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鉛の化合物は、主に2つの酸化状態、+2と+4で存在します。前者の方が一般的です。無機鉛(IV)化合物は、通常、強力な酸化剤であるか、または高酸性溶液中にのみ存在します。[1]
化学
鉛の様々な酸化形態は容易に金属に還元されます。一例として、PbOをグルコースなどの穏やかな有機還元剤で加熱します。酸化物と硫化物の混合物を加熱すると金属も形成されます。[2]
- 2 PbO + PbS → 3 Pb + SO 2
金属鉛は空気によって表面的にのみ侵食（酸化）され、薄い酸化鉛層を形成してそれ以上の酸化から保護します。金属は硫酸や塩酸によって侵食されることはありません。硝酸に溶解すると一酸化窒素ガスが発生し、溶解したPb(NO 3 ) 2を形成します。
- 3 鉛 + 8 水素+ + 8窒素−
3→ 3 鉛2+ + 6 NO−
3+ 2 NO + 4 H 2 O
アルカリ金属の硝酸塩と一緒に加熱すると、金属鉛は酸化されてPbO （リサージとも呼ばれる）を形成し、対応するアルカリ亜硝酸塩が残ります。PbOは鉛の+2の酸化状態を表します。硝酸と酢酸に溶け、これらの溶液からハロゲン化物、硫酸塩、クロム酸塩、炭酸塩（PbCO 3）、塩基性炭酸塩（Pb ）を沈殿させることができます。
3（おお）
2（CO
3）
2)鉛の塩。硫化物は酢酸塩溶液から沈殿させることもできる。これらの塩はすべて水に溶けにくい。ハロゲン化物のうち、ヨウ化物は臭化物よりも溶けにくく、臭化物は塩化物よりも溶けにくい。[3]
酸化鉛(II)はアルカリ 水酸化物溶液にも溶解し、対応する鉛鉱塩を形成する。[2]
- PbO + 2 OH − + H 2 O → Pb(OH)2−4
...
鉛鉱溶液の塩素処理により、鉛の +4 酸化状態が形成されます。
- 鉛(OH)2−4
...+ Cl 2 → PbO 2 + 2 Cl − + 2 H 2 O
二酸化鉛は+4の酸化状態の代表であり、強力な酸化剤である。この酸化状態の塩化物は非常に形成されにくく、塩化鉛(II)と塩素ガスに容易に分解する。鉛(IV)の臭化物とヨウ化物の存在は知られていない。[3]二酸化鉛はアルカリ水酸化物溶液に溶解し、対応する鉛酸塩を形成する。[2]
- PbO 2 + 2 OH − + 2 H 2 O → Pb(OH)2−6
...
鉛には+2と+4の酸化状態が混在する酸化物もあり、赤鉛（Pb
3お
4）とも呼ばれる。
鉛は容易に金属ナトリウムと等モル合金を形成し、アルキルハロゲン化物と反応してテトラエチル鉛などの鉛の有機金属化合物を形成する。[4]
酸化物と硫化物
酸化物にはPbO、Pb 3 O 4（「ミニウム」と呼ばれることもある）、PbO 2の 3 種類が知られている。前者には α-PbO と β-PbO という 2 つの同素体があり、どちらも層状構造で鉛が 4 配位している。α 同素体は赤色で、Pb–O 距離は 230 pm である。β 同素体は黄色で、Pb–O 距離は 221 pm と 249 pm である（非対称性のため）。[5]この類似性により、両方の同素体は標準条件（Si、Ge、Mo などの不純物が少量（10 −5相対）のβ）で存在できる。PbO は酸と反応して塩を形成し、アルカリと反応して鉛鉱 [Pb(OH) 3 ] −または [Pb(OH) 4 ] 2− を生成する。[6]
二酸化鉛は、例えば鉛(II)塩のハロゲン化によって製造できる。α同素体は菱面体で、β同素体は正方晶である。[6]どちらの同素体も黒褐色で、常にいくらかの水を含んでいるが、加熱すると分解（PbOおよびPb 3 O 4）するため、除去することはできない。二酸化鉛は強力な酸化剤であり、塩酸や硫酸を酸化することができる。アルカリ溶液とは反応しないが、固体アルカリと反応してヒドロキシ鉛酸塩を生成し、または塩基性酸化物と反応して鉛酸塩を生成する。[6]
鉛と硫黄または硫化水素との反応で硫化鉛が生じる。固体は NaCl のような構造 (単純立方晶) を持ち、融点の 1114 °C (2037 °F) までその構造を維持する。空気中で加熱すると、化合物は分解して一酸化物と硫酸塩となる。[7]化合物は水や弱酸にはほとんど溶けず、(NH 4 ) 2 S/(NH 4 ) 2 S 2溶液が分析グループ I から III の元素、スズ、ヒ素、アンチモンから鉛を分離する鍵となる。化合物は硝酸と塩酸に溶解し、それぞれ元素硫黄と硫化水素となる。[7]一酸化物と硫化物の混合物を加熱すると金属が形成される。[2]
- 2 PbO + PbS → 3 Pb + SO 2 ↑
ハロゲン化物およびその他の塩
炭酸鉛をフッ化水素と加熱するとフッ化水素が生成され、これが融解すると二フッ化物に分解されます。この白い結晶性粉末は二ヨウ化物よりも溶解性が高いですが、二臭化物や二塩化物よりも溶解性が低いです。配位フッ化鉛は存在しません（不安定なPbF +陽イオンを除く）。[8]黄色の結晶性粉末である四フッ化物は不安定です。
