Свинец химические свойства уравнения реакций

Свинец

4f 14 5d 10 6s 2 6p 2Название, символ, номерСвинец / Plumbum (Pb), 82Атомная масса
(молярная масса)207,2(1) а. е. м. (г/моль)Электронная конфигурация[Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2Радиус атома175 пмКовалентный радиус147 пмРадиус иона(+4e) 84 (+2e) 120 пмЭлектроотрицательность2,33 (шкала Полинга)Электродный потенциалPb←Pb 2+ −0,126 В
Pb←Pb 4+ 0,80 ВСтепени окисления4, 2, 0Энергия ионизации
(первый электрон)715,2 (7,41) кДж/моль (эВ)Плотность (при н. у.)11,3415 г/см³Температура плавления600,61 K (327,46 °C, 621,43 °F)Температура кипения2022 K (1749 °C, 3180 °F)Уд. теплота плавления4,77 кДж/мольУд. теплота испарения177,8 кДж/мольМолярная теплоёмкость26,65 Дж/(K·моль)Молярный объём18,3 см³/мольСтруктура решёткикубическая гранецентрированаяПараметры решётки4,950 ÅТемпература Дебая88,00 KТеплопроводность(300 K) 35,3 Вт/(м·К)Номер CAS7439-92-1

Содержание

• 1 Исторические сведения
• 2 Происхождение названия
• 3 Нахождение в природе
• 4 Получение
  • 4.1 Производство в мире
• 5 Физические свойства
• 6 Химические свойства
• 7 Основные соединения свинца
  • 7.1 Галогениды свинца
  • 7.2 Халькогениды свинца
    • 7.2.1 Оксиды свинца
  • 7.3 Соли свинца
• 8 Изотопы
  • 8.1 Распространённость изотопов свинца
• 9 Применение
  • 9.1 В медицине
  • 9.2 В геологии
  • 9.3 Экономические показатели
• 10 Физиологическое действие

Исторические сведения

Свинец используется многие тысячелетия, поскольку он широко распространён, легко добывается и обрабатывается. Он очень ковкий и легко плавится. Выплавка свинца была первым из известных человеку металлургических процессов. Бусины из свинца, датируемые 6400 г. до н. э., были найдены в культуре Чатал-Хююк. Самым древним предметом, сделанным из свинца, часто считается статуэтка стоящей женщины в длинной юбке времён первой династии Египта, датируемая 3100—2900 гг. до н. э., хранящаяся в Британском музее (инвентарный номер EA 32138). Она была найдена в храме Осириса в Абидосе и привезена из Египта в 1899 году. В Древнем Египте использовались медальоны из свинца. В раннем бронзовом веке свинец использовался наряду с сурьмой и мышьяком. Указание на свинец как на определённый металл имеется в Ветхом Завете.

Самым крупным производителем свинца доиндустриальной эпохи был Древний Рим, с годовым производством 80 000 тонн. Добыча римлянами свинца происходила в Центральной Европе, римской Британии, на Балканах, в Греции, Малой Азии и Испании. Римляне широко применяли свинец в производстве труб для водопроводов, свинцовые трубы часто имели надписи римских императоров. Правда, ещё Плиний и Витрувий считали, что это нехорошо для общественного здоровья.

После падения Римской империи в V в. н. э. использование свинца в Европе упало и оставалось на низком уровне около 600 лет. Затем свинец начали добывать в восточной Германии. Свинцовый сахар ещё с римских времён добавляли в вино для улучшения его вкусовых качеств, это стало широко распространено и продолжалось даже после запрета папской буллой в 1498 году. Такое использование свинца в средние века приводило к эпидемиям свинцовой колики. В Древней Руси свинец использовали для покрытия крыш церквей, а также широко применяли в качестве материала навесных печатей к грамотам Позднее, в 1633 году, в Кремле был сооружён водопровод со свинцовыми трубами, вода по которому шла из Водовзводной башни, он просуществовал до 1737 года.

В алхимии свинец ассоциировался с планетой Сатурн и обозначался её символом ♄. В древности олово, свинец и сурьму часто не отличали друг от друга, считая их разными видами одного и того же металла, хотя ещё Плиний Старший различал олово и свинец, называя олово «plumbum album», а свинец — «plumbum nigrum».

