Сульфид свинца(II)
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Сульфид свинца Галенит , Сернистый свинец | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.013.861 |
| Номер ЕС |
|
CID PubChem |
|
| Номер RTECS |
|
| УНИИ |
|
| Номер ООН | 3077 |
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| ПбС | |
| Молярная масса | 239,30 г/моль |
| Появление | Черный |
| Плотность | 7,60 г/см 3 [1] |
| Температура плавления | 1,113 [1] °C (2,035 °F; 1,386 K) |
| Точка кипения | 1281 °C (2338 °F; 1554 K) |
| 2,6 × 10−11 кг/кг (рассчитано при pH=7) [2] 8,6 × 10−7 кг/кг [3] | |
| −83,6·10 −6 см 3 /моль [4] | |
Показатель преломления ( nD ) | 3.91 [5] |
| Структура [7] | |
| Галит (кубический), cF8 | |
| Fm 3 m, № 225 | |
а = 5,936 Å | |
Формульные единицы ( Z ) | 4 |
| Октаэдрический (Pb 2+ ) Октаэдрический (S 2− ) | |
| 3,59 Д [6] | |
| Термохимия [8] | |
Теплоемкость ( С ) | 49,5 Дж/моль⋅К |
Стандартная молярная энтропия ( S ⦵ 298 ) | 91,2 Дж/моль |
Стандартная энтальпия образования (Δ f H ⦵ 298 ) | −100,4 кДж/моль |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | −98,7 кДж/моль |
| Опасности | |
| Маркировка СГС : | |
   | |
| Опасность | |
| Х302 , Х332 , Х360 , Х373 , Х410 | |
| Р201 , Р202 , Р260 , Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р273 , Р281 , Р301+Р312 , Р304+Р312 , Р304+Р340 , Р308+Р313 , Р312 , Р314 , Р330 , Р391 , Р405 , Р501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Негорючий |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний ПБС |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Оксид свинца(II) Селенид свинца Теллурид свинца |
Другие катионы | Моносульфид углерода Моносульфид кремния Сульфид германия(II) Сульфид олова(II) |
Родственные соединения | Сульфид таллия Сульфид свинца(IV) Сульфид висмута |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Сульфид свинца(II) ( также пишется как сульфид ) — неорганическое соединение с формулой Pb S. Галенит — основная руда и важнейшее соединение свинца . Это полупроводниковый материал с узкоспециализированным применением.
Формирование, основные свойства, сопутствующие материалы
Добавление сероводорода или сульфидных солей к раствору, содержащему соль свинца, например PbCl2 , приводит к образованию черного осадка сульфида свинца.
- Pb2 + + H2S → PbS↓ + 2 H +
Эта реакция используется в качественном неорганическом анализе . Наличие сероводорода или сульфид-ионов можно проверить с помощью «бумаги с ацетатом свинца».
Как и родственные материалы PbSe и PbTe , PbS является полупроводником . [9] Фактически, сульфид свинца был одним из самых ранних материалов, которые использовались в качестве полупроводника. [10] Сульфид свинца кристаллизуется в мотиве хлорида натрия , в отличие от многих других полупроводников IV-VI .
Поскольку PbS является основной рудой свинца, много усилий было сосредоточено на его преобразовании. Основной процесс включает плавку PbS с последующим восстановлением полученного оксида . Идеализированные уравнения для этих двух этапов: [11]
- 2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2
- PbO + C → Pb + CO
Диоксид серы преобразуется в серную кислоту .
Наночастицы
Наночастицы и квантовые точки , содержащие сульфид свинца, были хорошо изучены. [12] Традиционно такие материалы производятся путем объединения солей свинца с различными источниками сульфида. [13] [14] В 2009 году наночастицы PbS были исследованы для использования в солнечных батареях. [15]
Приложения
Фотодетектор
PbS был одним из первых материалов, используемых для электрических диодов, которые могли обнаруживать электромагнитное излучение, включая инфракрасный свет . [16] Как инфракрасный датчик, PbS напрямую обнаруживает свет, в отличие от тепловых детекторов, которые реагируют на изменение температуры элемента детектора, вызванное излучением. Элемент PbS может использоваться для измерения излучения одним из двух способов: путем измерения крошечного фототока, который фотоны вызывают, когда они попадают в материал PbS, или путем измерения изменения электрического сопротивления материала , которое вызывают фотоны. Измерение изменения сопротивления является более распространенным методом. При комнатной температуре PbS чувствителен к излучению на длинах волн приблизительно от 1 до 2,5 мкм . Этот диапазон соответствует более коротким длинам волн в инфракрасной части спектра , так называемой коротковолновой инфракрасной области (SWIR). Только очень горячие объекты испускают излучение на этих длинах волн.
Охлаждение элементов PbS, например, с помощью жидкого азота или системы элементов Пельтье , смещает диапазон его чувствительности примерно до 2–4 мкм . Объекты, которые испускают излучение в этих длинах волн, все еще должны быть довольно горячими — несколько сотен градусов Цельсия — но не такими горячими, как те, которые обнаруживаются неохлаждаемыми датчиками. (Другие соединения, используемые для этой цели, включают антимонид индия (InSb) и теллурид ртути-кадмия (HgCdTe), которые обладают несколько лучшими свойствами для обнаружения более длинных ИК-волн.) Высокая диэлектрическая проницаемость PbS приводит к относительно медленным детекторам (по сравнению с кремнием , германием , InSb или HgCdTe).
