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| 名前 | |
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| IUPAC名
酸化鉛(IV)
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| その他の名前
鉛酸化物
プラットネライト | |
| 識別子 | |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.013.795 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 1872 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| 2酸化鉛 | |
| モル質量 | 239.1988 グラム/モル |
| 外観 | 暗褐色、黒色の粉末 |
| 密度 | 9.38グラム/ cm3 |
| 融点 | 290 °C (554 °F; 563 K) で分解する |
| 不溶性の | |
| 溶解度 | 酢酸 に溶けるアルコール に溶けない |
屈折率( n D )
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2.3 |
| 構造 | |
| 六角 | |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
   
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| 危険 | |
| H272、H302、H332、H360、H372、H373、H410 | |
| P201、P202、P210、P220、P221、P260、P261、P264、P270、P271、P273、P280、P281、P301+P312、P304+P312、P304+P340、P308+P313、P312、P314、P330、P370+P378、P391、P405、P501 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 不燃性 |
| 安全データシート（SDS） | 外部MSDS |
| 関連化合物 | |
その他の陽イオン
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二酸化炭素 二酸化ケイ素 二酸化ゲルマニウム 二酸化スズ |
| 鉛(II)酸化物 鉛(II,IV)酸化物 | |
関連化合物
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酸化タリウム(III) 酸化 ビスマス(III) |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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酸化鉛(IV)は、一般に二酸化鉛として知られ、化学式PbO 2の無機化合物です。鉛の酸化状態が+4である酸化物です。[1]これは暗褐色の固体で、水に溶けません。[2] 2つの結晶形態で存在します。電気化学、特に鉛蓄電池の正極板として、いくつかの重要な用途があります。
プロパティ
物理的な
二酸化鉛には、アルファとベータという2つの主要な多形があり、それぞれスクルティナイトとプラットネライトという希少鉱物として自然界に存在します。ベータ型は1845年に特定されていましたが、[3] α- PbO 2は1946年に初めて特定され、1988年に天然鉱物として発見されました。[4]
アルファ形態は斜方対称性を持ち、空間群はPbcn（No. 60）、ピアソン記号は oP 12、格子定数はa = 0.497 nm、b = 0.596 nm、c = 0.544 nm、Z = 4（単位胞あたり4つの式単位）である。[4]鉛原子は6配位である。
ベータ形の対称性は正方晶系、空間群P4 2 /mnm（No. 136）、ピアソン記号 tP 6、格子定数a = 0.491 nm、c = 0.3385 nm、Z = 2 [5]であり、ルチル構造と関連しており、反対側の辺を共有し、角で他の鎖と結合した八面体の列を含むと想定できます。これは、八面体が隣接する辺で結合してジグザグ鎖を形成するアルファ形とは対照的です。[4]
化学薬品
二酸化鉛は空気中で加熱すると次のように分解します。
- 24 PbO 2 → 2 Pb 12 O 19 + 5 O 2
- Pb 12 O 19 → Pb 12 O 17 + O 2
