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
Безопасность
Токсичность	среднетоксичен
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

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:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Pb + S \longrightarrow PbS} }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{Pb(NO_3)_2 + Na_2S \longrightarrow PbS \downarrow + 2 NaNO_3} }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{CH_3SH + Pb(C_2H_5)_4 \longrightarrow PbS \downarrow + CH_3SC_2H_5 + 3 C_2H_6} }[/math]

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:

[math]\displaystyle{ \mathsf{PbS + 2 HCl \longrightarrow PbCl_2 + H_2S \uparrow} }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{PbS + 8 HNO_3 \longrightarrow PbSO_4 + 8 NO_2 \uparrow + 4 H_2O} }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{2 PbS + 3 O_2 \longrightarrow 2 PbO + 2 SO_2 \uparrow} }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{PbS + H_2 \longrightarrow Pb + H_2S \uparrow} }[/math]

• Легко окисляется озоном:

[math]\displaystyle{ \mathsf{PbS + 4 O_3 \longrightarrow PbSO_4 + 4O_2 \uparrow} }[/math]

Применение

• Применяют в керамической промышленности;
• Используют для получения защитных плёнок, 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 присутствующим в воздухе в следовых количествах сероводородом, при этом образуется темный сульфид свинца(II):

[math]\displaystyle{ \mathsf{2PbCO_3\cdot Pb(OH)_2 + 3H_2S \rightarrow 3PbS + 2CO_2 + 4H_2O} }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{PbS + 4H_2O_2 \rightarrow PbSO_4 + 4H_2O} }[/math]

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:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2PbO_2 + 2Na_2S \rightarrow PbO + 2Na_2O + 2SO_2} }[/math]

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

Имеется патент 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.

Ссылки

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