Нитрид свинца формула химическая

Нитрат свинца. Химические свойства, применение

Нитрат свинца — это неорганическое соединение, имеющее следующую формулу: Pb(NO3)2. В обычном состоянии представляет собой порошок белого цвета или бесцветные кристаллы. Это вещество хорошо растворяется в воде.

Физические свойства

1. Хорошо растворяется с поглощением тепла в H2O (вода), плохо — в ацетоне , а также в метиловом и этиловом спиртах.
2. Образует диамагнитные бесцветные кристаллы, плотностью 4,530 г/сантиметр³. Каждый атом Pb (свинец) окружен двенадцатью атомами О (кислород). Длина связи Pb-O составляет 0,281 нм, а N-O — 0,127 нм. Представляет кубическую сингонию. Принадлежит к пространственной группе Pa3. Кроме кубической разновидности была получена еще и моноклинная форма, которая даже при нагревании плохо растворима в H2O (вода).
3. Свинец, температура плавления составляет 600,65 K.

Как получают нитрат свинца

Это вещество не встречается в природе. Поэтому люди создали некоторые методы (промышленные и лабораторные), которые сводятся к растворению свинца (Pb), его гидроксида или окиси в разбавленной азотной кислоте. Реакции:
3Pb (свинец) + 8HNO3 (кислота азотная) = 3Pb(NO3)2 (нитрат свинца) + 2NO (азота оксид, выделяется в виде газа) + 4H2O (вода);
PbO (окись свинца) + 2HNO3 (кислота азотная) = Pb(NO3)2 (свинца нитрат) + H2O (вода);
Pb(OH)2 (свинца гидроксид) + 2HNO3 (азотная кислота) = Pb(NO3)2 (динитрат свинца) + 3H2O (вода).

Для того чтобы подавить гидролиз и снизить растворимость динитрата свинца, азотную кислоту необходимо брать с избытком.

Также динитрат свинца получают как побочный продукт при очистке отходов кислотой азотной, например, при обработке висмуто-свинцовых отходов на заводах. В дальнейшем это соединение используют для цианирования золота.

Какие химические свойства есть у нитрата свинца

1. В водном растворе нитрат свинца диссоциирует на нитрат-анионы и катионы свинца. Вот так выглядит эта реакция:

Pb(NO3)2 (динитрат свинца) = Pb2+ (катион свинца) + 2NO3- (анион оксида азота)

Раствор динитрата свинца подвергается гидролизу. При избыточном количестве NO3- образуются нитратокомплексы: [Pb(NO3)6]3−, [Pb(NO3)4]2− и [Pb(NO3)3]−. Если повысить pH раствора, то в результате создаются гидронитраты Pb(OH)x(NO3)y переменного состава. Некоторые из них при этом выделены в твердом состоянии.

2. Так как свинца динитрат является растворимым соединением, то можно получить следующие обменные реакции:

2HCl (соляная кислота) + Pb(NO3)2 = PbCl2 (хлорид свинца, выпадает в осадок) + 2HNO3 (азотная кислота);
H2SO4 (кислота серная) + Pb(NO3)2 = PbSO4 (сульфат свинца, выпадает в осадок) + 2HNO3 (кислота азотная);
Pb(NO3)2 (свинца нитрат) + 2NaOH (натрия гидроксид) = Pb(OH)2 (свинца гидроксид, выпадает в осадок) + 2NaNO3 (нитрат натрия);
Pb(NO3)2 + 2NaN3 (азид натрия) = Pb(N3)2 (азид свинца, выпадает в осадок) + 2NaNO3 (нитрат натрия).

Любое химическое соединение, содержащее в себе свинцовый катион (Pb+2), будет реагировать с раствором, в котором есть анион йодид. При этом образуется осадок желто-оранжевого цвета (Pbl2, свинца йодид). Так выглядит данная реакция:

Pb2+ + 2l- = Pbl2 (осадок)

Такая же обменная реакция и в твердой фазе. Например:

Pb(NO3)2 + 2Kl (калий) = Pbl2 (выпадает в осадок) + 2KNO3 (нитрат калия)

Применение нитрата свинца

— используется в качестве начального сырья для производства большинства других соединений Pb (свинец);
— в качестве ингибитора нейлоновых полимеров и некоторых других полиэфиров, в роли зооцида, в покрытиях бумаги фототермографической;
— так как нитрат свинца — это доволно опасное соединение, в промышленной сфере в настоящее время используют другие соединения. Например, при производстве красок, спичек и фейерверков полностью отказались от соединений свинца.
— в лабораторной практике свинца нитрат используют как хороший и удобный источник диазота тетраоксида;
— сравнительно недавно в очень ограниченных количествах это химическое соединение используется при цианировании золота.
— в органической химии Pb(NO3)2 используется в качестве окислителя, для получения из дитиокарбаматов изотиоцианатов. Из-за своей высокой токсичности его применяют все реже.

