Свинец (Pb от лат. Plumbum) — это химический элемент, который находится в IV группе Таблицы Менделеева. Люди научились обрабатывать и использовать свинец задолго до железа благодаря его податливости и мягкости. В современном мире он также очень широко применяется, и присутствует в виде различных элементов в каждом доме. А так свинец — это металл матового серого цвета.
1. Доподлинно неизвестно, когда свинец впервые начал использоваться первобытными людьми. Самой старой свинцовой археологической находкой являются бусы, которым около 8500 лет. Древние египтяне знали о свинце ещё 3-4 тысячи лет назад. Из этого металла они иногда изготавливали статуэтки.
Древние римляне изготавливали из свинцовых труб водопроводы, не зная о том, что этот металл токсичен. Считалось даже, что свинец, добавленный в вино, улучшает его вкус. Поэтому почти каждый римлянин был отравлен свинцом. Именно поэтому некоторые исследователи даже считают, что свинец явился чуть ли основной причиной падения Древнего Рима. Средневековые алхимики ассоциировали свинец с планетой Сатурн.
Свинец. Химические и физические свойства. Часть 1
2. Свинец очень похож на олово, очень часто их путали, поэтому в большинстве западнославянских языков свинец это олово. Зато слово «свинец» встречается в литовском (svinas) и латышском (svin) языках. Свинец в переводе на английский lead, на голландский lood. Видимо отсюда и пошло слово «лудить», т.е. покрывать изделие слоем олова (или свинца).
Не до конца понятно также происхождение латинского слова Plumbum, от которого произошло английское слово plumber – водопроводчик. Дело в том, что когда-то водопроводные трубы «запечатывали» свинцом, «пломбировали» (франц. plomber «запечатывать свинцом»). Кстати, отсюда же всем известное слово «пломба».
Но на этом путаница не заканчивается, греки всегда называли свинец «молибдос», отсюда и латинское «molibdaena», незнающему человеку легко спутать это название с наименованием химического элемента молибден. Так в древности называли блестящие минералы оставляющие тёмный след на светлой поверхности. Этот факт оставил свой след в немецком языке: «карандаш» по-немецки называется Bleistift, т.е. свинцовый стержень.
3. Англичанин Джордж Равенскрофт в 1673 году усовершенствовал состав стекла, добавив к исходным компонентам оксид свинца и таким образом получил легкоплавкое блестящее стекло, которое было очень похоже на натуральный горный хрусталь. А в конце 18 века Георг Страсс при производстве стекла сплавил вместе белый песок, поташ и оксид свинца, получив такое чистое и блестящее стекло, что его сложно было отличить от алмаза. Отсюда и пошло название «стразы», по сути подделка под драгоценные камни. К сожалению, среди современников Страсс прослыл мошенником и его изобретение находилось в забвении до тех пор, пока в начале XX века Даниэль Сваровски не смог сделать из производства страз целую индустрию моды и направление искусства.
4. Свинец легко выделяется из рудных месторождений. Основные источники свинца — галенит, англезит и церуссит. В руде со свинцом очень часто соседствуют другие металлы, например, цинк, кадмий и висмут. В самородном виде свинец встречается исключительно редко.
Опасности свинца.
5. До 70-х годов XX века в бензин для повышения октанового числа добавлялись свинцовые присадки. Позднее они была запрещены из-за огромного вреда, наносимого окружающей среде.
6. Сразу после изобретения огнестрельного оружия люди стали изготавливать пули для него именно из свинца.
7. Свинец ранее входил в состав белой и красной красок, ими писали почти все старинные художники.
8. Свинец очень тяжелый металл, он тяжелее железа в полтора раза, а алюминия в четыре. Недаром в русском языке слово «свинцовый» является в некоторой мере синонимом тяжести.
9. Свинец очень легкоплавкий металл, он плавится уже при 327 ° С. Кстати, на поверхности планеты Венера, где температура превышает 420-450 градусов, он пребывает в жидком состоянии.
10. Свинец очень малоактивный металл, провести с ним реакцию или растворить его не составляет никакого труда даже при комнатной температуре.
