Меню Главная Случайная статья Настройки Нитрат свинца(II) Материал из https://ru.wikipedia.org Нитрат свинца(II) (динитрат свинца) — неорганическое химическое соединение с химической формулой Pb (NO3)2, соль азотной кислоты. В обычном состоянии — бесцветные кристаллы или белый порошок. Токсичен, канцерогенен, как и другие нитраты, обладает свойствами сильного окислителя. Хорошо растворим в воде. Содержание 1 История 2 Физические свойства 2.1 Кристаллическая структура 3 Получение 4 Химические свойства 5 Применение 6 Меры предосторожности 7 Примечания История Исторически первое промышленное применение нитрата свинца (II) — это использование его в качестве сырья при производстве свинцовых пигментов, таких, как «хром жёлтый» (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 Либавий 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 остаётся 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 Соединённых Штатах. В 1974 году в США потребление соединений свинца, за исключением пигментов и добавок в бензин, составляло 642 тонны[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 Кристаллическая структура твёрдого динитрата свинца была определена с помощью нейтронной дифракции[7][8]. Нитрат свинца образует бесцветные диамагнитные кристаллы кубической сингонии, пространственная группа Pa3, параметры ячейки a = 0,784 нм, , . 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 решётке при высоких температурах, но это не подтвердилось[8]. 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: ${\displaystyle {\mathsf {3Pb+8HNO_{3}\longrightarrow 3Pb(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}}$ ${\displaystyle {\mathsf {PbO+2HNO_{3}\longrightarrow Pb(NO_{3})_{2}+H_{2}O}}}$ ${\displaystyle {\mathsf {Pb(OH)_{2}+2HNO_{3}\longrightarrow Pb(NO_{3})_{2}+2H_{2}O}}}$ 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[9]. Химические свойства Динитрат свинца хорошо растворяется в воде, давая бесцветный раствор[10]. 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: ${\displaystyle {\mathsf {Pb(NO_{3})_{2}\rightleftarrows Pb^{2+}+2NO_{3}^{-}}}}$ Раствор нитрата свинца(II) подвергается гидролизу и имеет слабокислую реакцию, которая имеет показатель рН от 3,0 до 4,0 для 20 % водного раствора[11]. 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: ${\displaystyle {\mathsf {Pb(NO_{3})_{2}+2HCl\longrightarrow PbCl_{2}\downarrow +2HNO_{3}}}}$ ${\displaystyle {\mathsf {Pb(NO_{3})_{2}+H_{2}SO_{4}\longrightarrow PbSO_{4}\downarrow +2HNO_{3}}}}$ ${\displaystyle {\mathsf {Pb(NO_{3})_{2}+2NaOH\longrightarrow Pb(OH)_{2}\downarrow +2NaNO_{3}}}}$ ${\displaystyle {\mathsf {Pb(NO_{3})_{2}+2NaN_{3}\longrightarrow Pb(N_{3})_{2}\downarrow +2NaNO_{3}}}}$ Любое соединение, содержащее катион свинца(II), будет реагировать с раствором, содержащим иодид-анион, с образованием осадка оранжево-жёлтого цвета (иодид свинца(II)). Из-за разительной перемены цвета эта реакция часто используется для демонстрации под названием золотой дождь[12]: ${\displaystyle {\mathsf {Pb^{2+}+2I^{-}\longrightarrow PbI_{2}\downarrow }}}$ Аналогичная реакция обмена проходит и в твёрдой фазе. Например, при смешении бесцветных иодида калия и динитрата свинца и сильном измельчении, например, перетиранием в ступке, происходит реакция: ${\displaystyle {\mathsf {Pb(NO_{3})_{2}+2KI\longrightarrow PbI_{2}+2KNO_{3}}}}$ 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· Динитрат свинца является окислителем. В зависимости от типа реакции он может быть как Pb2+-ион, который имеет стандартный редокс-потенциал ( При нагревании кристаллов динитрата свинца они начинают разлагаться на оксид свинца(II), кислород и диоксид азота, процесс сопровождается характерным треском. Этот эффект называется декрепитация: ${\displaystyle {\mathsf {2Pb(NO_{3})_{2}\longrightarrow 2PbO+4NO_{2}+O_{2}}}}$ Благодаря этому свойству нитрат свинца иногда используется в пиротехнике[14]. Применение Динитрат свинца используется в качестве исходного сырья при производстве большинства других соединений свинца. В связи с опасным характером данного соединения, в промышленной сфере отдаётся предпочтение использованию альтернативных соединений. Практически полностью отказались от использования свинца в красках[15]. Другие исторические применения данного вещества, например 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 надёжный источник тетраоксида диазота. Используется для синтеза азида свинца, инициирующего взрывчатого вещества. Примерно с 2000 года нитрат свинца(II) начал использоваться при цианировании золота[англ.]