Svinčev(II) sulfid
Svinčev(II) sulfid je anorganska spojina s formulo PbS. Je glavna sestavina galenita, najpomembnejšega svinčevega minerala in najpomembnejše svinčeve rude. PbS je polprevodnik z nišno uporabnostjo.
| |
| |
| Imena | |
|---|---|
| Druga imena
svinčev sulfid,
galenit | |
| Identifikatorji | |
3D model (JSmol)
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.013.861 |
| EC število |
|
PubChem CID
|
|
| RTECS število |
|
| UNII | |
| UN število | 3077 |
CompTox Dashboard (EPA)
|
|
| |
| |
| Lastnosti | |
| PbS | |
| Molska masa | 239,30 g/mol |
| Videz | črn |
| Gostota | 7,60 g/cm3[1] |
| Tališče | 1.118 °C (2.044 °F; 1.391 K) |
| Vrelišče | 1.281 °C (2.338 °F; 1.554 K) |
| 2,6×10−11 kg/kg (izračunana, pri pH=7)[2] 8,6×10−7 kg/kg[3] | |
Topnostni produkt (Ksp)
|
9,04×10−29 |
| Magnetna občutljivost | −84,0·10−6 cm3/mol |
| Lomni količnik (nD) | 3,91 |
| Struktura | |
| Kristalna struktura | halitska (kubična), cF8 |
| Prostorska skupina | Fm3m, No. 225 |
a = 5,936 [4]
| |
| Koordinacijska geometrija |
oktaedrična (Pb2+) oktaedrična (S2−) |
| Termokemija | |
| Specifična toplota, C | 46,02 J/mol⋅K |
| Standardna molarna entropija S |
91,3 J/mol |
| Nevarnosti | |
| Varnostni list | External MSDS |
| GHS piktogrami |   
|
| Opozorilna beseda | Pozor |
| H302, H332, H360, H373, H400, H410 | |
| P201, P202, P260, P261, P264, P270, P271, P273, P281, P301+312, P304+312, P304+340, P308+313, P312, P314, P330, P391, P405, P501 | |
| NFPA 704 (diamant ognja) | |
| Plamenišče | ni vnetljiv |
| Sorodne snovi | |
| Drugi anioni | svinčev(II) oksid svinčev selenid svinčev telurid |
| Drugi kationi | ogljikov monosulfid silicijev monosulfid germanijev(II) sulfid kositrov(II) sulfid |
| Sorodne snovi | talijev sulfid svinčev(IV) sulfid bizmutov sulfid |
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa). | |
| Sklici infopolja | |
Nastanek, osnovne lastnosti in sorodne snovi
urediČe se v raztopine svinčevih(II) soli uvaja vodikov sulfid ali se jim doda sulfidne soli, se iz raztopine obori črn svinčev(II) sulfid:
- Pb2+ + H2S → PbS↓ + 2 H+
Reakcija se uporablja v kvalitativni anorganski analizi. Prisotnost vodikovega sulfida ali sulfidnih ionov se ugotavlja s "svinčevim acetatnim papirjem".
PbS je polprevodnik, tako kot sorodna PbSe in PbTe.[5] Bil je ena od prvih snovi, ki so se uporabljale kot polprevodniki.[6] Svinčev sulfid kristalizira v kubičnih kristalih, podobno kot kuhinjska sol, in se po tem značilno razlikuje od mnogo drugih polprevodnikov iz skupine IV.-VI.
PbS (galenit) je glavna ruda za pridobivanje svinca. Ruda se najprej praži in nato reducira do elementarnega svinca. Idealiziran proces se zapiše z naslednjima enačbama:[7]
- 2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2
- PbO + C → Pb + CO
Nastali žveplov dioksid je uporaben za proizvodnjo žveplove kisline.
Nanodelci
urediSvinčev sulfid vsebuje dobro preučene nanodelce in kvantne točke.[8] Tradicionalno se takšne snovi pridobivajo s spajanjem svinčevih soli z različnimi sulfidi.[9][10] Nanodelci PbS so se nedavno preskusili v sončnih celicah.[11]
Uporaba
urediSvinčev sulfid ima majhno tržno vrednost. Je ena od najstarejših in najpogostejših snovi, ki se uporabljajo v različnih detektorjih infrardečega sevanja.[12] Kot tak deluje kot detektor fotonov in se odzove neposredno na fotone sevanja in ne na spremembo temperature, ki jo povzroči sevanje. Kot element za merjenje sevanja se uporablja na dva načina: z merjenjem mikro tokov, ki jih sprožijo fotoni, ko zadenejo PbS, ali z merjenjem spremembe električne upornosti, ki jo povzročijo fotoni. Slednja metoda je bolj pogosta. Pri sobni temperaturi je PbS občutljiv na sevanje z valovno dolžino približno 1 do 2,5 μm. Območje ustreza krajšim valovnim dolžinam infrardečega dela spektra. Takšne valovne dolžine sevajo samo zelo vroča telesa.
