Blei(IV)-oxid

Kristallstruktur
__ Pb4+      __ O2−
Kristallsystem	tetragonal (Rutil-Typ) [1]
Raumgruppe	P42/mnm [1]
Gitterkonstanten	a=496 pm, c=338 pm[1]
Koordinationszahlen	Pb: 6, O: 3[1]
Allgemeines
Name	Blei(IV)-oxid
Andere Namen	Bleidioxid Bleiperoxid Bleisuperoxid Plattnerit
Verhältnisformel	PbO2
CAS-Nummer	1309-60-0
Kurzbeschreibung	brauner bis dunkelbrauner Feststoff[2]
Eigenschaften
Molare Masse	239,2 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	9,4 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	thermische Zersetzung: 290 °C[2]
Löslichkeit	fast unlöslich in Wasser[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3] Gefahr H- und P-Sätze H: 272-360Df-302-332-410 EUH: keine EUH-Sätze P: 201-​273-​308+313 [3] EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [4] Giftig Umwelt- gefährlich (T) (N) R- und S-Sätze R: 61-20/22-33-62-50/53 S: 53-45-60-61
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Blei(IV)-oxid ist eine Verbindung der Elemente Blei und Sauerstoff mit der Verhältnisformel PbO₂. Es ist ein dunkelbraunes Pulver, das eine stark oxidierende Wirkung besitzt.

Vorkommen

Natürlich kommt Blei(IV)-oxid als Mineral Plattnerit vor.^[5]

Gewinnung und Darstellung

Blei(IV)-oxid wird technisch entweder über elektrolytische Oxidation oder über chemische Oxidation mit starken Oxidationsmitteln wie Chlor hergestellt:

$\mathrm{Pb^{2+} + 2\,H_2O \rightarrow PbO_2 + 4\,H^+ + 2\,e^-}$

$\mathrm{Pb^{2+} + 2\,H_2O \cdot Cl_2 \rightarrow PbO_2 + 4\,H^+ + 2\,Cl^-}$

Eigenschaften

Blei(IV)-oxid

Physikalische Eigenschaften

Es sind fünf Modifikationen von Blei(IV)-oxid bekannt. Sie lassen sich durch Druck- und Temperaturänderungen ineinander überführen. Bis zu einem Druck von 4 GPa (bei 200 °C 1,3 GPa) kristallisiert Blei(IV)-oxid in der tetragonalen β-Modifikation mit Rutilstruktur. Bei höheren Drücken bis zu 7 GPa (bei 300 °C 6 GPa) liegt die orthorhombische α-Struktur vor. Anschließend verändert sich die Struktur zu einem kubischen Kristallsystem und entspricht dabei einer defekten Fluorit-Struktur. Ab 11,4 GPa ist die Struktur orthorhombisch und entspricht derjenigen von Zirconiumdioxid. Ab 29 GPa liegt schließlich eine orthorhombische, dem Cotunnit entsprechende Struktur vor.^[6]

Chemische Eigenschaften

α-PbO₂ ist aufgrund des Inert-Pair-Effekts ein starkes Oxidationsmittel, wobei die Oxidationsstufe 2 der Oxidationsstufe 4 bevorzugt ist.
Es geht beim Erhitzen unter Abspaltung von Sauerstoff zuerst in das Blei(II,IV)-Mischoxid und oberhalb von 550 °C in Blei(II)-oxid über.

Verwendung

Aufgrund des hohen Oxidationsvermögens wird Bleidioxid sowohl großtechnisch als auch im Labor viel verwendet. Man verwendet es zur Herstellung von Farbstoffen, Chemikalien und als Reibmasse an Streichhölzern. Außerdem findet es Anwendung in der Feuerwerkerei, als Elektrode in Akkumulatoren und zur Härtung von Sulfidpolymeren.

Blei(IV)-oxid wird in der organischen Chemie als starkes Oxidationsmittel verwendet.

Sicherheitshinweise

Blei(IV)-oxid ist teratogen, gesundheitsschädlich und umweltgefährlich. Außerdem sollte es als cancerogen für den Menschen angesehen werden (Krebserzeugend: Kategorie 2).^[3] Die maximale Arbeitsplatz-Konzentration beträgt 0,1 mg·m^-3. Blei(IV)-oxid ist in die CH-Giftklasse 1 (sehr starke Gifte) eingestuft.^[7]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d} P. D'Antonio: Powder Neutron Diffraction Study of Chemically Prepared β-Lead Dioxide, in: Acta Cryst., 1980, B36, 2394-2397
2. ↑ ^{a b c d} Datenblatt Blei(IV)-oxid bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
3. ↑ ^{a b c} Eintrag zu CAS-Nr. 1309-60-0 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 13. März 2011 (JavaScript erforderlich).
4. ↑ Nicht explizit in RL 67/548/EWG, Anh. I gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Bleiverbindungen“; Eintrag in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 31. März 2009 (JavaScript erforderlich)
5. ↑ Mineralienatlas: Plattnerit
6. ↑ J. Haines, J. M. Léger and O. Schulte: "The high-pressure phase transition sequence from the rutile-type through to the cotunnite-type structure in PbO₂", J. Phys.: Condens. Matter 1996, 8, S. 1631–1646. doi:10.1088/0953-8984/8/11/009
7. ↑ IGS-Giftliste