Свинец

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Свинец / Plumbum (Pb)
Атомный номер	82
Внешний вид	Слиток металлического свинца(99,999%)
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	207,2 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	175 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	715,2 (7,41) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Химические свойства
Ковалентный радиус	147 пм
Радиус иона	(+4e) 84 (+2e) 120 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	1,8
Электродный потенциал	Pb←Pb2+ -1,26 В Pb←Pb4+ 0,80 В
Степени окисления	4, 2
Термодинамические свойства
Плотность	11,35 г/см³
Удельная теплоёмкость	0,159 Дж/(K·моль)
Теплопроводность	35,3 Вт/(м·K)
Температура плавления	600,65 K
Теплота плавления	4,77 кДж/моль
Температура кипения	2 013 K
Теплота испарения	177,8 кДж/моль
Молярный объём	18,3 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки	кубическая гранецентрированая
Период решётки	4,950 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	88,00 K

[править] Исторические сведения

Свинец был известен жителям Месопотамии и Древнего Египта за 7 тысяч лет до нашей эры, свинец и его соединения использовались в Древней Греции и Древнем Риме. Из свинцовых руд на острове Родос три тысячи лет тому назад получали свинцовые белила и свинцовый сурик. Из металлического свинца были изготовлены трубы древнего римского водопровода.

[править] Происхождение названия

Происхождение слова «свинец» неясно. В большинстве славянских языков (болгарском, сербско-хорватском, чешском, польском) свинец называется оловом. Слово с тем же значением, но похожее по произношению на «свинец», встречается только в языках балтийской группы: svinas (литовский), svin (латышский).

Английское название свинца lead и голландское lood, возможно, связаны с русским «лудить», хотя лудят опять же не ядовитым свинцом, а оловом. Латинское же plumbum (тоже неясного происхождения) дало английское слово plumber — водопроводчик (когда-то трубы зачеканивали мягким свинцом), и название венецианской тюрьмы со свинцовой крышей — Пьомбе, из которой по некоторым данным ухитрился бежать Казанова.

[править] Нахождение в природе

Содержание в земной коре 1,6·10^–3% по массе. Самородный свинец встречается редко. Входит в состав 80 различных минералов. Важнейшие из них: галенит PbS, церуссит PbCO₃, англезит PbSO₄ и крокоит PbCrO₄. Всегда содержится в рудах урана и тория.

[править] Получение

Основной источник получения свинца — сульфидные полиметаллические руды, минерал галенит PbS. На первом этапе руду обогащают. Полученный концентрат подвергают окислительному обжигу: 2PbS + 3O₂ = 2PbO + 2SO₂↑.

При обжиге добавляют флюсы (CaCO₃, Fe₂O₃, SiO₂). Они образуют жидкую фазу, цементирующую шихту. Полученный агломерат содержит 35—45 % Pb. Далее содержащиеся в агломерате свинец (II) и оксид меди восстанавливают коксом: PbO + C = Pb + CO↑ и PbO + CO = Pb + CO₂↑.

Черновой свинец получают взаимодействием исходной сульфидной руды с кислородом (автогенный способ). Процесс протекает в два этапа: 2PbS + 3O₂ = 2PbO + 2SO₂↑, PbS + 2PbO = 3Pb + SO₂↑.

Для последующей очистки чернового свинца от примеси Cu, Sb, Sn, Al, Bi, Au, и Ag его очищают пирометаллургическим методом или электролизом.

Страны — крупнейшие производители свинца (включая вторичный свинец) на 2004 год (по данным ILZSG), в тыс.тонн:

[править] Физические свойства

Свинец — металл голубовато-серого цвета с кубической гранецентрированной решеткой, а = 0,49389 нм. Плотность 11,3415 кг/дм³, температура плавления 327,4—327,50 °C кипения 1715—1745 °C. Свинец мягок, легко прокатывается в тончайшие листы, свинцовую фольгу. Хорошо поглощает рентгеновские и γ-лучи.

Некоторые другие свойства приведены в таблице (см. выше).

[править] Химические свойства

Химически свинец довольно инертен. Во влажном воздухе поверхность свинца тускнеет, покрываясь сначала оксидной пленкой, которая постепенно переходит в основной карбонат 2PbCO₃·Pb (OH)₂ (свинцовые белила).

