Нитрат свинца(II) | это... Что такое Нитрат свинца(II)? (original) (raw)

Динитрат свинца
Нитрат свинца(II): химическая формула
Нитрат свинца(II): вид молекулы
Lead(II)-nitrate-unit-cell-3D-balls.pngLead(II)-nitrate-xtal-3D-SF.png
Общие
Систематическое наименование нитрат свинца(II)
Химическая формула Pb(NO3)2
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) бесцветное вещество
Молярная масса 331.2 г/моль
Плотность (20 °C) 4,53 г/см³
Термические свойства
Температура плавления (разл.) 270 °C
Температура вспышки негорюч °C
Химические свойства
Растворимость в воде (20 °C) 52 г/100мл (100 °C) 127 г/100 мл
Растворимость в остальных веществах в азотной кислоте, этаноле: нерастворим
Оптические свойства
Показатель преломления 1.782[1]
Структура
Координационная геометрия кубооктаэдрическая
Кристаллическая структура гранецентрированная кубическая
Классификация
Рег. номер CAS 10099-74-8
Номер ООН 1469
RTECS OG2100000
Безопасность
Токсичность NFPA 704.svg 0 3 1 OX ТоксичныйОкислительОпасен для окружающей среды

Нитрат свинца(II) (динитрат свинца) — неорганическое химическое соединение с химической формулой Pb (NO3)2. В обычном состоянии — бесцветные кристаллы или белый порошок. 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[2].

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[3].

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[4][5]. 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, было 642 тонн[6].

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 динитрата свинца, плоскость [111]

Кристаллическая структура

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[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:

~\mathsf{3Pb + 8HNO_3 \longrightarrow 3Pb(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}

~\mathsf{PbO + 2HNO_3 \longrightarrow Pb(NO_3)_2 + H_2O}

~\mathsf{Pb(OH)_2 + 2HNO_3 \longrightarrow Pb(NO_3)_2 + 3H_2O}

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:

~\mathsf{Pb(NO_3)_2 \rightleftarrows Pb^{2+} + 2NO_3^- }

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]3−. 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:

~\mathsf{Pb(NO_3)_2 + 2HCl \longrightarrow PbCl_2\downarrow + 2HNO_3}

~\mathsf{Pb(NO_3)_2 + H_2SO_4 \longrightarrow PbSO_4\downarrow + 2HNO_3}

~\mathsf{Pb(NO_3)_2 + 2NaOH \longrightarrow Pb(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3}

~\mathsf{Pb(NO_3)_2 + 2NaN_3 \longrightarrow Pb(N_3)_2\downarrow + 2NaNO_3}

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

~\mathsf{Pb^{2+} + 2I^- \longrightarrow PbI_2\downarrow }

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

~\mathsf{Pb(NO_3)_2 + 2KI \longrightarrow PbI_2 + 2KNO_3 }

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 диоксид свинца, кислород и диоксид азота, процесс сопровождается характерным треском. Этот эффект называется декрепитация:

~\mathsf{2Pb(NO_3)_2 \longrightarrow 2PbO + 4NO_2 + O_2 }

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 отдается 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 ингибитор полимеров нейлона и других полиэфиров, в покрытиях фототермографической бумаги, а также в качестве зооцида[6].

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)[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 нашел применение для получения изотиоцианатов из дитиокарбаматов[18]. Из-за своей токсичности он стал находить все меньшее применение, но по прежнему находит нерегулярное использование в [19].

Меры предосторожности

Динитрат свинца токсичен, 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 приеме 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 легких 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 (англ. δ-aminolevulinic acid dehydratase) в биосинтезе гема, который важен для правильного метаболизма ДНК, следовательно может вызывать ущерб плоду матери[22].

