ตะกั่วคลอไรด์: คุณสมบัติโครงสร้างการใช้งาน - เคมี - 2025

คลอไรด์นำเป็นเกลือนินทรีย์มี สูตรทางเคมี PbCl _nโดยที่ n คือจำนวนการเกิดออกซิเดชันของสารตะกั่ว ดังนั้นเมื่อตะกั่วเป็น +2 หรือ +4 เกลือคือ PbCl ₂หรือ PbCl ₄ตามลำดับ ดังนั้นจึงมีคลอไรด์สองประเภทสำหรับโลหะนี้

PbCl ₂มีความสำคัญและเสถียรที่สุด ในขณะที่ PbCl ₄ไม่เสถียรและมีประโยชน์น้อย ครั้งแรกคืออิออนในธรรมชาติที่ Pb ²⁺ไอออนบวกสร้างปฏิสัมพันธ์กับไอออน Cl ^-การสร้างผลึกตาข่าย; และอย่างที่สองคือโควาเลนต์โดยมีพันธะ Pb-Cl สร้างตะกั่วและคลอรีนจัตุรมุข

เข็ม PbCl2 ตกตะกอน ที่มา: Rrausch1974

ความแตกต่างอีกประการหนึ่งระหว่างคลอไรด์ตะกั่วทั้งสองคือ PbCl ₂เป็นของแข็งที่มีผลึกสีขาวรูปเข็ม (ภาพบน); ในขณะที่ PbCl ₄เป็นน้ำมันสีเหลืองที่สามารถตกผลึกที่-15ºC จากเริ่มแรก PbCl ₂คือความงามมากกว่า PbCl 4

นอกเหนือจากที่ได้กล่าวไปแล้ว PbCl ₂ยังพบในธรรมชาติเช่นเดียวกับแร่โคทูไนต์ ในขณะที่ PbCl ₄ไม่มีเนื่องจากมีความไวต่อการสลายตัว แม้ว่า PbCl ₄จะสามารถใช้เพื่อรับ PbO _{2 ได้}แต่สารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นได้มาจาก PbCl ₂

คุณสมบัติ

คุณสมบัติของตะกั่วคลอไรด์ขึ้นอยู่กับเลขออกซิเดชันของตะกั่วเป็นหลัก เนื่องจากคลอรีนไม่เปลี่ยนแปลง แต่วิธีที่มันทำปฏิกิริยากับตะกั่ว ดังนั้นจึงต้องระบุสารประกอบทั้งสองแยกกัน ตะกั่ว (II) คลอไรด์ในมือข้างหนึ่งและตะกั่ว (IV) คลอไรด์อีกข้างหนึ่ง

-Lead (II) คลอไรด์

มวลโมลาร์

278.10 ก. / โมล.

ลักษณะทางกายภาพ

คริสตัลสีขาวทรงเข็ม

ความหนาแน่น

5.85 ก. / มล.

จุดหลอมเหลว

501 องศาเซลเซียส

จุดเดือด

950 องศาเซลเซียส

ความสามารถในการละลายน้ำ

10.8 g / L ที่ 20 ° C ละลายได้ไม่ดีและต้องอุ่นน้ำเพื่อให้ละลายได้ในปริมาณมาก

ดัชนีหักเห

2,199

ตะกั่ว (IV) คลอไรด์

มวลโมลาร์

349.012 กรัม / โมล

ลักษณะทางกายภาพ

ของเหลวมันสีเหลือง

ความหนาแน่น

3.2 กรัม / มล.

จุดหลอมเหลว

-15 องศาเซลเซียส

จุดเดือด

50 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมิสูงกว่าจะสลายตัวโดยปล่อยก๊าซคลอรีน:

PbCl ₄ (s) => PbCl ₂ (s) + Cl ₂ (กรัม)

ในความเป็นจริงปฏิกิริยานี้สามารถระเบิดได้มากดังนั้น PbCl ₄จึงถูกเก็บไว้ในกรดซัลฟิวริกที่อุณหภูมิ-80ºC

