bugorwiki.info
на главную

Соединения свинца

Соединения свинца существуют в двух основных состояниях окисления: +2 и +4. Первый чаще встречается. Неорганические соединения свинца (IV) обычно являются сильными окислителями или существуют только в сильнокислых растворах.

Химия

Различные окисленные формы свинца легко восстанавливаются до металла. Примером является нагревание PbO с мягкими органическими восстановителями, такими как глюкоза. Смесь оксида и сульфида, нагретого вместе, также образует металл.

2 PbO + PbS → 3 Pb + SO2

Металлический свинец подвергается воздействию (окислению) только поверхностно воздухом, образуя тонкий слой оксида свинца, который защищает его от дальнейшего окисления. Металл не подвергается воздействию серной или соляной кислот. Он растворяется в азотной кислоте с выделением газообразного оксида азота с образованием растворенного Pb (NO3) 2.

3 Pb + 8 H + + 8 NO-
3 → 3 Pb2 + + 6 NO-
3 + 2 NO + 4 H2O

При нагревании с нитратами щелочных металлов металлический свинец окисляется с образованием PbO (также известного как глет), оставляя соответствующий щелочной нитрит. PbO является представителем степени окисления свинца +2. Он растворим в азотной и уксусной кислотах, из растворов которых можно осадить галогенид, сульфат, хромат, карбонат (PbCO3) и основной карбонат (Pb
3 (ОН)
2 (СО
3)
2) соли свинца. Сульфид также может быть осажден из ацетатных растворов. Эти соли плохо растворимы в воде. Среди галогенидов йодид менее растворим, чем бромид, который, в свою очередь, менее растворим, чем хлорид.

Оксид свинца (II) также растворим в растворах гидроксида щелочного металла с образованием соответствующей соли плюмбита.

PbO + 2 OH- + H2O → Pb (OH) 2-
4

Хлорирование растворов плюмбита вызывает образование степени окисления свинца +4.

Pb (OH) 2-
4 + Cl2 → PbO2 + 2 Cl− + 2 H2O

Диоксид свинца является представителем степени окисления +4 и является мощным окислителем. Хлорид этого состояния окисления образуется только с трудом и легко разлагается на хлорид свинца (II) и газообразный хлор. Бромид и йодид свинца (IV) не известны. Диоксид свинца растворяется в растворах гидроксида щелочного металла с образованием соответствующих отвалов.

PbO2 + 2 OH- + 2 H2O → Pb (OH) 2-
6

Свинец также имеет оксид со смешанными степенями окисления +2 и +4, красный свинец (Pb

4), также известный как minium .

Свинец легко образует эквимолярный сплав с металлическим натрием, который реагирует с алкилгалогенидами с образованием металлоорганических соединений свинца, таких как тетраэтилсвинец.

Оксиды и сульфид

Известны три оксида: PbO, Pb3O4 (иногда называемый «minium») и PbO2. Первый имеет два аллотропа: α-PbO и β-PbO, как со слоистой структурой, так и с тетракоординированным свинцом. Альфа-аллотроп имеет красный цвет и расстояние Pb – O составляет 230 мкм; бета-аллотроп желтого цвета и имеет расстояние Pb – O 221 и 249 пм (из-за асимметрии). Благодаря сходству оба аллотропа могут существовать в стандартных условиях (бета с небольшими (10-5 относительными) примесями, такими как Si, Ge, Mo и т. Д.). PbO реагирует с кислотами с образованием солей и со щелочами с образованием плюмбитов - или 2-.

Диоксид может быть получен, например, путем галогенирования солей свинца (II). Альфа-аллотроп является ромбоэдрическим, а аллотроп-бета тетрагональным. Оба аллотропа имеют черно-коричневый цвет и всегда содержат немного воды, которая не может быть удалена, так как нагрев также вызывает разложение (до PbO и Pb3O4). Диоксид является мощным окислителем: он может окислять соляную и серную кислоты. Он не реагирует со щелочным раствором, но реагирует с твердыми щелочами с образованием гидроксиплюмбатов или с основными оксидами с образованием свинцов.

Реакция свинца с серой или сероводородом приводит к образованию сульфида свинца. Твердое вещество имеет NaCl-подобную структуру (простую кубическую), которую оно поддерживает до температуры плавления 1114 ° C (2037 ° F). Если нагревание происходит в присутствии воздуха, соединения разлагаются с образованием моноксида и сульфата. Эти соединения практически не растворимы в воде, слабых кислотах, и раствор (NH4) 2S / (NH4) 2S2 является ключом для отделения свинца от аналитических элементов I-III групп, олова, мышьяка и сурьмы. Соединения растворяются в азотной и соляной кислотах с образованием элементарной серы и сероводорода соответственно. Нагревание смесей моноксида и сульфида образует металл.

2 PbO + PbS → 3 Pb + SO2 ↑

Галогениды и другие соли

При нагревании карбоната свинца с фтористым водородом образуется гидрофторид, который при расплавлении разлагается до дифторида. Этот белый кристаллический порошок более растворим, чем дииодид, но меньше, чем дибромид и дихлорид. Скоординированных фторидов свинца не существует (кроме нестабильного катиона PbF +). Тетрафторид, желтый кристаллический порошок, нестабилен.

Другие дигалогениды получают при нагревании солей свинца (II) с галогенидами других металлов; дигалогениды свинца выпадают в осадок с образованием ромбических кристаллов белого цвета (дийодид образует желтые гексагональные кристаллы). Они также могут быть получены путем прямой реакции элементов при температуре, превышающей температуры плавления дигалогенидов. Их растворимость увеличивается с температурой; добавление большего количества галогенидов сначала снижает растворимость, но затем увеличивается из-за комплексообразования с максимальным координационным числом 6. Комплексообразование зависит от числа галогенид-ионов, атомного номера щелочного металла, галогенид которого добавляется, температуры и ионной силы раствора , Тетрахлорид получают при растворении диоксида в соляной кислоте; для предотвращения экзотермического разложения его хранят в концентрированной серной кислоте. Тетрабромид может и не существовать, а тетрайодид определенно не существует. Диастатид также был подготовлен.

