Как приготовить раствор нитрата свинца

способ получения раствора нитрата свинца

Изобретение относится к технологии получения пьезокерамических материалов на основе цирконата-титаната свинца. Сущность изобретения заключается в растоврении металлического свинца разбавленной азотной кислотой в присутствии ионов цирконила при их концентрации 1-40 г/л. 2 табл.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА НИТРАТА СВИНЦА путем растворения металлического свинца в разбавленной азотной кислоте, отличающийся тем, что растворение ведут в присутствии ионов цирконила при содержании их в растворе 1 40 г/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения пьезокерамических материалов (ПКМ) на основе цирконата-титаната свинца (ЦТС).

Известно получение растворов свинца путем растворения металлического свинца в азотной кислоте [1] Лучшим растворителем свинца является разбавленная азотная кислота.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ растворения свинца в разбавленной азотной кислоте с получением растворов нитрата свинца, пригодных для получения ПКМ. Способ заключается в растворении металлического свинца в разбавленной до концентрации 140-150 г/л азотной кислоте при температуре 90-95 о С в течение 3-3,5 ч [2]
Недостатки способа низкая эффективность процесса растворения, большой удельный расход азотной кислоты (1,46 кг 100%-ной азотной кислоты на 1 кг свинца).

Цель изобретения повышение эффективности процесса растворения металлического свинца в азотной кислоте при одновременном уменьшении расхода последней.

Указанная цель достигается путем растворения металлического свинца разбавленным раствором азотной кислоты, содержащим ионы циркония при концентрации ионов 1-40 г/л.

Диоксид циркония, наряду с оксидом свинца, является одним из основных компонентов ПКМ на основе цирконата-титаната свинца, поэтому введение циркония в процесс растворения металлического свинца не влияет на качество ПКМ. Целесообразно растворение свинца вести раствором азотной кислоты, содержащим цирконий, при массовом соотношении PbO:ZrO 2 , равном их соотношению в ПКС.

П р и м е р 1. В 115 мл разбавленного раствора азотной кислоты (145 г/л) ввели азотнокислый цирконий до содержания ионов циркония (г-ион/л): О-прототип; 0,5; 1; 3; 5; 10; 20; 30; 40; 50. Нагрели растворы до температуры 95 о С и ввели в каждый из них по 11,4 г металлического свинца. Время процесса составило 2, 3, 4 ч. По окончании нерастворимый осадок отфильтровывался, отмывался водой, высушивался и взвешивался. По нему определяли степень растворения свинца и расход азотной кислоты. Результаты экспериментов представлены в табл. 1.

Как следует из табл. 1, растворение металлического свинца в отсутствии ионов циркония происходит за 4 ч. В то же время при концентрации ионов циркония в растворе 1-40 г/л процесс заканчивается за 2 ч. Увеличение концентрации ионов циркония до 50 г/л приводит к увеличению степени вскрытия свинца до 92,3%
П р и м е р 2. Методика исследования была аналогична изложенной в примере 1, но концентрация свободной азотной кислоты в исходном растворе составила 110 г/л. Результаты исследования приведены в табл. 2.

Как следует из данных табл. 2, расход азотной кислоты при использовании прототипа значительно выше, чем в предлагаемом способе. Эффективность процесса низкая, так как растворяется не более 60,6% свинца.

Источник

Способ получения раствора нитрата свинца

Изобретение относится к технологии получения пьезокерамических материалов на основе цирконата-титаната свинца. Сущность изобретения заключается в растоврении металлического свинца разбавленной азотной кислотой в присутствии ионов цирконила при их концентрации 1-40 г/л. 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения пьезокерамических материалов (ПКМ) на основе цирконата-титаната свинца (ЦТС).

Известно получение растворов свинца путем растворения металлического свинца в азотной кислоте [1] Лучшим растворителем свинца является разбавленная азотная кислота.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ растворения свинца в разбавленной азотной кислоте с получением растворов нитрата свинца, пригодных для получения ПКМ. Способ заключается в растворении металлического свинца в разбавленной до концентрации 140-150 г/л азотной кислоте при температуре 90-95 о С в течение 3-3,5 ч [2] Недостатки способа низкая эффективность процесса растворения, большой удельный расход азотной кислоты (1,46 кг 100%-ной азотной кислоты на 1 кг свинца).

Цель изобретения повышение эффективности процесса растворения металлического свинца в азотной кислоте при одновременном уменьшении расхода последней.

Указанная цель достигается путем растворения металлического свинца разбавленным раствором азотной кислоты, содержащим ионы циркония при концентрации ионов 1-40 г/л.

Диоксид циркония, наряду с оксидом свинца, является одним из основных компонентов ПКМ на основе цирконата-титаната свинца, поэтому введение циркония в процесс растворения металлического свинца не влияет на качество ПКМ. Целесообразно растворение свинца вести раствором азотной кислоты, содержащим цирконий, при массовом соотношении PbO:ZrO₂, равном их соотношению в ПКС.

