Сульфид свинца

Сульфид свинца

Сульфид свинца
Общие
Систематическое наименование	Сульфид свинца (II)
Химическая формула	PbS
Отн. молек. масса	239.28 а. е. м.
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твердый
Плотность	7,5 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	1114 °C
Температура кипения	1281 °C
Классификация
Рег. номер CAS	1314-87-0

Сульфид свинца (галенит, свинцовый блеск) — кристаллическое соединение с окраской от сине-серого до серебристо-серой.

Получение

• Взаимодействие расплава или пара свинца с серой:

$\mathrm{Pb + \ S \longrightarrow \ PbS}$

• Осаждением из водного раствора Рb²⁺ сероводородом или какими-либо другими сульфидами:

$\mathrm{Pb(NO_3)_2 + \ Na_2S \longrightarrow \ PbS \downarrow + 2 \ NaNO_3}$

• Сульфид свинца можно также получить из свинец-органических веществ, при взаимодействии с органическими соединениями серы(меркаптанов, тиофенов и др.):

$\mathrm{CH_3SH + \ Pb(C_2H_5)_4 \longrightarrow \ PbS \downarrow + \ CH_3SC_2H_5 + 3 \ C_2H_5}$

Физические свойства

• Температура плавления 1114°С.
• Температура кипения 1281°С.
• Твёрдость от 2 до 3, в зависимости от получения или природного местонахождения.
• Плотность 7,5 г/см³
• Давление паров при 800°С − 0,2 мм рт. ст., а при 900°С − 2 мм рт. ст.
• Уравнение температурной зависимости давления пара в условиях конгруэнтного испарения: lgP_{PbS, атм} = −11597/T + 6,61.

Кристаллическая решетка

Для кристаллов PbS при стандартных условиях характерна кубическая сингония (типа NaCl, z = 4, пространственная группа Fm3m), но при повышении давления 2,4-4,2 МПа устойчивой становится ромбическая сингония (типа SnS, пространственная группа Pcmn).

Химические свойства

• В парах происходит частичное разложение сульфида свинца на следующие соединения: Рb₂S₂, Рb, S₂, РbS₂.

• Не растворим в воде, щелочах и разбавленных кислотах (кроме азотной), соляная и серная (средней концентрации) кислоты вытесняют сероводород из соли, а концентрированные кислоты-окислители окисляют сульфид свинца до сульфата свинца:

$\mathrm{PbS + 2 \ HCl \longrightarrow \ PbCl_2 + \ H_2S \uparrow}$

$\mathrm{PbS + 8 \ HNO_3 \longrightarrow \ PbSO_4 + 8 \ NO_2 \uparrow + 4 \ H_2O}$

• При прокаливании в потоке кислорода или воздуха происходит окисление атома серы с образованием оксида свинца (II):

$\mathrm{2 \ PbS + 2 \ O_2 \longrightarrow 2 \ PbO + \ SO_2 \uparrow}$

• Восстановить сульфид свинца до металлического свинца можно нагреванием в токе водорода:

$\mathrm{PbS + \ H_2 \longrightarrow \ Pb + \ H_2S \uparrow}$

• Легко окисляется озоном:

$\mathrm{PbS + 2 \ O_3 \longrightarrow \ PbSO_4 + \ O_2 \uparrow}$

Применение

• Применяют в керамической промышленности;
• Используют для получения защитных пленок, полупроводниковых, новых современных наноматериалов;
• Сульфид свинца — хороший материал полупроводниковой техники, фотоприемников и детекторов ИК-диапазона.

Интересные факты

• Свинцовые белила, использовавшиеся ранее при изготовлении картин, со временем приобретают серый оттенок. Это происходит из-за того, что свинцовые белила реагируют с постоянно присутствующем в воздухе в следовых количествах сероводородом, при этом образуется темный сульфид свинца (II):

  2PbCO₃·Pb(OH)₂ + 3H₂S → 3PbS + 2CO₂ + 4H₂O.

• Соединение PbS₂ на самом деле не является сульфидом свинца (IV), а является обыкновенным персульфидом свинца (II), в молекуле которого присутствует ион S₂^2-, аналогичный пероксид-иону (Это доказано). А сульфид свинца (IV) — не существует в природе, и не может быть получен, так как ион Pb⁴⁺ является сильным окислителем, а ион S^2- — восстановителем, и при попытке образования PbS₂ происходит следующая окислительно-восстановительная реакция:

  2PbO₂ + 2Na₂S → PbO + 2Na₂O + 2SO₂.

• Есть перспективы для использования сульфида свинца для передачи данных внутри микрочипов для ускорения передачи информации. Это возможно за счет того что что маленькие частицы (порядка нанометров) после электрического возбуждения способны излучать световую энергию в виде лазерного излучения, что способствует быстрой передачи данных. Это исследование даёт возможность кардинально повысить тактовую частоту компьютерных микропроцессоров.

Распространиение

Руды, с максимальным содержанием сульфида свинца расположенны на территории Германии, Чехии, Великобритании, Канады и Австрии.

В рудах ему часто сопутствуют соединения серебра, обычно это Ag₂S.

Сульфид свинца обнаружен также на некоторых планетах Солнечной системы (по данным РФФИ).

Смотри также

• Свинец
• Сульфиды

Ссылки

1. Краткое описание свойсив галенита
2. Методы управления осаждением пленок сульфида свинца (II)
3. фотосвойства пленок и кристаллов халькогенидов свинца (II)

Литература

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия М:Высшая школа, 2001г.
2. Некрасов Б.В. Основы общей химии, М:Высшая Школа, в 2 томах, 1973г.