Chlorid olovnatý

Chlorid olovnatý (Šablóna:Chem) je anorganická zlúčenina, jeden z chloridov olova. Za bežných podmienok ide o bielu pevnú práškovitú látku slabo rozpustnú vo vode. Chlorid olovnatý je jeden z najdôležitejších olovnatých reagencií. V prírode sa vyskytuje v podobe minerálu cotunnitu.

Štruktúra a vlastnosti

Kryštálová štruktúra cotunnitu, minerálna forma chloridu olovnatého

V tuhom chloride olovnatom je každý ión olova koordinovaný s 9 chloridovými iónmi. Šesť z nich leží vo vrcholoch trojuholníkového hranolu a zostávajúce tri na bokoch tohto hranola. Chloridové ióny nemajú od centrálneho atómu olova rovnakú vzdialenosť, sedem ich leží vo vzdialenosti 280 – 309 pm a dva 370 pm ďaleko. Chlorid olovnatý tvorí biele ortorombické ihličky.

Molekuly pár chloridu olovnatého má zahnutú štruktúru s uhlom Cl-Pb-Cl o veľkosti 98° a dĺžka každej z väzieb Pb-Cl je 2,44 Å. Takýto chlorid olovnatý je súčasťou výfukových plynov zo zážihových motorov, ak sa ako antidetonačné aditívum do benzínu používa etylenchlorid-tetraetylolovo.

Rozpustnosť chloridu olovnatého je nízka (0,99 g/100 ml pri 20 °C) a pre praktické účely sa považuje za nerozpustný. Jeho súčin rozpusnosti je 1,7•10⁻⁵. Je jedným z iba štyroch bežne nerozpustných chloridov, tými zvyšnými sú chlorid strieborný (AgCl), meďný (CuCl) a ortutný (HgCl).

Výskyt

Chlorid olovnatý sa v prírode vyskytuje vo forme minerálu cotunnitu. Ten je bezfarebný, biely, žltý alebo zelený s hustotou 5,3 – 5,8 g/cm³. Tvrdosť podľa Mohsa je 1,5 – 2. Kryštálová štruktúra je ortorombická dipyramidálna, bodová grupa je 2/m 2/m 2/m Každý atóm olova má koordinačné číslo 9. Zloženie je 74,50% olova a 25,50% chlóru. Cotunnit sa objavuje blízkosti sopiek: Vezuv (Taliansko), Tarapacá (Čile) a Tolbačik (Rusko).

Syntéza

Chlorid olovnatý koaguluje z roztoku po pridaní zdroja chloridového iónu (HCl, NaCl, KCl...) do vodného roztoku olovnaté zlúčeniny, napríklad dusičnanu olovnatého (Šablóna:Chem).

$\mathrm{P}\mathrm{b}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}$

$\mathrm{P}\mathrm{b}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}){\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+2\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}$

$\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{P}\mathrm{b}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}$

Reakciou oxidu olovičitého s kyselinou chlorovodíkovou vzniká chlorid olovnatý, plynný chlór a voda:

$\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+4\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Ak sa použije namiesto toho oxid olovnatý alebo hydroxid olovnatý, vzniká len chlorid olovnatý a voda (nie však už chlór):

$\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{P}\mathrm{b}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Chlorid olovnatý možno získať aj pôsobením plynného chlóru na kovové olovo:

$\mathrm{P}\mathrm{b}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$

Reakcia

Pridaním chloridového iónu do suspenzie chloridu olovnatého získame komplexné ióny. V týchto reakciách pridaný chlorid (alebo iné ligandy) štiepi chloridové mostíky, ktoré tvoria polymérny základ tuhého chloridu olovnatého.

