산화 납(II)

3. 제법

산화 납(II)(PbO)은 납 금속을 공기 중에서 약 600°C로 가열하거나, 질산 납(II) 또는 탄산 납(II)을 열분해하여 제조할 수 있다. 또한, 조(粗) 납 광석(주로 방연석)을 금속 납으로 정제하는 과정에서 중간 생성물로 대규모 생산되기도 한다. 방연석은 약 1000°C에서 산화물로 변환된다.^[3][4]

3. 1. 납 금속 가열

3. 2. 질산 납(II) 또는 탄산 납(II) 열분해

3. 3. 납 광석 제련

3. 4. 기타 제법

• '''바튼 팟 방식:''' 정제된 용융 납 방울을 강제 공기 흐름 하에 용기에서 산화시켜 사이클론 분리기와 같은 분리 시스템으로 옮겨 추가 처리한다.^[5][6] 이 방법으로 생성된 산화물은 주로 α-PbO와 β-PbO의 혼합물이다. 전체 반응은 다음과 같다.

• '''볼 밀 방식:''' 납 공을 냉각된 회전 드럼에서 산화시킨다. 산화는 공의 충돌에 의해 이루어진다. 바튼 팟 방식과 마찬가지로 공기 공급 및 분리기도 사용할 수 있다.^[5]

4. 구조

X선 결정학으로 결정된 바와 같이, 산화 납(II)의 두 가지 다형체, 정방정계 및 사방정계는 피라미드형 4배위 납 중심을 특징으로 한다. 정방정계 형태에서 4개의 납-산소 결합은 길이가 같지만, 사방정계에서는 2개는 짧고 2개는 더 길다. 이러한 피라미드형 성질은 입체적으로 활성인 비공유 전자쌍의 존재를 나타낸다.^[7] PbO가 정방정계 격자 구조로 나타날 때 이를 리사지라고 부르며, PbO가 사방정계 격자 구조를 가질 때는 마시코트라고 부른다. PbO는 제어된 가열 및 냉각을 통해 마시코트에서 리사지로, 또는 그 반대로 변환될 수 있다.^[8] 정방정계 형태는 보통 빨간색 또는 주황색을 띠는 반면, 사방정계는 보통 노란색 또는 주황색을 띠지만, 색상은 구조의 매우 신뢰할 수 있는 지표는 아니다.^[9] PbO의 정방정계 및 사방정계 형태는 드문 광물로 자연적으로 발생한다.

5. 반응

산화 납(II)는 양쪽성을 띠는데, 이는 산과 염기 모두와 반응한다는 것을 의미한다. 산과 반응하면 Pb²⁺ 염을 형성하며, [Pb₆O(OH)₆]⁴⁺와 같은 옥소 클러스터를 중간체로 거친다. 강염기와 반응하면 PbO는 용해되어 플럼바이트(플럼베이트(II)라고도 함) 염을 형성한다.^[13]

:PbO + H₂O|물^영어 + OH⁻ → [Pb(OH)₃]⁻

금속 납은 약 1200°C에서 PbO를 일산화 탄소로 환원시켜 얻는다.^[12]

:PbO + CO → Pb + 이산화 탄소

이 물질의 적색 및 황색 형태는 작은 엔탈피 변화와 관련이 있다.

:PbO_(적색) → PbO_(황색) Δ''H'' = 1.6 kJ/mol

6. 응용 분야

산화 납(II)은 납 유리 제조에 널리 사용된다. 유리에 산화 납(II)을 사용하면 굴절률을 높이고, 분산을 줄이며(즉, 아베 수 감소), 점도를 낮추고, 전기적 저항을 높이며, X-선 흡수 능력을 향상시키는 등 여러 이점이 있다.^[14] 산업용 세라믹에 산화 납(II)을 첨가하면 재료가 자기적, 전기적으로 더 불활성이 되어 큐리 온도를 높이기도 한다.^[14] 이외에도 고무의 가황과 특정 안료 및 페인트 생산에도 사용된다.^[15]

6. 1. 전통적 용도

6. 2. 현대적 용도

7. 건강 문제

산화 납은 먹거나 흡입하면 치명적일 수 있다. 피부, 눈, 호흡기를 자극하며, 잇몸 조직, 중추신경계, 신장, 혈액, 생식계에 영향을 준다. 식물과 포유류에 생물 축적될 수 있다.^[29] 납 중독을 일으키기 때문에 안료 등에서는 사용되지 않게 되었다.^[23][25]

참조

_[1] 서적 Lead Chemicals https://books.google[...] International Lead Zinc Research Organization
_[2] 문서 Lead compounds (as Pb)
_[3] 간행물
_[4] 학술지 Thermal and XRD analysis of Egyptian galena
_[5] 학술지 A comparison of barton-pot and ball-mill processes for making leady oxide https://dx.doi.org/1[...] 1987-02-01
_[6] 서적 Lead-acid batteries : science and technology : a handbook of lead-acid battery technology and its influence on the product https://www.worldcat[...] 2017
_[7] citation Structural Inorganic Chemistry https://archive.org/[...] Clarendon Press 1984
_[8] 서적 A Textbook Of Inorganic Chemistry New Age International
_[9] 서적 Lead Manufacturing in Britain: A History https://books.google[...] Croom Helm 1983
_[10] 학술지 Modelling the crystal structures of Aurivillius phases
_[11] 웹사이트 ICSD Entry: 94333 https://www.ccdc.cam[...] Cambridge Crystallographic Data Centre 2021-06-01
_[12] 웹사이트 Lead Processing @ Universalium.academic.ru http://universalium.[...]
_[13] citation Inorganic Chemistry Academic Press/De Gruyter
_[14] 서적 Ceramic and Glass Materials: Structure, Properties and Processing https://books.google[...] Springer
_[15] 간행물 Lead Compounds
_[16] 서적 Image Performance in CRT Displays https://books.google[...] SPIE Press 2003-12-05
_[17] 간행물 Lead
_[18] 간행물 1,4-Diphenylbutadiene
_[19] 웹사이트 Lead(II) oxide http://www.ilo.org/s[...] International Occupational Safety and Health Information Centre 2009-06-06
_[20] 학술지 Thermal and XRD analysis of Egyptian galena
_[21] 서적 Archaeomineralogy https://books.google[...]
_[22] 서적 Lead Manufacturing in Britain: A History https://books.google[...]
_[23] 웹사이트 ピータンの食べ過ぎで鉛中毒に＝「無鉛」ピータンも危険？！―中国 http://www.recordchi[...] レコードチャイナ 2013-06-09
_[24] 간행물 Lead Compounds
_[25] 웹사이트 一酸化鉛 https://kotobank.jp/[...] コトバンク
_[26] 웹사이트 ピータンの食べ過ぎで鉛中毒に＝「無鉛」ピータンも危険？！―中国 http://www.recordchi[...] レコードチャイナ 2021-12-09
_[27] 웹사이트 Blei(II)-oxid http://www.emdmillip[...] Merck
_[28] 문서 Lead compounds (as Pb)
_[29] 웹인용 Lead(II) oxide http://www.ilo.org/s[...] International Occupational Safety and Health Information Centre 2009-06-06