11. Большая часть всего добываемого на Земле свинца идёт на изготовление аккумуляторов.
12. В 1888 и 1898 гг. мировое производство свинца составляло 525 и 781 тыс. т. В числе ведущих производителей тогда были США (138 и 201 тыс. т) и Испания (129 и 179 тыс. т). «В отношении к свинцу, — писал Д.И. Менделеев, — русское производство ничтожно (2-3 тыс. т в год), а Россия потребляет ежегодно около 40 тыс. т». Объём современного производства свинца составляет более 2,5 миллионов тонн в год.
13. Под воздействием кислорода свинец, как и алюминий, очень быстро окисляется, поэтому он обычно выглядит снаружи грязно-сером, а на изломе или срезе блестит, как серебро.
14. В этом металле не растворяются никакие газы, даже если его расплавить до жидкого состояния.
15. Серная кислота крепостью даже в 80% не способна разъесть свинец, поэтому в химической промышленности этот металл тоже востребован.
16. Из всех материалов именно свинец предоставляет высокую защиту от радиации.
17. Закалённым острым ножом вполне можно разрезать свинцовый слиток пополам.
18. В человеческом организме свинец имеет тенденцию накапливаться в костной ткани, вытесняя и замещая собой кальций, что приводит к тяжёлым заболеваниям. Как и многие другие тяжелые металлы, свинец (в виде ионов) блокирует деятельность некоторых ферментов.
Было установлено, что их активность снижается в 100 раз при увеличении концентрации свинца в крови в 10 раз – с 10 до 100 микрограммов на 100 мл крови. При этом развивается анемия, поражаются кроветворная система, почки и мозг, снижается интеллект. Особенно опасен свинец для детей, так как он вызывает задержку в развитии. В организме взрослого человека присутствует около 100 мг данного металла.
Проведённые в США исследования установили прямую зависимость между частотой совершения преступлений и уровнем свинцового заражения в конкретной местности. Чем окрестности чище, тем преступлений меньше.
21. Одной из венецианских «достопримечательностей» является средневековая тюрьма для государственных преступников, соединенная «Мостом вздохов» с Дворцом дожей. Особенность этой тюрьмы заключается в наличии необычных «VIP» камер на чердаке под крышей из свинца. В летний зной узник изнывал от жары, порой задыхаясь насмерть в такой камере, зимой заключенный замерзал от холода. Прохожие на «Мосту вздохов» могли слышать стенания и мольбы узников, при этом постоянно осознавая силу и власть правителя, находящегося рядом — за стенами Дворца дожей…
Ещё по теме:
Ваш Промблогер №1 Игорь (ZAVODFOTO)!Подписывайтесь на мой канал, я Вам ещё много чего интересного покажу:https://zen.yandex.ru/zavodfoto
На данный момент я уже лично посетил более 400 предприятий, а вот и ссылки на все мои промрепортажи:
Я всегда рад новым друзьям, добавляйтесь и читайте меня в:
Источник: dzen.ru
Свинец
Свине́ц(лат. Plumbum), Pb, химический элемент IV группы короткой формы (14-й группы длинной формы) периодической системы ; атомный номер 82, атомная масса 207,2 а. е. м. Природный свинец – смесь стабильных изотопов 204 Рb (1,4 %), 206 Рb (23,6 %), 207 Рb (22,6 %) и 208 Рb (52,4 %); 206 Рb, 207 Рb и 208 Рb – члены природных радиоактивных рядов соответственно 238 U, 235 U и 232 Th; природные радиоизотопы 210 Рb (наиболее долгоживущий, период полураспада T1/222,3 года), 211 Рb, 212 Рb и 214 Рb. Наиболее долгоживущий искусственный радиоизотоп 205 Pb (T1/2около 15,3 млн лет).
