硫化鉛(II)

硫化鉛(II)
名前
	その他の名前鉛硫化物; 、方鉛鉱、硫化鉛
識別子
CAS番号	1314-87-0 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	14135 ;
ECHA 情報カード	100.013.861
EC番号	215-246-6;
パブケム CID	14819;
RTECS番号	OG4550000;
ユニ	2425D15SYM ;
国連番号	3077
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID401352852 DTXSID0025498、DTXSID401352852;
	InChI InChI=1S/Pb.S キー: XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N ;
	笑顔 [Pb]=S;
プロパティ
化学式	PbS
モル質量	239.30 グラム/モル
外観	黒
密度	7.60 g/cm3 [
融点	1,113 °C (2,035 °F; 1,386 K)
沸点	1,281 °C (2,338 °F; 1,554 K)
水への溶解度	2.6 × 10−11 kg/kg （計算値、pH=7） 8.6 × 10−7kg /kg
磁化率（χ）	−83.6·10 −6 cm 3 /モル
屈折率( n D )	3.91
構造
結晶構造	岩塩（立方晶系）、cF8
空間群	Fm 3 m、No. 225
格子定数	Å = 5.936 Å
数式単位( Z )	4
座標幾何学	八面体 (Pb 2+ ); 八面体 (S 2− )
双極子モーメント	3.59D
熱化学
熱容量 ( C )	49.5 J/モルK
標準モル; エントロピー ( S ⦵ 298 )	91.2 ジュール/モル
; 標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 )	−100.4 kJ/モル
ギブスの自由エネルギー (Δ f G ⦵ )	−98.7 kJ/モル
危険
	GHSラベル:
ピクトグラム
シグナルワード	危険
危険有害性情報	H302、H332、H360、H373、H410
注意事項	P201、P202、P260、P261、P264、P270、P271、P273、P281、P301+P312、P304+P312、P304+P340、P308+P313、P312、P314、P330、P391、P405、P501
NFPA 704 (ファイアダイヤモンド)	2 0 0
引火点	不燃性
安全データシート（SDS）	外部MSDS
関連化合物
その他の陰イオン	酸化鉛(II) セレン; 化鉛; テルル化鉛
その他の陽イオン	一硫化炭素; 一硫化ケイ素; 硫化ゲルマニウム(II); 硫化スズ(II)
関連化合物	硫化タリウム硫化; 鉛(IV)硫化; ビスマス
	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

硫化鉛(II)（別名硫化物）は、化学式 Pb Sの無機化合物です。方鉛鉱は鉛の主要鉱石であり、最も重要な化合物です。ニッチな用途を持つ半導体材料です。

形成、基本特性、関連材料

_{PbCl 2}などの鉛塩を含む溶液に硫化水素または硫化塩を加えると、硫化鉛の黒色沈殿物が生成されます。

Pb ²⁺ + H ₂ S → PbS↓ + 2 H ⁺

この反応は定性的な無機分析に使用されます。硫化水素または硫化物イオンの存在は、「酢酸鉛紙」を使用してテストできます。

関連材料のPbSeやPbTeと同様に、PbSは半導体です。^[9]実際、硫化鉛は半導体として使用された最も古い材料の1つでした。^{[10]硫化鉛は、他の多くの}IV-VI半導体とは異なり、塩化ナトリウムモチーフで結晶化します。

PbSは鉛の主な鉱石であるため、その変換に多くの努力が注がれてきました。主なプロセスはPbSの製錬と、その結果生じた酸化物の還元です。これら2つのステップの理想的な方程式は次のとおりです。^[11]

2 PbS + 3 O ₂ → 2 PbO + 2 SO ₂

PbO + C → Pb + CO

二酸化硫黄は硫酸に変換されます。

ナノ粒子

硫化鉛を含むナノ粒子と量子ドットはよく研究されている。^[12]伝統的に、このような材料は鉛塩と様々な硫化物源を組み合わせて製造されている。^[13]^[14] 2009年には、PbSナノ粒子が太陽電池での使用について検討された。^[15]

アプリケーション

光検出器

PbSは、赤外線などの電磁放射を検出できる電気ダイオードに使用された最初の材料の1つでした。^[16]赤外線センサーとして、PbSは、放射によって引き起こされる検出器要素の温度変化に反応する熱検出器とは対照的に、光を直接検出します。PbS要素は、2つの方法のいずれかで放射を測定するために使用できます。光子がPbS材料に当たったときに発生する小さな光電流を測定するか、光子によって引き起こされる材料の電気抵抗の変化を測定することです。抵抗の変化を測定する方法は、より一般的に使用されています。室温では、PbSは約1〜2.5 μmの波長の放射に敏感です。この範囲は、スペクトルの赤外線部分のより短い波長、いわゆる短波長赤外線（SWIR）に対応します。非常に高温の物体のみがこれらの波長の放射を放出します。

PbS 素子を液体窒素やペルチェ素子システムなどを使用して冷却すると、感度範囲が約 2 ～ 4 μmにシフトします。これらの波長で放射線を放出する物体は依然として数百℃と非常に高温である必要がありますが、非冷却センサーで検出できるほど高温ではありません。(この目的で使用される他の化合物には、インジウムアンチモン(InSb) や水銀カドミウムテルル化物(HgCdTe) があり、これらはより長い IR 波長を検出する特性がいくらか優れています。) PbS の誘電率が高いため、検出器は比較的低速になります (シリコン、ゲルマニウム、InSb、または HgCdTe と比較して)。

