硫化鉛(II)のソースを表示

{{chembox
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| ImageName = Lead(II) sulfide
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|Section2={{Chembox Properties
| Formula = PbS
| MolarMass = 239.30 g/mol
| Density = 7.60 g/cm<sup>3</sup><ref>{{cite book | last =Patnaik | first =Pradyot  | year = 2003 | title =Handbook of Inorganic Chemical Compounds | publisher = McGraw-Hill | page = | isbn =0-07-049439-8 |  url= https://books.google.com/books?id=Xqj-TTzkvTEC&pg=PA119 | accessdate = 2009-06-06}}</ref>
| Solubility = 2.6{{e|-11}} kg/kg （計算値、pH7）<ref>{{cite book|author=W. Linke|title=Solubilities. Inorganic and Metal-Organic Compounds|volume=2|page=1318|publisher= American Chemical Society|location= Washington, D.C.|year= 1965}}</ref> 8.6{{e|-7}} kg/kg<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=cl1Kry_k6ZUC&pg=PA206|title= Handbook of Chemical Risk Assessment|author=Ronald Eisler|publisher=CRC Press|year= 2000|isbn=1-56670-506-1}}</ref> 
| SolubilityProduct = 9.04{{e|-29}}
| MeltingPtC = 1118
| BoilingPtC = 1281
| RefractIndex = 3.91
  }}
|Section3={{Chembox Structure
| CrystalStruct = [[塩化ナトリウム]]型（立方晶）, [[Pearson symbol|cF8]]
| SpaceGroup = Fm{{overline|3}}m, No. 225
| Coordination = 正八面体型 (Pb<sup>2+</sup>)<br />正八面体型 (S<sup>2−</sup>)
| LattConst_a = 5.936 <ref>http://www.springermaterials.com/docs/pdf/10681727_889.html</ref>
  }}
|Section4={{Chembox Thermochemistry
| DeltaHf = –98.7 kJ/mol
| Entropy = 91.3 J/mol
| HeatCapacity = 46.02 J/{{℃}} mol
  }}
|Section7={{Chembox Hazards
| ExternalSDS = [http://msds.chem.ox.ac.uk/LE/lead_sulfide.html External MSDS]
| EUClass = 生殖毒性 Repr. Cat. 1/3<br />有害 ('''Xn''')<br />環境毒性 ('''N''')
| RPhrases = {{R61}}, {{R20/22}}, {{R33}}, {{R62}}, {{R50/53}}
| SPhrases = {{S53}}, {{S45}}, {{S60}}, {{S61}}
| NFPA-H = 2
| NFPA-F = 0
| NFPA-R = 0
| NFPA-S = 
| FlashPt = 不燃性
  }}
|Section8={{Chembox Related
| OtherAnions = [[酸化鉛(II)]]<br />[[セレン化鉛(II)]]<br />[[テルル化鉛(II)]]
| OtherCations = [[一硫化炭素]]<br />[[一硫化ケイ素]]<br />[[硫化ゲルマニウム(II)]]<br />[[硫化スズ(II)]]
| OtherCompounds = [[硫化タリウム]]<br />[[硫化鉛(IV)]]<br />[[硫化ビスマス]]
  }}
}}

'''硫化鉛(II)'''（りゅうかなまり に、{{lang-en-short|lead(II) sulfide}}）は、化学式[[鉛|Pb]][[硫黄|S]]をもつ[[無機化合物]]である。[[方鉛鉱]]とも呼ばれる基礎的な鉱物で、[[鉛]]の最も重要な化合物である。[[半導体]]として特殊用途に用いられる。

== 基本的性質・合成・関連物質 ==
[[硫化水素]]または[[硫化物]]を鉛イオンの水溶液に加えると、黒色の沈殿として得られる。
: <chem>Pb^{2+}\ + H2S -> PbS\ + 2 H^+</chem>
この反応の平衡定数は、3{{e|6}} mol/Lである<ref>{{RubberBible86th}}</ref>。

無色または白色から黒色への劇的な色の変化を伴うこの反応は、[[定性無機分析]]に用いられていた。現在でも、硫化水素または硫化物の存在を検出する常法として、[[酢酸鉛]]試験紙がある。