. 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)[16][17]. В органической химии динитрат свинца используется в качестве окислителя, например, в качестве альтернативы реакции Соммелета для окисления бензилов галогенидов до альдегидов[18]. Он также нашёл применение для получения изотиоцианатов из дитиокарбаматов[19]. Из-за своей токсичности он стал находить всё меньшее применение, но по-прежнему находит нерегулярное использование в SN1 реакции[20]. 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[21]. 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 приёме внутрь может привести к острому отравлению, так же как и другие растворимые соединения свинца[22]. Отравления приводят к раку почек и глиоме у подопытных животных и раку почек, раку мозга и раку лёгких у людей, хотя исследования работников, подвергающихся воздействию свинца, часто осложнялись одновременным воздействием мышьяка[21]. Свинец известен как заменитель цинка в ряде ферментов, в том числе дегидратазы -аминолевулиновой кислоты (в биосинтезе гема) и пиримидин-5'-нуклеотидазы, которая важна для правильного метаболизма ДНК. Поэтому свинец может вызывать эмбриональные нарушения[23]. Примечания Patnaik P. Handbook of Inorganic Chemical Compounds (англ.). — McGraw-Hill Education, 2003. — P. 475. — ISBN 0070494398. Lead . Encyclopdia Britannica Eleventh Edition. Архивировано из оригинала 23 апреля 2012 года. 1 2 Hamilton W. C. A neutron crystallographic study of lead nitrate (англ.) // Acta Cryst.[англ.]. — 1957. — Vol. 10. — P. 103—107. — doi:10.1107/S0365110X57000304. 1 2 Nowotny H., Heger G. Structure refinement of lead nitrate (англ.) // Acta Cryst.[англ.]. — 1986. — Vol. C42. — P. 133—135. — doi:10.1107/S0108270186097032. Product catalog; other products . Tilly, Belgium: Sidech. Архивировано из оригинала 23 апреля 2012 года. Ferris L. M. Lead nitrate—Nitric acid—Water system (англ.) // Journal of Chemicals and Engineering Date. — 1959. — Vol. 5. — P. 242. — doi:10.1021/je60007a002. MSDS — описание нитрата свинца (англ.) (недоступная ссылка) Barkley J. B. Lead nitrate as an oxidizer in blackpowder (англ.) // Pyrotechnica. — Post Falls: Pyrotechnica Publications, 1978. — Vol. IV, no. 10. Historical development of titanium dioxide . Millennium Inorganic Chemicals. Архивировано из оригинала 1 августа 2003 года. Auxiliary agents in gold cyanidation . Gold Prospecting and Gold Mining. Архивировано из оригинала 23 апреля 2012 года. Schulze K. E. ber - und -Methylnaphtalin (нем.) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft[англ.]. — 1884. — Bd. 17. — S. 1530. — doi:10.1002/cber.188401701384. Dains F. B., Brewster R. Q., Olander C. P. Phenyl isothiocyanate (англ.) // Organic Syntheses. — 1926. — Vol. 6. — P. 72. — ISSN 0078-6209. — doi:10.15227/orgsyn.006.0072. Jamison T. F., Rapoport H. (S)-N-(9-Phenylfluoren-9-yl)alanine and (S)-dimethyl N-(9-phenylfluoren-9-yl)aspartate (англ.) // Organic Syntheses. — 1993. — Vol. 71. — P. 226. — ISSN 0078-6209. — doi:10.15227/orgsyn.071.0226. 1 2 Lead nitrate, International Chemical Safety Card 1000 . International Labour Organization, International Occupational Safety and Health Information Centre (March 1999). Архивировано 23 апреля 2012 года. Mohammed-Brahim B., Buchet J. P., Lauwerys R. Erythrocyte pyrimidine 5'-nucleotidase activity in workers exposed to lead, mercury or cadmium (англ.) // Int Arch Occup Environ Health[англ.]. — 1985. — Vol. 55, no. 3. — P. 247—252. — doi:10.1007/BF00383757. — PMID 2987134.