Индустриальная революция привела к новому росту потребности в свинце. К началу 1840-х гг. годовое производство очищенного свинца впервые превысило 100 000 тонн и выросло до более чем 250 000 тонн в течение следующих 20 лет. До последних десятилетий XIX века добыча свинца в основном проводилась тремя странами: Британией, Германией и Испанией. К началу XX века добыча свинца в Европе стала меньше, чем в остальном мире, благодаря увеличившейся добыче в США, Канаде, Мексике и Австралии. До 1990 года большое количество свинца использовалось (вместе с сурьмой и оловом) для отливки типографских шрифтов, а также в виде тетраэтилсвинца — для повышения октанового числа моторного топлива.

Происхождение названия

Происхождение слова «свинец» неясно. Этот металл по-болгарски называется «оло́во», в большинстве других славянских языков (сербско-хорватском, чешском, польском свинец называется словом, близким по звучанию к «олово»: волава, olovo, ołów и т. п. Слово с тем же значением, но похожее по произношению на «свинец», встречается в языках балтийской группы: švinas (литовский), svins (латышский), а также в нескольких славянских — русском, украинском (свинець), белорусском (свінец) и словенском (svinec).

Латинское plumbum дало английское слово plumber — водопроводчик (в Древнем Риме трубы водопровода были именно из этого металла, как наиболее подходящего для отливки), и название венецианской тюрьмы со свинцовой крышей — Пьомби, 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, круг пород, в которых он установлен, достаточно широк: от осадочных пород до ультраосновных интрузивных пород. В этих образованиях он часто образует интерметаллические соединения (например, звягинцевит (Pd,Pt)₃(Pb,Sn) и др.) и сплавы с другими элементами (например, (Pb + Sn + Sb)). Он входит в состав 80 различных минералов. Важнейшие из них: галенит PbS, церуссит PbCO₃, англезит PbSO₄ (сульфат свинца); из более сложных — тиллит PbSnS₂ и бетехтинит Pb₂(Cu,Fe)₂₁S₁₅, а также сульфосоли свинца — джемсонит FePb₄Sn₆S₁₄, буланжерит Pb₅Sb₄S₁₁. Всегда содержится в рудах урана и тория, имея часто радиогенную природу. В природных условиях часто образует крупные залежи свинцово-цинковых или полиметаллических руд стратиформного типа (Холоднинское, Забайкалье), а также скарнового (Дальнегорское (бывшее Тетюхинское), Приморье; Брокен-Хилл в Австралии) типа; галенит часто встречается и в месторождениях других металлов: колчеданно-полиметаллических (Южный и Средний Урал), медно-никелевых (Норильск), урановых (Казахстан), золоторудных и др. Сульфосоли обычно встречаются в низкотемпературных гидротермальных месторождениях с сурьмой, мышьяком, а также в золоторудных месторождениях (Дарасун, Забайкалье). Минералы свинца сульфидного типа имеют гидротермальный генезис, минералы окисного типа часты в корах выветривания (зонах окисления) свинцово-цинковых месторождений. В кларковых концентрациях свинец входит практически во все породы. Единственное место на земле, где в породах больше свинца по сравнению с ураном — Кохистанско-Ладакхская дуга на севере Пакистана.

В таблице приведены некоторые параметры распространённости свинца в природных условиях по А. П. Виноградову:

Породы	Каменные метеориты	Дуниты и др.	Базальты и др.	Диориты и др.	Граниты и др.	Глины и др.	Земная кора
Содержание, масс.%	000000 2×10 −5	000 1×10 −5	000 8×10 −4	000 1,5×10 −3	000 2×10 −3	000 2×10 −3	1,6×10 −3

Объекты	Живое вещество Земли	Литосфера	Почва 0	Растения (в золе)	Вода океанов (мг/л)
Содержание, масс.%	00000000 5×10 −5	00 0,0016	0 0,001	00000 0,001	000000 0,00003

Обобщённые концентрации элементов в минералах приведены в таблице, в скобках — количества минералов, по которым рассчитаны средние содержания компонентов.