他の二ハロゲン化物は、鉛(II)塩を他の金属のハロゲン化物と加熱することで得られる。鉛の二ハロゲン化物は沈殿して白色の斜方晶系結晶を与える（二ヨウ化物は黄色の六方晶系を形成する）。これらは、二ハロゲン化物の融点を超える温度で直接元素反応によっても得られる。溶解度は温度とともに増加する。ハロゲン化物をさらに加えると、最初は溶解度が低下するが、その後錯体形成により溶解度が増加し、最大配位数は6である。錯体形成は、ハロゲン化物イオンの数、ハロゲン化物を加えるアルカリ金属の原子番号、温度、および溶液のイオン強度に依存する。[9]四塩化物は、二酸化物を塩酸に溶解することで得られる。発熱分解を防ぐため、濃硫酸下で保存する。四臭化物は存在しない可能性があり、四ヨウ化物は絶対に存在しない。[10]ジアスタチドも調製されている。[11]
この金属は硫酸や塩酸に侵されない。硝酸に溶解し、一酸化窒素ガスを発生して溶解Pb(NO 3 ) 2を形成する。[8]水によく溶ける固体であるため、鉛のハロゲン化物、硫酸塩、クロム酸塩、炭酸塩、塩基性炭酸塩Pb 3 (OH) 2 (CO 3 ) 2塩の沈殿物を受け取る鍵となる。[3]
塩化物錯体
鉛(II)は塩化物と一連の錯体を形成し、その形成により鉛の腐食化学が変化します。これにより、塩分を含む媒体における鉛の溶解度が制限される傾向があります。
オルガノリード
最もよく知られている化合物は、最も単純な2つのプルバン誘導体、テトラメチル鉛（TML）とテトラエチル鉛（TEL）であるが、これらの同族体やヘキサエチルジリード（HEDL）は安定性が低い。テトラアルキル誘導体には鉛（IV）が含まれており、Pb-C結合は共有結合である。そのため、典型的な有機化合物に似ている。[14]
鉛は容易にナトリウム金属と等モル合金を形成し、アルキルハロゲン化物と反応してテトラエチル鉛などの鉛の有機金属化合物を形成する。[15] TMLとTELのPb–C結合エネルギーはそれぞれ167と145 kJ/molに過ぎないため、化合物は加熱により分解し、TEL組成の最初の兆候は100 °C（210 °F）で見られる。熱分解により元素鉛とアルキルラジカルが生成され、それらの相互反応によりHEDLが合成される。[14]これらは太陽光や紫外線によっても分解する。[16]塩素の存在下ではアルキルが塩化物に置き換わり始める。HCl （前の反応の副産物）の存在下でのR 2 PbCl 2 は完全な鉱化を引き起こし、PbCl 2を与える。臭素との反応も同じ原理に従う。[16]
溶解度の相図
硫酸鉛(II)は溶解性が低い。これは、 SOの添加を示す次の図からわかる。2−4
...0.1 MのPb 2+を含む溶液に溶解します。溶液のpHは4.5で、それ以上ではPb 2+濃度はPb(OH) 2の形成により0.1 Mに達することはありません。SO2−4
...0.1Mに達します。
塩化物を添加すると鉛の溶解度は低下しますが、塩化物を多く含む媒体（王水など）では鉛は陰イオン性クロロ錯体として再び溶解する可能性があります。
参考文献
- ^ Polyanskiy 1986、14–15 ページ。
- ^ abcd ポーリング、ライナス (1947)。一般化学。WHフリーマン。ISBN 978-0-486-65622-9。
- ^ abc ブレイディ、ジェームズ E.; ホルム、ジョン R. (1996)。元素の記述化学。ジョン ワイリー アンド サンズ。ISBN 978-0-471-13557-9。
- ^ ウィンドホルツ、マーサ（1976年）。メルク化学薬品・医薬品索引、第9版、モノグラフ8393。メルク。ISBN 978-0-911910-26-1。
- ^ ポリャンスキー1986年、21頁。
- ^ abc ポリャンスキー1986年、22ページ。
- ^ ab Polyanskiy 1986、28ページ。
- ^ ab Polyanskiy 1986、32ページ。
- ^ ポリャンスキー1986、33ページ。
- ^ ポリャンスキー1986、34ページ。
- ^ Zuckerman, JJ; Hagen, AP (1989).無機反応と方法、ハロゲンへの結合の形成。John Wiley & Sons。p. 426。ISBN 978-0-471-18656-4。
- ^ abcde Puigdomenech, Ignasi (2004). Hydra/Medusa 化学平衡データベースおよびプロットソフトウェア。KTH Royal Institute of Technology。2007-09-29 のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Ward, CH; Hlousek, Douglas A.; Phillips, Thomas A.; Lowe, Donald F. (2000).射撃場衝撃土塁の修復。CRC Press。ISBN 1566704626。
- ^ ab Polyanskiy 1986、43ページ。
- ^ ウィンドホルツ、マーサ（1976年）。メルク化学薬品・医薬品索引、第9版、モノグラフ8393。メルク。ISBN 0-911910-26-3。
- ^ ab Polyanskiy 1986、44ページ。
文献
- NG ポリャンスキー (1986)。フィリポワ、N.A (編)。 Аналитическая химия элементов: Свинец[元素の分析化学：鉛]（ロシア語）。Nauka。