โครงสร้าง

-Lead (II) คลอไรด์

ในตอนแรกมีการกล่าวถึงว่า PbCl ₂เป็นสารประกอบไอออนิกดังนั้นจึงประกอบด้วย Pb ²⁺และ Cl ^-ไอออนที่สร้างผลึกที่มีอัตราส่วน Pb: Cl เท่ากับ 1: 2 นั่นคือมีสองเท่า Cl ^-แอนไอออนที่มี Pb ²⁺ไพเพอร์

ผลที่ได้คือผลึกออร์โธร์ฮอมบิกเกิดขึ้นซึ่งไอออนสามารถแสดงด้วยแบบจำลองของทรงกลมและแท่งดังในภาพด้านล่าง

โครงสร้างของโคทูไนท์ ที่มา: Benjah-bmm27.

โครงสร้างนี้ยังสอดคล้องกับของแร่โคทูไนท์ แม้ว่าแท่งจะถูกใช้เพื่อระบุทิศทางของพันธะไอออนิก แต่ก็ไม่ควรสับสนกับพันธะโคเวเลนต์ (หรืออย่างน้อยก็คือโควาเลนต์ล้วนๆ)

ในผลึกออร์โธร์มอบิกเหล่านี้ Pb ²⁺ (ทรงกลมสีเทา) มีเก้า Cl ^- (ทรงกลมสีเขียว) ล้อมรอบราวกับว่ามันถูกล้อมรอบด้วยปริซึมสามเหลี่ยม เนื่องจากความซับซ้อนของโครงสร้างและความหนาแน่นไอออนิกต่ำของ Pb ²⁺จึงเป็นเรื่องยากที่โมเลกุลจะละลายผลึกได้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ละลายได้ไม่ดีในน้ำเย็น

โมเลกุลเฟสของแก๊ส

เมื่อทั้งคริสตัลหรือของเหลวไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ไอออนจะเริ่มระเหยเป็นโมเลกุล PbCl _{2 ที่}ไม่ต่อเนื่อง นั่นคือด้วยพันธะโคเวเลนต์ Cl-Pb-Cl และมุม98ºราวกับว่ามันเป็นบูมเมอแรง จากนั้นกล่าวว่าเฟสของก๊าซประกอบด้วยโมเลกุล PbCl ₂เหล่านี้ไม่ใช่ของไอออนที่นำโดยกระแสอากาศ

ตะกั่ว (IV) คลอไรด์

ในขณะเดียวกัน PbCl ₄เป็นสารประกอบโควาเลนต์ ทำไม? เพราะ Pb ⁴⁺ไอออนมีขนาดเล็กและยังมีค่าความหนาแน่นไอออนิกสูงกว่า Pb ²⁺ซึ่งเป็นสาเหตุของโพลาไรซ์ที่มากขึ้นของ Cl ^-เมฆอิเล็กตรอน ผลที่ได้คือแทนที่จะเป็นปฏิสัมพันธ์แบบไอออนิก Pb ⁴⁺ Cl ^-พันธะโควาเลนต์ Pb-Cl จะเกิดขึ้น

พิจารณานี้คล้ายคลึงกันระหว่าง PbCl ₄และสำหรับตัวอย่างเช่น CCl ₄เป็นที่เข้าใจกัน; ทั้งสองเกิดเป็นโมเลกุลเตตระฮีดอลเดี่ยว ดังนั้นจึงอธิบายได้ว่าทำไมตะกั่วคลอไรด์จึงเป็นน้ำมันสีเหลืองภายใต้สภาวะปกติ Cl อะตอมมีความสัมพันธ์กันอย่างหลวม ๆ และ "ลื่น" เมื่อโมเลกุล PbCl ₄สองโมเลกุลเข้าใกล้

อย่างไรก็ตามเมื่ออุณหภูมิลดลงและโมเลกุลช้าลงความน่าจะเป็นและผลกระทบของไดโพลในทันทีจะเพิ่มขึ้น (PbCl ₄คือ apolar ตามความสมมาตร) จากนั้นน้ำมันจะแข็งตัวเป็นผลึกหกเหลี่ยมสีเหลือง:

โครงสร้างผลึกของ PbCl4 ที่มา: Benjah-bmm27

สังเกตว่าทรงกลมสีเทาแต่ละอันล้อมรอบด้วยทรงกลมสีเขียวสี่ดวง โมเลกุลของ PbCl _{4 ที่} "อัดแน่น" เหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นผลึกที่ไม่เสถียรซึ่งไวต่อการสลายตัวที่รุนแรง

