Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: нитрат свинца (II), карбонат калия. Какие значения pH имеют растворы их солей?
Решение:
Нитрат свинца (II) Pb(NO3)2– соль слабого двухкислотного основания и сильной кислоты. Катионы слабого основания Pb 2 + связывают гидроксид ионы из воды. Гидролиз такой соли идет по катиону:
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Pb 2 + + H2O 
PbOH + + H +
полное ионно-молекулярное уравнение:
Pb 2+ + 2NO3 — + H2O PbOH + + 2NO3 – + H +
Pb(NO3)2+ H2O PbOHNO3 + HNO3
В растворе накапливаются катионы водорода, которые создают кислую реакцию среды (pH 2– связывают ионы водорода из воды, образуя анионы кислой соли HCO3 — . Соль гидролизуется по аниону.
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение:
CO3 2– + H2O HCO3 – + OH –
полное ионно-молекулярное уравнение:
2K + + CO3 2– + H2O K + + HCO3 – + K + +OH –
K2CO3 + H2O KHCO3 + KOH
Появление избыточного количества ионов OH – обусловливает щелочную реакцию среды (pH > 7).
Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: хлорид цинка, сульфит натрия. Какие значения pH имеют растворы этих солей?
Решение:
Хлорид цинка ZnCl2– соль слабого двукислотного основания и сильной кислоты. Гидролиз такой соли идет по катиону слабого основания с образованием катионов основной соли ZnOH + .
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Zn 2+ + H2O ZnOH + + H +
полное ионно-молекулярное уравнение:
Zn 2+ + 2Cl — + H2O 
ZnOH + + 2Cl — + H +
ZnCl2+ 2H2O ZnOHCl+ HCl
В растворе накапливаются катионы водорода, которые создают кислую реакцию среды (pH 2– связывают ионы водорода из воды, образуя анионы кислой соли HSO3 — . Соль гидролизуется по аниону.
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение:
SO3 2– + H2O HSO3 – + OH –
полное ионно-молекулярное уравнение:
2Na + + SO3 2– + H2O Na + + HSO3 – + Na + +OH –
Na2SO3 + H2O NaHSO3 + NaOH
Появление избыточного количества ионов OH – обусловливает щелочную реакцию среды (pH > 7).
Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей хлорид кобальта (II), нитрат алюминия. Какие значения pH имеют растворы этих солей?
Решение:
Хлорид кобальта (II) CoCl2– соль слабого двукислотного основания и сильной кислоты. Гидролиз такой соли идет по катиону слабого основания с образованием катионов основной соли CoOH + .
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Co 2+ + H2O CoOH + + H +
полное ионно-молекулярное уравнение:
Co 2+ + 2Cl — + H2O CoOH + + 2Cl — + H +
CoCl2+ 2H2O CoOHCl+ HCl
В растворе накапливаются катионы водорода, которые создают кислую реакцию среды (pH 3+ связывают гидроксид ионы из воды. Гидролиз такой соли идет по катиону:
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение гидролиза:
Al 3+ + H2O AlOH 2+ + H +
полное ионно-молекулярное уравнение:
Al 3+ + 3NO3 — + H2O AlOH 2+ + 3NO3 – + H +
Al(NO3)3+ H2O AlOH(NO3)2 + HNO3
В растворе накапливаются катионы водорода, которые создают кислую реакцию среды (pH
Нитрат свинца II
| Нитрат свинца | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Систематическое наименование | нитрат свинца II | ||
| Хим. формула | Pb(NO3)2 | ||
| Состояние | бесцветное вещество | ||
| Молярная масса | 331.2 г/моль | ||
| Плотность | (20 °C) 4,53 г/см³ | ||
| Температура | |||
| • плавления | (разл.) 270 °C | ||
| • вспышки | негорюч °C | ||
| Растворимость | |||
| • в воде | (20 °C) 52 г/100мл (100 °C) 127 г/100 мл | ||
| • в остальных веществах | в азотной кислоте, этаноле: нерастворим | ||
| Показатель преломления | 1.782 | ||
| Координационная геометрия | кубооктаэдрическая | ||
| Кристаллическая структура | гранецентрированная кубическая | ||
| Рег. номер CAS | 10099-74-8 | ||
| PubChem | 16683880 | ||
| Рег. номер EINECS | 233-245-9 | ||
| SMILES | |||
| RTECS | OG2100000 | ||
| ChEBI | 37187 | ||
| Номер ООН | 1469 | ||
| ChemSpider | 23300 и 21781774 | ||
| Пиктограммы ECB |    | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Нитрат свинца II (Свинец азотнокислый) (динитрат свинца) — неорганическое химическое соединение с химической формулой Pb (NO3)2. В обычном состоянии — бесцветные кристаллы или белый порошок. Токсичен, канцерогенен. Хорошо растворим в воде.
