ГЛАВА 1. Общая характеристика оксидов свинца ( II , IV )

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………….…..3

ГЛАВА 1. Общая характеристика оксидов свинца (II, IV)………..……6

1.1. Химические свойства оксида свинца (II) – PbO………………..…6

1.2. Химические свойства оксида свинца (IV) – PbO₂………………...7

1.3. Получение оксида свинца (II) – PbO…………………………..…...8

1.4. Получение оксида свинца (IV) – PbO₂ ………………………….…9

1.5.     Свинцовый (кислотный) аккумулятор. Процессы на электродах при работе свинцового аккумулятора…………………………..…….9

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ………………………….12

2.1. Лабораторные методы получения оксидов свинца (II, IV)……...12

2.1.1. Получение оксида свинца (II) из уксуснокислой соли……...…...12

2.1.2 Получение оксида свинца (II) из карбоната свинца……………...12

2.2. Техника безопасности при работе с высокими температурами………………………………………………………...…..13

 

ГЛАВА 3. ОБСУЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ…………………….………..14

3.1. Получение оксида свинца (II) из уксуснокислой соли…………..14

3.2. Получение оксида свинца (II) из карбоната свинца……………..14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………..….16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУР……………………..…17

 

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа направлена на исследование химических свойств оксида свинца и способа получения оксида свинца (II) – PbO, оксида синца (IV) – PbO₂.

Целью курсовой работы является проведение синтеза оксидов свинца (II, IV).

В соответствии с поставленными целями в курсовой работе решались следующие задачи:

Изучение химических и физических свойств оксидов свинца (II, IV), а так же их применение;

Изучение методик получения оксида свинца (II, IV) и техники безопасности при работе с высокими температурами;

Актуальность данной темы заключается в том, что оксиды свинца являются одними из наиболее востребованных соединений, используемых в повседневной жизни.

Нахождение в природе.

Оксиды свинца встречаются в виде минералов: сурик, глёт, массикот, платтнерит

Сурик - относительно редкий минерал, по составу - оксид свинца с формулой Pb₃O₄. Цвет яркий кирпично-красный, блеск жирный или тусклый. Непрозрачен. Твёрдость 2-3, плотность 8,2. В природе находится в виде сплошных масс или же в виде вторичного минерала на галените. Месторождения в Российской Федерации: Рудный Алтай (Змеиногорск).

Глёт - относительно редкий минерал, по составу - оксид свинца с формулой PbO. Цвет желтый или разные оттенки желтого. Месторождения в Российской Федерации: Пермский край, Кольский п-ов.

Массикот - относительно редкий минерал, по составу - оксид свинца с формулой PbO. Цвет желтый, твердость 2. Месторождения в Российской Федерации: Челябинская область, Пермский край, Свердловская область.

Платтнерит - относительно редкий минерал, по составу - оксид свинца с формулой PbO2. Цвет от чёрно-фиолетового  до коричнево-черного. Месторождения в Российской Федерации: Забайкальский край.

Соединения свинца в очень малых количествах присутствуют в организме человека, некоторых животных и растениях, а также в отдельных минеральных водах.

3. Применение

Оксид PbO - амфотерное соединение, легко растворяется как в кислотах, так и в щелочах. Он широко используется в производстве стекла, т.к. стекла с высоким содержанием свинца обладают большой плотностью, меньшей теплопроводимостью, высоким показателем преломления, высокой устойчивостью и плотностью. Замещение очень подвижных ионов щелочных металлов на ионы Pb приводит к увеличению электрической емкости стекла и делает ее близкой к соответствующему значению для слюды. PbO также используют для получения устойчивых глазури для керамики и эмали для стекла. Кроме того PbO в больших количествах идет на изготовление электрических аккумуляторов. Электроды аккумуляторов представляют собой инертные пластины, на которые нанесена паста PbO/H₂SO₄. На аноде PbO окисляется до PbO₂, а на катоде - PbO восстанавливается до Pb. PbO - применяется в производстве пигментов.

Оксид Pb₃O₄ - свинцовый сурик. Производится ежегодно в количестве 20 тыс. т и используется в основном как покрытие для защиты чугуна и стали от коррозии. Кроме того Pb₃O₄ находит применение в производстве свинцового стекла и керамической глазури, а также в качестве активатора, вулканизатора и пигмента в производстве натуральных и искусственных каучуков и пластмассы.