Электронная формула:

KLMN5s25p65d106s26p2, Eион (Ме=>Ме++e)=7,42 эВ.

С кислородом свинец образует оксиды:

• PbO (формы: желтый массикот и красный глет)
• коричнево-черный PbO₂,
• оранжево-красный Pb₃O₄ (свинцовый сурик),
• коричневый Pb₂O₃,
• Pb₁₂O₁₇,
• Pb₁₂O₁₉.

Оксид PbО обладает амфотерными свойствами. Реагирует с кислотами: PbО + 2СН₃СООН = Pb (СН₃СОО)₂ + Н₂О. и с растворами щелочей: PbО + КОН = К₂PbО₂ + Н₂О.

Плюмбат калия К₂PbО₂ образуется также при взаимодействии свинца с раствором щелочи: Pb + 2КОН = К₂PbО₂ + Н₂↑.

У PbО₂, преобладают кислотные свойства, он является сильным окислителем. Оксид Pb₃О₄ можно рассматривать как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb₂[PbO₄].

При комнатной температуре свинец не реагирует с серной и соляной кислотами, так как на его поверхности при этом образуются плохо растворимые сульфат свинца PbSO₄ и хлорид свинца PbCl₂. Но с органическими кислотами (уксусной и муравьиной), а также с разбавленной азотной свинец реагирует, образуя соли свинца (II): 3Pb + 8HNO₃ = 3Pb (NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O. При взаимодействии свинца с уксусной кислотой, с продувкой кислорода, образуется ацетат свинца Pb (CH₃COO)₂, т. н. «свинцовый сахар», имеющий сладкий вкус.

[править] Применение

До 45 % свинца идет на изготовление пластин свинцово-кислотных аккумуляторов. 20 % — на изготовление проводов, кабелей и покрытий к ним. Экраны из свинца служат для защиты от радиоактивного и рентгеновского излучения. Из свинца и его сплавов изготавливают кирпичи и контейнеры для хранения и защиты от радиоактивных веществ. Небольшие количества свинца постоянно расходуются для производства азида свинца в качестве детонатора (первичного взрывчатого вещества).

Сплавы свинца с Sb, Sn и Cu используют для изготовления типографских шрифтов, из сплавов свинца с Sb и As изготавливают сердечники пуль, шрапнель, дробь.

5—20 % свинца идет на изготовление тетраэтилсвинца (ТЭС) (CH₃CH₂)₄Pb, который добавляют к бензину для повышения октанового числа (в наcтоящее время не используют, поскольку доказана его канцерогенность). Свинец используется в производстве пигментов, для строительства сейсмостойких фундаментов.

Страны, крупнейшие потребители свинца в 2004 году, в тыс.тонн (по данным ILZSG):

Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. Цены на свинец в слитках (марка С1) в 2006 году составили в среднем 1,3—1,5 долл/кг. Теллурид свинца широко применяется в качестве термоэлектрического материала (термо-э.д.с 350 мкВ/К). Азид свинца применяется как наиболее широкоупотребляемый детонатор (инициирующее взрывчатое вещество). Перхлорат свинца используется для приготовления тяжелой жидкости (плотность 2,6) используемой во флотационном обогащении руд, так же он иногда применяется в мощных смесевых взрывчатых веществах как окислитель. Фторид свинца самостоятельно, а так же совместно с фторидом висмута, меди, серебра применяется в качестве катодного материала в химических источниках тока. Висмутат свинца,сульфид свинца,йодид свинца применяются в качестве катодного материала в литиевых аккумуляторных батареях.Хлорид свинца в качестве катодного материала в резервных источниках тока. Теллурид свинца самый широкоприменяемый материал в производстве термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников. Двуокись свинца широко применяется не только в свинцовом аккумуляторе, но так же на её основе производятся многие резервные химические источники тока,например — свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и др.

[править] Физиологическое действие

Свинец и его соединения — токсичны. Попадая в организм, свинец накапливается в костях, вызывая их разрушение. ПДК в атмосферном воздухе соединений свинца 0,003 мг/м³, в воде 0,03 мг/л, почве 20,0 мг/кг. Выброс свинца в Мировой океан 430—650 тысяч т/год.

[править] Ссылки

• Свинец на Webelements
• Свинец в Популярной библиотеке химических элементов
• Химия на сайте РХТУ