Was ist eine Blei(II)-sulfid?
Blei(II)-sulfid ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel PbS.
Es ist auch als Blei(II)-sulfid oder Bleiglanz bekannt. Es kommt als Mineral namens tetragonales Bleierz vor und ist eine wichtige Bleiverbindung.
Beim Erhitzen von Blei(II)-sulfid entstehen giftige Pb- und SOx-Gase, und es ist im PRTR-Gesetz als “designierter chemischer Stoff der Klasse 1” aufgeführt.
Anwendungen von Blei(II)-sulfid
Blei(II)-sulfid wird häufig in Pigmenten, Farben, Keramikglasuren, Reibungsadditiven in Schmiermitteln und als Legierungsmaterial verwendet.
Bleigelb und Molybdat-Orange in Farben können durch die Kombination von Bleichromat mit Bleisulfat und Bleimolybdat hergestellt werden. Angesichts der schädlichen Auswirkungen von Blei auf die menschliche Gesundheit wurde auf der Zweiten Internationalen Konferenz über Chemikalienmanagement das Ziel festgelegt, Bleifarben zu eliminieren.
Darüber hinaus ist Blei(II)-sulfid das Hauptmineral von Blei und trägt auch wesentlich zur chemischen Umwandlung bei. Durch Reduktion des Hauptoxids wird metallisches Blei gewonnen.
Eigenschaften von Bleisulfid
Blei(II)-sulfid hat einen Schmelzpunkt von 1114 °C und einen Siedepunkt von 1281 °C. Blei(II)-sulfid hat eine geringe Löslichkeit und ist praktisch harmlos. Bei seiner thermischen Zersetzung in der Schmelze entsteht jedoch ein gefährlicher Staub. Bleicarbonat ist sehr gut löslich und führt bei der Gewinnung von Bleisulfid aus Bleicarbonat zu Bleivergiftungen.
Struktur von Blei(II)-sulfid
Blei(II)-sulfid bildet schwarze kubische Kristalle. Wie Blei(II)-tellurid und Blei(II)-selenid weist es halbleitende Eigenschaften auf und ist der älteste verwendete Halbleiter. Im Gegensatz zu den Halbleitern der IV-VI-Gruppe weist es jedoch eine Kristallstruktur vom Typ Natriumchlorid auf. Die Koordinationsstruktur ist oktaedrisch und die Gitterkonstante beträgt a = 5,936 Å.
Blei(II)-sulfid-Nanopartikel und Quantenpunkte sind ebenfalls untersucht worden. Traditionell werden sie durch die Kombination von Blei(II)-sulfiden mit beliebigen Sulfidionen hergestellt. In den letzten Jahren haben sich Blei(II)-sulfid-Nanopartikel als vielversprechend für den Einsatz in Solarzellen erwiesen.
Weitere Informationen über Blei(II)-sulfid
1. Synthese von Blei(II)-sulfid
Wenn Schwefelwasserstoff oder Sulfid zu einer wässrigen Lösung von Blei-Ionen hinzugefügt wird, bildet sich ein schwarzer Niederschlag von Blei(II)-sulfid. Die Gleichgewichtskonstante für diese Reaktion beträgt 3 x 106 mol/l. Wegen des dramatischen Farbumschlags von farblos oder weiß nach schwarz wurde es für die qualitative anorganische Analyse verwendet. Noch heute werden Bleiacetat-Teststreifen zum Nachweis von Schwefelwasserstoff und Sulfiden verwendet.
2. Anwendungen von Blei(II)-sulfid
Blei(II)-sulfid wird seit langem in Infrarotsensorelementen verwendet. Im Gegensatz zu thermischen Sensoren, die auf einen Anstieg der Temperatur des bestrahlten Elements reagieren, reagiert es direkt auf Photonen.
Der schwache Strom, der beim Auftreffen eines Photons auf das Element entsteht, und die Änderung des elektrischen Widerstands des Elements werden beobachtet. Bei Raumtemperatur reagiert Blei(II)-sulfid auf Strahlung mit einer Wellenlänge von 1 – 2,5 µm, wobei der Wellenlängenbereich auf der kurzwelligen Seite des Infrarotbereichs liegt, den nur heiße Objekte abstrahlen. Wenn das Blei(II)-sulfid-Element durch ein Peltier-Element oder flüssigen Stickstoff gekühlt wird, ändert sich der erfasste Wellenlängenbereich auf etwa 2-4 µm.
Quecksilber-Cadmium-Tellurid (HgCdTe) und Indium-Antimonid (InSb) eignen sich hervorragend für die Erfassung längerer Infrarot-Wellenlängen. Sie haben eine hohe Dielektrizitätskonstante und sind langsamere Detektoren als Germanium, Silizium, HgCdTe und InSb.
3. Merkmale von Blei(IV)-sulfid
Blei(IV)-sulfid (PbS2) ist eine Verbindung mit der chemischen Formel PbS2 und einer molaren Masse von 271,332 g/mol. Es wird durch die Reaktion von Schwefel und Blei(II)-sulfid unter hohem Druck bei Temperaturen über 600 °C gewonnen.
Blei(IV)-sulfid kristallisiert wie Zinn(IV)-sulfid (SnS2) in einer cadmiumiodidartigen Struktur, wobei Pb die formale Oxidationszahl +4 annimmt. Blei(IV)-sulfid ist ein Halbleiter vom p-Typ und kann als thermoelektrisches Material verwendet werden.