Оксид PbO₂ - сильный окислитель. Помимо того что он используется в свинцовых аккумуляторах, его получают независимо для применения в качестве окислителя в производстве химических реактивов, красок, спичек и пиротехнических изделий. PbO₂ также используется в больших количествах как вулканизатор для сульфидных полимеров и в высоковольтных молниеотводах. Оксид свинца (IV) неустойчив, при обработке кислотами дает соли Pb (II), при этом выделяется O₂. Реакция идет при нагревании:

2PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O+O₂

Свинец и его соединения, особенно органические, токсичны. Попадая в клетки, свинец дезактивирует ферменты, тем самым нарушая обмен веществ, вызывая умственную отсталость у детей, заболевания мозга. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. ПДК в атмосферном воздухе соединений свинца 0,003 мг/м³, в воде 0,03 мг/л, почве 20,0мг/кг.

Физические свойства

PbO - образует кристаллы двух модификаций:

α-модификация, свинцовый глёт, устойчивый до температуры 489°С, красные кристаллы.

β-модификация, массикот, устойчивый при температуре выше 489°С, при комнатной температуре метастабилен, жёлтые кристаллы

Диамагнитен, обладает полупроводниковыми свойствами, тип проводимости зависит от состава. Существует как в виде аморфного коричневого порошка, так и в виде коричневато-черных тетраэдрических кристаллов (изоморфных с рутилом TiO₂, касситеритом SnO₂, пиролюзитом MnO₂, ZrO₂, ТhО₂ и т. д.). Плотность их 9,36 г/см3, они трудно растворяются в воде.

Рb₃O₄- представляет собой либо красный порошок, либо оранжево-желтые призмы (при нагревании черно-фиолетовые) с плотностью 9,16 г/см3. Ортоплюмбат свинца ядовит. Он трудно растворяется в воде, разлагается на воздухе выше 565° с образованием РЬО и выделением кислорода (или при 5500 и давлении 150 мм).

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсовой работы были выполнены поставленные задачи. А именно изучены химические свойства оксидов свинца, выбрана рациональная методика синтеза PbO. Для синтеза PbO на практике будем использовать второй способ, т.к он наиболее рационален и выход продукта высокий.

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………….…..3

ГЛАВА 1. Общая характеристика оксидов свинца (II, IV)………..……6

1.1. Химические свойства оксида свинца (II) – PbO………………..…6

1.2. Химические свойства оксида свинца (IV) – PbO₂………………...7

1.3. Получение оксида свинца (II) – PbO…………………………..…...8

1.4. Получение оксида свинца (IV) – PbO₂ ………………………….…9

1.5.     Свинцовый (кислотный) аккумулятор. Процессы на электродах при работе свинцового аккумулятора…………………………..…….9

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ………………………….12

2.1. Лабораторные методы получения оксидов свинца (II, IV)……...12

2.1.1. Получение оксида свинца (II) из уксуснокислой соли……...…...12

2.1.2 Получение оксида свинца (II) из карбоната свинца……………...12

2.2. Техника безопасности при работе с высокими температурами………………………………………………………...…..13

 

ГЛАВА 3. ОБСУЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ…………………….………..14

3.1. Получение оксида свинца (II) из уксуснокислой соли…………..14

3.2. Получение оксида свинца (II) из карбоната свинца……………..14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………..….16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУР……………………..…17

 

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа направлена на исследование химических свойств оксида свинца и способа получения оксида свинца (II) – PbO, оксида синца (IV) – PbO₂.

Целью курсовой работы является проведение синтеза оксидов свинца (II, IV).

В соответствии с поставленными целями в курсовой работе решались следующие задачи:

Изучение химических и физических свойств оксидов свинца (II, IV), а так же их применение;

Изучение методик получения оксида свинца (II, IV) и техники безопасности при работе с высокими температурами;

Актуальность данной темы заключается в том, что оксиды свинца являются одними из наиболее востребованных соединений, используемых в повседневной жизни.

Нахождение в природе.

Оксиды свинца встречаются в виде минералов: сурик, глёт, массикот, платтнерит

Сурик - относительно редкий минерал, по составу - оксид свинца с формулой Pb₃O₄. Цвет яркий кирпично-красный, блеск жирный или тусклый. Непрозрачен. Твёрдость 2-3, плотность 8,2. В природе находится в виде сплошных масс или же в виде вторичного минерала на галените. Месторождения в Российской Федерации: Рудный Алтай (Змеиногорск).

Глёт - относительно редкий минерал, по составу - оксид свинца с формулой PbO. Цвет желтый или разные оттенки желтого. Месторождения в Российской Федерации: Пермский край, Кольский п-ов.

Массикот - относительно редкий минерал, по составу - оксид свинца с формулой PbO. Цвет желтый, твердость 2. Месторождения в Российской Федерации: Челябинская область, Пермский край, Свердловская область.

Платтнерит - относительно редкий минерал, по составу - оксид свинца с формулой PbO2. Цвет от чёрно-фиолетового  до коричнево-черного. Месторождения в Российской Федерации: Забайкальский край.

