Chì(II) iotua

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Chì(II) iotua
Lead-diiodide-3D-polyhedra.png
Chì(II) iotua
Lead iodide.jpg
Danh pháp IUPACChì(II) iotua
Tên khácPlumbous iodide
Nhận dạng
Số CAS10101-63-0
PubChem24931
Ảnh Jmol-3Dảnh
SMILES
InChI
Thuộc tính
Công thức phân tửPbI2
Khối lượng mol461.01 g/mol
Bề ngoàibột màu vàng tươi sáng
Mùikhông mùi
Khối lượng riêng6.16 g/cm3
Điểm nóng chảy 402 °C (675 K; 756 °F)
Điểm sôi 953 °C (1.226 K; 1.747 °F)
Độ hòa tan trong nước
  • 0.044 g/100 mL (0 °C)
  • 0.0756 g/100 mL (20 °C)[1]
  • 0.41 g/100 mL (100 °C)
Tích số tan, Ksp4.41 x 10−9 (20 °C)
Độ hòa tan
BandGap2.3 eV
MagSus−126.5·10−6 cm3/mol
Cấu trúc
Cấu trúc tinh thểRhombohedral, hexagonal hP3
Nhóm không gianP-3m1, No. 164
Tọa độoctahedral
Các nguy hiểm
Phân loại của EURepr. Cat. 1/3
Harmful (Xn)
Nguy hiểm cho môi trường (N)
NFPA 704

NFPA 704.svg

0
3
0
 
Chỉ dẫn RR61, R20/22, R33, R62, R50/53
Chỉ dẫn SS53, S45, S60, S61
Điểm bắt lửaKhông bắt lửa
Các hợp chất liên quan
Anion khác
Cation khácThiếc(II) iotua
Hợp chất liên quan
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa).
KhôngN kiểm chứng (cái gì Có KhôngN ?)

Chì(II) iotua, iotua chì(II) hoặc chì iotua là muối với công thức PbI2. Ở nhiệt độ phòng, nó là chất rắn màu vàng, không mùi, khi đun nóng trở thành màu da cam và đỏ. Nó trước đây được gọi là plumbous iotua.

Hợp chất này hiện có một vài ứng dụng chuyên biệt, chẳng hạn như sản xuất pin mặt trời[2] và tia X và tia gamma[3]. Nó được sử dụng phổ biến trong giáo dục hóa học cơ bản để dạy các chủ đề như phản ứng xen kẽ đôi và đo độ bền. Nó bị phân hủy bởi ánh sáng ở nhiệt độ cao vừa phải.

Chì iotua được sử dụng như một chất tạo màu vàng trong một số loại sơn, với tên là vàng iotua. Tuy nhiên, việc sử dụng đó phần lớn đã bị ngưng do độc tính và sự không ổn định của nó.

Điều chế[sửa | sửa mã nguồn]

PbI2 thường được tổng hợp thông qua phản ứng trao đổi giữa kali iođua - KI và chì (II) nitrat - Pb(NO3)2 trong dung dịch nước:

Pb(NO3)2 + 2 KI → PbI2 + 2 KNO3

Trong khi kali nitrat KNO3 bị hòa tan, chì iotua PbI2 gần như không tan trong nhiệt độ phòng, và do đó kết tủa ở ngoài.[4]

Các muối hòa tan khác có chứa chì (II) và iotua có thể được sử dụng thay thế, ví dụ như chì (II) axetat [5] và natri iođua. Hợp chất này cũng có thể được tổng hợp bằng cách phản ứng hơi iotua với chì nóng chảy giữa 500 và 700 °C.

Một màng mỏng của PbI2 cũng có thể được điều chế bằng cách lắng một lớp màng chì sunfua PbS và để nó tiếp xúc với hơi iotua, bởi phản ứng:

PbS + I2 → PbI2 + S

Lưu huỳnh sau đó được rửa bằng dimethyl sulfoxide.

Kết tinh[sửa | sửa mã nguồn]

Chì(II) iotua được điều chế từ dung dịch lạnh của Pb2+ và I-, muối thường chứa nhiều tiểu cầu lục giác nhỏ, làm cho chất kết tủa màu vàng có mượt. Các tinh thể lớn có thể thu được bằng cách khai thác thực tế độ tan của chì iotua trong nước (như chì clorua và chì bromua) tăng lên đáng kể do nhiệt độ. Hợp chất này không màu khi hòa tan trong nước nóng, nhưng kết tinh khi làm mát tạo ra những mảnh màu vàng tươi sáng, nhưng rõ ràng là lớn hơn, lắng xuống từ chất lỏng - hiệu ứng hình ảnh thường được mô tả là "mưa vàng". Các tinh thể lớn có thể thu được bằng cách hấp tiệt PbI2 với nước dưới áp suất ở 200 °C.