Минерал	Свинец (общ)	Уран	Торий
00 Настуран	0 4,750 (308)	58,87 (242)	2,264 (108)
00 Монацит	0 0,6134 (143)	0,2619 (160)	6,567 (150)
000 Ортит	0 0,0907 (90)	0,1154 (88)	6,197 (88)
000 Циркон	0 0,0293 (203)	0,1012 (290)	0,1471 (194)
Сфен (Титанит)	0 0,0158 (12)	0,0511 (14)	0,0295 (21)

Получение

Для получения свинца в основном используют руды, содержащие галенит. Сначала методом флотации получают концентрат, содержащий 40—70 процентов свинца. Затем возможно несколько способов переработки концентрата в веркблей (черновой свинец): прежде широко распространённый метод шахтной восстановительной плавки, разработанные в СССР метод кислородно-взвешенной циклонной электротермической плавки свинцово-цинковых продуктов (КИВЦЭТ-ЦС), метод плавки Ванюкова (плавка в жидкой ванне). Для плавки в шахтной (ватержакетной) печи предварительно производят агломерационный обжиг концентрата, а затем его загружают в шахтную печь, где происходит восстановление свинца из оксида.

Веркблей, содержащий более 90 процентов свинца, подвергается дальнейшему очищению. Сначала для удаления меди применяют зейгерование и последующую обработку серой. Затем щелочным рафинированием удаляют мышьяк и сурьму. Далее выделяют серебро и золото с помощью цинковой пены и отгоняют цинк. Обработкой кальцием и магнием удаляют висмут. В результате содержание примесей падает до менее чем 0,2 %.

Производство в мире

Страны — крупнейшие производители свинца (включая вторичный свинец) на 2004 год (по данным ILZSG):

Страна	Количество в метрических килотоннах
Евросоюз	2200
США	1400
Китай	1200
Россия	1100
Южная Корея	600
Казахстан	550
Украина	400

Физические свойства

Свинец имеет довольно низкую теплопроводность, она составляет 35,1 Вт/(м·К), при температуре 0 °C. Металл мягкий, режется ножом, легко царапается ногтем. На поверхности он обычно покрыт более или менее толстой плёнкой оксидов, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая на воздухе со временем тускнеет. Температура плавления — 600,61 K (327,46 °C), кипит при 2022 K (1749 °C). Относится к группе тяжёлых металлов; его плотность — 11,3415 г/см 3 (при +20 °C). С повышением температуры плотность свинца падает:

Изменение плотности свинца в зависимости от температуры

Температура, °C	Плотность, г/см 3
327,6	10,686
450	10,536
650	10,302
850	10,078

Предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м 2 ).

При температуре 7,26 К становится сверхпроводником.

Химические свойства

Электронная формула: 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 6p 2 , энергия ионизации (Pb → Pb + + e − ) равна 7,42 эВ. На внешней электронной оболочке находятся 4 неспаренных электрона (2 на p- и 2 на d-подуровнях), поэтому основные степени окисления атома свинца — +2 и +4.

• Соли двухвалентного свинца реагируют со щелочами, образуя почти нерастворимый гидроксид свинца:

Pb 2+ + 2OH − = Pb(OH)₂

• При избытке щёлочи гидроксид растворяется:

Pb(OH)₂ + 2OH − = [Pb(OH)₄] 2−

• Реагирует со щелочами и кислотами:

Pb + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Pb(OH)₄] + H₂↑ Pb + 4HNO₃ = Pb(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O Pb + 2HCl = PbCl₂ + H₂↑

Свинец образует комплексные соединения с координационным числом 4, например, [Pb(OH)4] 2−

Реакция диспропорционирования между PbO₂ и Pb лежит в основе работы свинцовых аккумуляторов.

Основные соединения свинца

Свинец в соединениях может находиться в степенях окисления +2 и +4, образуя соединения Pb(II) и Pb(IV), соответственно. В обеих степенях окисления свинец является амфотерным и может как выступать в роли катионов Pb 2+ и Pb 4+ , так и входить в состав анионов ( плюмбита PbO 2-
2 с Pb(II) и плюмбатов с Pb(IV): метаплюмбата PbO 2-
3 и ортоплюмбата PbO 4-
4 ), в связи с этим может образовывать четыре типа солей.