Историческая справка
Свинец выплавляли из руды в Месопотамии, Малой Азии, Египте, Греции и Риме 8 тыс. лет назад; вероятно, это первый известный человеку металлургический процесс. Свинец применяли для покрытия керамики глазурью , изготовления монет и статуй (Древний Египет), листовой свинец служил настилом для сохранения влаги (Вавилон), материалом труб водопровода , обшивки деревянных корпусов кораблей (Древний Рим), кровли зданий (Британия) и др.
Использовали свинец для очистки золота и серебра методом купелирования . Геродот в 5 в. до н. э. писал о методе укрепления железных и бронзовых скоб в каменных плитах путём заливки отверстий свинцом. Такие скобы были найдены при раскопках Микен. С изобретением огнестрельного оружия свинец стал материалом для изготовления пуль и дроби. Вплоть до 17 в. свинец путали с оловом (лат. plumbum album – «белый свинец», т. е. олово; лат. plumbum nigrum – «чёрный свинец», собственно свинец). Происхождение названия «свинец» неясно.
Распространённость в природе
Содержание свинца в земной коре 1,3·10 −3 % по массе, в водах океана 0,03 мкг/дм 3 , в речных водах 0,2–8,7 мкг/дм 3 . Природный фон в атмосфере 2·10 −9 –5·10 −4 мкг/м 3 . В теле взрослого человека содержится 7–15 мг Pb. Известно около 80 минералов, содержащих Pb; промышленное значение имеют галенит PbS, англезит PbSO4, церуссит РbСО3, пироморфит Pb5(PO4)3Cl. В месте залегания свинцовых руд почва, растения и воды содержат до 1 % Pb.
Свойства
Конфигурация внешних электронных оболочек атома свинца 6s 2 6p 2 ; степени окисления +2 (наиболее характерная) и +4; энергии последовательной ионизации соответственно равны 715, 1450, 3081 и 4082 кДж/моль; электроотрицательность по Полингу 2,33; атомный радиус 175 пм, ковалентный радиус 146 пм, ионные радиусы (в скобках даны координационные числа ) Рb IV 79 пм (4), 92 пм (6), Рb II 112 пм (4), 133 пм (6).
Образец свинца. Образец свинца. Свинец – металл синевато-серого цвета, легкоплавкий, tпл327 °C, tкип1751 °C; плотность 11 341,5 кг/м 3 (20 °C); кристаллизуется в гранецентрированной кубической решётке . Свинец хороший поглотитель рентгеновского и γ-излучения ; поперечное сечение захвата тепловых нейтронов около 0,2·10 −28 м 2 . Слабо тепло- и электропроводен; диамагнетик ; температура перехода в сверхпроводящее состояние 7,2 К. Свинец мягок, пластичен, легко прокатывается в тончайшие листы. Твёрдость по Бринеллю 25–40 МПа; относительное удлинение при разрыве 50–70 %. Свинец практически не растворяет газообразные N2, CO, CO2, O2, SO2, H2.
Свинец – химически инертен. В сухом воздухе не окисляется, во влажном – тускнеет, покрываясь плёнкой оксидов, переходящих в присутствии СО2в осно́вную соль состава Рb2(CO3)(ОН)2. С кислородом образует оксиды Рb2О, РbО, РbО2, Рb3О4, Рb2О3.
При комнатной температуре не реагирует с разбавленными H2SO4и НСl, т. к. на поверхности образуются труднорастворимые PbSO4и РbСl2. С разбавленными азотной и уксусной кислотами образует хорошо растворимые Pb(NO3)2и Рb(СН3СОО)2, с концентрированной серной и соляной кислотами при нагревании – растворимые Pb(HSO4)2и Н2[РbСl4]. Взаимодействует с HF и щелочами в водном растворе только при нагревании, реагирует с лимонной , муравьиной и винной кислотами. Растворимые соли Pb(II) подвержены гидролизу , который при кипячении растворов приводит к осаждению осно́вных солей.