Металл не подвергается воздействию серной или соляной кислот. Он растворяется в азотной кислоте с выделением газообразного оксида азота с образованием растворенного Pb (NO3) 2. Это хорошо растворимое в воде твердое вещество; таким образом, это ключ к получению осадков галогенидных, сульфатных, хроматных, карбонатных и основных карбонатных солей свинца Pb3 (OH) 2 (CO3) 2.

Хлоридные комплексы

Диаграмма, показывающая формы свинца в хлоридных средах.

Свинец (II) образует ряд комплексов с хлоридом, образование которых изменяет химию коррозии свинца. Это будет иметь тенденцию ограничивать растворимость свинца в физиологических средах.

Pb2 + + Cl− → PbCl + K1 = 12,59 PbCl + + Cl− → PbCl2 K2 = 14,45 PbCl2 + Cl− → PbCl3− K3 = 3,98 × 10−1PbCl3− + Cl− → PbCl42− K4 = 8,92 × 10−2

свинцовоорганического

Основная статья: Органолидный состав

Наиболее известными соединениями являются два простейших дерабативных соединения плюмбана: тетраметиллид (TML) и тетраэтиллид (TEL); однако их гомологи, а также гексаэтилдиад (HEDL) имеют меньшую стабильность. Тетралкильные деративации содержат свинец (IV); связи Pb – C ковалентны. Таким образом, они напоминают типичные органические соединения.

Свинец легко образует эквимолярный сплав с металлическим натрием, который реагирует с алкилгалогенидами с образованием металлоорганических соединений свинца, таких как тетраэтилсвинец. Энергии связи Pb – C в TML и TEL составляют всего 167 и 145 кДж / моль; таким образом, соединения разлагаются при нагревании с первыми признаками состава TEL, наблюдаемыми при 100 ° C (210 ° F). Пиролиз дает элементарный свинцовый и алкильный радикалы; их взаимодействие вызывает синтез HEDL. Они также разлагаются при солнечном или ультрафиолетовом излучении. В присутствии хлора алкилы начинают заменяться хлоридами; R2PbCl2 в присутствии HCl (побочный продукт предыдущей реакции) приводит к полной минерализации с образованием PbCl2. Реакция с бромом происходит по тому же принципу.

Фазовые диаграммы растворимости

Смотрите также: Фазовая диаграмма

Сульфат свинца (II) плохо растворим, как можно видеть на следующей диаграмме, показывающей добавление SO42 - к раствору, содержащему 0,1 М Pb2 +. PH раствора составляет 4,5, как указано выше, концентрация Pb2 + никогда не может достигать 0,1 М из-за образования Pb (OH) 2. Обратите внимание, что растворимость Pb2 + падает в 10000 раз, когда SO42- достигает 0,1 М.

График, показывающий водную концентрацию растворенного Pb2 + как функцию SO42- Диаграмма для свинца в сульфатных средах

Добавление хлорида может снизить растворимость свинца, хотя в богатых хлоридом средах (таких как царская водка) свинец может снова стать растворимым в виде анионных хлорокомплексов.

Диаграмма, показывающая растворимость свинца в хлоридных средах. Концентрации свинца приведены в зависимости от общего присутствующего хлорида. Диаграмма Pourbaix для сред свинца в хлориде (0,1 М)

Рекомендации

  1. ^ Полянский, 1986, с. 14–15.
  2. ^ а б в г Полинг, Линус (1947). Общая химия . WH Freeman. ISBN 978-0-486-65622-9.
  3. ^ а б в Брейди, Джеймс Е .; Холум, Джон Р. (1996). Начертательная химия стихий . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-471-13557-9.
  4. ^ Виндхольц, Марта (1976). Мерк Индекс химических веществ и наркотиков, 9-е изд., Монография 8393 . Merck. ISBN 978-0-911910-26-1.
  5. ^ Полянский 1986, с. 21.
  6. ^ а б в Полянский 1986, с. 22.
  7. ^ Б Полянский 1986, стр. 28.
  8. ^ Б Полянский 1986, стр. 32.
  9. ^ Полянский 1986, с. 33.
  10. ^ Полянский 1986, с. 34.
  11. ^ Цукерман, JJ; Хаген, AP (1989). Неорганические реакции и методы, формирование связей с галогенами . Джон Вили и сыновья. п. 426. ISBN 978-0-471-18656-4.
  12. ^ А б д е Puigdomenech, Ignasi (2004). База данных о химическом равновесии и программное обеспечение Hydra / Medusa . KTH Королевский технологический институт. Архивировано из оригинального на 2007-09-29.
  13. ^ Уорд, CH; Hlousek, Douglas A .; Филлипс, Томас А .; Лоу, Дональд Ф. (2000). Восстановление огневой точки Бермы . CRC Press. ISBN 1566704626.
  14. ^ Б Полянский 1986, стр. 43.
  15. ^ Виндхольц, Марта (1976). Мерк Индекс химических веществ и наркотиков, 9-е изд., Монография 8393 . Merck. ISBN 0-911910-26-3.
  16. ^ Б Полянский 1986, стр. 44.

Список используемой литературы

Полянский Н.Г. (1986). Филлипова Н.А., под ред. Аналитическая химия элементов: Свинец. Наука.


просмотров: 6