Свинец

Свинец / Plumbum (Pb)
Атомный номер 82
Внешний вид
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

Содержание

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.

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.

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.

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:

ЕС 2038
США 1498
Китай 1256
Корея 219

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).

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:

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.

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):

Китай 1770
ЕС 1553
США 1273
Корея 286

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 ее основе производятся многие резервные химические источники тока,например - свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и др.

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.

Ссылки


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home