Безопасность

Нитрат свинца классифицируется как категория 2А (вероятно канцерогенное соединение для человека). Недопустимо вдыхание его ядовитых паров или прием внутрь, а также контакт с кожными покровами или слизистой оболочкой. Динитрат свинца должен постоянно находиться под контролем. Отравления этим химическим соединением приводят к отравлениям, глиомам и раку почек, головного мозга и легких.

Источник

Нитрат свинца: состав, свойства, получение, применение.

Содержание:

В нитрат свинца или нитрат свинца (II) — это неорганическое соединение, образованное элементами свинца (Pb), азота (N) и кислорода (O). Свинец находится в виде иона Pb 2+ азот и кислород образуют нитрат-ион NO3 – .

Его химическая формула — Pb (NO3)2. Это белое кристаллическое твердое вещество, хорошо растворимое в воде, где оно образует ионы Pb. 2+ и нет3 – . Он также известен как нитрат плюмбозы, потому что свинец находится в самой низкой степени окисления.

Он обладает сильными окислительными свойствами, поэтому его используют там, где это требуется, например, при получении различных органических соединений и в качестве лабораторного реагента.

В прошлом он широко использовался для приготовления красок на основе свинца, где он также действовал как закрепитель цвета в тканях. От этого приложения отказались из-за токсичности свинца.

Он использовался в металлургической промышленности по-разному, и недавно было обнаружено, что он полезен для образования вместе с другими соединениями материалов с высокой способностью поглощать свет и превращать его в электричество.

Однако это опасное вещество, поскольку оно может способствовать возникновению пожаров. Он также токсичен для людей, животных и растений, поэтому его нельзя выбрасывать в окружающую среду.

Состав

Это ионное соединение, образованное катионом Pb. 2+ и два аниона NO3 – . В нитрат-анионе атомы кислорода расположены симметрично вокруг азота, и двойная связь чередуется с ним.

Свинец в этом соединении имеет следующую электронную конфигурацию:

[Xe] 4F 14 5d 10 6s 2 6п 0 , где было замечено, что он потерял 2 электрона последней оболочки.

Номенклатура

  • Нитрат свинца
  • Нитрат свинца (II)
  • Нитрат свинцовый
  • Свинец динитрат

Свойства

Физическое состояние

Белое или бесцветное кристаллическое твердое вещество. Кубические кристаллы.

Молекулярный вес

Температура плавления

470 ° С. По некоторым данным, при этой температуре он разлагается.

Плотность

Растворимость

Хорошо растворим в воде: 59,7 г / 100 мл воды при 25 ° C. Слабо растворим в этаноле. Нерастворим в азотной кислоте (HNO3) концентрированный.

pH

Водный раствор с 20% Pb (NO3)2 он имеет pH 3,0-4,0.

Химические свойства

Это окислитель. Реагирует бурно с горючими материалами и восстановителями.

Он не горюч, но может ускорить горение материалов. При нагревании до разложения выделяет токсичные газы оксида азота:

При растворении в воде ионизирует:

Получение

Его можно получить путем реакции металлического свинца, монооксида свинца (PbO) или карбоната свинца PbCO.3 с азотной кислотой. Желательно использовать избыток кислоты, чтобы избежать образования основных нитратов.

Приложения

В органическом синтезе

Его окислительная способность находит применение при получении различных соединений.

Он был использован для синтеза каликсаренов, которые представляют собой органические соединения, молекула которых имеет форму корзины, которая позволяет вмещать другие вещества в зависимости от того, как они будут использоваться.

Он используется для получения изотиоцианатов (R-NCS), исходя из аминов (R-NH2).

Он используется в промышленных масштабах для получения бензальдегида путем окисления бензилхлорида. Он также служит катализатором этерификации органических соединений, например, при производстве сложных полиэфиров.

В химическом анализе

Он используется как реагент при определении алюминия и свинца в минералах и горных породах.

При окраске текстильных волокон

Некоторые хромовые красители требуют использования Pb (NO3)2 чтобы получить это. Например, чтобы окрасить хлопок в желтый цвет, хлопок покрывают нитратом свинца и обрабатывают сульфатом натрия для получения сульфата свинца.

Затем наносят разбавленный раствор дихромата натрия для образования хромата свинца (PbCrO4), который представляет собой желтый пигмент.

Однако в настоящее время производство свинцовых пигментов прекращено из-за их токсичности.

