Dusičnan olovnatý (II).

Dinitrát olovnatý
Všeobecné
Systematický název	dusičnan olovnatý (II).
Chem. vzorec	Pb ( NO3 ) 2 _
Fyzikální vlastnosti
Stát	bezbarvá látka
Molární hmotnost	331,2 g/ mol
Hustota	(20 °C) 4,53 g/cm3
Tepelné vlastnosti
Teplota
•  tání	(rozklad) 270 °C
•  bliká	nehořlavé °C
Chemické vlastnosti
Rozpustnost
• ve vodě	(20 °C) 52 g/100 ml (100 °C) 127 g/100 ml
• v jiných látkách	v kyselině dusičné , ethanol : nerozpustný
Optické vlastnosti
Index lomu	1,782 [1]
Struktura
Koordinační geometrie	kuboktaedrický
Krystalická struktura	obličejově centrovaný krychlový
Klasifikace
Reg. Číslo CAS	10099-74-8
PubChem	16683880
Reg. číslo EINECS	233-245-9
ÚSMĚVY	[N+](=O)([O-])O[Pb]O[N+](=O)[O-]
InChI	InChI=1S/2NO3.Pb/c2*2-1(3)4;/q2*-1;+2RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N
RTECS	OG2100000
CHEBI	37187
UN číslo	1469
ChemSpider	23300 a 21781774
Bezpečnost
Stručný charakter. nebezpečí (H)	H318 , H360Df , H410 , H302+H332
preventivní opatření. (P)	P273 , P201 , P305+P351+P338 , P308+P313
signální slovo	nebezpečný
piktogramy GHS
NFPA 704	0 3 jedenVŮL
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Dusičnan olovnatý ( dusičnan olovnatý ) je anorganická chemická sloučenina s chemickým vzorcem Pb (NO 3 ) 2 . V normálním stavu - bezbarvé krystaly nebo bílý prášek. Toxický, karcinogenní. Necháme dobře rozpustit ve vodě.

Historie

Historicky první průmyslové použití dusičnanu olovnatého je jako surovina při výrobě olovnatých pigmentů, jako je "chromová žluť" ( chromát olovnatý ), "chromová oranž" ( hydroxid-chromát olovnatý ) a analogické sloučeniny olova. Tyto pigmenty se používaly k barvení textilií [2] .

V roce 1597 německý alchymista Andreas Libavius ​​​​ poprvé popsal dusičnan olovnatý a dal mu jména plumb dulcis a calx plumb dulcis , což znamená „sladké olovo“ kvůli jeho chuti [3] .

Výrobní proces byl a zůstává chemicky jednoduchý - rozpuštění olova v aqua fortis ( kyselina dusičná ) a následné čištění sraženiny. Výroba však zůstávala po mnoho staletí malá a průmyslová výroba jako surovina pro výrobu dalších sloučenin olova byla hlášena až v roce 1835 [4] [5] . V 19. století se dinitrát olovnatý začal komerčně vyrábět v Evropě a ve Spojených státech.

V roce 1974 byla spotřeba sloučenin olova v USA bez pigmentů a přísad do benzínu 642 tun [6] .

Fyzikální vlastnosti

Dusičnan olovnatý je vysoce rozpustný ve vodě (52,2 g / 100 g vody) s tepelnou absorpcí, špatně rozpustný v ethylalkoholu a methylalkoholu, acetonu .

Krystalová struktura

Krystalová struktura pevného dinitrátu olovnatého byla stanovena pomocí neutronové difrakce [7] [8] . Dusičnan olovnatý tvoří bezbarvé diamagnetické krystaly, hustota 4,530 g/cm³, kubická syngonie , prostorová grupa Pa3, a = 0,784 nm, Z=4. Každý atom olova je obklopen dvanácti atomy kyslíku (délka vazby 0,281 nm). Všechny délky N-O vazeb jsou stejné - 0,127 nm.

Zájem badatelů o krystalovou strukturu dusičnanu olovnatého vycházel z předpokladu volné rotace dusičnanových skupin v krystalové mřížce za vysokých teplot, což se však nepotvrdilo [8] .

Kromě kubické odrůdy dusičnanu olovnatého byla získána jednoklonná forma, která je i při zahřívání špatně rozpustná ve vodě.

Získání

Dinitrát olovnatý se přirozeně nevyskytuje. Průmyslové a laboratorní metody jeho přípravy se redukují na rozpouštění olova, jeho oxidu nebo hydroxidu ve zředěné kyselině dusičné:

kyselina se užívá v přebytku, aby se potlačila hydrolýza a snížila se rozpustnost dusičnanu olovnatého.

Úprava odpadu obsahujícího olovo kyselinou dusičnou, jako je zpracování odpadu z olova a bismutu v továrnách, produkuje dinitrát olovnatý jako vedlejší produkt . Tyto sloučeniny se používají v procesu kyanizace zlata [9] .