Галогениды свинца

Свинец образует галогениды в степени окисления +2 вида PbHal₂ для всех галогенов. Известны также галогениды свинца(IV): PbF₄ и PbCl₄, тетрабромиды и тетрайодиды не получены.

• Фторид свинца(II)
• Хлорид свинца(II) — белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде. Хорошо растворяется также в растворах других хлоридов, особенно в хлориде аммония NH₄Cl.
• Бромид свинца(II)
• Йодид свинца(II)

Халькогениды свинца

Халькогениды свинца — сульфид свинца PbS, селенид свинца(II) PbSe и теллурид свинца PbTe — представляют собой кристаллы чёрного цвета, которые являются узкозонными полупроводниками.

Оксиды свинца

Оксиды свинца имеют преимущественно основный или амфотерный характер. Многие из них окрашены в красные, жёлтые, чёрные, коричневые цвета. На фотографии в начале статьи, на поверхности свинцовой отливки, в её центре видны цвета побежалости — это тонкая плёнка оксидов свинца, образовавшаяся из-за окисления горячего металла на воздухе. Свинец образует два простых оксида — оксид свинца(II) PbO и оксид свинца(IV) PbO₂ — и один смешанный Pb₃O₄ (свинцовый сурик), фактически являющийся плюмбатом (IV) свинца(II) Pb₂PbO₄.

Соли свинца

• Сульфат свинца(II) PbSO₄
• Нитрат свинца(II) Pb(NO₃)₂
• Ацетат свинца(II) Pb(CH₃COO)₂ (свинцовый сахар).
• Хромат свинца(II) PbCrO₄

Изотопы

Весь свинец в основном является смесью изотопов 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb. Эти изотопы не радиоактивны, то есть стабильны. Свинец — последний элемент в периодической таблице, у которого существуют стабильные изотопы, элементы после свинца стабильных изотопов не имеют (хотя висмут-209 на практике можно считать стабильным, т.к. его период полураспада примерно в миллиард раз больше возраста Вселенной). Изотопы 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb являются радиогенными и образуются в результате радиоактивного распада соответственно 238 U, 235 U и 232 Th. Изотоп 208
82 Pb 126
является одним из пяти существующих в природе дважды магических ядер. Схемы радиоактивного распада имеют вид:

238 U → 206 Pb + 8 4 He; 235 U → 207 Pb + 7 4 He; 232 Th → 208 Pb + 6 4 He.

Уравнения распада имеют вид соответственно:

206 Pb = 238 U (e λ8 t − 1 ), 207 Pb = 235 U (e λ5 t − 1 ), 208 Pb = 232 Th(e λ2 t − 1 ),

где 238 U, 235 U, 232 Th — современные концентрации изотопов; λ₈ = 1,55125 ⋅ 10 −10 год −1 , λ₅ = 9,8485 ⋅ 10 −10 год −1 , λ₂ = 4,9475 ⋅ 10 −11 год −1 — постоянные распада атомов соответственно урана 238 U, урана 235 U и тория 232 Th.

Кроме этих изотопов, известны и нестабильные изотопы 194 Pb — 203 Pb, 205 Pb, 209 Pb — 214 Pb. Из них наиболее долгоживущие — 202 Pb и 205 Pb (с периодами полураспада 52,5 тысяч и 15,3 млн лет). Короткоживущие изотопы свинца 210 Pb (радий D), 211 Pb (актиний B), 212 Pb (торий B) и 214 Pb (радий B) имеют периоды полураспада соответственно 22,2 года, 36,1 мин, 10,64 ч и 26,8 мин (в скобках приведены редко используемые исторические названия этих изотопов); эти четыре радиоактивных изотопа входят в состав радиоактивных рядов урана и тория и, следовательно, также встречаются в природе, хотя и в крайне малых количествах.