Содержание
- 1 История
- 2 Физические свойства
- 2.1 Кристаллическая структура
- 3 Получение
- 4 Химические свойства
- 5 Применение
- 6 Меры предосторожности
История
Исторически первое промышленное применение нитрата свинца II — это использование его в качестве сырья при производстве свинцовых пигментов, таких, как «хром желтый» (хромат свинца II), «хром оранжевый» (гидроксид-хромат свинца II) и аналогичных соединений свинца. Эти пигменты использовались для крашения текстильных изделий.
В 1597 немецкий алхимик Андреас Либавиус первым описал нитрат свинца, дав ему название plumb dulcis и calx plumb dulcis, что означает «сладкий свинец» из-за его вкуса.
Процесс производства был и остается химически простым — растворение свинца в aqua fortis (азотная кислота), а затем очистка осадка. Тем не менее, производство оставалось мелким на протяжении многих веков, а о промышленном производстве в качестве сырья для производства других соединений свинца не сообщалось до 1835. В XIX веке динитрат свинца стали производить на коммерческой основе в Европе и Соединенных Штатах.
В 1974 году в США потребление соединений свинца, за исключением пигментов и добавок в бензин, составляло 642 тонны.
Физические свойства
Нитрат свинца хорошо растворяется в воде (52,2 г/100 г воды) с поглощением тепла, плохо растворяется в этиловом и метиловом спиртах, ацетоне.
Кристаллическая структура
Кристаллическая структура твердого динитрата свинца была определена с помощью нейтронной дифракции. Нитрат свинца образует бесцветные диамагнитные кристаллы, плотность 4,530 г/см³, кубическая сингония, пространственная группа Pa3, а = 0,784 нм, Z=4. Каждый атом свинца окружён двенадцатью атомами кислорода (длина связи 0,281 нм). Все длины N—O связей одинаковы — 0,127 нм.
Интерес исследователей к кристаллической структуре нитрата свинца был основан на предположении свободного вращения нитратных групп в кристаллической решетке при высоких температурах, но это не подтвердилось.
Кроме кубической разновидности нитрата свинца была получена моноклинная форма, которая плохо растворима в воде даже при нагревании.
Получение
Динитрат свинца не встречается в природе. Промышленные и лабораторные методы его получения сводятся к растворению в разбавленной азотной кислоте свинца, его оксида или гидроксида:
кислоту берут с избытком для подавления гидролиза и снижения растворимости нитрата свинца.
При очистке азотной кислотой отходов, содержащих свинец, например, при обработке свинцово-висмутных отходов на заводах, образуется динитрат свинца как побочный продукт. Эти соединения используются в процессе цианирования золота.
Химические свойства
Динитрат свинца хорошо растворяется в воде, давая бесцветный раствор. Растворимость сильно увеличивается при нагревании:
| Растворимость в воде, г/100 г | 45,5 | 52,2 | 58,5 | 91,6 | 116,4 |
| Температура, °C | 10 | 20 | 25 | 60 | 80 |
Водный раствор диссоциирует на катионы свинца и нитрат-анионы:
Раствор нитрата свинца(II) подвергается гидролизу и имеет слабокислую реакцию, которая имеет показатель pH от 3,0 до 4,0 для 20 % водного раствора. При избытке ионов NO3 − в растворе образуются нитратокомплексы [Pb(NO3)3] − , [Pb(NO3)4] 2− и [Pb(NO3)6] 4− . При повышении pH раствора образуются гидроксонитраты переменного состава Pb(OH)x(NO3)y, некоторые из них выделены в твёрдом состоянии.