関連する[[セレン化鉛(II)]]、[[テルル化鉛(II)]]と同様、半導体としての性質を示す<ref>{{cite book|author1=Vaughan, D. J. |author2=Craig, J. R. |title=Mineral Chemistry of Metal Sulfides|publisher= Cambridge University Press|location= Cambridge|year= 1978|isbn=0-521-21489-0}};</ref>。また、もっとも古くから用いられてきた半導体でもある<ref>C.Michael Hogan. 2011. [http://www.eoearth.org/article/Sulfur?topic=49557 ''Sulfur''. Encyclopedia of Earth, eds. A.Jorgensen and C.J.Cleveland, National Council for Science and the environment, Washington DC]</ref>。その他のIV-VI族半導体と異なり、[[塩化ナトリウム]]型の結晶構造を持つ。

鉛の主要鉱物として、化学変換に多大な努力がなされてきた。主なプロセスは[[精錬]]であり、生成した[[酸化物]]を還元して金属鉛を得る。

この二段階反応の理論的な化学反応式は以下の通りである<ref>{{cite book|author1=Charles A. Sutherland |author2=Edward F. Milner |author3=Robert C. Kerby |author4=Herbert Teindl |author5=Albert Melin |author6=Hermann M. Bolt |title=Lead. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry|year= 2005 |publisher=Wiley-VCH|location= Weinheim|doi=10.1002/14356007.a15_193.pub2}}</ref>。
: <chem>2PbS + 3O2 -> 2PbO + 2SO2</chem>
: <chem>PbO + C -> Pb + CO</chem>

[[二酸化硫黄]]は[[硫酸]]に変換される。

=== ナノ粒子 ===
硫化鉛(II)を含む[[ナノ粒子]]と[[量子ドット]]は詳細に研究されている<ref>{{Cite journal|title = The Quantum Mechanics of Larger Semiconductor Clusters ("Quantum Dots")|url = https://doi.org/10.1146/annurev.pc.41.100190.002401|journal = Annual Review of Physical Chemistry|date = 1990-01-01|pages = 477–496|volume = 41|issue = 1|doi = 10.1146/annurev.pc.41.100190.002401|first3 = L. E.|last3 = Brus}}</ref>。
伝統的に、このような物質は、鉛の塩と、様々な硫化物イオン源を組み合わせて作られる<ref>{{Cite journal|title = Coated semiconductor nanoparticles; the cadmium sulfide/lead sulfide system's synthesis and properties|url = http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100106a015|journal = The Journal of Physical Chemistry|date = 2002-05-01|pages = 895–901|volume = 97|issue = 4|doi = 10.1021/j100106a015|language = EN|first = H. S.|last = Zhou|first2 = I.|last2 = Honma|first3 = H.|last3 = Komiyama|first4 = Joseph W.|last4 = Haus}}</ref><ref>{{Cite journal|title = A novel and simple one-step solid-state reaction for the synthesis of PbS nanoparticles in the presence of a suitable surfactant|url = http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002554080100678X|journal = Materials Research Bulletin|date = 2001-09-15|pages = 1977–1984|volume = 36|issue = 11|doi = 10.1016/S0025-5408(01)00678-X|first = Wenzhong|last = Wang|first2 = Yingkai|last2 = Liu|first3 = Yongjie|last3 = Zhan|first4 = Changlin|last4 = Zheng|first5 = Guanghou|last5 = Wang}}</ref>。
近年、硫化鉛(II)のナノ粒子は太陽電池に応用されつつある<ref>{{Cite journal|title = PbS and CdS Quantum Dot-Sensitized Solid-State Solar Cells: "Old Concepts, New Results"|url = http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.200900081/abstract|journal = Advanced Functional Materials|date = 2009-09-09|issn = 1616-3028|pages = 2735–2742|volume = 19|issue = 17|doi = 10.1002/adfm.200900081|language = en|first = HyoJoong|last = Lee|first2 = Henry C.|last2 = Leventis|first3 = Soo-Jin|last3 = Moon|first4 = Peter|last4 = Chen|first5 = Seigo|last5 = Ito|first6 = Saif A.|last6 = Haque|first7 = Tomas|last7 = Torres|first8 = Frank|last8 = Nüesch|first9 = Thomas|last9 = Geiger}}</ref>。

== 安全性 ==
硫化鉛(II)は非常に溶解性が低いため、ほとんど無害であるが、精錬における熱分解によって、危険な[[粉塵]]を生じる<ref>[http://www.espimetals.com/msds%27s/leadsulfide.pdf Lead sulfide MSDS]</ref>。

