Svinčev(II) sulfid

Svinčev(II) sulfid je anorganska spojina s formulo PbS. Je glavna sestavina galenita, najpomembnejšega svinčevega minerala in najpomembnejše svinčeve rude. PbS je polprevodnik z nišno uporabnostjo.

Svinčev(II) sulfid

Imena
Druga imena svinčev sulfid, galenit
Identifikatorji
Številka CAS	1314-87-0
3D model (JSmol)	Interaktivna slika
ChemSpider	14135
ECHA InfoCard	100.013.861
EC število	215-246-6
PubChem CID	14819
RTECS število	OG4550000
UNII	2425D15SYM
UN število	3077
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID401352852 DTXSID0025498, DTXSID401352852
InChI InChI=1S/Pb.S Key: XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N
SMILES [Pb]=S
Lastnosti
Kemijska formula	PbS
Molska masa	239,30 g/mol
Videz	črn
Gostota	7,60 g/cm3[1]
Tališče	1.118 °C (2.044 °F; 1.391 K)
Vrelišče	1.281 °C (2.338 °F; 1.554 K)
Topnost v vodi	2,6×10−11 kg/kg (izračunana, pri pH=7)[2] 8,6×10−7 kg/kg[3]
Topnostni produkt (Ksp)	9,04×10−29
Magnetna občutljivost	−84,0·10−6 cm3/mol
Lomni količnik (nD)	3,91
Struktura
Kristalna struktura	halitska (kubična), cF8
Prostorska skupina	Fm3m, No. 225
Mrežna konstanta	a = 5,936 [4]
Koordinacijska geometrija	oktaedrična (Pb2+) oktaedrična (S2−)
Termokemija
Specifična toplota, C	46,02 J/mol⋅K
Standardna molarna entropija So298	91,3 J/mol
Nevarnosti
Varnostni list	External MSDS
GHS piktogrami
Opozorilna beseda	Pozor
GHS stavki za nevarnost	H302, H332, H360, H373, H400, H410
GHS stavki za previdnost	P201, P202, P260, P261, P264, P270, P271, P273, P281, P301+312, P304+312, P304+340, P308+313, P312, P314, P330, P391, P405, P501
NFPA 704 (diamant ognja)	0 2 0
Plamenišče	ni vnetljiv
Sorodne snovi
Drugi anioni	svinčev(II) oksid svinčev selenid svinčev telurid
Drugi kationi	ogljikov monosulfid silicijev monosulfid germanijev(II) sulfid kositrov(II) sulfid
Sorodne snovi	talijev sulfid svinčev(IV) sulfid bizmutov sulfid
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa).
Sklici infopolja

Nastanek, osnovne lastnosti in sorodne snovi

Če se v raztopine svinčevih(II) soli uvaja vodikov sulfid ali se jim doda sulfidne soli, se iz raztopine obori črn svinčev(II) sulfid:

Pb²⁺ + H₂S → PbS↓ + 2 H⁺

Reakcija se uporablja v kvalitativni anorganski analizi. Prisotnost vodikovega sulfida ali sulfidnih ionov se ugotavlja s "svinčevim acetatnim papirjem".

PbS je polprevodnik, tako kot sorodna PbSe in PbTe.^[5] Bil je ena od prvih snovi, ki so se uporabljale kot polprevodniki.^[6] Svinčev sulfid kristalizira v kubičnih kristalih, podobno kot kuhinjska sol, in se po tem značilno razlikuje od mnogo drugih polprevodnikov iz skupine IV.-VI.

PbS (galenit) je glavna ruda za pridobivanje svinca. Ruda se najprej praži in nato reducira do elementarnega svinca. Idealiziran proces se zapiše z naslednjima enačbama:^[7]

2 PbS + 3 O₂ → 2 PbO + 2 SO₂

PbO + C → Pb + CO

Nastali žveplov dioksid je uporaben za proizvodnjo žveplove kisline.

Nanodelci

Svinčev sulfid vsebuje dobro preučene nanodelce in kvantne točke.^[8] Tradicionalno se takšne snovi pridobivajo s spajanjem svinčevih soli z različnimi sulfidi.^[9][10] Nanodelci PbS so se nedavno preskusili v sončnih celicah.^[11]

Uporaba

Svinčev sulfid ima majhno tržno vrednost. Je ena od najstarejših in najpogostejših snovi, ki se uporabljajo v različnih detektorjih infrardečega sevanja.^[12] Kot tak deluje kot detektor fotonov in se odzove neposredno na fotone sevanja in ne na spremembo temperature, ki jo povzroči sevanje. Kot element za merjenje sevanja se uporablja na dva načina: z merjenjem mikro tokov, ki jih sprožijo fotoni, ko zadenejo PbS, ali z merjenjem spremembe električne upornosti, ki jo povzročijo fotoni. Slednja metoda je bolj pogosta. Pri sobni temperaturi je PbS občutljiv na sevanje z valovno dolžino približno 1 do 2,5 μm. Območje ustreza krajšim valovnim dolžinam infrardečega dela spektra. Takšne valovne dolžine sevajo samo zelo vroča telesa.

Z ohlajanjem PbS senzorjev, na primer s tekočim dušikom ali termoelektrično, se območje občutljivosti premakne približno na območje 2 do 4 μm. Telesa, ki emitirajo valovanje na tem valovnem območju, morajo biti še vedno zelo vroča (nekaj sto °C), vendar ne tako kot v prejšnjem primeru. Kot detektorja se uporabljata tudi indijev antimonid (InSb) in živosrebrov-kadmijev telutrid (HgCdTe). Slednji ima na dolgovalovnem območju nekoliko boljše lastnosti. Detektorji s PbS so zaradi njegove visoke dielektrične konstante relativno počasni v primerjavi s silicijem, germanijem, InSb ali HgCdTe.

PbS se je nekoč uporabljal kot črn pigment.

Vesolje

Vzpetine na planetu Venera so nad višino 2,6 km prevlečene s sijočo snovjo. Sestava te prevleke ni povsem zanesljivo znana, ena od teorij pa trdi, da na Veneri "sneži" kristaliziran svinčev sulfid, podobno kot na Zemlji zmrznjena voda. Če je to res, gre za prvi primer odkritja svinčevega sulfida na kakšnem drugem planetu. Druga dva kandidata za Venerin "sneg" sta bizmutov sulfid (BiS) in telur. ^[13]

Varnost

Svinčev(II) sulfid je netopen v vodi in zato skoraj nestrupen. S pirolizo, na primer med praženjem, nastajajo strupene pare.^[14] Pri pH, kakršnega ima kri, je netopen in zato verjetno ena od manj strupenih oblik svinca.^[15] Veliko nevarnost za zdravje predstavlja sinteza PbS iz svinčevih karboksilatov, ki so zelo topni in zato strupeni in lahko povzročijo negativna psihološka stanja.