Blei(IV)-oxid

Vorlage:Infobox Chemikalie

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

In der Natur kommt Blei(IV)-oxid als Minerale in der tetragonalen Modifikation Plattnerit und der orthorhombischen Modifikation Scrutinyit vor.

Gewinnung und Darstellung

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

<math>\mathrm{Pb^{2+} + 2\,H_2O \rightarrow PbO_2 + 4\,H^+ + 2\,e^-}</math>

<math>\mathrm{Pb^{2+} + 2\,H_2O \cdot Cl_2 \rightarrow PbO_2 + 4\,H^+ + 2\,Cl^-}</math>

Im Labor erfolgt die Darstellung über die Oxidation einer alkalischen Bleiacetat-Lösung mit Hypochlorit:<ref name="Brauer">Vorlage:Literatur</ref>

<chem>2 Pb(CH3COO)2 + Ca(OCl)2 + 4 NaOH -> </chem><chem>2 PbO2 + CaCl2 + 4 CH3COONa + 2 H2O</chem>

Eigenschaften

Datei:Lead dioxide.jpg

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.<ref>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. In: J. Phys.: Condens. Matter 1996, 8, S. 1631–1646. doi:10.1088/0953-8984/8/11/009.</ref>

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, beispielsweise zur Herstellung von Farbstoffen. 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 eingesetzt.

Toxizität

Blei(IV)-oxid ist teratogen, gesundheitsschädlich und umweltgefährlich. Außerdem ist es seit 2006 als karzinogen für den Menschen eingestuft (Kategorie 2: „Stoffe, die als krebserzeugend für den Menschen anzusehen sind, weil durch hinreichende Ergebnisse aus Langzeit-Tierversuchen oder Hinweise aus Tierversuchen und epidemiologischen Untersuchungen davon auszugehen ist, dass sie einen Beitrag zum Krebsrisiko leisten“).<ref name="DFG_2013">MAK- und BAT-Werte-Liste 2013, Mitteilung 49, Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe, Wiley-VCH Verlag, ISBN 978-3-527-67513-5, 2. Juli 2013, doi:10.1002/9783527675135.oth1 (freier Volltext)</ref>

Einzelnachweise