- 2 Pb 12 O 17 → 8 Pb 3 O 4 + O 2
- 2 Pb 3 O 4 → 6 PbO + O 2
最終生成物の化学量論は温度を変えることで制御できます。たとえば、上記の反応では、最初のステップは290℃、2番目は350℃、3番目は375℃、4番目は600℃で起こります。さらに、Pb2O3は、 1,400気圧（140MPa）の酸素圧下で580～620℃でPbO2を分解することで得られます。したがって、二酸化鉛の熱分解は、さまざまな鉛酸化物を製造する一般的な方法です。[6]
二酸化鉛は両性化合物で、酸性の性質が強い。強塩基に溶解してヒドロキシ鉛酸イオン[Pb(OH) 6 ] 2−を形成する：[2]
- PbO 2 + 2 NaOH + 2 H 2 O → Na 2 [Pb(OH) 6 ]
また、溶融塩中の塩基性酸化物と反応して、オルト鉛酸塩M 4 [PbO 4 ]を生成します。
二酸化鉛はPb4 +カチオンが不安定なため、高温の酸と反応してより安定したPb2 +状態に変換され、酸素を放出する。[6]
- 2 PbO 2 + 2 H 2 SO 4 → 2 PbSO 4 + 2 H 2 O + O 2
- 2 PbO 2 + 4 HNO 3 → 2 Pb(NO 3 ) 2 + 2 H 2 O + O 2
- PbO 2 + 4 HCl → PbCl 2 + 2 H 2 O + Cl 2
しかし、これらの反応は遅いです。
二酸化鉛は優れた酸化剤としてよく知られており、その反応例を以下に示します。[7]
- 2 MnSO 4 + 5 PbO 2 + 6 HNO 3 → 2 HMnO 4 + 2 PbSO 4 + 3 Pb(NO 3 ) 2 + 2 H 2 O
- 2 Cr(OH) 3 + 10 KOH + 3 PbO 2 → 2 K 2 CrO 4 + 3 K 2 PbO 2 + 8 H 2 O
電気化学
二酸化鉛の化学式は名目上はPbO 2とされているが、実際の酸素と鉛の比率は、調製方法に応じて 1.90 から 1.98 の間で変化する。酸素が不足すると (または鉛が過剰になると)、二酸化鉛の特徴的な金属伝導性が生じ、抵抗率は 10 −4 Ω·cmと低く 、さまざまな電気化学用途に利用されている。金属と同様に、二酸化鉛には特徴的な電極電位があり、電解質中では陽極と陰極の両方に分極できる。二酸化鉛電極には二重の作用があり、鉛イオンと酸素イオンの両方が電気化学反応に参加する。[8]
生産
化学プロセス
二酸化鉛は、塩素雰囲気中のアルカリスラリー中の赤鉛（Pb 3 O 4 ）の酸化、 [6]、酢酸鉛（II）と「石灰塩化物」（次亜塩素酸カルシウム）の反応、[9] [10]など、いくつかの方法で商業的に生産されています。Pb 3 O 4と硝酸の反応でも二酸化鉛が得られます。[2] [11]
- Pb 3 O 4 + 4 HNO 3 → PbO 2 + 2 Pb(NO 3 ) 2 + 2 H 2 O
PbO 2は水酸化ナトリウムと反応してヘキサヒドロキソ鉛(IV)イオン[Pb(OH) 6 ] 2−を形成し、水に溶けます。
電解
代替合成法は電気化学的な方法であり、希硫酸中で純粋な鉛を室温で約 +1.5 V の電極電位で陽極分極すると、二酸化鉛が形成されます。この手順は、PbO 2陽極の大規模な工業生産に使用されます。鉛と銅の電極を、5～10 L/分の速度で流れる硫酸に浸します。約 100 A/m 2の電流を約 30 分間 流すことによって、定電流で電着が行われます。
二酸化鉛アノードを製造するこの方法の欠点は、その柔らかさであり、特にモース硬度が5.5の硬くて脆いPbO 2と比較するとその柔らかさが顕著である。 [12]この機械的特性の不一致により、バルクPbO 2製造に好ましいコーティングの剥離が発生する。そのため、代替方法として、チタン、ニオブ、タンタル、グラファイトなどのより硬い基板を使用し、静置または流動硝酸中の硝酸鉛(II)からそれらの上にPbO 2を堆積させる方法がある。通常、基板は堆積前にサンドブラストされ、表面の酸化物や汚染物質が除去され、コーティングの表面粗さと密着性が向上する。[13]
アプリケーション
二酸化鉛はマッチ、花火、染料、硫化物 ポリマーの硬化に使用されるほか、高電圧避雷器の製造にも使用される。[6]
二酸化鉛は電気化学の陽極材料として使用される。β- PbO 2は、比較的低い抵抗率、低pH媒体でも優れた耐腐食性、硫酸および硝酸ベースの電解液での酸素発生に対する高い過電圧を有するため、この目的には α 型よりも魅力的である。二酸化鉛は塩酸中の塩素発生にも耐えることができる。二酸化鉛陽極は安価で、かつては従来の白金およびグラファイト電極の代わりに二クロム酸カリウムの再生に使用されていた。また、硫酸浴で銅および亜鉛を電気めっきするための酸素陽極としても使用された。有機合成では、二酸化鉛陽極は硫酸電解液中のシュウ酸からグリオキシル酸を生成するために使用された。 [13]