Количество ядер изотопа 204 Pb (нерадиогенного и нерадиоактивного) является стабильным, в минералах свинца концентрация 204 Pb во многом зависит от концентрации радиогенных изотопов, образованных как в процессе распада радиоактивных ядер, так и в процессах вторичного преобразования свинецсодержащих минералов. Поскольку число радиогенных ядер, образовавшихся в результате радиоактивного распада, зависит от времени, то и абсолютные, и относительные концентрации зависят от времени образования минерала. Этим свойством пользуются при определении возраста горных пород и минералов.

Распространённость изотопов свинца

Изотоп	204 Pb	206 Pb	207 Pb	208 Pb
Содержание в природе (в %)	0 1,4 0	0 24,1 0	22,1	52,4

Свинец, состав которого приведён в таблице, отражает изотопный состав свинца преимущественно в галенитах, в которых урана и тория практически нет, и породах, преимущественно осадочных, в которых количество урана находится в кларковых пределах. В радиоактивных минералах этот состав существенно отличается и зависит от вида радиоактивного элемента, слагающего минерал. В урановых минералах, таких, как уранинит UO₂, настуран UO₂ (урановая смолка), урановые черни, в которых существенно преобладает уран, радиогенный изотоп 206 Pb_рад существенно преобладает над другими изотопами свинца, и его концентрации могут достигать 90 %. Например, в урановой смолке (Сан-Сильвер, Франция) концентрация 206 Pb равна 92,9 %, в урановой смолке из Шинколобве (Киншаса) — 94,25 %. В ториевых минералах, например, в торите ThSiO₄, существенно преобладает радиогенный изотоп 208 Pb_рад. Так, в монаците из Казахстана концентрация 208 Pb равна 94,02 %, в монаците из пегматита Бекета (Зимбабве) — 88,8 %. Имеется комплекс минералов, например, монацит (Ce, La, Nd)[PO₄], циркон ZrSiO₄ и др., в которых в переменных соотношениях находятся уран и торий и соответственно в разных соотношениях присутствуют все или большинство изотопов свинца. Следует отметить, что в цирконах содержание нерадиогенного свинца крайне мало, что делает их удобным объектом для уран-торий-свинцового метода датирования (цирконометрия).

Применение

Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ.

Азид свинца применяется как наиболее широко употребляемый детонатор (инициирующее взрывчатое вещество).

Перхлорат свинца используется для приготовления тяжёлой жидкости (плотность 2,6 г/см³), используемой во флотационном обогащении руд, он иногда применяется в мощных смесевых взрывчатых веществах как окислитель.

Фторид свинца самостоятельно, а также совместно с фторидом висмута, меди, серебра применяется в качестве катодного материала в химических источниках тока.

Висмутат свинца, сульфид свинца PbS, йодид свинца применяются в качестве катодного материала в литиевых аккумуляторных батареях.

Хлорид свинца PbCl₂ в качестве катодного материала в резервных источниках тока.

Теллурид свинца PbTe широко применяется в качестве термоэлектрического материала (термо-э.д.с. 350 мкВ/К), самый широкоприменяемый материал в производстве термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников.

Диоксид свинца PbO₂ широко применяется не только в свинцовом аккумуляторе, но и также на её основе производятся многие резервные химические источники тока, например — свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и другие.

Свинцовые белила, основной карбонат Pb(OH)₂•PbCO₃, плотный белый порошок, — получается из свинца на воздухе под действием углекислого газа и уксусной кислоты. Использование свинцовых белил в качестве красящего пигмента теперь не так распространено, как ранее, из-за их разложения под действием сероводорода H₂S. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлёвки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.

Арсенат и арсенит свинца применяют в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых — вредителей сельского хозяйства (непарного шелкопряда и хлопкового долгоносика).

Борат свинца Pb(BO₂)₂•H₂O, нерастворимый белый порошок, используют для сушки картин и лаков, а вместе с другими металлами — в качестве покрытий стекла и фарфора.

Хлорид свинца PbCl₂, белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде, растворах других хлоридов и особенно хлорида аммония NH₄Cl. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей.

Хромат свинца PbCrO₄ известен как хромовый жёлтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве жёлтых пигментов.

