Хромат свинца

Хромат свинца (химическая формула PbCrO₄) — неорганическое соединение, соль свинца и хромовой кислоты. Представляет собой кристаллическое вещество ярко-жёлтого цвета, практически нерастворимое в воде. В природе встречается в виде минерала крокоита. Широко известен как жёлтый пигмент (свинцовый крон, или крон-жёлтый), однако в связи с высокой токсичностью его применение в настоящее время существенно ограничено.

Физические и химические свойства

Хромат свинца представляет собой кристаллы моноклинной сингонии (пространственная группа P2₁/n). Плотность составляет около 6,12 г/см³. Температура плавления — 844 °C, однако при нагревании до 600 °C соединение начинает разлагаться с выделением кислорода и образованием хромита свинца (PbCrO₃) и оксида свинца (PbO).

Соединение практически нерастворимо в воде (произведение растворимости Ksp ≈ 2,8·10⁻¹³), но растворимо в сильных кислотах и щелочах. При растворении в щелочах образуются гидроксохроматы, например, PbCrO₄·PbO (основной хромат свинца, известный как оранжевый пигмент). При взаимодействии с азотной кислотой переходит в растворимый нитрат свинца и хромовую кислоту.

Хромат свинца обладает ярко выраженными окислительными свойствами. В присутствии восстановителей (например, органических веществ) может восстанавливаться до соединений хрома(III) и свинца(II).

История

Жёлтые пигменты на основе хромата свинца начали производиться в промышленных масштабах с начала XIX века. В 1809 году французский химик Луи-Николя Воклен впервые синтезировал хромат свинца, а в 1818 году компания «Генрих Кёхлин» (Германия) начала его выпуск под названием «крон-жёлтый». Пигмент быстро завоевал популярность благодаря своей яркости, укрывистости и дешевизне.

В XIX веке хромат свинца активно использовался в живописи (например, в картинах Винсента Ван Гога, Клода Моне, Поля Сезанна), а также в промышленности для окраски тканей, обоев, типографских красок и пластмасс. Однако уже в конце XIX века были выявлены случаи отравления свинцом среди рабочих, занятых в производстве, и художников, работавших с этим пигментом.

В XX веке, с развитием токсикологии и ужесточением санитарных норм, использование хромата свинца в бытовых красках и пищевой упаковке было запрещено во многих странах. В СССР и России его применение в производстве игрушек, посуды и косметики было ограничено с 1960-х годов. В настоящее время хромат свинца продолжает использоваться в ограниченных объёмах в промышленности (например, для окраски дорожной разметки), но подлежит строгому контролю.

Получение

В промышленности хромат свинца получают осаждением из водных растворов солей свинца (обычно ацетата или нитрата) растворами хроматов (например, хромата калия или натрия). Реакция протекает по уравнению:

Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ → PbCrO₄↓ + 2KNO₃

Осадок промывают, фильтруют и сушат. В зависимости от условий осаждения (температура, pH, концентрация реагентов) можно получать пигменты различных оттенков — от лимонно-жёлтого до оранжевого. Для получения оранжевого оттенка (основного хромата свинца) осаждение проводят в щелочной среде.

В лабораторных условиях хромат свинца может быть получен также сплавлением оксида свинца(II) с хроматом калия.

Применение

Пигмент

Основное историческое применение хромата свинца — в качестве жёлтого пигмента (свинцовый крон). Он обладает высокой укрывистостью, светостойкостью и устойчивостью к атмосферным воздействиям. Использовался в масляных, акриловых и алкидных красках, в полиграфии, для окраски пластмасс и резины.

В настоящее время в связи с токсичностью свинца и хрома(VI) применение хромата свинца в бытовых красках, игрушках и упаковке запрещено во многих странах, включая Россию (согласно Техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности игрушек» и другим нормативным актам). Однако он продолжает использоваться в промышленных покрытиях, например, для окраски дорожной разметки, а также в качестве пигмента для керамики и стекла.

Химический источник

Хромат свинца используется в аналитической химии для качественного и количественного определения ионов свинца и хромата. В частности, реакция образования жёлтого осадка хромата свинца является классической качественной реакцией на ион свинца(II).

Прочее

В прошлом хромат свинца применялся в качестве компонента фейерверков и сигнальных огней (для получения жёлтого цвета), а также в производстве аккумуляторов (в качестве добавки к активной массе положительных электродов).

Токсичность и опасность

Хромат свинца является высокотоксичным соединением. Он относится к I классу опасности (чрезвычайно опасные вещества) по ГОСТ 12.1.007-76. Токсичность обусловлена наличием в молекуле двух токсичных элементов: свинца и хрома(VI).

Свинец, содержащийся в соединении, способен накапливаться в организме (кумулироваться), поражая нервную систему, почки, костный мозг и репродуктивные органы. Хром(VI) является канцерогеном и мутагеном, способен вызывать рак лёгких и другие злокачественные новообразования при вдыхании пыли.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) хромата свинца в воздухе рабочей зоны в России составляет 0,01 мг/м³ (по свинцу). При работе с ним необходимо использовать средства индивидуальной защиты (респираторы, перчатки, защитные очки), а также обеспечить эффективную вентиляцию.

При попадании в организм через желудочно-кишечный тракт хромат свинца может вызывать острое отравление с симптомами: тошнота, рвота, боли в животе, диарея, поражение печени и почек. Хроническое отравление проявляется анемией, поражением нервной системы (свинцовая энцефалопатия), нарушением репродуктивной функции.

Экологические аспекты

Хромат свинца, попадая в окружающую среду (например, при разрушении окрашенных поверхностей или при промышленных выбросах), способен загрязнять почву и водоёмы. В воде он медленно растворяется, высвобождая ионы свинца и хрома(VI), которые токсичны для водных организмов. Соединение обладает высокой устойчивостью к разложению, что приводит к его накоплению в экосистемах.

В России и других странах действуют нормативы, ограничивающие содержание хромата свинца в промышленных сточных водах и выбросах в атмосферу. Утилизация отходов, содержащих хромат свинца, должна проводиться в соответствии с правилами обращения с отходами I класса опасности.

Источники

1. ГОСТ 12.1.007-76 «Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».
2. Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: И. Л. Кнунянц (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1.
3. Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. — М.: Химия, 1994.
4. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — Л.: Химия, 1977.
5. СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».
6. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности игрушек» (ТР ТС 008/2011).