Планетарная наука
Возвышения выше 2,6 км (1,63 мили) на планете Венера покрыты блестящим веществом. Хотя состав этого покрытия не совсем ясен, одна из теорий заключается в том, что Венера « снежит » кристаллизованный сульфид свинца, подобно тому, как Земля снегует замерзшую воду. Если это так, то это был бы первый случай, когда вещество было обнаружено на чужой планете. Другими менее вероятными кандидатами на «снег» Венеры являются сульфид висмута и теллур . [17]
Безопасность
Сульфид свинца(II) настолько нерастворим, что он почти нетоксичен, но пиролиз материала, как при плавке, дает опасные токсичные пары свинца и оксидов серы. [18] Сульфид свинца нерастворим и является стабильным соединением при pH крови и поэтому, вероятно, является одной из наименее токсичных форм свинца. [19] Большой риск безопасности возникает при синтезе PbS с использованием карбоксилатов свинца, поскольку они особенно растворимы и могут вызывать негативные физиологические состояния.
Ссылки
- ^ ab Haynes, стр. 4.69
- ^ Линке, В. (1965). Растворимость. Неорганические и металлоорганические соединения . Т. 2. Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. С. 1318.
- ^ Рональд Эйслер (2000). Справочник по оценке химического риска. CRC Press. ISBN 978-1-56670-506-6.
- ^ Хейнс, стр. 4.128
- ^ Хейнс, стр. 4.135
- ^ Хейнс, стр. 9.63
- ^ Хейнс, стр. 4.141
- ^ Хейнс, стр. 5.25
- ^ Vaughan, DJ; Craig, JR (1978). Минеральная химия сульфидов металлов . Кембридж: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-21489-6.;
- ^ Hogan, C. Michael (2011). "Sulfur". в Encyclopedia of Earth , ред. A. Jorgensen и CJ Cleveland, Национальный совет по науке и окружающей среде, Вашингтон, округ Колумбия. Архивировано 28 октября 2012 г. на Wayback Machine
- ^ Сазерленд, Чарльз А.; Милнер, Эдвард Ф.; Керби, Роберт К.; Тейндл, Герберт; Мелин, Альберт; Болт, Герман М. (2005). "Свинец". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a15_193.pub2. ISBN 978-3527306732.
- ^ "Квантовая механика больших полупроводниковых кластеров ("квантовые точки")". Annual Review of Physical Chemistry . 41 (1): 477– 496. 1990-01-01. Bibcode : 1990ARPC...41..477B. doi : 10.1146/annurev.pc.41.100190.002401.
- ^ Чжоу, Х.С.; Хонма, И.; Комияма, Х.; Хаус, Джозеф В. (2002-05-01). «Покрытые полупроводниковые наночастицы; синтез и свойства системы сульфид кадмия/сульфид свинца». Журнал физической химии . 97 (4): 895–901 . doi :10.1021/j100106a015.
- ^ Ван, Вэньчжун; Лю, Инкай; Чжань, Юнцзе; Чжэн, Чанлинь; Ван, Гуанхоу (2001-09-15). «Новая и простая одношаговая твердотельная реакция для синтеза наночастиц PbS в присутствии подходящего поверхностно-активного вещества». Materials Research Bulletin . 36 (11): 1977– 1984. doi :10.1016/S0025-5408(01)00678-X.
- ^ Ли, ХёДжонг; Левентис, Генри К.; Мун, Су-Джин; Чен, Питер; Ито, Сейго; Хак, Саиф А.; Торрес, Томас; Нюэш, Франк; Гейгер, Томас (2009-09-09). "Твердотельные солнечные элементы с сенсибилизацией квантовыми точками PbS и CdS: "Старые концепции, новые результаты"". Advanced Functional Materials . 19 (17): 2735– 2742. doi : 10.1002/adfm.200900081 . ISSN 1616-3028. S2CID 98631978.
- ^ Putley, EH ; Arthur, JB (1951). «Сульфид свинца – собственный полупроводник». Труды Физического общества . Серия B. 64 (7): 616– 618. doi :10.1088/0370-1301/64/7/110.
- ^ "Снег из 'тяжелых металлов' на Венере - это сульфид свинца". Университет Вашингтона в Сент-Луисе . Архивировано из оригинала 2008-04-15 . Получено 2009-07-07 .
- ^ "Паспорт безопасности свинца сульфида" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2006-11-11 . Получено 2009-11-20 .
- ^ Бишофф, Фриц; Максвелл, Л.С.; Эвенс, Ричард Д.; Нузум, Франклин Р. (1928). «Исследования токсичности различных соединений свинца, вводимых внутривенно». Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 34 (1): 85–109 .
Цитируемые источники
- Хейнс, Уильям М., ред. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97-е изд.). CRC Press . ISBN 9781498754293.
Внешние ссылки
- Исследования в области экологической медицины (CSEM): токсичность свинца
- ToxFAQs: Свинец
- Национальный реестр загрязняющих веществ – Информационный бюллетень по свинцу и его соединениям
