Сульфид свинца(II) ( также пишется как сульфид ) — неорганическое соединение с формулой Pb S. Галенит — основная руда и важнейшее соединение свинца . Это полупроводниковый материал с узкоспециализированным применением.
Добавление сероводорода или сульфидных солей к раствору, содержащему соль свинца, например PbCl2 , приводит к образованию черного осадка сульфида свинца.
Эта реакция используется в качественном неорганическом анализе . Наличие сероводорода или сульфид-ионов можно проверить с помощью «бумаги с ацетатом свинца».
Как и родственные материалы PbSe и PbTe , PbS является полупроводником . [9] Фактически, сульфид свинца был одним из самых ранних материалов, использовавшихся в качестве полупроводника. [10] Сульфид свинца кристаллизуется в мотиве хлорида натрия , в отличие от многих других полупроводников IV-VI .
Поскольку PbS является основной рудой свинца, много усилий было сосредоточено на его преобразовании. Основной процесс включает плавку PbS с последующим восстановлением полученного оксида . Идеализированные уравнения для этих двух этапов: [11]
Диоксид серы преобразуется в серную кислоту .
Наночастицы и квантовые точки , содержащие сульфид свинца, были хорошо изучены. [12] Традиционно такие материалы производятся путем объединения солей свинца с различными источниками сульфида. [13] [14] В 2009 году наночастицы PbS были исследованы для использования в солнечных батареях. [15]
PbS был одним из первых материалов, используемых для электрических диодов, которые могли обнаруживать электромагнитное излучение, включая инфракрасный свет . [16] Как инфракрасный датчик, PbS напрямую обнаруживает свет, в отличие от тепловых детекторов, которые реагируют на изменение температуры элемента детектора, вызванное излучением. Элемент PbS может использоваться для измерения излучения одним из двух способов: путем измерения крошечного фототока, который фотоны вызывают, когда они попадают в материал PbS, или путем измерения изменения электрического сопротивления материала , которое вызывают фотоны. Измерение изменения сопротивления является более распространенным методом. При комнатной температуре PbS чувствителен к излучению на длинах волн приблизительно от 1 до 2,5 мкм . Этот диапазон соответствует более коротким длинам волн в инфракрасной части спектра , так называемой коротковолновой инфракрасной области (SWIR). Только очень горячие объекты испускают излучение на этих длинах волн.
Охлаждение элементов PbS, например, с помощью жидкого азота или системы элементов Пельтье , смещает диапазон его чувствительности примерно до 2–4 мкм . Объекты, которые испускают излучение в этих длинах волн, все еще должны быть довольно горячими — несколько сотен градусов Цельсия — но не такими горячими, как те, которые обнаруживаются неохлаждаемыми датчиками. (Другие соединения, используемые для этой цели, включают антимонид индия (InSb) и теллурид ртути-кадмия (HgCdTe), которые обладают несколько лучшими свойствами для обнаружения более длинных ИК-волн.) Высокая диэлектрическая проницаемость PbS приводит к относительно медленным детекторам (по сравнению с кремнием , германием , InSb или HgCdTe).
Возвышения выше 2,6 км (1,63 мили) на планете Венера покрыты блестящим веществом. Хотя состав этого покрытия не совсем ясен, одна из теорий заключается в том, что Венера « снежит » кристаллизованным сульфидом свинца, подобно тому, как Земля снегует замерзшей водой. Если это так, то это был бы первый случай, когда вещество было обнаружено на чужой планете. Другими менее вероятными кандидатами на «снег» Венеры являются сульфид висмута и теллур . [17]
Сульфид свинца(II) настолько нерастворим, что он почти нетоксичен, но пиролиз материала, как при плавке, дает опасные токсичные пары свинца и оксидов серы. [18] Сульфид свинца нерастворим и является стабильным соединением при pH крови и поэтому, вероятно, является одной из наименее токсичных форм свинца. [19] Большой риск безопасности возникает при синтезе PbS с использованием карбоксилатов свинца, поскольку они особенно растворимы и могут вызывать негативные физиологические состояния.
