7521-0.
  10. ^ Роу, Дэвид Джон (1983). Производство свинца в Великобритании: История. Крум Хелм. стр. 16. ISBN 978-0-7099-2250-6.
  11. ^ Пировано, Каролина; Ислам, М. Сайфул ; Ванье, Розе-Ноэль; Новогроцкий, Гай; Мэресс, Гаэтан (2001). «Моделирование кристаллических структур фаз Ауривиллиуса». Solid State Ion. 140 (1–2): 115–123. doi :10.1016/S0167-2738(01)00699-3.
  12. ^ "ICSD Entry: 94333". Cambridge Structural Database : Access Structures . Cambridge Crystallographic Data Centre . Получено 2021-06-01 .
  13. ^ Обработка лидов @ Universalium.academic.ru. Альтернативный адрес: Обработка лидов @ Enwiki.net.
  14. ^ Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсон, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего/Берлин: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5[ нужна страница ]
  15. ↑ Глава 9, «Соединения свинца», в книге «Керамические и стеклянные материалы: структура, свойства и обработка», издательство Springer, 2008 год.
  16. ^ Комптон, Кеннет (5 декабря 2003 г.). Качество изображения на ЭЛТ-дисплеях. SPIE Press. ISBN 9780819441447– через Google Книги.
  17. ^ Сазерленд, Чарльз А.; Милнер, Эдвард Ф.; Керби, Роберт К.; Тейндл, Герберт; Мелин, Альберт; Болт, Герман М. «Свинец». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a15_193.pub2. ISBN 978-3527306732.
  18. ^ Корсон, ББ (1936). "1,4-Дифенилбутадиен". Органические синтезы . 16 : 28; Собрание томов , т. 2, стр. 229.
  19. ^ "Оксид свинца (II)". Международный информационный центр по охране труда и технике безопасности. Архивировано из оригинала 2011-12-15 . Получено 2009-06-06 .

Внешние ссылки