| Динитрат свинца | |
| 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 г/100 мл |
| 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 | |
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 |
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].
Нитрат свинца хорошо растворяется в воде (52,2 г/100 г воды) с поглощением тепла, плохо растворяется в этиловом и метиловом спиртах, ацетоне.
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.
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[8].
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:
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:
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]:
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:
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:
Благодаря этому свойству нитрат свинца иногда используется в пиротехнике[13].
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 SN1 реакции[19].
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].
Нитрат свинца(II).