Chemické vlastnosti

Dinitrát olovnatý se dobře rozpouští ve vodě a vzniká bezbarvý roztok [10] . Rozpustnost se při zahřívání výrazně zvyšuje:

Vodný roztok se disociuje na kationty olova a dusičnanové anionty:

Roztok dusičnanu olovnatého podléhá hydrolýze a má mírně kyselou reakci, která má hodnotu pH 3,0 až 4,0 pro 20% vodný roztok [11] . Při přebytku NO 3 − iontů vznikají v roztoku dusičnanové komplexy [Pb(NO 3 ) 3 ] − , [Pb(NO 3 ) 4 ] 2− a [Pb(NO 3 ) 6 ] 4− . Se zvýšením pH roztoku vznikají hydroxonitráty různého složení Pb(OH) x (NO 3 ) y , některé z nich jsou izolovány v pevném stavu.

Protože pouze dinitrát a octan olovnatý jsou rozpustné sloučeniny olova, všechny ostatní sloučeniny lze získat výměnnými reakcemi:

Jakákoli sloučenina obsahující kationt olovnatý bude reagovat s roztokem obsahujícím jodidový anion za vzniku oranžově žluté sraženiny ( jodid olovnatý ). Kvůli dramatické změně barvy se tato reakce často používá v demonstraci zvané zlatý déšť [12] :

Podobná výměnná reakce probíhá v pevné fázi. Například při smíchání bezbarvého jodidu draselného a dinitrátu olovnatého a silného mletí, například mletí v hmoždíři , dochází k reakci:

Barva výsledné směsi bude záviset na relativním množství použitých činidel a stupni mletí.

Když se dusičnan olovnatý rozpustí v pyridinu nebo kapalném amoniaku , vytvoří se adiční produkty, například Pb(NO 3 ) 2 4C 5 H 5 N a Pb (NO 3 ) 2 n NH 3 , kde n=1, 3, 6.

Dusičnan olovnatý je oxidační činidlo . V závislosti na typu reakce se může jednat buď o iont Pb 2+ , který má standardní redoxní potenciál (E 0 ) −0,125 V, nebo o dusičnanový ion, který má v kyselém prostředí (E 0 ) +0,956 V [ 13] .

Krystaly dusičnanu olovnatého se při zahřátí začnou rozkládat na oxid olovnatý (II) , kyslík a oxid dusičitý , proces je doprovázen charakteristickou trhlinou. Tento efekt se nazývá dekrepitace :

Kvůli této vlastnosti se někdy používá dusičnan olovnatý v pyrotechnice [14] .

Aplikace

Dinitrát olovnatý se používá jako surovina při výrobě většiny ostatních sloučenin olova.

Vzhledem k nebezpečné povaze této sloučeniny jsou v průmyslu preferovány alternativní sloučeniny. Téměř úplně opustilo používání olova v barvách [15] . Jiná historická použití této látky, v zápalkách a ohňostrojích, rovněž poklesla nebo přestala.

Dinitrát olovnatý se používá jako inhibitor nylonu a dalších polyesterových polymerů , ve fototermografických nátěrech papíru a jako zoocid [6] .

V laboratorní praxi se používá dinitrát olovnatý jako vhodný a spolehlivý zdroj oxidu dusného .

Používá se k syntéze azidu olovnatého , iniciační výbušniny.

Přibližně od roku 2000 se dusičnan olovnatý používá při kyanizaci zlata . Pro zlepšení louhování se do procesu kyanidace zlata přidává dinitrát olovnatý s použitím velmi omezeného množství dinitrátu olovnatého (10 až 100 mg dinitrátu olovnatého na kilogram zlata ) [16] [17] .

V organické chemii se dinitrát olovnatý používá jako oxidační činidlo , například jako alternativa k Sommelletově reakci pro oxidaci benzylhalogenidů na aldehydy [18] . Uplatnění našel také při přípravě isothiokyanátů z dithiokarbamátů [19] . Vzhledem ke své toxicitě se stále méně používá, ale stále nachází občasné využití v reakci S N 1 [20] .

Bezpečnostní opatření

Dinitrát olovnatý je toxický a karcinogenní, je oxidačním činidlem a je klasifikován (jako všechny anorganické sloučeniny olova) jako pravděpodobný lidský karcinogen (kategorie 2A) Mezinárodní agenturou pro výzkum rakoviny [21] . Proto se s ním musí zacházet a musí se s ním zacházet za vhodných opatření, aby se zabránilo vdechnutí, požití nebo kontaktu s pokožkou. Vzhledem ke své nebezpečné povaze a omezenému použití musí být látka neustále pod kontrolou. MAC = 0,01 mg/m³.

Při požití může vést k akutní otravě, stejně jako další rozpustné sloučeniny olova [22] .

Otrava má za následek rakovinu ledvin a gliomy u experimentálních zvířat a rakovinu ledvin, mozku a plic u lidí, ačkoli studie pracovníků vystavených olovu byly často komplikovány společným vystavením arsenu [21] . Olovo je známé jako náhražka zinku v řadě enzymů , včetně dehydratázy kyseliny δ-aminolevulové v biosyntéze hemu , která je důležitá pro správný metabolismus DNA , a proto může způsobit poškození plodu matky [23] .  