Производные Pb(IV) можно получить электролизом подкислённых растворов солей Pb(II). Наиболее известные среди них сульфат свинца(IV) Pb(SO4)2и ацетат свинца(IV) Рb(ОСОСН3)4. Производные Pb(IV), как правило, подвергаются необратимому гидролизу; в случае PbCl4под действием воды происходит образование PbCl2и выделение Cl2( окислительно-восстановительная реакция ). При разрядке свинцового аккумулятора Pb(IV) служит окислителем ( Р b + Р b O 2 + 2 H 2 S O 4 = 2 P b S O 4 + 2 Н 2 О Рb+РbO_2+2H_2SO_4 =2PbSO_4+2Н_2О Р b + Р b O 2 + 2 H 2 S O 4 = 2 P b S O 4 + 2 Н 2 О ). С расплавами щелочей оксиды Pb(IV) и Pb(II) дают двойные оксиды, например (Na2Pb)O3, (Na2Pb)O2; в концентрированных растворах щелочей при нагревании образуются гидроксокомплексы типа Na2[Рb(ОН)6].
При нагревании свинец реагирует с галогенами , образуя производные Pb(II) и Pb(IV): РbI2, РbВr2, PbCl2, РbВr4, PbCl4, PbF4; с серой при нагревании свинец даёт PbS. Гидриды для свинца не характерны. Важное органическое производное свинца – тетраэтилсвинец Pb(C2H5)4.
Получение
Основной источник Pb – сульфидные полиметаллические руды . Обогащая руды (1–5 % Рb) методом флотации , получают свинцовые концентраты (содержащие 40–75 % Рb, 5–10 % Zn, до 5 % Сu, благородные металлы и Bi). Технология получения свинца включает агломерирующий обжиг сульфидных концентратов, шахтную восстановительную плавку агломерата и рафинирование чернового свинца.
При обжиге PbS окисляется кислородом воздуха, продуваемого в расплав , содержащий добавки флюсов (SiO2, CaCO3, Fe2O3): 2 P b S + 3 О 2 = 2 Р b О + 2 S O 2 2PbS+3О_2=2РbО+2SO_2 2 P b S + 3 О 2 = 2 Р b О + 2 S O 2 . В готовом агломерате содержится 35–45 % Рb и 1,2–3 % S (в том числе в виде сульфатов ). Агломерат смешивают с коксом и направляют на восстановительную плавку в шахтные печи , в которые подаётся воздух или воздушно-кислородная смесь. В печи протекает двухстадийная экзотермическая реакция ( 2 P b S + 3 O 2 = 2 P b O + 2 S O 2 2PbS+3O_2=2PbO+2SO_2 2 P b S + 3 O 2 = 2 P b O + 2 S O 2 и P b S + 2 Р b О = 3 Р b + S O 2 PbS+2РbО=3Рb+SO_2 P b S + 2 Р b О = 3 Р b + S O 2 ), продукт которой – черновой свинец (извлечение Рb достигает 90–94 %).
Отходы процесса плавки ( шлаки ) направляются на дальнейшую переработку для извлечения Zn. Образующаяся при шахтной плавке (и агломерации) пыль служит исходным сырьём для извлечения редких и рассеянных элементов. Черновой свинец содержит 93–98 % Рb и примеси: Сu (1–5 %), Sb, As, Sn (0,5–3 %), Bi (0,05–0,4 %) и др. Очистку чернового свинца производят пирометаллургическим или электролитическим способом. Объём мирового производства свинца около 10,18 млн т/год (2018).
Применение
До 45 % от общего потребления свинца идёт на производство электродов аккумуляторов ; до 20 % – на изготовление проводов, кабелей и покрытий к ним. Свинец используют для изготовления футеровки , труб и аппаратуры в химической промышленности. Применяют сплавы свинца с Sn, Са, Sb, Cu, As, Cd. В строительстве свинец используют в качестве изоляции, уплотнителя швов, стыков, при создании сейсмостойких фундаментов, в военной технике – для изготовления шрапнели и сердечников пуль. Экраны из свинца служат для защиты от радиоактивного и рентгеновского излучений. Соединения свинца входят в состав пигментов , эмалей , стёкол , керамики , материалов оптоэлектроники и т. д.
Свинец токсичен . Основные источники загрязнения свинцом окружающей среды: металлургические предприятия, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания , сточные воды промышленных предприятий и др.