ศัพท์เฉพาะ

ชื่อ: ตะกั่ว (II) คลอไรด์และตะกั่ว (IV) คลอไรด์สอดคล้องกับที่ได้รับมอบหมายตามระบบการตั้งชื่อหุ้น เนื่องจากเลขออกซิเดชัน +2 ต่ำที่สุดสำหรับตะกั่วและ +4 สูงสุดคลอไรด์ทั้งสองจึงสามารถตั้งชื่อตามระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิมได้ว่า plumbose chloride (PbCl ₂ ) และ lead chloride (PbCl ₄ ) ตามลำดับ

และในที่สุดก็มีระบบการตั้งชื่อซึ่งเน้นจำนวนของแต่ละอะตอมในสารประกอบ ดังนั้น PbCl ₂คือตะกั่วไดคลอไรด์และ PbCl _{4 คือ}ตะกั่วเตตระคลอไรด์

การประยุกต์ใช้งาน

เป็นที่รู้จักกันมีการใช้งานจริงสำหรับ PbCl ไม่มี₄อื่น ๆ นอกเหนือจากการให้บริการสำหรับการสังเคราะห์ PbO 2 อย่างไรก็ตาม PbCl ₂มีประโยชน์มากกว่าและนั่นคือเหตุผลที่มีเพียงการใช้งานบางอย่างสำหรับคลอไรด์ตะกั่วเฉพาะนี้เท่านั้น

- เนื่องจากมีลักษณะการเรืองแสงสูงจึงมีไว้สำหรับอุปกรณ์ตรวจจับภาพอะคูสติกแสงและรังสี

- เนื่องจากไม่ดูดซับในบริเวณสเปกตรัมอินฟราเรดจึงใช้สำหรับการผลิตแว่นตาที่ส่งรังสีประเภทนี้

- เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่าแก้วสีทองซึ่งเป็นวัสดุที่น่าดึงดูดด้วยสีฟ้าอมรุ้งที่ใช้เพื่อการประดับตกแต่ง

- นอกจากนี้ตามหัวข้อของศิลปะเมื่อทำให้เป็นด่าง PbCl ₂ · Pb (OH) ₂จะได้โทนสีขาวที่เข้มข้นโดยใช้เป็นเม็ดสีตะกั่วสีขาว อย่างไรก็ตามไม่แนะนำให้ใช้เนื่องจากมีความเป็นพิษสูง

- ละลายและผสมกับแบเรียมไททาเนต, BaTiO ₃ให้สูงขึ้นเพื่อ titanate แบเรียมเซรามิกและบริติชแอร์เวย์นำ_{1 - x} Pb _xติ้ว3 หาก Pb ²⁺เข้าสู่ BaTiO ₃ Ba ²⁺จะต้องออกจากคริสตัลเพื่อให้สามารถรวมตัวกันได้และจะมีการแลกเปลี่ยนไอออนบวก ดังนั้นองค์ประกอบของ Ba ²⁺จึงแสดงเป็น 1-x

- และสุดท้ายจาก PbCl ₂ , สารประกอบอินทรีย์นำต่างๆของสูตรทั่วไป R ₄ Pb หรือ R ₃ Pb-PBR ₃สังเคราะห์

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. วิกิพีเดีย (2019) ตะกั่ว (II) คลอไรด์ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
3. สูตรทางเคมี (2019) ตะกั่ว (IV) คลอไรด์ ดึงมาจาก: formulacionquimica.com
4. คลาร์กจิม (2015) คลอไรด์ของคาร์บอนซิลิกอนและตะกั่ว สืบค้นจาก: chemguide.co.uk
5. การศึกษาเชิงสเปกตรัมและออปติกแบบไม่เชิงเส้นเกี่ยวกับผลึกตะกั่วคลอไรด์ (PbCl ₂ ) . กู้คืนจาก: shodhganga.inflibnet.ac.in
6. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2019) ตะกั่วคลอไรด์. ฐานข้อมูล PubChem; CID = 24459 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov