أكسيد الرصاص الثنائي PbO

في الكيمياء إن مركب أكسيد الرصاص الثنائي عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (PbO)، وهو مسحوق أصفر رباعي الزوايا، يمتلك نقطة انصهار مقدارها 886 درجة مئوية، نقطة الغليان 1470 درجة مئوية، عند تسخينها إلى 300 ~ 450 درجة مئوية، يتم تغييرها إلى ثلاثة أكسيد الرصاص، وتستمر درجة الحرارة في الزيادة ثم إلى أكسيد الرصاص، وهو غير قابل للذوبان في الماء والإيثانول، قابل للذوبان في الأسيتون، حامض النيتريك، القلويات السائلة، كلوريد الأمونيوم.

أكسيد الرصاص الثنائي

• يحدث أكسيد الرصاص الثنائي (أكسيد الرصاص (II))، (أول أكسيد الرصاص) في شكلين أحمر، له هيكل بلوري رباعي الزوايا والأصفر له هيكل بلوري معيني، كلا الشكلين يحدث بشكل طبيعي كمعادن نادرة، يُعرف الشكل الأحمر باسم “Litharge” ويعرف الشكل الأصفر باسم “Massico”، وأكسيد الرصاص الثنائي (أكسيد بلومبوس) هو مركب كيميائي له الصيغة الكيميائية التالية: (PbO)، وزنه الجزيئي 223.20 غرام لكل مول.

• يسمى أكسيد الرصاص الثنائي بأكسيد الرصاص الاصطناعي (II)، المحضر من خلال تسخين الرصاص أو بعض مركبات الرصاص في الهواء (LITHARGE)، وهو مادة صلبة سامة صفراء أو صفراء ضاربة إلى الحمرة عديم الرائحة، تستخدم في صناعة الزجاج الرصاصي، وطلاء الفخار، والمطاط، يمتلك نقطة الانصهار: 886 درجة مئوية، ونقطة الغليان: 1470 درجة مئوية، يمتلك الثقل النوعي: 9.53.

• إن أكسيد الرصاص الثنائي غير قابل للذوبان في الماء والكحول، وهو قابل للذوبان في حامض الخليك وحمض النيتريك والقلويات، وهو قاعدة قوية، مستقر في ظل الظروف العادية، وعند تسخينه فوق 300 درجة مئوية يصبح ثالث أكسيد الرصاص، ومن ثم يصبح أول أكسيد الرصاص، غير قابل للذوبان في الماء والإيثانول قابل للذوبان في حامض النيتريك، القلويات، كلوريد الأمونيوم مع تفاعل تصلب الجلسرين.

• تحت التسخين، يتم اختزال أكسيد الرصاص الثنائي بسهولة إلى معدن الرصاص بواسطة الهيدروجين، الكربون، أول أكسيد الكربون، وأكسيد الرصاص الثنائي هو أكسيد مذبذب، وبالتالي يذوب في كل من الأحماض والقلويات، وعند تسخينه في الهواء عند 470 درجة مئوية فإنه يتحول إلى رصاص أحمر، كما في التفاعل التالي:

6PbO + O2 → 2Pb3O4

خصائص أكسيد الرصاص الثنائي

الخواص الكيميائية لأكسيد الرصاص الثنائي

• يوجد أول أكسيد الرصاص (PbO)، في صورة ألفا ضاربة إلى الحمرة تصل إلى 489 درجة مئوية، ثم يتحول إلى شكل أصفر بيتا (ماسيكوت)، وهو مستقر عند درجات حرارة عالية، له قابلية ذوبان في الماء تبلغ 17 مجم لكل لتر عند 20 درجة مئوية، وهو قابل للذوبان في حمض النيتريك والقلويات وخلات الرصاص وكلوريد الأمونيوم وكلوريدات الكالسيوم والسترونشيوم.

• في القلويات فإنه يشكل أيون بلومبايت ([PbO2] 2-)، يتم إنتاج أكاسيد الرصاص صناعياً عن طريق العمليات الحرارية التي يتأكسد فيها الرصاص بالهواء مباشرة، في عملية مطحنة الكرة فإنه يتم تقليب كرات الرصاص المعدنية في الهواء من أجل إنتاج أكسيد “رصاصي”، والذي يحتوي عادةً على 20-35٪ رصاص خالي.

الخصائص الفيزيائية لأكسيد الرصاص الثنائي

• يعرض أكسيد الرصاص الثنائي تعديلين بلوريين، شكل ألفا ضارب إلى الحمرة أو برتقالي-أحمر، والمعروف باسم ليثارج، وشكل بيتا الأصفر، ماسيكوت، يشكل شكل ألفا بلورات رباعي الزوايا بينما يعد تعديل بيتا عبارة عن مسحوق أصفر غير متبلور لهيكل بلوري، يكون شكل ألفا مستقرًا في درجات الحرارة العادية ويتحول إلى شكل بيتا عند تسخينه عند 489 درجة مئوية.