Аликберова Людмила Юрьевна . Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2015.
в 10:53 (GMT+3) Обратная связь
Информация
Области знаний: Общие вопросы химии Символ: Pb Атомный номер: 82 Группа элементов: Постпереходные металлы Относительная атомная масса: 207,2 а. е. м. Радиус атома: 175 пм Электроотрицательность: 2,33 ед. по шкале Полинга Агрегатное состояние: Твёрдое Плотность: 11,3415 г/см³ при 20 °C Температура плавления: 327 °C Температура кипения: 1751 °C
Источник: bigenc.ru
Свинец. Описание, свойства, происхождение и применение металла
Свинец – это тяжелый металл, который характеризуется серебристо-белым цветом, сравнительной легкоплавкостью, ковкостью, плотностью 11,35 г/см³. Это токсичный металл. Люди узнали о нем в глубокой древности.
Немного истории
Людьми свинец стал применяться уже несколько тысяч лет назад, так как он распространен довольно широко, добывается и обрабатывается без особых сложностей. Он плавится и хорошо куется. Первый металлургический процесс, который использовался человечеством – это была выплавка свинца.
В культуре Чатал-Хююк были найдены бусы из этого металла, предположительно выплавленные в 6400 годах до нашей эры. Древнейшая статуэтка женщины, найденная в Египте, относится к временам первой династии, датируемым 3100-2900 годам до нашей эры. На данный момент она хранится в Британском музее. В Древнем Египте были распространены свинцовые медальоны.
В раннем бронзовом веке применение свинца было наравне с мышьяком и сурьмой. В Ветхом Завете даже есть указание на свинец в качестве конкретного металла.
В алхимии он ассоциируется с планетой Сатурн. Олово, сурьму и свинец в давние времена не различали, считали их подвидами одного материала.
Происхождение наименования
На данный момент сложно судить, откуда произошло слово «свинец». В языках славянской группы этот металл называет олово. А в языках балтийской группы встречается схожее по произношению слово.
Латинское plumbum произошло от английского слова plumber — водопроводчик. Это связано с тем, что во времена Древнего Рима все водопроводные трубы выпускали из этого металла.
Наличие в составе земной коры
В коре планеты содержится до 1,6·10−3% свинца. В виде самородков металл встречается крайне редко, но он имеется в большом количестве разнообразных пород. В таких образованиях он обычно формирует интерметаллические сплавы и соединения с иными элементами. Его можно встретить в 80% минералов на планете.
Свинец имеется в рудах тория и урана, обычно его происхождение радиогенное. В природе можно встретить крупные залежи полиметаллических или свинцово-цинковых руд статиформного типа, скарфорного типа. Галенит можно найти в месторождениях иных металлов: медно-никелевых, колчеданно-полиметаллических, урановых, золоторудных и прочих. Сульфосоли присутствуют в гидротермальных месторождениях низкотемпературного типа с мышьяком, сурьмой, в месторождениях золота.
Есть пока только одно обнаруженное место на планете, где в породах свинца больше, чем урана, это Кохистанско-Ладакхская дуга, расположенная в северной части Пакистана.
Получение
Свинец получают из руд, которые содержат в своем составе галенит. Сначала применяют метод флотации, чтобы получить концентрат, включающий до 70% свинца. Далее концентрат перерабатывается в веркблей разными способами:
- Метод шахтно-восстановительной плавки;
- Метод кислородно-взвешенной циклонной электротермической плавки продуктов, содержащих цинк со свинцом;
- Метод плавки Ванюкова.
Плавка в вертикальной печи шахтного типа осуществляется при условии агломерационного обжига имеющегося концентрата, а далее он поставляется в шахтную печь, где происходит восстановление свинца из оксида металла.
В веркблее содержится 90% свинца и более, поэтому он направляется на последующее очищение. Для устранения меди используется зейгерование, а далее серная обработка. После этого щелочное рафинирование позволяет удалить сурьму и мышьяк. Далее выделяется золото и серебро посредством цинковой пены. Висмут устраняется посредством обработки магнием и кальцием.
