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 |
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, сербс
ко-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:
- 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.
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 (таких, как сурик, белила), в производстве хрусталя, для строительства сейсмостойких фундаментов.
Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. 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.
Экономические показатели[]
Цены на свинец в слитках (марка С1) в 2006 году составили в среднем 1,3—1,5 долл/кг.
Страны, крупнейшие потребители свинца в 2004 году, в тыс.тонн (по данным ILZSG):
Китай | 1770 |
ЕС | 1553 |
США | 1273 |
Корея | 286 |
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[]
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 |
- Страница 0 - краткая статья
- Страница 1 - энциклопедическая статья
- Разное - на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
- Прошу вносить вашу информацию в «Свинец 1», чтобы сохранить ее