Нитрат свинца Pb(NO₃)₂ — белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Это вяжущее ограниченного применения. В промышленности его используют в спичечном производстве, крашении и набивке текстиля, окраске рогов и гравировке.

Сульфат свинца PbSO₄, нерастворимый в воде белый порошок, применяют как пигмент в аккумуляторах, литографии, в технологии набивных тканей.

Сульфид свинца PbS, чёрный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца.

Тетраэтилсвинец (C₂H₅)₄Pb до недавнего времени применялся к качестве присадки к бензину для повышения октанового числа.

Поскольку свинец хорошо поглощает γ-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках и в ядерных реакторах. Кроме того, свинец рассматривается в качестве теплоносителя в проектах перспективных ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

Свинец издавна применялся для изготовления пуль (а до изобретения огнестрельного оружия — других метательных снарядов, — например, для пращи) благодаря своей высокой плотности и, как следствие, большому импульсу и пробивной способности снаряда.

Значительное применение находят сплавы свинца. Пьютер (сплав олова со свинцом), содержащий 85—90 % Sn и 15—10 % Pb, формуется, недорог и используется в производстве домашней утвари. Припой, содержащий 67 % Pb и 33 % Sn, применяют в электротехнике. Сплавы свинца с сурьмой используют в производстве пуль и типографского шрифта, а сплавы свинца, сурьмы и олова — для фигурного литья и подшипников. Сплавы свинца с сурьмой обычно применяют для оболочек кабелей и пластин электрических аккумуляторов. Было время, когда на оболочки кабелей шла значительная часть производимого в мире свинца, благодаря хорошим влагозащитным свойствам таких изделий. Однако впоследствии свинец в существенной мере вытеснили из этой области алюминий и полимеры. Так, в странах Запада использование свинца на оболочки кабелей упало с 342 тысяч тонн в 1976 году до 51 тысяч тонн в 2002 году.

В медицине

Используется для защиты пациентов от излучения рентгеновских аппаратов.

В геологии

Измерение содержания изотопов свинца используется для определения возраста минералов и горных пород в абсолютной геохронологии. Обобщённая сводка геохронологических методов приведена в работе. Уран-торий-свинцовый метод датирования основан на уравнениях распада изотопов урана и тория.

В большинстве природных объектов на Земле одинаково и практически не зависит от вида и интенсивности протекания природных геологических процессов (единственным исключением является природный ядерный реактор в Окло, Габон, Африка).

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 тысячах тонн (по данным ILZSG):

Химические свойства элементов:свинец

Ключевые слова: свинец, свинец в природе, ,получение свинца, применение свинца, токсичность свинца и его соединений, физические и химические свойства свинца, соединения свинца: гидриды свинца, азиды свинца,оксиды свинца, гидроксиды свинца.

Благодаря доступности сернистых руд, легкости получения, свинец был знаком человеку издревле. Некоторые историки, датируют предметы культа и быта изготовленные из свинца 7 тысячелетием до н.э. Упоминание о свинце встречается у Плиния, который называл его plum­bum nigrum. Вплоть до XVII в. его порой не отличали от олова, известного в средние века под названием plumbum album. Атомная масса свинца 207,2 Природный свинец представляет собой смесь четырех стабильных изотопов 204 РЬ, 206 РЬ, 207 РЬ и 208 РЬ, из которых три последних являются конечными продуктами радиоактивных превращений 238 U, 235 U и 232 Th. По этой причине относительная распространенность изотопов в различных объектах исследования не является постоянной величиной. Пользуясь основным законом радиоактивного распада и определяя содержание урана или тория, а также изотопные отношения 206 РЬ: 238 U, 207 Pb: 235 U, 208 Pb: 232 Th или 207 РЪ: 206 РЬ, рассчитывают абсолютный геологический возраст радиоактивных минералов в интервале от 1 млн. до 6 млрд, лет .