П р и м е р 1. В 115 мл разбавленного раствора азотной кислоты (145 г/л) ввели азотнокислый цирконий до содержания ионов циркония (г-ион/л): О-прототип; 0,5; 1; 3; 5; 10; 20; 30; 40; 50. Нагрели растворы до температуры 95 о С и ввели в каждый из них по 11,4 г металлического свинца. Время процесса составило 2, 3, 4 ч. По окончании нерастворимый осадок отфильтровывался, отмывался водой, высушивался и взвешивался. По нему определяли степень растворения свинца и расход азотной кислоты. Результаты экспериментов представлены в табл. 1.

Как следует из табл. 1, растворение металлического свинца в отсутствии ионов циркония происходит за 4 ч. В то же время при концентрации ионов циркония в растворе 1-40 г/л процесс заканчивается за 2 ч. Увеличение концентрации ионов циркония до 50 г/л приводит к увеличению степени вскрытия свинца до 92,3% П р и м е р 2. Методика исследования была аналогична изложенной в примере 1, но концентрация свободной азотной кислоты в исходном растворе составила 110 г/л. Результаты исследования приведены в табл. 2.

Как следует из данных табл. 2, расход азотной кислоты при использовании прототипа значительно выше, чем в предлагаемом способе. Эффективность процесса низкая, так как растворяется не более 60,6% свинца.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА НИТРАТА СВИНЦА путем растворения металлического свинца в разбавленной азотной кислоте, отличающийся тем, что растворение ведут в присутствии ионов цирконила при содержании их в растворе 1 40 г/л.

Источник

М раствор свинца(II) нитрата

33 г свинца (II) нитрата растворяют в воде и доводят объём раствора водой до 1000,0 мл.

Установка титра. К 20,0 мл приготовленного раствора свинца нитрата прибавляют 300 мл воды, 50 мг тритурации ксиленолового оранжевого и достаточное количество гексаметилентетрамина до появления фиолетово-розового окрашивания. Титруют 0,1 М раствором натрия эдетата до появления жёлтого окрашивания.

1 мл 0,1 М раствора натрия эдетата соответствует 33,12 мг Рb(NO₃)₂.

М раствор свинца(II) нитрата

16,5 г свинца (II) нитрата растворяют в достаточном количестве воды и доводят объём раствора водой до 1000,0 мл.

Установка титра. К 50,0 мл приготовленного раствора добавляют 300 мл воды. Далее, как указано в установке титра 0,1 М раствора свинца нитрата.

М раствор тетрабутиламмония гидроксида

40 г тетрабутиламмония йодида растворяют в 90 мл метанола безводного, прибавляют 20 г тонко измельченного серебра оксида и энергично встряхивают в течение 1 ч. Центрифугируют несколько миллилитров смеси и проводят испытание жидкости над осадком на йодиды. При получении положительной реакции дополнительно прибавляют 2 г серебра оксида и встряхивают в течение последующих 30 мин; эту процедуру повторяют до тех пор, пока жидкость не будет свободна от йодидов. Смесь фильтруют через стеклянный фильтр и промывают реакционный сосуд и фильтр тремя порциями, по 50 мл каждая, толуола. К полученному фильтрату прибавляют промывной толуол и доводят толуолом до объёма 1000,0 мл. Через раствор пропускают сухой азот, свободный от углерода диоксида, в течение 5 мин.

Установка титра. К 10 мл диметилформамида прибавляют 0,05 мл 0,3 % раствора тимолового синего в метаноле и титруют приготовленным раствором тетрабутиламмония гидроксида до чистого синего окрашивания. Тотчас прибавляют 0,200 г бензойной кислоты РО, перемешивают до растворения и продолжают титрование до синего окрашивания. Титр раствора тетрабутиламмония гидроксида устанавливают по объему титранта, израсходованного в повторном титровании.

1 мл 0,1 М раствора тетрабутиламмония гидроксида соответствует 12,21 мг C₇H₆O₂.

Титр устанавливают непосредственно перед использованием.

М раствор тетрабутиламмония гидроксида в 2-пропаноле

Раствор готовят, как указано для 0,1 М раствора тетрабутиламмония гидроксида, используя в качестве растворителя 2-пропанол вместо толуола.

Установка титра. Титр устанавливают, как указано для 0,1 М раствора тетрабутиламмония гидроксида.

Источник

Нитрат свинца II

Классы МПК:	C01G21/18 нитраты
Автор(ы):	Хажинский М.Ю. , Кривоспицкий В.М. , Зайнетдинов К.И. , Браверман И.Б. , Гафт Ю.Л. , Олифсон А.Л. , Удовенко А.И.
Патентообладатель(и):	Лермонтовское производственное объединение «Алмаз»
Приоритеты:

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

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 S_N1 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.

Источник