Результат всех этих обработок – очищение от примесей до показателя 0,2%.
Физические свойства
У свинца минимальный показатель проводимости тепла, она составляет 35,1 Вт/(м·К), при температуре 0 °C. По структуре металл мягкий, его можно резать ножом и довольно просто поцарапать. Его поверхность покрыта сравнительно толстой оксидной пленкой, при разрезании оголяется поверхность с блеском, которая постепенно тускнеет на воздухе.
Металл плавится при температуре 327,46 градусов, кипит при отметке 1749 градусов. Принадлежит к группе тяжелых металлов. Свинец утрачивает плотность при повышении температуры.
Соединения свинца
В соединениях свинец может находиться в нескольких степенях окисления +2 или +4, при этом образуются соединения Pb(II) и Pb(IV), соответственно. В каждой степени окисления свинец выступает в качестве амфотерного, поэтому способен выступать в роли катионов Pb2+ и Pb4+, а также входить в состав анионов, поэтому допускается образование солей четырех типов
Изотопы свинца
Свинец представляет собой преимущественно смесь нескольких изотопов 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb. Они не радиоактивны, то есть стабильны. В периодической таблице свиней является последним элементом, у которого изотопы находятся в стабильном состоянии. У элементов, находящихся в таблице после свинца, нет стабильных изотопов.
Есть и нестабильные изотопы, которые встречаются в природе совместно с торием и ураном, хотя в невероятно малых количествах.
Применение свинца
Для производства мощных смесей взрывчатых веществ применяется нитрат свинца.
Азид свинца служит в качестве детонатора, который применяется чаще всего.
Перхлорат свинца – это один из компонентов для приготовления тяжелой жидкости, которая необходима для флотационного обогащения руд, но в некоторых случаях становится окислителем в мощных смесях взрывчатых веществ.
Фторид свинца используется в качестве катодного материала в химических источниках тока совместно с фторидом меди, висмута, серебра.
В литиевых АКБ используется сульфид свинца, висмут свинца и йодид свинца в качестве катодного материала.
Хлорид свинца служит катодным материалом для резервных источников электропитания.
Теллурид свинца применим в качестве термоэлектрического материала. Часто используется для производства термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников.
Диоксид свинца используется для производства свинцовых АКБ и резервных химических источников тока – свинцово-плавких и свинцово-хлорных элементов.
Свинцовые белила – это карбонат, который имеет вид плотного белого порошка, который получается из свинца под действием уксусной кислоты и углекислого газа. Свинцовые белила уже не используются в качестве красителя так часто, как ранее, так как они разлагаются под действием сероводорода. Применимы для выпуска шпатлевки, цемента, особых видов бумаги.
Арсенит и арсенат свинца применимы в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых, способных навредить сельскому хозяйству.
Борат свинца представляет собой нерастворимый порошок белого цвета, который используется для сушки лаков и картин, а совместно с иными металлами – как покрытие фарфора и стекла.
Хлорид свинца – кристаллический порошок белого цвета, который растворяется в горячей воде, растворах остальных видов хлоридов. Он необходим для приготовления мазей, которые наносятся при обработке опухолей.
Хромат свинца – желтый хромовый краситель, который нужен в качестве пигмента для выпуска красок, которые наносятся на фарфор и ткани. В промышленности он служит основой желтых пигментов.
Нитрат свинца – кристаллическое вещество белого цвета, которое хорошо растворяется в воде. Это вяжущее ограниченного применения. Промышленное применение нашлось в спичечном производстве, набивке текстиля, крашении, гравировке, окраске рогов.
Так как свинец способен поглощать γ-излучение, его широко используют для обеспечения радиационной защиты в рентгеновских установках, ядерных реакторах. Свинец используется как теплоноситель в ядерных реакторах на быстрых нейтронах.
С давних пор металл использовался для производства пуль, он имеет высокую плотность и большой импульс, что дает пробивную способность снаряда.
Источник: vtorlommet.ru