Оксид свинцю(II)

Оксид свинцю(II), монооксид свинцю (вохра свинцева) - неорганічна сполука з молекулярною формулою PbO. PbO зустрічається у двох поліморфних формах: глет з тетрагональною кристалічною структурою та масикот з орторомбічною кристалічною структурою. Це амфотерний оксид.

Типи

Оксид свинцю існує двох типів:

• Червоний тетрагональний (α-PbO), отриманий при температурах нижче 486 °C
• Жовтий орторомбічний (β-PbO), отриманий при температурі вище 486 °C

За нормальних умов жовта модифікація на світлі повільно перетворюється на червону. При неяскравому освітлені масикот метастабілен. Шляхом контрольованого нагрівання та охолодження оксид свинцю можна перевести з масикоту в глот і назад. Ця реакція багаторазово оборотна.

Структура

За допомогою рентгеноструктурного аналізу встановлено, що обидва типи оксиду свинцю тетрагональний та орторомбічний, мають пірамідальний чотирикоординатний свинцевий центр. У тетрагональній формі чотири зв’язки свинець–кисень мають однакову довжину, але в ромбічній формі два коротші та два довші зв'язки. Пірамідальна природа вказує на наявність стереохімічно активної неподіленої пари електронів. Коли PbO має в структурі тетрагональні гратки вона носить назву глет, якщо PbO має орторомбічну гратчасту структуру, вона називається масикот. PbO може переходити з масикоту на глен або навпаки шляхом контрольованого нагрівання та охолодження. Тетрагональна форма зазвичай має червоний або помаранчевий колір, а орторомбічна жовтий або помаранчевий, але колір не є дуже надійним показником структури. Тетрагональна та ромбічна форми PbO зустрічаються в природі як рідкісні мінерали.

Отримання

• PbO можна отримати шляхом нагрівання металевого свинцю на повітрі приблизно до 600 °C.

$\mathrm{𝟤}𝖯𝖻\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{600^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖯𝖻𝖮$

Ця реакція є основою купеляції, побічним продуктом якої є оксид свинцю(II).

При цій температурі він також є кінцевим продуктом розкладання інших оксидів свинцю на повітрі:

$\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\text{293 °C}}{\to }\mathrm{P}\mathrm{b}{\phantom{A}}_{12}\mathrm{O}{\phantom{A}}_{19}\stackrel{\text{351 °C}}{\to }\mathrm{P}\mathrm{b}{\phantom{A}}_{12}\mathrm{O}{\phantom{A}}_{17}\stackrel{\text{375 °C}}{\to }\mathrm{P}\mathrm{b}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{\text{605 °C}}{\to }\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}$

• Нагрівання гідроксиду свинцю:

$𝖯𝖻\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{100-145^{o}C}{\to }𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Нагрівання карбонату свинцю:

$𝖯𝖻𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{315^{o}C}{\to }𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

• Розкладання нитрату свинцю:

$\mathrm{𝟤}𝖯𝖻\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{200-470^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

• Розкладання діоксиду свинцю:

$\mathrm{𝟤}𝖯𝖻{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{600^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

• Окислення сульфиду свинцю:

$\mathrm{𝟤}𝖯𝖻𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{1200^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

• Самопоширювальна (в режимі горіння) обмінна взаємодія між деякими солями свинцю та пероксидами лужних металів, наприклад, з сульфатом свинцю

$\mathrm{𝟤}𝖯𝖻𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{260^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

Фізичні властивості

Оксид свинцю(II) утворює кристали двох модифікацій:

• α-модифікація, свинцевий глет, стійкий до температури 489°С, червоні кристали тетрагональної сингонії, просторова група P 4/nmm, a = 0,396 нм, c = 0,500 нм, Z = 4.
• β-модифікація, масикот, стійкий при температурі вище 489°С, при кімнатній температурі метастабілен, жовті кристали ромбічної сингонії, просторова група P bcm, параметри комірки a = 0,5492 нм, b = 0,4497 нм, c = 0,5891 нм, Z = 4.

Діамагнітен, має напівпровідникові властивості, тип провідності залежить від складу.

Хімічні властивості

• Виявляє амфотерні властивості, реагує з кислотами:

$𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\stackrel{}{\to }𝖯𝖻𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

та лугами:

$𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\stackrel{400^{o}C}{\to }𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖯𝖻{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• У вологому стані поглинає вуглекислоту з утворенням основної солі:

$\mathrm{𝟤}𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\stackrel{}{\to }𝖯{𝖻}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

• Окислюється киснем до свинцевого сурика:

$\mathrm{𝟨}𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{445-480^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖯{𝖻}_{\mathrm{𝟥}}{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

• Бромом у водній суспензії окислюється до діоксиду свинцю:

$𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\stackrel{}{\to }𝖯𝖻{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖡𝗋$

• Відновлюється до металевого свинцю воднем, оксидом вуглецю, алюмінієм (з вибухом):

$𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{200-350^{o}C}{\to }𝖯𝖻\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}𝖢𝖮\stackrel{300-400^{o}C}{\to }𝖯𝖻\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

$\mathrm{𝟥}𝖯𝖻𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖠𝗅\stackrel{T}{\to }\mathrm{𝟥}𝖯𝖻\mathsf{+}𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$