硫化鉛(II)は溶解性が低く、血液のpHでは安定な物質であるため、鉛の化合物としては無害なほうであろう<ref>{{cite journal|title=Studies on the Toxicity of Various Lead Compounds Given Intravenously|author1=Fritz Bischoff |author2=L. C. Maxwell |author3=Richard D. Evens |author4=Franklin R. Nuzum |journal= Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics|year= 1928|volume=34 |issue=1 |pages=85–109|url= http://jpet.aspetjournals.org/content/34/1/85.abstract}}</ref>。

[[炭酸鉛]]類を用いて硫化鉛(II)を合成する際には、大きな安全上のリスクがある。炭酸鉛は特に溶解性が高く、[[鉛中毒|生理学的に好ましくない状態]]をもたらす。

== 応用 ==
以前、硫化鉛(II)は黒色の顔料として用いられていたが、近年では古くから知られていた半導体としての特性が研究されている<ref>{{cite journal |doi=10.1088/0370-1301/64/7/110 |title=Lead Sulphide – An Intrinsic Semiconductor |year=1951 |author=[[E. H. Putley|Putley, E H]] |journal=Proceedings of the Physical Society | series = Series B | volume=64 |pages=616 |last2=Arthur |first2=J B}}</ref>。

=== 赤外線センサー（光導電体） ===
硫化鉛(II)は[[赤外線センサー]]の素子として、もっとも古く、もっとも身近である。放射による素子の温度上昇に反応する熱センサーとは異なり、硫化鉛(II)は赤外線センサーとして、放射された光子に直接反応する。

硫化鉛(II)素子を用いて放射を検出する方法は二通りある。光子が硫化鉛(II)素子に当たるときに生じる微弱電流か、光子による素子の電気抵抗の変化が観測されるが、後者がよく用いられる。室温では、硫化鉛(II)は波長1-2.5 [[マイクロメートル|μm]]の放射に反応する。この波長領域は、短波長赤外線(SWIR)と呼ばれる赤外領域の短波長側に相当する。この波長は、非常に高温の物体のみが放射する。

[[液体窒素]]や[[ペルティエ素子]]を用いて硫化鉛(II)素子を冷却すると、検出する波長領域はおよそ2-4 [[μm]]に変化する。この波長を放射する物体はいまだ数百{{℃}}という高温のはずであるが、冷却されていないセンサーが検出する温度ほどは高くない。

同じ目的に用いられるその他の化合物には、[[アンチモン化インジウム]] (InSb) や [[テルル化カドミウム水銀]] (HgCdTe)があり、より長波長の赤外線の検出については、これらの方がやや優れている。

高い[[誘電率]]のため、[[ケイ素]]、[[ゲルマニウム]]、InSb、HgCdTeと比較して、検出器としての動作は遅い。

== 天文学 ==
[[金星]]の高度2.6 km以上の大気は、輝きのある物質で覆われている。この物質の成分は完全にはわかっていないが、地球で水の氷が[[雪]]として降るのと同様に、金星では硫化鉛(II)の結晶が雪として降っているという説がある（[[金星の雪]]を参照）。もしそうならば、他の惑星でこの物質が同定された初のケースになる。比較的考えにくいが、[[硫化ビスマス]]や[[テルル]]という説もある<ref>{{cite news|url=http://news-info.wustl.edu/news/page/normal/633.html|accessdate=2009-07-07|title='Heavy metal' snow on Venus is lead sulfide|publisher= Washington University in St. Louis}}</ref>。

== 脚注 ==
{{reflist|30em}}

== 参考文献 ==
* 山口勝也. "[https://doi.org/10.2150/jieij1917.49.5_247 化学沈着法による PbS 光導電セルの試作.]" 照明学会雑誌 1965年 49巻 5号 p.247-253, {{doi|10.2150/jieij1917.49.5_247}}

== 関連項目 ==
* {{ill|セレン化鉛(II)|en|Lead selenide}}
* [[テルル化鉛]]

== 外部リンク ==
{{Commons category|Lead(II) sulfide}}
* [http://www.atsdr.cdc.gov/HEC/CSEM/lead/ Case Studies in Environmental Medicine (CSEM): Lead Toxicity]
* [http://www.atsdr.cdc.gov/tfacts13.html ToxFAQs: Lead]
* [http://www.npi.gov.au/database/substance-info/profiles/50.html National Pollutant Inventory – Lead and Lead Compounds Fact Sheet]

{{鉛の化合物}}

{{DEFAULTSORT:りゆうかなまりに}}
[[Category:鉛の化合物]]
[[Category:硫化物]]