惑星科学

金星の高度2.6 km (1.63 マイル) 以上の部分は光沢のある物質で覆われている。この物質の組成は完全には明らかではないが、地球が凍った水に雪を降らせるのと同じように、金星にも結晶化した硫化鉛の「雪」が降るという説がある。もしこれが事実なら、この物質が他の惑星で確認されたのは初めてとなる。金星の「雪」の候補としてあまり考えられないのは、硫化ビスマスとテルルである。^[17]

安全性

硫化鉛(II)は不溶性であるためほとんど無毒であるが、精錬などの熱分解により鉛と硫黄酸化物の危険な有毒ガスが発生する。^[18]硫化鉛は不溶性であり、血液のpHで安定した化合物であるため、おそらく鉛の中で最も毒性の低い形態の1つである。^{[19]鉛カルボキシレートは特に溶解性が高く、}生理学的に悪影響を及ぼす可能性があるため、PbSの合成には大きな安全上のリスクがある。

参考文献

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^ ヘインズ、4.141ページ
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引用元

ヘインズ、ウィリアムM.編 (2016)。CRC化学・物理ハンドブック(第 97 版) 。CRC プレス。ISBN 9781498754293。

外部リンク

環境医学のケーススタディ (CSEM): 鉛毒性
毒性に関するFAQ: 鉛
国家汚染物質目録 – 鉛および鉛化合物ファクトシート

[crc-1] ヘインズ、p.4.69より

[2] Linke, W. (1965).溶解度. 無機および金属有機化合物. 第2巻. ワシントンDC: アメリカ化学会. p. 1318.

[3] ロナルド・アイスラー (2000)。化学物質リスク評価ハンドブック。CRC Press。ISBN 978-1-56670-506-6。

[4] ヘインズ、4.128ページ

[5] ヘインズ、4.135ページ

[6] ヘインズ、9.63ページ

[7] ヘインズ、4.141ページ

[8] ヘインズ、5.25ページ

[9] Vaughan, DJ; Craig, JR (1978).金属硫化物の鉱物化学. ケンブリッジ: ケンブリッジ大学出版局. ISBN 978-0-521-21489-6。;

[10] Hogan, C. Michael (2011). 「硫黄」。Encyclopedia of Earth、A. Jorgensen および CJ Cleveland 編、National Council for Science and the environment、ワシントン DC。2012-10-28 にWayback Machineでアーカイブ済み

[11] Sutherland, Charles A.; Milner, Edward F.; Kerby, Robert C.; Teindl, Herbert; Melin, Albert; Bolt, Hermann M. (2005). 「鉛」。Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry。Weinheim: Wiley-VCH。doi :10.1002 / 14356007.a15_193.pub2。ISBN 978-3527306732。

[12] ^ 「 大型半導体クラスター（「量子ドット」）の量子力学」。Annual Review of Physical Chemistry。41 (1): 477–496。1990-01-01。Bibcode :1990ARPC...41..477B。doi : 10.1146/annurev.pc.41.100190.002401。

[13] Zhou, HS; Honma, I.; Komiyama, H.; Haus, Joseph W. (2002-05-01). 「コーティングされた半導体ナノ粒子; 硫化カドミウム/硫化鉛システムの合成と特性」. The Journal of Physical Chemistry . 97 (4): 895–901. doi :10.1021/j100106a015.

[14] Wang, Wenzhong; Liu, Yingkai; Zhan, Yongjie; Zheng, Changlin; Wang, Guanghou (2001-09-15). 「適切な界面活性剤の存在下でのPbSナノ粒子の合成のための新しいシンプルなワンステップ固相反応」. Materials Research Bulletin . 36 (11): 1977–1984. doi :10.1016/S0025-5408(01)00678-X.

[15] Lee, HyoJoong; Leventis, Henry C.; Moon, Soo-Jin; Chen, Peter; Ito, Seigo; Haque, Saif A.; Torres, Tomas; Nüesch, Frank; Geiger, Thomas (2009-09-09). 「PbS および CdS 量子ドット増感固体太陽電池: 「古い概念、新しい結果」」. Advanced Functional Materials . 19 (17): 2735–2742. doi : 10.1002/adfm.200900081 . ISSN 1616-3028. S2CID 98631978.

[16] Putley, EH ; Arthur, JB (1951). 「硫化鉛 - 真性半導体」. Proceedings of the Physical Society . Series B. 64 (7): 616–618. doi :10.1088/0370-1301/64/7/110.

[17] 「金星の『重金属』雪は硫化鉛」ワシントン大学セントルイス校。2008年4月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年7月7日閲覧。

[18] 「硫化鉛のMSDS」（PDF）。 2006年11月11日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2009年11月20日閲覧。

[19] ^ビショフ、フリッツ; マクスウェル、LC; エヴンズ、リチャード D.; ヌズム、フランクリン R. (1928)。「静脈内投与 されたさまざまな鉛化合物の毒性に関する研究」。薬理学および実験治療学ジャーナル。34 (1): 85–109。