СВИНЕЦ В ПРИРОДЕ

Земная кора содержит 1,6 ∙10 -3 масс%. Рb. Космическая распространенность этого элемента, согласно данным различных авторов, варьирует от 0,47 до 2,9 атомов на 106 атомов кремния. Для Солнечной системы соответствующая величина составляет 1,3 атома на 106 атомов кремния .В высокой концентрации свинец содержится во многих минералах и рудах, в микро- и ультрамикроколичествах — практически во всех объектах окружающего мира.Содержание свинца в атмосфере зависит от места и времени отбора проб, а также от условий погоды. В среднем, в воздухе промышленных городов содержится 2,5—4,5 мкг Рb/м 3 , в воздухе сел — 0,5 мкг/м 3 . Содержание свинца в дождевой воде — (6— 29)∙10 -7 масс%, вода речная и родниковая — 2∙ 10 -8 — 9∙10 -6 масс%, морская вода — 1,3∙10 -7 масс %.Общее содержание свинца (в т): в атмосфере — 1,8 ∙10 4 , в почвах — 4,8 ∙10 9 , в осадочных отложениях — 48 ∙10 12 , в водах океанов — 2,7 ∙10 7 , в водах рек и озер — 6,1∙ 10 4 , в подпочвенных водах — 8,2 ∙ 10 4 , в организмах воды и суши: живущих — 8,4 ∙10 4 , отмерших — 4,6 ∙10 6 .Свинец является составной частью более 200 минералов, но только три из них (галенит, англезит и церуссит) находятся в природе в виде промышленных залежей свинцовых руд. Самым важным является галенит PbS (86,6% Pb). Под действием веществ, растворенных в природных водах, и при выветривании он переходит в англезит PbSО₄ (68,3% Pb), который в результате двойного обмена с карбонатами кальция и магния образует церуссит РЬСОз (77,5% РЬ). Второстепенное значение имеют плюмбоярозит PbFe₆ (SО₄)₄ (ОН) _{х 2} (18,3% РЬ), крокоит РЬСгО₄ (64,1% РЬ), пироморфит РЬ₅ (РО₄) зС1 (76,4% РЬ), миметезит Pb₅ (AsО₄)₃Cl(69,6% Pb), ванадинит Pb₅ (VО₄)₃С1(73,1% РЬ) и вульфенит РЬМоО₄ (56,4% РЬ). Свинцу в его минералах сопутствуют Ag, As, Bi, Cd, Cu, Fe, In, Sb, Se, Sn, Те, Tl, V и Zn . Многие из этих элементов в том или ином количестве следуют за свинцом на всех стадиях технологического про­цесса его получения, а висмут даже концентрируется.

ПОЛУЧЕНИЕ СВИНЦА

По объему промышленного производства свинец занимает четвертое место в группе цветных металлов, уступая только алюминию, меди и цинку. Для получения свинца наибольшее практическое значение имеют полиметаллические сульфидные и смешанные руды, так как чисто свинцовые руды встречаются редко. В результате флотации сульфидных руд получают концентраты, содержащие согласно химическому анализу 40—60% РЬ, 3—14% Zn, 4—15% Fe, 3—6% SiО₂, 0,3-2,0% CaO, 0,2—15% А1₂О₃ и 15—24% S. Как правило, переработку концентратов начинают со спекающего обжига (агломерации) с целью перевода сульфидов в легковосстанавливаемые оксиды. Очистка свинца производится главным образом пирометаллургическим способом, который сводится к последовательному удалению Си, Те, сумм Sn, As и Sb, Au и Ag, а затем Zn, Bi, Са и Mg. В результате пирометаллургического рафинирования, помимо свинца, получаются ценные побочные продукты: золото-серебряный сплав, элементные висмут и теллур, штейн или черновая медь, антимонат натрия и арсенат кальция. Высокая эффективность очистки свинца достигается также методом зонной плавки .