• يمتلك الكثافة 9.35 جم لكل سم مكعب (شكل بيتا)، يذوب الأكسيد عند 886 درجة مئوية، يتبخر عند 1472 درجة مئوية مع التحلل، ضغط البخار 1 تور عند 943 درجة مئوية و 5 تور عند 1039 درجة مئوية، عمليا غير قابل للذوبان في الماء (ذوبان شكل ألفا هو 17 ملغ / لتر عند 20 درجة مئوية وبيتا 23 ملغ / لتر عند 22 درجة مئوية)، غير قابل للذوبان في الإيثانول، قابل للذوبان في حامض النيتريك المخفف والقلويات.

تحضير أكسيد الرصاص الثنائي

• يتم سحق جسيمات الرصاص الحراري عند 170 إلى 210 درجة مئوية، وتعريضها لأكسدة التحميص بدرجة حرارة عالية عند 600 درجة مئوية أو أعلى، ثم يتم سحقها وتنقيتها للحصول على مركب أكسيد الرصاص الثنائي، وذلك تبعا للتفاعل الكيميائي التالي:

2Pb + O2 → 2PbO

• من الممكن أيضًا أن يتم تحضير أكسيد الرصاص الثنائي من خلال تسخين نترات الرصاص أو كربونات الرصاص على النحو التالي:

2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2

PbCO3 → PbO + CO2

• يتم إنتاج أكسيد الرصاص الثنائي بشكل كبير على شكل منتج وسيط في تكرير معادن الرصاص إلى رصاص معدني، خام الرصاص المستخدم هو كبريتيد الرصاص (II)، عند درجة حرارة عالية (مقدارها 1000 درجة مئوية) يتم تحويل الكبريتيد إلى أكسيد على النحو التالي:

2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2

أساليب الإنتاج لأكسيد الرصاص الثنائي

• يتم الحصول على أول أكسيد الرصاص تجاريًا من خلال عمليتين، عملية بارتون وعملية مطحنة الكرة، تتضمن عملية المطحنة الكروية تفاعل الرصاص المنصهر مع الأكسجين أو الهواء، وفي عملية بارتون يتم تقليب الرصاص المصهور في فرن ميكانيكي فوق 550 درجة مئوية، يتلامس المعدن المنصهر المتناثر بواسطة مجداف التحريك مع الهواء الذي يتم تغذيته في غطاء الفرن من خلال أنبوب، مما يشكل ضبابًا من أول أكسيد الرصاص المقسم بدقة.

• يحتوي الضباب أيضًا على كمية صغيرة من الرصاص غير المتفاعل، يتم تمرير الضباب من خلال عمود قائم حيث يسقط جزء كبير من الرصاص غير المتفاعل مرة أخرى في الفرن، ثم يتم تبريده وتجميعه بسرعة في غرف التكثيف، قد يحتوي المنتج الخام على 1 إلى 3٪ رصاص، يتم طحنها وبيعها، يمكن تحويل الرصاص المتبقي في المنتج الخام إلى أول أكسيد الرصاص عن طريق تحريك الكتلة المنصهرة في وجود الهواء لعدة ساعات.

• ثم بعد ذلك يتم تبريد المنتج الساخن بسرعة إلى درجة حرارة أقل من 300 درجة مئوية لمنع أي تكوين لرباعي أكسيد الرصاص (Pb3O4)، وفي عملية بديلة، تباين للطريقة المذكورة أعلاه، يتم ذوبان الرصاص المصهور في فرن عمود الدوران، يحمل تيار الهواء المعدن المقسم بدقة شديدة إلى المنطقة الساخنة لفرن العمود، حيث يتبخر المعدن ويتأكسد مما ينتج عنه أحادي أكسيد الرصاص المقسم بدقة.

• يتم تمرير المنتج عبر المنطقة الباردة للفرن ويتم تبريده بسرعة، المنتج الذي تم الحصول عليه عبارة عن مادة مسحوقية صفراء، شكل بيتا من أكسيد الرصاص، ماسيكوت، يتكون من بلورات معينية، يتم الحصول على أكسيد الرصاص الأحمر (تعديل رباعي الزوايا ألفا) عن طريق التبريد البطيء لذوبان أكسيد الرصاص الثنائي.

• قد تحتوي الكتلة المتصلبة على شكل أكسيد ألفا أحمر ناتج عن التبريد البطيء للذوبان، تحت طبقة خارجية من شكل بيتا أصفر قد ينتج عن التبريد السريع للجزء الخارجي، يتم أيضًا إنتاج أول أكسيد الرصاص من خلال عملية مطحنة الكرة المعدلة حيث يتم أكسدة كرات الرصاص عالية النقاء الموضوعة في المطحنة جزئيًا لإنتاج أكسيد أسود أو رمادي.

• ومن الممكن أن يتم تحضير كل من الشكل الأحمر والأصفر للأكسيد من خلال التجفيف القلوي لهيدروكسيد الرصاص (Pb(OH)2).