鉛蓄電池
二酸化鉛の最も重要な用途は、鉛蓄電池の正極としての使用です。その有用性は、PbO 2の異常な金属伝導性から生じます。鉛蓄電池は、金属鉛、二酸化鉛、硫酸中の鉛(II)塩間の平衡(均化)を変化させることでエネルギーを蓄え、放出します。
- 鉛 + 鉛O 2 + 2 HSO−4+ 2 H + → 2 PbSO 4 + 2 H 2 O E ° = +2.05 V
安全性
鉛化合物は毒物です。皮膚に慢性的に接触すると、吸収によって鉛中毒を引き起こしたり、短期的には赤みや炎症を引き起こす可能性があります。[14]
PbO 2は可燃性ではないが、他の物質の可燃性を高め、火の勢いを強める。火災の際には刺激性で有毒な煙を放出する。[15] [より良い情報源が必要]
二酸化鉛は水生生物にとって有毒ですが、不溶性のため通常は水中から沈殿します。[16] [15]
参考文献
- ^ Meek, Terry L.; Garner, Leah D. (2005-02-01). 「電気陰性度と結合三角形」. Journal of Chemical Education . 82 (2): 325. Bibcode :2005JChEd..82..325M. doi :10.1021/ed082p325. ISSN 0021-9584.
- ^ abcイーグルソン、メアリー（1994）。簡潔な化学百科事典。ウォルター・ デ・グリュイター。p.590。ISBN 978-3-11-011451-5。
- ^ ハイディンガー、W. (1845)。 「ツヴァイテ クラッセ: ジオゲニド。II。オードナング。バライト VII。ブライバリット。プラットネリット。」。 Handbuch der Bestimmenden Mineralogie (PDF) (ドイツ語)。ウィーン：ブラウミュラー＆ザイデル。 p. 500。
- ^ abc タガード、JEジュニア;他。 （1988年）。 「スクルティニ石、米国ニューメキシコ州ビンガムおよびメキシコのマピミ産のα-PbO2 の天然産出物」(PDF)。カナダの鉱物学者。26 : 905.
- ^ 原田 秀雄; 佐々 勇; 宇田 正之 (1981). 「β-PbO2 の結晶データ」(PDF) .応用結晶学ジャーナル. 14 (2): 141. doi :10.1107/S0021889881008959.
- ^ abcd グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。p. 386。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ クマール・デ、アニル（2007年）。無機化学の教科書。ニューエイジ・インターナショナル。p.387。ISBN 978-81-224-1384-7。
- ^ Barak, M. (1980). 電気化学電源：一次電池と二次電池。IET。pp. 184 ff. ISBN 978-0-906048-26-9。
- ^ M. Baulder (1963)。「鉛(IV)酸化物」。G. Brauer (編)。分取無機化学ハンドブック、第2版。第1巻。NY、NY：Academic Press。p.758。
- ^ ヴィベルグ、ニルス (2007)。Lehrbuch der Anorganischen Chemie [無機化学の教科書] (ドイツ語)。ベルリン：デ・グルイテル。 p. 919.ISBN 978-3-11-017770-1。
- ^ サトクリフ、アーサー (1930)。上級学生のための実用化学(1949 版)。ロンドン: ジョン・マレー。
- ^ “プラットネライト: プラットネライト鉱物情報とデータ”. www.mindat.org 。2018 年4 月 12 日に取得。
- ^ ab フランソワ・カルダレリ (2008)。マテリアル ハンドブック: 簡潔なデスクトップ リファレンス。スプリンガー。 p. 574.ISBN 978-1-84628-668-1。
- ^ 「二酸化鉛」。hazard.com。2021年4月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年4月12日閲覧。
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- ^ 「製品および会社の識別」（PDF）ltschem.com。2024年2月29日閲覧。
外部リンク
- 国家汚染物質目録: 鉛および鉛化合物ファクトシート