Нитрат свинца(II)

Нитра́т свинца́(II) (динитра́т свинца) — неорганическое химическое соединение с химической формулой Pb(NO3)2, соль азотной кислоты.

При обычных условиях — бесцветные кристаллы или белый порошок.

Токсичен, канцерогенен, как и другие нитраты, сильный окислитель. Хорошо растворим в воде.

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 других соединений свинца. Эти пигменты использовались для крашения текстильных изделий.

В 1597 немецкий алхимик Андреас Либавий первым описал нитрат свинца, дав ему название plumb dulcis и calx plumb dulcis, что в переводе означает «сладкий свинец» из-за его вкуса.

Процесс производства был и остаётся химически простым — растворение свинца в aqua fortis (азотная кислота), с последующей очисткой осадка. Тем не менее, производство оставалось небольшим 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 в промышленном масштабе в Европе и Соединённых Штатах.

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

Физические свойства Нитрат свинца хорошо растворяется в воде воды при с поглощением тепла, плохо растворяется в этиловом и метиловом спиртах, ацетоне. ]

Кристаллическая структура

Кристаллическая структура твёрдого динитрата свинца была определена с помощью нейтронной дифракции.

Нитрат свинца образует бесцветные диамагнитные кристаллы . Каждый атом свинца окружён двенадцатью атомами кислорода (длина связи Все длины N—O связей одинаковы —

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.

Кроме кубической разновидности нитрата свинца была получена моноклинная форма, которая плохо растворима в воде даже при нагревании.

Получение

Динитрат свинца не встречается в природе. В промышленности и лаборатории соединение получают растворением в разбавленной азотной кислоте металлического свинца, его оксида или гидроксида:

3 Pb + 8HNO3 -> 3 Pb(NO3)2 + 2 NO ^ + 4 H2O; PbO + 2 HNO3 -> Pb(NO3)2 + H2O; Pb(OH)2 + 2 HNO3 -> Pb(NO3)2 + 2 H2O.

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 золота.

Химические свойства Динитрат свинца хорошо растворяется в воде, образуя бесцветный раствор. Растворимость в воде сильно увеличивается при нагревании: Растворимость в воде, г/100 г45,552,258,591,6116,4Температура, °C1020256080 В водном растворе соединение диссоциирует на катионы свинца(II) и нитрат-анионы:

Pb(NO3)2 <=> Pb^{2+}{}+ 2 NO3^-.

Водный раствор нитрата свинца(II) подвергается гидролизу и имеет слабокислую реакцию, с показателем рН от 3,0 до 4,0 для водного раствораMSDS — описание нитрата свинца.

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 доступными растворимыми соединениями свинца, то все остальные соединения свинца можно получить обменными реакциями:

Pb(NO3)2 + 2 HCl -> PbCl2 v + 2 HNO3; Pb(NO3)2 + H2SO4 -> PbSO4 v + 2 HNO3; Pb(NO3)2 + 2 NaOH -> Pb(OH)2 v + 2 NaNO3; Pb(NO3)2 + 2 NaN3 -> Pb(N3)2 v + 2 NaNO3.

Все соединения, содержащее катион свинца(II) реагирует с раствором, содержащим иодид-анион, с образованием нерастворимого осадка оранжево-жёлтого цвета (иодид свинца(II)). Из-за разительной перемены цвета эта реакция часто используется для демонстрации под названием золотой дождь:

Pb^{2+}{}+ 2 I^- -> PbI2 v.

Аналогичная реакция обмена проходит и в га|твёрдой фазе. Например, при смешении бесцветных иодида калия и динитрата свинца и сильном измельчении, например, перетиранием в ступке, происходит реакция:

Pb(NO3)2 + 2 KI -> PbI2 + 2 KNO3.

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.nNH3, где .

Динитрат свинца является окислителем. В зависимости от типа реакции он может быть как Pb2+-ион, который имеет стандартный редокс-потенциал () −0,125 В, или нитрат-ион, который в кислой среде имеет +0,956 В.

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

2 Pb(NO3)2 -> 2 PbO + 4 NO2 ^ + O2 ^ .

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 отдаётся предпочтение использованию альтернативных соединений. Практически полностью отказались от использования свинца при изготовлении красок. Другие исторически традиционные его применения, например в спичках и фейерверках, также уменьшились или прекратились.

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

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 . Для улучшения выщелачивания в процессе цианирования золота добавляется динитрат свинца, при этом используется очень ограниченное его количество (от 10 до динитрата свинца на килограмм золота) .

В органической химии динитрат свинца используется 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 всё 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.

.

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

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.

Свинец выступает как заменитель цинка в ряде ферментов, в том числе дегидратазы δ-аминолевулиновой кислоты (в биосинтезе гема) и пиримидин-5'-нуклеотидазы, которая важна для правильного метаболизма ДНК. Поэтому свинец может вызывать эмбриональные нарушения.

Примечания

свинца Категория:Соединения азота по алфавиту Категория:Соли свинца