Сульфид свинца(II)

Сульфид свинца​(II)​
Общие
Систематическое наименование	Сульфид свинца​(II)​
Хим. формула	PbS
Рац. формула	PbS
Физические свойства
Состояние	твёрдый
Молярная масса	239,28 г/моль
Плотность	7.5 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	1114 °C
• кипения	1281 °C
Классификация
Рег. номер CAS	1314-87-0
PubChem	14819
Рег. номер EINECS	215-246-6
SMILES	S=[Pb]
InChI	InChI=1S/Pb.S XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	14135
Безопасность
Токсичность	среднетоксичен
NFPA 704	0 2 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Сульфид свинца (галенит, свинцовый блеск) — неорганическое химическое соединение свинца и серы, представляющее собой кристаллическое соединение с окраской от сине-серого до серебристо-серой.

Получение

Взаимодействием расплавов или паров свинца с серой:

${\displaystyle {\mathsf {Pb+S\longrightarrow PbS}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {Pb(NO_{3})_{2}+Na_{2}S\longrightarrow PbS\downarrow +2NaNO_{3}}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}SH+Pb(C_{2}H_{5})_{4}\longrightarrow PbS\downarrow +CH_{3}SC_{2}H_{5}+3C_{2}H_{6}}}}$

Физические свойства

• Температура плавления 1114 °C.
• Температура кипения 1281 °C.
• Твёрдость от 2 до 3, в зависимости от получения или природного местонахождения.
• Плотность 7,5 г/см³
• Давление паров при 800 °C − 0,2 мм рт. ст., а при 900 °C − 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:

${\displaystyle {\mathsf {PbS+2HCl\longrightarrow PbCl_{2}+H_{2}S\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {PbS+8HNO_{3}\longrightarrow PbSO_{4}+8NO_{2}\uparrow +4H_{2}O}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {2PbS+3O_{2}\xrightarrow {1200^{o}C} 2PbO+2SO_{2}\uparrow }}}$

• Восстановить сульфид свинца до металлического свинца можно нагреванием в токе водорода либо оксидом свинца(II)^[1]:

${\displaystyle {\mathsf {PbS+H_{2}\xrightarrow {400-600^{o}C} \ Pb+H_{2}S\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {PbS+2PbO\xrightarrow {800-900^{o}C} \ 3Pb+SO_{2}}}}$

• Легко окисляется озоном:

${\displaystyle {\mathsf {PbS+4O_{3}\longrightarrow PbSO_{4}+4O_{2}\uparrow }}}$

Применение

• Применяют в керамической промышленности;
• Используют для получения защитных плёнок, полупроводниковых, новых современных наноматериалов^[2];
• 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 присутствующим в воздухе в следовых количествах сероводородом, при этом образуется темный сульфид свинца(II):

${\displaystyle {\mathsf {2PbCO_{3}\cdot Pb(OH)_{2}+3H_{2}S\rightarrow 3PbS+2CO_{2}+4H_{2}O}}}$

Восстановить такие картины можно обработкой пероксидом водорода, который переводит тёмный сульфид свинца(II) в белый сульфат:

${\displaystyle {\mathsf {PbS+4H_{2}O_{2}\rightarrow PbSO_{4}+4H_{2}O}}}$

Соединение PbS₂ на самом деле является не сульфидом свинца(IV), а персульфидом свинца(II), в молекуле которого присутствует ион S₂²⁻, аналогичный пероксид-иону. Cульфид свинца(IV) не существует в природе и не может быть получен, так как ион Pb⁴⁺ является сильным окислителем, а ион S²⁻ — восстановителем, и при попытке образования PbS₂ происходит следующая окислительно-восстановительная реакция:

${\displaystyle {\mathsf {2PbO_{2}+2Na_{2}S\rightarrow PbO+2Na_{2}O+2SO_{2}}}}$

Сернистый свинец в сочетании с железом как компоненты термопары упоминается в фантастическом рассказе Вадима Охотникова "Наследники лаборанта Синявина".

Имеется патент^[3] на термоэлемент с положительным электродом из интерметаллического соединения сурьма-цинк и с отрицательным из сернистого свинца.

Распространение

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

В рудах сульфиду свинца часто сопутствуют соединения серебра, обычно сульфид серебра Ag₂S.

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

Литература

• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001.
• Некрасов Б. В. Основы общей химии в 2-х томах. — М.: Высшая Школа, 1973.
• Лидин Р. А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.

Примечания

Ссылки

• Краткое описание свойств галенита
• Методы управления осаждением плёнок сульфида свинца (II)
• Фотосвойства плёнок и кристаллов халькогенидов свинца (II)