См. также

Примечания

  1. ↑ Patnaik Pradyot Handbook of Inorganic Chemical Compounds. — McGraw-Hill, 2003. — P. 475. — ISBN 0070494398
  2. ↑ Partington James Riddick A Text-book of Inorganic Chemistry. — MacMillan, 1950. — P. 838.
  3. ↑ Libavius Andreas Alchemia Andreæ Libavii. — Francofurti: Iohannes Saurius, 1595.
  4. ↑ Lead. Encyclopædia Britannica Eleventh Edition. Архивировано из первоисточника 23 апреля 2012.
  5. ↑ Macgregor John Progress of America to year 1846. — London: Whittaker & Co, 1847. — ISBN 0665517912
  6. ↑ 1 2 Greenwood Norman N. Chemistry of the Elements. — 2nd. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997. — P. 388, 456. — ISBN 0-7506-3365-4
  7. ↑ Nowotny, H.; G. Heger (1986). «Structure refinement of lead nitrate». Acta Cryst. C42: 133–35. DOI:10.1107/S0108270186097032.
  8. ↑ Product catalog; other products. Tilly, Belgium: Sidech. Архивировано из первоисточника 23 апреля 2012.
  9. ↑ Ferris, L.M. (1959). «Lead nitrate—Nitric acid—Water system». Journal of Chemicals and Engineering Date 5: 242. DOI:10.1021/je60007a002.
  10. ↑ MSDS — описание нитрата свинца (англ.)
  11. ↑ Adlam George Henry Joseph A Higher School Certificate Inorganic Chemistry. — London: John Murray, 1938.
  12. ↑ Hill John W. General Chemistry. — 2nd. — Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 1999. — P. 781. — ISBN 0-13-010318-7
  13. ↑ Barkley, J.B. (October 1978). «Lead nitrate as an oxidizer in blackpowder» (Pyrotechnica Publications) IV.
  14. ↑ Historical development of titanium dioxide. Millennium Inorganic Chemicals.(недоступная ссылка — история)
  15. ↑ Habashi Fathi Recent advances in gold metallurgy. — Quebec City, Canada: Laval University, 1998 (est).
  16. ↑ Auxiliary agents in gold cyanidation. Gold Prospecting and Gold Mining. Архивировано из первоисточника 23 апреля 2012.
  17. ↑ Schulze, K. E. (1884). «Über α- und β-Methylnaphtalin». Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 17. DOI:10.1002/cber.188401701384.
  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», Орг.синтез; 344 страницы
  20. ↑ 1 2 World Health Organization, International Agency for Research on Cancer. Inorganic and Organic Lead Compounds (PDF). International Agency for Research on Cancer (2006). Архивировано из первоисточника 23 апреля 2012.
  21. ↑ Lead nitrate, International Chemical Safety Card 1000. International Labour Organization, International Occupational Safety and Health Information Centre (March 1999). Архивировано из первоисточника 23 апреля 2012.
  22. ↑ Mohammed-Brahim, B.; J.P. Buchet, R. Lauwerys (1985). «Erythrocyte pyrimidine 5'-nucleotidase activity in workers exposed to lead, mercury or cadmium». Int Arch Occup Environ Health 55 (3): 247–52. DOI:10.1007/BF00383757. PMID 2987134.
Растворимость кислот, оснований и солей в воде
