Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Иодид свинца (II)
Иодид свинца (II)
Свинец iodide.jpg
Имена
Другие имена
Свинцовый йодид
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.030.220 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
  • InChI = 1S / 2HI.Pb / h2 * 1H; / q ;; + 2 / p-2 проверитьY
    Ключ: RQQRAHKHDFPBMC-UHFFFAOYSA-L проверитьY
  • InChI = 1 / 2HI.Pb / h2 * 1H; / q ;; + 2 / p-2
    Ключ: RQQRAHKHDFPBMC-NUQVWONBAP
  • Я [Pb] Я
Характеристики
PbI
2
Молярная масса461,01 г / моль
Внешностьярко-желтый порошок
Запахбез запаха
Плотность6,16 г / см 3
Температура плавления 402 ° С (756 ° F, 675 К)
Точка кипения 953 ° С (1747 ° F, 1226 К)
  • 0,044 г / 100 мл (0 ° С)
  • 0,0756 г / 100 мл (20 ° C) [1]
  • 0,41 г / 100 мл (100 ° C) [2]
4,41 х 10 -9 (20 ° С)
Растворимость
Ширина запрещенной зоны2.3 эВ
−126,5 · 10 −6 см 3 / моль
Структура
Ромбоэдрический , шестиугольный hP3
П-3м1, №164
восьмигранный
Опасности
Repr. Кот. 1/3
Вредно ( Xn )
Опасно для окружающей среды ( N )
R-фразы (устаревшие)R61 , R20 / 22 , R33 , R62 , R50 / 53
S-фразы (устаревшие)S53 , S45 , S60 , S61
NFPA 704 (огненный алмаз)
3
0
0
точка возгоранияНегорючий
Родственные соединения
Другие анионы
  • Свинец (II) фторид
  • Хлорид свинца (II)
  • Бромид свинца (II)
Другие катионы
Иодид олова (II)
Родственные соединения
  • Иодид таллия (I)
  • Иодид висмута (III)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Иодид свинца (II) или йодид свинца представляет собой соль с формулой PbI
2. При комнатной температуре это ярко-желтое кристаллическое вещество без запаха , которое при нагревании становится оранжевым и красным. [4] Раньше он назывался свинцовым йодидом.

В настоящее время соединение имеет несколько специализированных применений, таких как производство солнечных элементов [5] и детекторов рентгеновского и гамма-излучения . [6] Его подготовка представляет собой занимательную и популярную демонстрацию в химическом образовании, посвященную таким темам, как реакции осаждения и стехиометрия . [7] Он разлагается под действием света при умеренно высоких температурах [2], и этот эффект был использован в запатентованном фотографическом процессе. [8]

Раньше йодид свинца использовался в качестве желтого пигмента в некоторых красках под названием « йодид-желтый» . Однако это использование было в значительной степени прекращено из-за его токсичности и плохой стабильности. [9]

Подготовка [ править ]

PbI
2обычно синтезируется путем реакции осаждения между йодидом калия KI и нитратом свинца (II) Pb ( NO
3) 2 в водном растворе:

Pb (NO 3 ) 2 + 2 KI → PbI 2 + 2 KNO 3

В то время как нитрат калия KNO
3растворим, йодид свинца PbI
2практически нерастворим при комнатной температуре и, таким образом, выпадает в осадок . [10]

Вместо этого можно использовать другие растворимые соли, содержащие свинец (II) и йодид, например ацетат свинца (II) [5] и йодид натрия .

Соединение также можно синтезировать путем реакции паров йода с расплавленным свинцом при температуре от 500 до 700 ° C. [11]

Тонкая пленка PbI
2также может быть получен путем осаждения пленки сульфида свинца PbS и воздействия на нее паров йода по реакции

PbS + I 2 → PbI 2 + S

Затем серу промывают диметилсульфоксидом . [12]

Кристаллизация [ править ]

Иодид свинца, приготовленный из холодных растворов Pb2+
и я-
соли обычно состоят из множества маленьких гексагональных пластинок, придающих желтому осадку шелковистый вид. Более крупные кристаллы можно получить, используя тот факт , что растворимость свинца иодида в воде (например , те из хлорида свинца и бромида свинца ) резко возрастает с повышением температуры. Соединение бесцветное при растворении в горячей воде, но кристаллизуется при охлаждении в виде тонких, но заметно более крупных ярко-желтых хлопьев, которые медленно оседают через жидкость - визуальный эффект, часто описываемый как «золотой дождь». [13] Более крупные кристаллы могут быть получены путем автоклавирования в PBI
2водой под давлением 200 ° C. [14]