Z ohlajanjem PbS senzorjev, na primer s tekočim dušikom ali termoelektrično, se območje občutljivosti premakne približno na območje 2 do 4 μm. Telesa, ki emitirajo valovanje na tem valovnem območju, morajo biti še vedno zelo vroča (nekaj sto °C), vendar ne tako kot v prejšnjem primeru. Kot detektorja se uporabljata tudi indijev antimonid (InSb) in živosrebrov-kadmijev telutrid (HgCdTe). Slednji ima na dolgovalovnem območju nekoliko boljše lastnosti. Detektorji s PbS so zaradi njegove visoke dielektrične konstante relativno počasni v primerjavi s silicijem, germanijem, InSb ali HgCdTe.
PbS se je nekoč uporabljal kot črn pigment.
Vesolje
urediVzpetine na planetu Venera so nad višino 2,6 km prevlečene s sijočo snovjo. Sestava te prevleke ni povsem zanesljivo znana, ena od teorij pa trdi, da na Veneri "sneži" kristaliziran svinčev sulfid, podobno kot na Zemlji zmrznjena voda. Če je to res, gre za prvi primer odkritja svinčevega sulfida na kakšnem drugem planetu. Druga dva kandidata za Venerin "sneg" sta bizmutov sulfid (BiS) in telur. [13]
Varnost
urediSvinčev(II) sulfid je netopen v vodi in zato skoraj nestrupen. S pirolizo, na primer med praženjem, nastajajo strupene pare.[14] Pri pH, kakršnega ima kri, je netopen in zato verjetno ena od manj strupenih oblik svinca.[15] Veliko nevarnost za zdravje predstavlja sinteza PbS iz svinčevih karboksilatov, ki so zelo topni in zato strupeni in lahko povzročijo negativna psihološka stanja.
Sklici
uredi- ↑ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8. Pridobljeno 6. junija 2009.
- ↑ W. Linke (1965). Solubilities. Inorganic and Metal-Organic Compounds. Zv. 2. Washington, D.C.: American Chemical Society. str. 1318.
- ↑ Ronald Eisler (2000). Handbook of Chemical Risk Assessment. CRC Press. ISBN 978-1-56670-506-6.
- ↑ http://www.springermaterials.com/docs/pdf/10681727_889.html
- ↑ Vaughan, D.J.; Craig, J.R. (1978). Mineral Chemistry of Metal Sulfides. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-21489-6.
- ↑ C. Michael Hogan. 2011. Sulfur. Encyclopedia of Earth, Ue. A. Jorgensen in C.J.Cleveland. National Council for Science and the environment, Washington DC. Arhivirano 28. oktobra 2012 na Wayback Machine.
- ↑ Charles A. Sutherland; Edward F. Milner; Robert C. Kerby; Herbert Teindl; Albert Melin; Hermann M. Bolt (2005). Lead. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a15_193.pub2. ISBN 978-3527306732.
- ↑ "The Quantum Mechanics of Larger Semiconductor Clusters ("Quantum Dots")". Annual Review of Physical Chemistry. 41 (1): 477–496. 1990-01-01. doi: 10.1146/annurev.pc.41.100190.002401.
- ↑ Zhou, H. S.; Honma, I.; Komiyama, H.; Haus, Joseph W. (2002-05-01). "Coated semiconductor nanoparticles; the cadmium sulfide/lead sulfide system's synthesis and properties". The Journal of Physical Chemistry. 97 (4): 895–901. doi:10.1021/j100106a015.
- ↑ Wang, Wenzhong; Liu, Yingkai; Zhan, Yongjie; Zheng, Changlin; Wang, Guanghou (2001-09-15). "A novel and simple one-step solid-state reaction for the synthesis of PbS nanoparticles in the presence of a suitable surfactant". Materials Research Bulletin. 36 (11): 1977–1984. doi: 10.1016/S0025-5408(01)00678-X.
- ↑ Lee, HyoJoong; Leventis, Henry C.; Moon, Soo-Jin; Chen, Peter; Ito, Seigo; Haque, Saif A.; Torres, Tomas; Nüesch, Frank; Geiger, Thomas (2009-09-09). "PbS and CdS Quantum Dot-Sensitized Solid-State Solar Cells: "Old Concepts, New Results"". Advanced Functional Materials. 19 (17): 2735–2742. doi: 10.1002/adfm.200900081. ISSN 1616-3028.
- ↑ Putley, E H; Arthur, J B (1951). "Lead Sulphide – An Intrinsic Semiconductor". Proceedings of the Physical Society. Series B. 64 (7): 616–618. doi: 10.1088/0370-1301/64/7/110.
- ↑ "'Heavy metal' snow on Venus is lead sulfide". Washington University in St. Louis. Pridobljeno 7. julija 2009.
- ↑ "Lead sulfide MSDS" (PDF). Arhivirano iz izvirnika (PDF) 11. novembra 2006. Pridobljeno 20. novembra 2009.
- ↑ Fritz Bischoff; L. C. Maxwell; Richard D. Evens; Franklin R. Nuzum (1928). "Studies on the Toxicity of Various Lead Compounds Given Intravenously". Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 34 (1): 85–109.