Сульфид свинца(II)
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Плавистый сульфид Галена , сульфур свинца | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.861 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 3077 |
Панель управления 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 (2035 ° F; 1386 К) |
| Точка кипения | 1281 ° C (2338 ° F; 1554 К) |
| 2.6 × 10 −11 кг/кг (расчетно, при pH=7) [2] 8.6 × 10 −7 кг/кг [3] | |
| −83.6·10 −6 см 3 /моль [4] | |
Показатель преломления ( n D ) | 3.91 [5] |
| Структура [7] | |
| Галит (кубический), cF8 | |
| Фм 3 м, №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 |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 91,2 Дж/моль |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −100,4 кДж/моль |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | −98,7 кДж/моль |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
   | |
| Опасность | |
| Х302 , Х332 , Х360 , Х373 , Х410 | |
| P201 , P202 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P281 , P301+P312 , P304+P312 , P304+P340 , P308+P313 , P312 , P314 , P330 , P391 , 405 , П501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности материалов |
| 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 ) представляет собой неорганическое соединение с формулой PbS . сульфид Галенит — основная руда и важнейшее соединение свинца . Это полупроводниковый материал, имеющий нишевое применение.
Формирование, основные свойства, сопутствующие материалы
[ редактировать ]Добавление сероводорода или сульфидных солей к раствору, содержащему соль свинца, например PbCl 2 , дает черный осадок сульфида свинца.
- Pb 2+ + H 2 S → PbS↓ + 2 H +
Эта реакция используется в качественном неорганическом анализе . Наличие сероводорода или ионов сульфида можно проверить с помощью «бумаги из ацетата свинца».
Как и родственные материалы PbSe и PbTe , PbS является полупроводником . [9] Фактически, сульфид свинца был одним из первых материалов, использовавшихся в качестве полупроводника. [10] Сульфид свинца кристаллизуется в виде хлорида натрия , в отличие от многих других полупроводников IV-VI .
Поскольку PbS является основной свинцовой рудой, много усилий было сосредоточено на его переработке. Основной процесс включает плавку PbS с последующим восстановлением полученного оксида . Идеализированные уравнения для этих двух этапов: [11]
- 2 PbS + 3 O 2 → 2 PbO + 2 SO 2
- PbO + C → Pb + CO
Диоксид серы превращается в серную кислоту .
Наночастицы
[ редактировать ], содержащие сульфид свинца, Наночастицы и квантовые точки хорошо изучены. [12] Традиционно такие материалы производятся путем сочетания солей свинца с различными источниками сульфидов. [13] [14] В 2009 году наночастицы PbS были исследованы на предмет использования в солнечных элементах. [15]
Приложения
[ редактировать ]
Фотодетектор
[ редактировать ]PbS был одним из первых материалов, используемых для изготовления электрических диодов, которые могли обнаруживать электромагнитное излучение, включая инфракрасное излучение . [16] Будучи инфракрасным датчиком, PbS напрямую обнаруживает свет, в отличие от тепловых детекторов, которые реагируют на изменение температуры детекторного элемента, вызванное излучением. Элемент PbS можно использовать для измерения излучения одним из двух способов: путем измерения крошечного фототока, материала, который фотоны вызывают при попадании в материал PbS, или путем измерения изменения электрического сопротивления которое вызывают фотоны. Измерение изменения сопротивления является более распространенным методом. При комнатной температуре PbS чувствителен к излучению с длиной волны примерно от 1 до 2,5 мкм . Этот диапазон соответствует более коротким волнам инфракрасной части спектра , так называемому коротковолновому инфракрасному излучению (SWIR). Только очень горячие объекты испускают излучение в этих длинах волн.
Охлаждение элементов PbS, например, с помощью жидкого азота или системы элементов Пельтье , смещает диапазон чувствительности примерно до 2–4 мкм . Объекты, излучающие излучение на этих длинах волн, все равно должны быть достаточно 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 имеют несколько лучшие свойства для обнаружения более длинных волн ИК-излучения.) Высокая диэлектрическая проницаемость PbS приводит к относительно медленным детекторам (по сравнению с кремнием). , германий , InSb или HgCdTe).