Poznámky

1. ↑ Patnaik, Pradyot. Příručka anorganických chemických sloučenin  (neurčitá) . - McGraw-Hill Education , 2003. - S. 475. - ISBN 0070494398 .
2. ↑ Partington, James Riddick. Učebnice anorganické chemie  (neopr.) . - MacMillan, 1950. - S. 838.
3. ↑ Libavius, Andreas . Alchemia Andreæ Libavii  (neopr.) . — Francofurti: Johannes Saurius, 1595.
4. ↑ Lead (downlink) . Encyclopædia Britannica Jedenácté vydání . Archivováno z originálu 23. dubna 2012. (neurčitý) 
5. ↑ Macgregor, John. Pokrok Ameriky do roku 1846  (neurčeno) . - London: Whittaker & Co, 1847. - ISBN 0665517912 .
6. ↑ 1 2 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemie prvků  (neopr.) . — 2. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997. - S. 388, 456. - ISBN 0-7506-3365-4 .
7. ↑ Hamilton, W.C. Neutronová krystalografická studie dusičnanu olovnatého   // Acta Cryst .. - Mezinárodní unie krystalografie , 1957. - Sv. 10 . - str. 103-107 . - doi : 10.1107/S0365110X57000304 .
8. ↑ 1 2 Nowotny, H.; G. Heger. Upřesnění struktury dusičnanu olovnatého  (anglicky)  // Acta Cryst.. - Mezinárodní unie krystalografie , 1986. - Sv. C42 . - S. 133-135 . - doi : 10.1107/S0108270186097032 .
9. ↑ Katalog produktů; další produkty (nedostupný odkaz) . Tilly, Belgie: Sidech. Archivováno z originálu 23. dubna 2012. (neurčitý) 
10. ↑ Ferris, L. M. Dusičnan olovnatý—Nitric acid—Water system  (neopr.)  // Journal of Chemicals and Engineering Date. - 1959. - T. 5 . - S. 242 . - doi : 10.1021/je60007a002 .
11. ↑ MSDS - popis dusičnanu olovnatého (anglicky)   (nedostupný odkaz)
12. ↑ Adlam, George Henry Joseph; Cena, Leslie Slater. Vysvědčení z vyšší školyAnorganická chemie  . — Londýn: John Murray, 1938.
13. ↑ Hill, John W.; Petrucci, Ralph H. Obecná chemie  (nespecifikováno) . — 2. - Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall , 1999. - S. 781. - ISBN 0-13-010318-7 .
14. ↑ Barkley, JB Dusičnan olovnatý jako okysličovadlo v  černém prášku (neopr.)  // Pyrotechnica. - Post Falls : Pyrotechnica Publications, 1978. - říjen ( sv. IV ).
15. ↑ Historický vývoj oxidu titaničitého (nepřístupný odkaz) . Anorganické chemikálie tisíciletí. Archivováno z originálu 1. srpna 2003. (neurčitý) 
16. ↑ Habashi, Fathi. Nedávné pokroky v metalurgii zlata  (neopr.) . — Quebec City, Kanada: Laval University, 1998 (odhad). Archivovaná kopie (nedostupný odkaz) . Získáno 21. dubna 2010. Archivováno z originálu 30. března 2008. (neurčitý) 
17. ↑ Pomocní agenti při kyanizaci zlata (downlink) . Hledání zlata a těžba zlata. Archivováno z originálu 23. dubna 2012. (neurčitý) 
18. ↑ Schulze, KE Über α- a β-methylnaftalin  (neopr.)  // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. - 1884. - T. 17 . - S. 1530 . - doi : 10.1002/cber.188401701384 .
19. ↑ Dains, FB; Brewster, RQ; Olander, CP Fenyl isothiokyanát 1 , 447 stran
20. ↑ Rapoport, H.; Jamison, T. (1998), "(S)-N-(9-fenylfluoren-9-yl)alanin a (S)-dimethyl-N-(9-fenylfluoren-9-yl)aspartát" Archivováno 6. června 2011 na Wayback Machine , Org.synthesis ; 344 stran
21. ↑ 1 2 Světová zdravotnická organizace, Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny. Anorganické a organické sloučeniny olova (PDF)  (odkaz není k dispozici) . Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (2006). Archivováno z originálu 23. dubna 2012. (neurčitý)
22. ↑ Dusičnan olovnatý, Mezinárodní karta chemické bezpečnosti 1000 . Mezinárodní organizace práce , Mezinárodní informační centrum pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (březen 1999). Archivováno z originálu 23. dubna 2012. (neurčitý)
23. ↑ Mohammed-Brahim, B.; JP Buchet, R. Lauwerys. Aktivita pyrimidin 5'-nukleotidázy erytrocytů u pracovníků vystavených olovu, rtuti nebo kadmiu  //  Int Arch Occup Environ Health : deník. - 1985. - Sv. 55 , č. 3 . - str. 247-252 . - doi : 10.1007/BF00383757 . — PMID 2987134 .