H+ Li+ K+ Na+ NH4+ Ba2+ Ca2+ Mg2+ Sr2+ Al3+ Cr3+ Fe2+ Fe3+ Ni2+ Co2+ Mn2+ Zn2+ Ag+ Hg2+ Hg22+ Pb2+ Sn2+ Cu+ Cu2+ OH− P P P — P М Н М Н Н Н — Н Н Н Н Н — — Н Н Н Н F− P Н P P Р М Н Н М Р Н Н Н Р Р М Р Р М М Н Р Н Р Cl− P P P P Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Н Р Н М — Н Р Br− P P P P Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Н М Н М Р H Р I− P P P P Р Р Р Р Р Р ? Р — Р Р Р Р Н Н Н Н М Н — S2− P P P P — Р М Н Р — — Н — Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н SO32− P P P P Р М М М Н ? ? М ? Н Н Н М Н Н Н Н ? Н ? SO42− P P P P Р Н М Р Н Р Р Р Р Р Р Р Р М — Н Н Р Р Р NO3− P P P P Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р — Р — Р Р NO2− P P P P Р Р Р Р Р ? ? ? ? Р М ? ? М ? ? ? ? ? ? PO43− P Н P P — Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н ? Н Н Н Н CO32− М Р P P Р Н Н Н Н — — Н — Н Н — Н Н — Н — — ? — CH3COO− P Р P P Р Р Р Р Р — Р Р — Р Р Р Р Р Р М Р — Р Р CN− P Р P P Р Р Р Р Р ? Н Н — Н Н Н Н Н Р Н Р — — Н SiO32− H Н P P ? Н Н Н Н ? ? Н ? ? ? Н Н ? ? ? Н ? ? ?
Соединения свинца
Азид свинца (Pb(N3)2) • Ацетат свинца(II) (Pb(CH3COO)2) • Ацетат свинца(IV) (Pb(CH3COO)4) • Бромид свинца(II) (PbBr2) • Гексагидроксоплюмбат(IV) натрия (Na2[Pb(OH)6]) • Гексафтороплюмбаты • Гексахлороплюмбаты • Гексахлоросвинцовая кислота (H2[PbCl6]) • Гидроксид свинца(II) (Pb(OH)2) • Иодид свинца(II) (PbI2) • Карбид свинца (PbC2) • Карбонат свинца(II) (PbCO3) • Метаплюмбаты • Метасиликат свинца(II) (PbSiO3) • Нитрат свинца(II) (Pb(NO3)2) • Оксид свинца(II) (PbO) • Оксид свинца(IV) (PbO2) • Оксихлориды свинца(II) • Ортоплюмбат свинца(II) (Pb3O4) • Ортоплюмбаты • Ортофосфат свинца(II) (Pb3(PO4)2) • Основной карбонат свинца (2PbCO3•Pb(OH)2) • Плюмбан (PbH4) • Селенид свинца(II) (PbSe) • Сульфат свинца(II) (PbSO4) • Сульфат свинца(IV) (Pb(SO4)2) • Сульфид свинца(II) (PbS) • Сульфид свинца(IV) (PbS2) • Сульфит свинца(II) (PbSO3) • Тетраоксид свинца (Pb3O4) • Теллурид свинца (PbTe) • Тетраметилсвинец (Pb(CH3)4) • Тетрафенилсвинец (Pb(C6H5)4) • Тетраэтилсвинец (Pb(C2H5)4) • Тиоцианат свинца(II) (Pb(SCN)2) • Титанат свинца (PbTiO3) • Трииодоплюмбат(II) калия (K[PbI3]) • Тринитрорезорцинат свинца • Фторид свинца(II) (PbF2) • Фторид свинца(IV) (PbF4) • Хлорид свинца(II) (PbCl2) • Хлорид свинца(IV) (PbCl4) • Хромат свинца(II) (РbСrO4) • Цианид свинца(II) (Pb(CN)2) •
Нитраты
Динитрат гидразина (N2H6(NO3)2) • Изопентилнитрат ((CH3)2CHCH2CH2ONO2) • Метилнитрат (CH3ONO2) • Нитрат актиния(III) (Ac(NO3)3) • Нитрат алюминия (Al(NO3)3) • Нитрат аммония (NH4NO3) • Нитрат бария (Ba(NO3)2) • Нитрат берилия (Be(NO3)2) • Нитрат висмута (Bi(NO3)3) • Нитрат гадолиния (Gd(NO3)3) • Нитрат гидразина (N2H5NO3) • Нитрат гидроксиламина ((NH3OH)NO3) • Нитрат гуанидина (C(NH2)3NO3) • Нитрат железа(III) (Fe(NO3)3) • Нитрат кадмия (Cd(NO3)2) • Нитрат калия (KNO3) • Нитрат кальция (Са(NО3)2) • Нитрат кобальта(II) (Co(NO3)2) • Нитрат кобальта(III) (Co(NO3)3) • Нитрат лития (LiNO3) • Нитрат магния (Mg(NO3)2) • Нитрат марганца (Mn(NO3)2) • Нитрат меди(II) (Cu(NO3)2) • Нитрат мочевины ((NH2)2CO•HNO3) • Нитрат натрия (NaNO3) • Нитрат неодима (Nd(NO3)3) • Нитрат никеля(II) (Ni(NO3)2) • Нитрат палладия(II) (Pd(NO3)3) • Нитрат ртути(I) (Hg2(NO3)2) • Нитрат ртути(II) (Hg(NO3)2) • Нитрат рубидия (RbNO3) • Нитрат свинца(II) (Pb(NO3)2) • Нитрат серебра(I) (AgNO3) • Нитрат скандия(III) (Sc(NO3)3) • Нитрат стронция (Sr(NO3)2) • Нитрат урана (U(NO3)2) • Нитрат уранила (UO2(NO3)2) • Нитрат хлорина (ClONO3) • Нитрат хрома (Cr(NO3)3) • Нитрат цезия (CsNO3) • Нитрат цинка (Zn(NO3)2) • Нитраты целлюлозы ([C6H7O2(OH)3-x(ONO2)x]n) • Нитроглицерин (O2NOCH(CH2ONO2)2) • Пропилнитрат (C3H7ONO2) • Церий-аммоний нитрат ((NH4)2Ce(NO3)6) • Этилнитрат (C2H5ONO2) Salpetersäureester.svg