Планетарная наука
[ редактировать ]Возвышения на высоте более 2,6 км (1,63 мили) на планете Венера покрыты блестящим веществом. Хотя состав этого слоя не совсем определен, одна из теорий состоит в том, что Венера « выпадает снегом » из кристаллического сульфида свинца так же, как Земля выпадает снегом из замерзшей воды. Если это так, то это будет первый случай, когда вещество будет обнаружено на чужой планете. Другими менее вероятными кандидатами на «снег» Венеры являются сульфид висмута и теллур . [17]
Безопасность
[ редактировать ]Сульфид свинца(II) настолько нерастворим, что почти нетоксичен, но пиролиз материала, как и при плавке, дает опасные токсичные пары свинца и оксиды серы. [18] Сульфид свинца нерастворим и является стабильным соединением при pH крови, поэтому, вероятно, является одной из менее 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
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Хейнс, с. 4,69
- ^ Линке, В. (1965). Растворимость. Неорганические и металлоорганические соединения . Том. 2. Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. п. 1318.
- ^ Рональд Эйслер (2000). Справочник по оценке химического риска . ЦРК Пресс. ISBN 978-1-56670-506-6 .
- ^ Хейнс, с. 4.128
- ^ Хейнс, с. 4.135
- ^ Хейнс, с. 9,63
- ^ Хейнс, с. 4.141
- ^ Хейнс, с. 5.25
- ^ Воган, диджей; Крейг, младший (1978). Минеральная химия сульфидов металлов . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-21489-6 . ;
- ^ Хоган, К. Майкл (2011). «Сера» . в Энциклопедии Земли , ред. А. Йоргенсен и К. Дж. Кливленд, Национальный совет по науке и окружающей среде, Вашингтон, округ Колумбия. Архивировано 28 октября 2012 г. в Wayback Machine.
- ^ Сазерленд, Чарльз А.; Милнер, Эдвард Ф.; Керби, Роберт С.; Тейндл, Герберт; Мелин, Альберт; Болт, Герман М. (2005). "Вести". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a15_193.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ «Квантовая механика больших полупроводниковых кластеров («Квантовые точки»)». Ежегодный обзор физической химии . 41 (1): 477–496. 01.01.1990. Бибкод : 1990ARPC...41..477B . дои : 10.1146/annurev.pc.41.100190.002401 .
- ^ Чжоу, HS; Хонма, И.; Комияма, Х.; Хаус, Джозеф В. (1 мая 2002 г.). «Полупроводниковые наночастицы с покрытием; синтез и свойства системы сульфид кадмия / сульфида свинца». Журнал физической химии . 97 (4): 895–901. дои : 10.1021/j100106a015 .
- ^ Ван, Вэньчжун; Лю, Инкай; Чжан, Юнцзе; Чжэн, Чанлинь; Ван, Гуанхоу (15 сентября 2001 г.). «Новая и простая одностадийная твердофазная реакция синтеза наночастиц PbS в присутствии подходящего поверхностно-активного вещества». Бюллетень исследования материалов . 36 (11): 1977–1984. дои : 10.1016/S0025-5408(01)00678-X .
- ^ Ли, ХёДжун; Левентис, Генри К.; Мун, Су-Джин; Чен, Питер; Ито, Сейго; Хак, Саиф А.; Торрес, Томас; Нюеш, Франк; Гейгер, Томас (9 сентября 2009 г.). «Твердотельные солнечные элементы, сенсибилизированные квантовыми точками PbS и CdS: «Старые концепции, новые результаты» » . Передовые функциональные материалы . 19 (17): 2735–2742. дои : 10.1002/adfm.200900081 . ISSN 1616-3028 . S2CID 98631978 .
- ^ Путли, Э.Г. ; Артур, Дж. Б. (1951). «Сульфид свинца - собственный полупроводник». Труды Физического общества . Серия Б. 64 (7): 616–618. дои : 10.1088/0370-1301/64/7/110 .
- ^ « Снег «Тяжелый металл» на Венере представляет собой сульфид свинца» . Вашингтонский университет в Сент-Луисе . Архивировано из оригинала 15 апреля 2008 г. Проверено 7 июля 2009 г.
- ^ «Паспорт безопасности свинца» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 11 ноября 2006 г. Проверено 20 ноября 2009 г.
- ^ Бишофф, Фриц; Максвелл, LC; 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
[ редактировать ]- Хейнс, Уильям М., изд. (2016). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). ЦРК Пресс . ISBN 9781498754293 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]