$\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}^{-}⟶[\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3]-{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}$

$\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2(\mathrm{s})+2\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}^{-}⟶[\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{2-}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}$

Chlorid olovnatý reaguje s roztaveným dusitanom sodným (Šablóna:Chem) za vzniku oxidu olovnatého:

$\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{l})}+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{N}\mathrm{O}+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Chlorid olovnatý sa využíva pri syntéze chloridu olovičitého: chlór prebubláva cez nasýtený roztok chloridu olovnatého vo vodnom roztoku chloridu amónneho a tvorí hexachloroolovičitan amonný. Ten sa potom necháva reagovať so studenou koncentrovanou kyselinou sírovou za vzniku olejovitého chloridu olovčitého

Chlorid olovnatý je hlavným prekurzorom organokovových derivátov olova, napríklad plumbocénu. Používajú sa obvyklé alkylačné činidlá, napríklad Grignardovo činidlo alebo organolítne zlúčeniny:

$2\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{R}\mathrm{L}\mathrm{i}⟶\mathrm{R}{\phantom{A}}_4\mathrm{P}\mathrm{b}+4\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{P}\mathrm{b}$

$2\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{B}\mathrm{r}⟶\mathrm{R}{\phantom{A}}_4\mathrm{P}\mathrm{b}+\mathrm{P}\mathrm{b}+4\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{l}$

$3\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+6\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{B}\mathrm{r}⟶\mathrm{R}{\phantom{A}}_3\mathrm{P}\mathrm{b}-\mathrm{P}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_3+\mathrm{P}\mathrm{b}+6\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Tieto reakcie produkujú deriváty, ktoré sú podobnejšie organokřemíkovým zlúčeninám, teda olovnatý ión má pri alkyláciu tendenciu k disproporcionacii.

Použitie

• Roztavený chlorid olovnatý sa používa pri syntéze titaničitanu olovnatého (Šablóna:Chem) a titaničitanu bárnato-olovnatého (Šablóna:Chem), (pre keramické materiály) náhradou katiónu:

$x\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{l})}+\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}⟶\mathrm{B}\mathrm{a}{\phantom{A}}_1-x\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{x}\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+x\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$

• Chlorid olovnatý sa používa na výrobu skla prepúšťajúceho infračervené žiarenie a ornamentálneho skla nazývaného aurenové sklo. To má dúhový povrch vzniknutý nástrekom chloridu olovnatého a opätovným zahrievaním za riadených podmienok. Podobne sa využíva aj chlorid cínatý.
• Kovové olovo môže byť použité ako konštrukčný materiál pre prácu v kyseline chlorovodíkovej, hoci vznikajúci chlorid olovnatý je v chlorvodíku trochu rozpustný. Odolnosť je možné zvýšiť pridaním 6 – 25% antimónu.
• Zásaditý chlorid olovnatý (Šablóna:Chem) je známy ako Pattinsonova olovnatá beloba a používa sa ako biely pigment do farieb.
• Chlorid olovnatý je medziproduktom pri rafinácii rudy bizmutu. Z tejto rudy sa najprv pomocou roztaveného hydroxidu sodného odstránia stopy kyslých prvkov, napríklad arzénu a telúru. Potom nasleduje Parkesov odstriebrňovací proces, ktorý odstráni akékoľvek prítomné striebro či zlato. Teraz ruda obsahuje bizmut, olovo a zinok. Nechá sa na ňu pôsobiť plynný chlór pri teplote 500 °C. Najskôr sa tvorí chlorid zinočnatý a je odstránený. Potom sa podobne odstráni vznikajúci chlorid olovnatý a zostáva čistý bizmut. Chlorid bizmutitý by sa tvoril ako posledný.

Toxicita

Podobne ako u iných zlúčenín olova, môže expozícia chloridom olovnatým viesť k otrave olovom.

Podobné látky

• Bromid olovnatý
• Fluorid olovnatý
• Jodid olovnatý
• Chlorid cínatý
• Chlorid germanatý
• Chlorid olovičitý
• Chlorid bizmutitý
• Chlorid tálny

Externé odkazy

• IARC Monograph: „Lead and Lead Compounds“
• IARC Monograph: „Inorganic and Organic Lead Compounds“ Šablóna:Webarchive
• National Pollutant Inventory - Lead and Lead Compounds Fact Sheet
• Case Studies in Environmental Medicine - Lead Toxicity Šablóna:Webarchive
• ToxFAQs: Lead Šablóna:Webarchive

Literatúra

• Šablóna:Citácia knihy