Свинец и его характеристики
Общая характеристика свинца
Содержание свинца в земной коре составляет 0,0016% (масс.). Наиболее важная руда, из которой добывают свинец, — свинцовый блеск PbS.
Свинец – голубовато-белый тяжелый металл (рис. 1). В разрезе поверхность свинца блестит. На воздухе покрывается пленкой оксидов и из-за этого тускнеет. Он очень мягок и режется ножом. Обладает низкой теплопроводностью. Плотность 11,34 г/см 3. Температура плавления 327,46oС, кипения 1749oС.
Рис. 1. Свинец. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса свинца
Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Поскольку в свободном состоянии свинец существует в виде одноатомных молекул Pb, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 207,2.
Изотопы свинца
Известно, что в природе свинец может находиться в виде четырех стабильных изотопов 204Pb, 206Pb, 207Pb и 208Pb. Их массовые числа равны 204, 206, 207 и 208 соответственно. Ядро атома изотопа свинца 204Pb содержит восемьдесят два протона и сто двадцать два нейтрона, а остальные отличаются от него только числом нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы свинца с массовыми числами от 178-ми до 215-ти, а также более десяти изомерных состояний ядер, среди которых наиболее долгоживущими являются изотопы 202Pb и 205Pb, периоды полураспада которых равны 52,5 тысячи и 15,3 млн. лет соответственно.
Ионы свинца
На внешнем энергетическом уровне атома свинца имеется четыре электрона, которые являются валентными:
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25р 65d106s26р 2.
В результате химического взаимодействия свинец отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Pb0 -2e → Pb2+;
Pb0 -4e → Pb4+.
Молекула и атом свинца
В свободном состоянии свинец существует в виде одноатомных молекул Pb. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу свинца:
|
Энергия ионизации атома, эВ |
7,41 |
|
Относительная электроотрицательность |
2,33 |
|
Радиус атома, нм |
0,175 |
Примеры решения задач
| Задание | Составьте уравнения реакций гидролиза нитрата свинца (II). Какова будет реакция среды в растворе этой соли? |
| Ответ | Запишем уравнение диссоциации нитрата свинца (II):
Pb(NO3)2 ↔ Pb2+ + 2NO3—. Эта соль образована слабым основанием (гидроксид свинца (II)Pb(OH)2) и сильной кислотой (азотная кислотаHNO3), следовательно, гидролиз протекает по катиону. Первая ступень: Pb2+ + HOH ↔ PbOH+ + H+; Pb(NO3)2+ H2O ↔ Pb(OH)NO3 + HNO3. Вторая ступень: PbOH+ + HOH ↔ Pb(OH)2 ↓ + H+; Pb(OH)NO3 +H2O ↔ Pb(OH)2 ↓ +HNO3. Реакция среды кислая, о чем свидетельствует присутствие ионов водорода. |
| Задание | К раствору нитрата свинца (II) массой 80г (массовая доля соли 6,6%) прилили раствор йодида натрия массой 60 г (массовая доля NaI 5%). Рассчитайте массу йодида свинца (II), выпадающего в осадок. |
| Решение | Запишем уравнение реакции взаимодействия нитрата свинца (II) с иодидом натрия:
Pb(NO3)2+ 2NaI = PbI2↓ + 2NaNO3. Найдем массы растворенных веществ нитрата свинца (II) и иодидом натрия: ω = msolute/ msolution × 100%; msolute= ω /100%×msolution; msolute (Pb(NO3)2)=ω(Pb(NO3)2) /100%×msolution (Pb(NO3)2); msolute (Pb(NO3)2) = 6,6 /100%× 80 = 5,28 г; msolute (NaI) = ω (NaI) /100%×msolution (NaI); msolute (NaI) =5 /100% × 60 = 3 г. Найдем количество моль веществ, вступивших в реакцию (молярная масса нитрата свинца (II) равна 331 г/моль, иодида натрия – 150 г/моль) и определим, какое из них находится в избытке: n = m / M; n(Pb(NO3)2) =msolute (Pb(NO3)2) / M (Pb(NO3)2); n (Pb(NO3)2) = 5,28 / 331 = 0,016моль. n(NaI) =msolute (NaI) / M (NaI); n (NaI) = 3 / 150 = 0,02 моль. Иодид натрия находится в избытке, следовательно, все дальнейшие расчеты ведем по нитрату свинца (II). n (Pb(NO3)2) : n (PbI2) = 1:1, т.е. n (Pb(NO3)2) = n (PbI2) = 0,016 моль. Тогда масса иодида свинца (II) будет равна (молярная масса – 461 г/моль): m = n × M; m (PbI2) = n (PbI2) × M (PbI2); m (PbI2) = 0,016 × 461 = 7,376 г. |
| Ответ | Масса иодида свинца (II) равна 7,376 г. |