Соединения свинца в очень малых количествах присутствуют в организме человека, некоторых животных и растениях, а также в отдельных минеральных водах.

3. Применение

Оксид PbO - амфотерное соединение, легко растворяется как в кислотах, так и в щелочах. Он широко используется в производстве стекла, т.к. стекла с высоким содержанием свинца обладают большой плотностью, меньшей теплопроводимостью, высоким показателем преломления, высокой устойчивостью и плотностью. Замещение очень подвижных ионов щелочных металлов на ионы Pb приводит к увеличению электрической емкости стекла и делает ее близкой к соответствующему значению для слюды. PbO также используют для получения устойчивых глазури для керамики и эмали для стекла. Кроме того PbO в больших количествах идет на изготовление электрических аккумуляторов. Электроды аккумуляторов представляют собой инертные пластины, на которые нанесена паста PbO/H₂SO₄. На аноде PbO окисляется до PbO₂, а на катоде - PbO восстанавливается до Pb. PbO - применяется в производстве пигментов.

Оксид Pb₃O₄ - свинцовый сурик. Производится ежегодно в количестве 20 тыс. т и используется в основном как покрытие для защиты чугуна и стали от коррозии. Кроме того Pb₃O₄ находит применение в производстве свинцового стекла и керамической глазури, а также в качестве активатора, вулканизатора и пигмента в производстве натуральных и искусственных каучуков и пластмассы.

Оксид PbO₂ - сильный окислитель. Помимо того что он используется в свинцовых аккумуляторах, его получают независимо для применения в качестве окислителя в производстве химических реактивов, красок, спичек и пиротехнических изделий. PbO₂ также используется в больших количествах как вулканизатор для сульфидных полимеров и в высоковольтных молниеотводах. Оксид свинца (IV) неустойчив, при обработке кислотами дает соли Pb (II), при этом выделяется O₂. Реакция идет при нагревании:

2PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O+O₂

Свинец и его соединения, особенно органические, токсичны. Попадая в клетки, свинец дезактивирует ферменты, тем самым нарушая обмен веществ, вызывая умственную отсталость у детей, заболевания мозга. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. ПДК в атмосферном воздухе соединений свинца 0,003 мг/м³, в воде 0,03 мг/л, почве 20,0мг/кг.

Физические свойства

PbO - образует кристаллы двух модификаций:

α-модификация, свинцовый глёт, устойчивый до температуры 489°С, красные кристаллы.

β-модификация, массикот, устойчивый при температуре выше 489°С, при комнатной температуре метастабилен, жёлтые кристаллы

Диамагнитен, обладает полупроводниковыми свойствами, тип проводимости зависит от состава. Существует как в виде аморфного коричневого порошка, так и в виде коричневато-черных тетраэдрических кристаллов (изоморфных с рутилом TiO₂, касситеритом SnO₂, пиролюзитом MnO₂, ZrO₂, ТhО₂ и т. д.). Плотность их 9,36 г/см3, они трудно растворяются в воде.

Рb₃O₄- представляет собой либо красный порошок, либо оранжево-желтые призмы (при нагревании черно-фиолетовые) с плотностью 9,16 г/см3. Ортоплюмбат свинца ядовит. Он трудно растворяется в воде, разлагается на воздухе выше 565° с образованием РЬО и выделением кислорода (или при 5500 и давлении 150 мм).

 

ГЛАВА 1. Общая характеристика оксидов свинца (II, IV)

Известны РbО, РbО₂, а также Рb₂О₃ и Рb₃О₄, в которых представлены обе степени окисления свинца. Оксид Pb₂ О₃ рассматривают как производное метасвинцовой кислоты Н₂РbО₃, свинцовый Сурик Рb₃О₄ — ортосвинцовой кислоты Н₄РЬО₄.

Более подробного рассмотрения заслуживают оксиды PbО и РbО₂, так как первый ввиду его огромного практического значения часто является объектом анализа, второй же, кроме того, используется как аналитический реактив и как форма количественного определения свинца с гравиметрическим, вольтампе- рометрическим или фотометрическим окончанием.

Оксид свинца (II) РbО растворим в разбавленной азотной и уксусной кислотах, а также в растворах щелочей. Оксид свинца (IV) РbO₂ нерастворим в разбавленных кислотах и слабо растворим в концентрированных растворах щелочей; хорошо растворяется в разбавленной азотной кислоте в присутствии пероксида водорода. Оксид свинца (II) и (IV) Рb₂O₃ (РbО-Рb₂) и свинцовый сурик Рb₃O₄ (2РbО - Рb₂) - при обработке разбавленной азотной кислотой образуют нитрат свинца (II) и осадок РbO₂, который растворяется при добавлении пероксида водорода.