Ngay cả các tinh thể lớn hơn cũng có thể thu được bằng cách làm chậm lại phản ứng thông thường. Một thiết lập đơn giản là ngâm dưới hai cốc chứa các chất phản ứng tập trung trong một bình nước lớn hơn, cẩn thận để tránh dòng chảy. Khi hai chất này khuếch tán qua nước và gặp nhau, chúng từ từ phản ứng và lắng cặn dung dịch iốt trong không gian giữa các cốc.

Một phương pháp tương tự, do E. Hatschek tiên phong vào đầu thế kỷ XX, là phản ứng hai chất trong môi trường gel, làm chậm sự khuếch tán và hỗ trợ tinh thể đang phát triển xa các thành của thùng chứa. Patel và Rao đã sử dụng phương pháp này để phát triển các tinh thể có đường kính lên đến 30 mm và dày 2 mm.

Phản ứng có thể được làm chậm cũng bằng cách tách hai chất phản ứng với một màng thẩm thấu. Cách này, với một màng cellulose, đã được sử dụng vào tháng 9 năm 1988 để nghiên cứu sự tăng trưởng của PbI2 tinh thể không trọng lực, trong một thí nghiệm bay trên tàu con thoi Discovery[5].

PbI2 cũng có thể được kết tinh từ bột bằng cách thăng hoa ở nhiệt độ 390 °C, gần chân không hoặc trong một dòng điện của argon với một số hydro.[6]

Các tinh thể này có độ tinh khiết cao có thể thu được bằng cách nóng chảy theo vùng hoặc bằng kỹ thuật Bridgman-Stockbarger. Các quá trình này có thể loại bỏ các tạp chất khác nhau từ PbI2.[7].

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Chì iotua là chất liệu tiền thân trong việc chế tạo pin mặt trời hiệu quả cao. Thông thường, một dung dịch PbI2 trong một dung môi hữu cơ, chẳng hạn như dimethylformamide hoặc dimethylsulfoxide, được sử dụng trên lớp titanium dioxide bằng lớp phủ spin. Lớp này sau đó được xử lý với dung dịch metylammonium iodide CH3NH3I và ủ, biến nó thành muối methylammonium iodide đôi CH3NH3PbI3 với cấu trúc perovskite. Phản ứng làm thay đổi màu sắc của phim từ màu vàng sang nâu nhạt.

PbI2 cũng được sử dụng như là một máy dò photon năng lượng cao cho tia gammatia X, do khoảng cách băng rộng của nó đảm bảo hoạt động tiếng ồn thấp[3].

Chì iotua trước đây được sử dụng như một chất nhuộm màu sơn có tên "iodine yellow". Nó được điều chế bằng cách kết tủa một dung dịch axetat hoặc nitrat của chì với kali hydrochlorat: nitrat tạo ra màu vàng rực rỡ hơn. Tuy nhiên, do tính độc hại và sự bất ổn của hợp chất nó không còn được sử dụng như vậy[8]. Nó vẫn có thể được sử dụng trong nghệ thuật làm bằng đồng và trong những bức tranh mosaic màu vàng.

Độc hại[sửa | sửa mã nguồn]

Chì iotua rất độc đối với sức khoẻ con người. Gây ra các bênh về đường tiêu hóa cấp tính và mãn tính đặc trưng của ngộ độc chì[9] [10]. Chì iotua đã được phát hiện là một chất gây ung thư ở động vật, cho thấy có thể đúng với con người.

Cấu trúc[sửa | sửa mã nguồn]

Cấu trúc của PbI2, được xác định bằng nhiễu xạ tia X, chủ yếu là hệ thống đóng gói hình lục giác với xen kẽ giữa các lớp nguyên tử chì và các nguyên tử iốt, với liên kết ion chủ yếu. Sự tương tác yếu Van der Waals đã được quan sát thấy giữa các lớp dẫn i-ốt. Chất rắn cũng có thể có một cấu trúc hình thoi[11][12].

chì(II) iotua kết tủa khi các dung dịch kali iotua và chì(II) nitrat phản ứng
Thử nghiệm "mưa vàng", nơi chì(II) iotua được kết tinh lại từ dung dịch nóng bằng cách nguội, tạo thành các tinh thể vàng vàng
HI He
LiI BeI2 BI3 CI4 NI3 I2O4,
I2O5,
I4O9
IF,
IF3,
IF5,
IF7
Ne
NaI MgI2 AlI3 SiI4 PI3,
P2I4
S ICl,
ICl3
Ar
KI CaI2 Sc TiI4 VI3 CrI3 MnI2 FeI2 CoI2 NiI2 CuI ZnI2 Ga2I6 GeI2,
GeI4
AsI3 Se IBr Kr
RbI SrI2 YI3 ZrI4 NbI5 Mo Tc Ru Rh Pd AgI CdI2 InI3 SnI4,
SnI2
SbI3 TeI4 I Xe
CsI BaI2   HfI4 TaI5 W Re Os Ir Pt AuI Hg2I2,
HgI2
TlI PbI2 BiI3 Po AtI Rn
Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
La Ce Pr Nd Pm SmI2 Eu Gd TbI3 Dy Ho Er Tm Yb Lu
Ac ThI4 Pa UI3,
UI4
Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]