Еще более крупные кристаллы можно получить, замедляя обычную реакцию. Простая установка состоит в том, чтобы погрузить два стакана с концентрированными реагентами в большую емкость с водой, стараясь избежать течения. Когда два вещества диффундируют в воде и встречаются, они медленно вступают в реакцию и откладывают йодид в пространстве между стаканами. [15]

Другой подобный метод [16] - взаимодействие двух веществ в гелевой среде, которая замедляет диффузию и удерживает растущий кристалл вдали от стенок контейнера. Патель и Рао использовали этот метод для выращивания кристаллов диаметром до 30 мм и толщиной 2 мм. [17]

Реакцию можно замедлить также путем разделения двух реагентов проницаемой мембраной. Этот подход с целлюлозной мембраной был использован в сентябре 1988 г. для изучения роста PbI.
2кристаллы в невесомости, в эксперименте, проведенном на космическом корабле "Дискавери" . [18]

PbI
2также может быть кристаллизован из порошка сублимацией при 390 ° C, почти в вакууме [19] или в токе аргона с небольшим количеством водорода . [20]

Крупные кристаллы высокой чистоты можно получить зонной плавкой или методом Бриджмена – Стокбаргера . [11] [19] Эти процессы могут удалять различные примеси из коммерческого PbI.
2. [21]

Приложения [ править ]

Иодид свинца является материалом-прекурсором при производстве высокоэффективных солнечных элементов . Обычно раствор PbI
2в органическом растворителе, таком как диметилформамид или диметилсульфоксид, наносится на слой диоксида титана методом центрифугирования . Затем слой обрабатывают раствором иодида метиламмония CH.
3NH
3I и отожгли , превратив его в двойную соль метиламмония иодида свинца CH
3NH
3PbI
3, со структурой перовскита . В результате реакция меняет цвет пленки с желтого на светло-коричневый. [5]

PbI
2также используется в качестве детектора фотонов высокой энергии для гамма-лучей и рентгеновских лучей из-за своей широкой запрещенной зоны, которая обеспечивает низкий уровень шума. [2] [6] [19]

Йодид свинца ранее использовался в качестве пигмента краски под названием «йодно-желтый». Проспер Мериме (1830) описал его как «еще малоизвестное в торговле, такое же яркое, как орпимент или хромат свинца . Считается, что оно более долговечное ; но только время может доказать его претензию на столь важное качество. готовится осаждением раствора ацетата или нитрата свинца с иодидом калия: нитрат дает более ярко-желтый цвет ». [9] Однако из-за токсичности и нестабильности соединения оно больше не используется как таковое. [9] Его все еще можно использовать в искусстве для бронзирования и мозаичной плитки под золото . [2]

Стабильность [ править ]

Обычные методы определения характеристик материала , такие как электронная микроскопия, могут повредить образцы иодида свинца (II). [22] Тонкие пленки иодида свинца (II) нестабильны на воздухе. [23] Кислород окружающего воздуха окисляет йодид до элементарного йода :

2 PbI 2 + O 2 → 2 PbO + 2 I 2 ↑

Токсичность [ править ]

Йодид свинца очень токсичен для здоровья человека. Проглатывание вызывает множество острых и хронических последствий, характерных для отравления свинцом . [24] Было обнаружено, что йодид свинца является канцерогеном у животных, что позволяет предположить, что то же самое можно сказать и о людях. [25] Йодид свинца представляет опасность при вдыхании, поэтому при работе с порошками йодида свинца следует использовать соответствующий респиратор.

Структура [ править ]

Структура PbI
2, как определено с помощью дифракции рентгеновских лучей на порошке , представляет собой в основном гексагональную плотноупакованную систему с чередующимися слоями из атомов свинца и атомов йодида с преимущественно ионной связью. [20] Слабые ван-дер-ваальсовы взаимодействия наблюдались между слоями иодида свинца. [6] Твердое тело также может иметь ромбоэдрическую структуру. [ необходима цитата ]

Иодид свинца (II) осаждается при объединении растворов йодида калия и нитрата свинца (II).
Эксперимент «золотой дождь», где иодид свинца (II) перекристаллизовывали из горячего раствора охлаждением с образованием кристаллов золотисто-желтого цвета.