Так как только динитрат и ацетат свинца II являются растворимыми соединениями свинца, то все остальные соединения можно получить обменными реакциями:
Любое соединение, содержащее катион свинца II, будет реагировать с раствором, содержащим йодид анион с образованием осадка оранжево-жёлтого цвета (йодид свинца II). Из-за разительной перемены цвета эта реакция часто используется для демонстрации под названием золотой дождь:
Pb 2+ + 2 I − ⟶ PbI2 ↓
Аналогичная реакция обмена проходит и в твердой фазе. Например, при смешении бесцветных йодида калия и динитрата свинца, и сильного измельчения, например, перетиранием в ступке, происходит реакция:
Цвет полученной смеси будет зависеть от относительного количества использованных реагентов и степени измельчения.
При растворении нитрата свинца в пиридине или жидком аммиаке образуются продукты присоединения, например, Pb(NO3)2·4C5H5N и Pb(NO3)2·n NH3, где n=1, 3, 6.
Динитрат свинца является окислителем. В зависимости от типа реакции он может быть как Pb 2+ -ион, который имеет стандартный редокс-потенциал (E 0 ) −0.125 V, или нитрат-ион, который в кислой среде имеет (E 0 ) +0.956 V .
При нагревании кристаллов динитрата свинца они начинают разлагаться на оксид свинца II, кислород и диоксид азота, процесс сопровождается характерным треском. Этот эффект называется декрепитация:
Благодаря этому свойству нитрат свинца иногда используется в пиротехнике.
Применение
Динитрат свинца используется в качестве исходного сырья при производстве большинства других соединений свинца.
В связи с опасным характером данного соединения, в промышленной сфере отдается предпочтение в использовании альтернативных соединений. Практически полностью отказались от использования свинца в красках. Другие исторические применения данного вещества в спичках и фейерверках, также уменьшились или прекратились.
Динитрат свинца используется как ингибитор полимеров нейлона и других полиэфиров, в покрытиях фототермографической бумаги, а также в качестве зооцида.
В лабораторной практике динитрат свинца используется как удобный и надежный источник тетраоксида диазота.
Примерно с 2000 года нитрат свинца II начал использоваться при цианировании золота. Для улучшения выщелачивания в процессе цианирования золота добавляется динитрат свинца, при этом используется очень ограниченное его количество (от 10 до 100 мг динитрата свинца на килограмм золота).
В органической химии динитрат свинца был использован в качестве окислителя, например, в качестве альтернативы реакции Соммелета для окисления бензилов галогенидов до альдегидов. Он также нашёл применение для получения изотиоцианатов из дитиокарбаматов. Из-за своей токсичности он стал находить все меньшее применение, но по прежнему находит нерегулярное использование в SN1 реакции.
Меры предосторожности
Динитрат свинца токсичен и канцерогенен, является окислителем и классифицируется (как и все неорганические соединения свинца) вероятно канцерогенное вещество для человека (категория 2А) со стороны Международного агентства по изучению рака. Следовательно, он должен обрабатываться и храниться с соблюдением соответствующих мер предосторожности для того, чтобы предотвратить вдыхание, приём внутрь или контакт с кожей. Из-за опасного характера и ограниченного применения вещество должно находиться под постоянным контролем. ПДК = 0,01 мг/м³.
При приеме внутрь может привести к острому отравлению, так же как и другие растворимые соединения свинца.
Отравления приводят к раку почек и глиомы у подопытных животных и рака почек, рака мозга и рака легких у людей, хотя исследования работников, подвергающихся воздействию свинца, часто осложнялись одновременным воздействием мышьяка. Свинец известен как заменитель цинка в ряде ферментов, в том числе дегидратазы δ-аминолевулиновой кислоты (англ. δ-aminolevulinic acid dehydratase ) в биосинтезе гема, который важен для правильного метаболизма ДНК, следовательно может вызывать ущерб плоду матери.
http://chem.ru/nitrat-svinca-ii.html