Он также действует как протрава для фиксации красителей во время окрашивания или печати других типов волокон.

В ветеринарной медине

Ранее он использовался как едкое средство при лечении язвы или гангрены у лошадей.

В металлургической промышленности

Нитрат свинца используется при электролитическом рафинировании свинца в качестве агента, способствующего флотации при удалении титана из определенных глин, он позволяет извлекать драгоценные металлы из цианидных растворов и используется при электроосаждении PbO.2 на никелевых анодах.

В солнечных батареях

Он использовался в виде водного раствора для изготовления солнечных элементов на основе перовскита, минерала оксида титана.

Синтезированный материал представляет собой металлоорганический перовскит или перовскит из иодида свинца, который привлек внимание исследователей, так как обладает высокой способностью поглощать свет и большой длиной диффузии носителей заряда.

Эти характеристики делают его отличным кандидатом для фотоэлектрических устройств, которые преобразуют свет в электрический ток.

Другие приложения

  • при производстве спичек, некоторых взрывчатых и пиротехнических материалов,
  • в фотографии как сенсибилизирующий агент для покрытия бумаги в фототермографии,
  • в текстильной промышленности для улучшения вискозы и стабилизации нейлона,
  • в уничтожении грызунов.

Риски

Пожар и взрыв

Хотя это не горючий состав, при воздействии огня или тепла он может взорваться, образуя токсичные оксиды азота.

Поскольку это сильно окислитель, существует опасность возгорания при контакте с органическими материалами.

На здоровье

Вызывает раздражение глаз, дыхательных путей и пищеварительного тракта. Он токсичен при вдыхании и проглатывании. Наиболее частыми симптомами интоксикации этим соединением являются желудочно-кишечные расстройства, колики, запоры и слабость, которые, в частности, могут перерасти в паралич некоторых мышц.

Проглатывание также может вызвать боль, судороги, депрессию, кому и смерть.

Для окружающей среды

Он токсичен для водных и наземных организмов, кроме того, его повреждения являются стойкими, и он биоаккумулируется в живых существах, поэтому считается опасным загрязнителем и не должен выбрасываться в окружающую среду.

При случайном попадании в воду его необходимо нейтрализовать оксидом кальция (CaO), карбонатом кальция (CaCO3) или бикарбонат натрия (NaHCO3).

Было подтверждено, что он канцерогенный для животных и, возможно, для человека.

Источник

Нитрат свинца II

Нитрат свинца

Систематическое
наименование
нитрат свинца II
Хим. формула Pb(NO3)2
Состояние бесцветное вещество
Молярная масса 331.2 г/моль
Плотность (20 °C) 4,53 г/см³
Температура
• плавления (разл.) 270 °C
• вспышки негорюч °C
Растворимость
• в воде (20 °C) 52 г/100мл (100 °C) 127 г/100 мл
• в остальных веществах в азотной кислоте, этаноле: нерастворим
Показатель преломления 1.782
Координационная геометрия кубооктаэдрическая
Кристаллическая структура гранецентрированная кубическая
Рег. номер CAS 10099-74-8
PubChem 16683880
Рег. номер EINECS 233-245-9
SMILES
RTECS OG2100000
ChEBI 37187
Номер ООН 1469
ChemSpider 23300 и 21781774
Пиктограммы ECB
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Нитрат свинца II (Свинец азотнокислый) (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.

Содержание

История

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

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.

Процесс производства был и остается 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. В XIX веке динитрат свинца стали производить на коммерческой основе в Европе и Соединенных Штатах.

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

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.

Кристаллическая структура

Кристаллическая структура твердого динитрата свинца была определена с помощью нейтронной дифракции. 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 решетке при высоких температурах, но это не подтвердилось.

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:

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.

Химические свойства

Динитрат свинца хорошо растворяется в воде, давая бесцветный раствор. 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:

Раствор нитрата свинца(II) подвергается гидролизу и имеет слабокислую реакцию, которая имеет показатель pH от 3,0 до 4,0 для 20 % водного раствора. 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:

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

Pb 2+ + 2 I − ⟶ PbI2

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

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 Pb 2+ -ион, который имеет стандартный редокс-потенциал (E 0 ) −0.125 V, или нитрат-ион, который в кислой среде имеет (E 0 ) +0.956 V .

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

Благодаря этому свойству нитрат свинца иногда используется в пиротехнике.

Применение

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

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

Динитрат свинца используется как ингибитор полимеров нейлона и других полиэфиров, в покрытиях фототермографической бумаги, а также в качестве зооцида.

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

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).

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

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. 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 приеме внутрь может привести к острому отравлению, так же как и другие растворимые соединения свинца.

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

Источник