См. Также [ править ]

  • Бромид свинца (II)
  • Хлорид свинца (II)
  • Иодид олова (II)
  • Метод Бриджмена – Стокбаргера
  • Перовскитовый фотоэлемент

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Clever & Johnston 1980 .
  2. ^ a b c d П. Патнаик (2002): Справочник по неорганическим химическим веществам . Макгроу-Хилл. ISBN  978-0070494398
  3. ^ Филип Уэст, Джек К. Карлтон (1952): Экстракция йодида свинца метилизопропилкетоном ». Analytica Chimica Acta, том 6, страницы 406-411. Doi : 10.1016 / S0003-2670 (00) 86967 -6
  4. ^ "Каталог Sigma-Aldrich: иодид свинца (II) 99%" . www.sigmaaldrich.com . Проверено 29 апреля 2016 .
  5. ^ а б в Дхиапутра и др. 2016 .
  6. ^ а б в Шах и др. 1996 .
  7. ^ Сет Энтони (2014): I. Когнитивные и учебные факторы, относящиеся к развитию студентами личных моделей химических систем в лаборатории общей химии. [...] . Докторская диссертация, Государственный университет Колорадо
  8. ^ Дж. Джейкобс и Р. Корриган (1970): пленка с йодидом свинца . Патент США US3764368-A. Подана 22 февраля 1972 г .; опубликовано 9 октября 1973 г.,
  9. ^ a b c Eastaugh et al. 2004 .
  10. ^ Ахмад и Пракаш 2012 .
  11. ^ a b М. Матухова, К. Зданский, Я. Завадил, А. Данилевский, Ф. Рис, М. А. Хасан, Д. Алексев, Р. Краль (2009): Исследование влияния редкоземельных элементов на свойства йодида свинца . Журнал выращивания кристаллов, том 311, выпуск 14, страницы 3557–3562. DOI : 10.1016 / j.jcrysgro.2009.04.043
  12. ^ TK Chaudhuri и HN Acharya (1982): Получение пленок йодида свинца йодированием химически осажденных пленок сульфида свинца . Бюллетень материаловедения. том 17, выпуск 3, страницы 279-286. DOI : 10,1016 / 0025-5408 (82) 90074-5
  13. Рианна Флеминг, Деклан (6 января 2015 г.). «Золотой дождь» . Образование в области химии . Vol. 52 нет. 1. Королевское химическое общество . п. 10. ISSN 0013-1350 . Проверено 19 июня 2018 . 
  14. ^ Xinghua Zhu, Peihua Wangyang, Hui Sun, Dingyu Yang, Xiuying Gao, Haibo Tian (2016) Ускоренный рост и определение характеристик отдельно стоящей монокристаллической пленки PbI2 . Материалы Письма, том 180, страницы 59–62. DOI : 10.1016 / j.matlet.2016.05.101
  15. ^ W. Конард Фернелиус и Кеннет Д. Детлинг (1934): Получение кристаллов труднорастворимых солей . J. Chem. Образа, объем 11, выпуск 3, стр 176.. Дои : 10.1021 / ed011p176 .
  16. ^ Е. Хатчека (1906) Zeit. анорг. Chem., Том 48, стр. 364.
  17. ↑ AR Patel и A. Venkateswara Rao (1980): Улучшенная конструкция для выращивания более крупных и совершенных монокристаллов в гелях Journal of Crystal Growth, том 49, выпуск 3, страницы 589-590. DOI : 10.1016 / 0022-0248 (80) 90134-7
  18. ^ Scaife et al. 1990 .
  19. ^ a b c Л. Форнаро, Э. Соседо, Л. Муссио, Л. Йерман, X. Ма, А. Бургер (2001): Нанесение пленки и характеризации йодистого свинца Proc. 11-й Int. Семинар по полупроводниковым детекторам рентгеновского и гамма-излучения при комнатной температуре и связанной с ними электронике; в Ядерных приборах и методах в физических исследованиях Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование, том 458, выпуски 1–2, страницы 406–412. DOI : 10.1016 / S0168-9002 (00) 00933-5
  20. ^ а б Лю и др. 2015 .
  21. ^ Тонн и др. 2015 .
  22. ^ Сорок, AJ (август 1960). «Наблюдения за разложением кристаллов иодида свинца в электронном микроскопе». Философский журнал . 5 (56): 787–797. Bibcode : 1960PMag .... 5..787F . DOI : 10.1080 / 14786436008241217 . ISSN 0031-8086 . 
  23. ^ Попов, Георгий; Маттинен, Мийка; Хатанпяя, Тимо; Вехкамяки, Марко; Кемелл, Марианна; Мизохата, Кеничиро; Ряйсянен, Юрки; Ритала, Микко; Лескеля, Маркку (12 февраля 2019 г.). «Атомно-слоистое осаждение тонких пленок PbI 2» . Химия материалов . 31 (3): 1101–1109. DOI : 10.1021 / acs.chemmater.8b04969 . ISSN 0897-4756 . 
  24. ^ Флора, Гупта и Тивари 2012 .
  25. ^ "Детали категории Haz-Map" . hazmap.nlm.nih.gov . Проверено 29 апреля 2016 .


Источники [ править ]

  • Ahmad, S .; Пракаш, Г.В. (2012). «Изготовление экситонно-люминесцентных гибридных неорганических-органических нано- и микрокристаллов». Международная конференция по волоконной оптике и фотонике . OSA : MPo.40. DOI : 10.1364 / photonics.2012.mpo.40 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Умный, HL; Джонстон, FJ (1980). «Растворимость некоторых труднорастворимых солей свинца: оценка растворимости в воде и водном растворе электролита» (PDF) . J. Phys. Chem . Ref. Данные (обзор данных NIST). 9 (3): 751–784. Bibcode : 1980JPCRD ... 9..751C . DOI : 10.1063 / 1.555628 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Дхиапутра, I .; Permana, B .; Maulana, Y .; Dwi Inayatie, Y .; Purba, YR; Бахтияр, А. (2016). Состав и кристаллическая структура пленок перовскита, полученных с электродов отслужившего автомобильного аккумулятора . 2-й Международный физический симпозиум в Паджаджаране 2015 (PIPS-2015). 1712 . Джатинангор, Индонезия. DOI : 10.1063 / 1.4941896 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Eastaugh, N .; Уолш, В .; Чаплин, Т .; Сиддалл, Р. (2004). Компендиум пигментов: словарь исторических пигментов . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0750657495.CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Flora, G .; Gupta, D .; Тивари, А. (2012). «Токсичность свинца: обзор с последними обновлениями» . Междисциплинарная токсикология . 5 (2): 47–58. DOI : 10.2478 / v10102-012-0009-2 . PMC  3485653 . PMID  23118587 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Лю, X .; Ха, СТ; Чжан, Цин; де ла Мата, М .; Magen, C .; Arbiol, J .; Сумма, ТС; Xiong, Q. (2015). "Лазерная генерация в режиме шепчущей галереи из слоистых кристаллов иодида свинца гексагональной формы". САУ Нано . 9 (1): 687–695. DOI : 10.1021 / nn5061207 . PMID  25562110 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Скайф, CWJ; Каволи, С.Р .; Блэнтон, Теннесси; Морс, доктор медицины; Север, БР; Уиллис, WS; Суиб, SL (1990). «Синтез и характеристика иодида свинца (II), выращенного в космосе». Химия материалов . 2 (6): 777–780. DOI : 10.1021 / cm00012a034 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Шах, Канзас; Ольшнер, Ф .; Мой, LP; Bennett, P .; Misra, M .; Zhang, J .; Squillante, MR; Лунд, JC (1996). «Рентгеновские системы обнаружения йодида свинца». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: Ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование . Труды 9-го Международного семинара по полупроводниковым детекторам рентгеновского и гамма-излучения, связанной с ними электронике и приложениям при комнатной температуре. 380 (1-2): 266-270. Bibcode : 1996NIMPA.380..266S . DOI : 10.1016 / S0168-9002 (96) 00346-4 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Тонн, Дж .; Матухова, М .; Данилевский, АН; Кролл, А. (2015). «Удаление оксидных примесей для выращивания монокристаллов иодида свинца высокой чистоты». Журнал роста кристаллов . 416 : 82–89. Bibcode : 2015JCrGr.416 ... 82T . DOI : 10.1016 / j.jcrysgro.2015.01.024 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

  • Портал токсичных веществ - ведущий