ПРИМЕНЕНИЕ СВИНЦА

Высокая плотность, мягкость, легкая обрабатываемость, сравнительно малая проводимость, коррозионная устойчивость и способность реагировать с органическими веществами придают свинцу особую практическую ценность. Он применяется в целях радиационной защиты, в качестве конструкционного материала в химической промышленности, для изготовления защитных покрытий электрических кабелей и электродов аккумуляторов. Большие количества свинца идут на изготовление разнообразных сплавов: с висмутом (теплоноситель в ядерной технологии), с оловом и небольшими добавками золота и меди (припои для изготовления печатных плат), с сурьмой, оловом и другими металлами (припои и сплавы типографского и антифрикционного назначения). Самым крупнотоннажным продуктом является тетраэтилсвинец и его гомологи, применяемые в качестве антидетонатора . Многие свинецсодержащие органические соединения являются продуктами «малой» химии, но имеют большое практическое значение. К их числу относятся стеарат и фталат свинца (термо- и светостабилизаторы пластмасс ), основной фумарат свинца (термостабилизатор для электрических изоляторов и вулканизирующий агент для хлорсульфополиэтилена ), диамилдитиокарбамат свинца (многофункциональная добавка к смазочным маслам ), этилендиаминтетраацетат свинца (рентгеноконтрастный препарат), тетраацетат свинца (окислитель в органической химии). Из числа практически важных неорганических соединений является оксид свинца (идущий на производство стекол с высоким показателем преломления, эмалей, аккумуляторных батарей и высокотемпературных смазок ); хлорид свинца (изготовление источников тока); основной карбонат, сульфат и хромат свинца, сурик (компоненты красок ); титанат-цирконат свинца (производство пьезоэлектрической керамики).

ТОКСИЧНОСТЬ СВИНЦА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ

Источники поступления свинца в различные сферы обитания человека и животных подразделяются на природные (извержения вулканов, пожары, разложение умерших организмов, морская и ветровая пыль) и антропогенные (деятельность свинецпроизводящих и перерабатывающих предприятий, сжигание ископаемого топлива и отходов его переработки).По масштабам выброса в атмосферу свинец занимает первое место среди микроэлементов, причем главным источником загрязнений является сжигание этилированного бензина в двигателях внутреннего сгорания. Значительная часть свинца, содержащегося в каменном угле, при сжигании вместе с дымовыми газами поступает в атмосферу. Большой вклад в загрязнение атмосферы свинцом вносят производства металлов, цемента и т.д. Атмосфера загрязняется не только стабильными, но и радиоактивными изотопами свинца 214 Рb, 212 Рb . Их источником являются радиоактивные инертные газы, из которых наиболее долгоживущий — радон достигает даже стратосферы. Образующийся свинец частично возвращается на землю с атмосферными осадками и аэрозолями, загрязняя поверхность почвы и водоемы . В водоемы некоторое количество свинца поступает из почвы, но решающий вклад и в эту сферу вносит деятельность человека, особенно в виде промышленных сточных вод и выхлопных газов автотранспорта. Из овощей и других продуктов питания, из воздуха и воды свинец поступает в организм человека. Исходя из содержания свинца в воздухе крупных промышленных городов 4,5 мкг/м 3 через дыхательную систему человека поглощается около 91 мкг Pb/сут, причем около 35% от вдыхаемого количества поступает через трахеобронхиальную систему в кровь . Общее потребление свинца человеком со всеми продуктами питания и с водой может достигать 0,910 мг. Содержание свинца в организме у современного городского человека в 500 раз больше, чем у первобытного. Таким образом, антропогенные загрязнения окружающей среды в конечном счете возвращаются в организмы людей, животных и растений. Свинец является ядом, он и его соединения опасны не только болезнетворным действием, но также кумулятивностью терапевтического эффекта, высоким коэффициентом накопления в организме, малой скоростью и неполнотой выделения с продуктами жизнедеятельности. Степень токсичности зависит от концентрации, физико-химического состояния и природы соединений свинца. Особенно опасен свинец в состоянии молекулярно-ионной дисперсности; он проникает из легких в кровеносную систему и оттуда транспортируется по всему организму . Хотя качественно свинец и его неорганические соединения действуют сходно, токсичность растет с ростом их растворимости в биологических жидкостях организма. Ионы свинца, связываясь с электронодонорными атомами серы сульфгидрильных групп, отравляют ферменты. Именно поэтому свинец подавляет многие ферментативные процессы в организме. При свинцовой интоксикации наступают серьезные изменения в нервной системе, нарушаются терморегуляция, кровообращение и трофические процессы, изменяются иммунобиологические свойства организма и его генетический аппарат. Аналогичные, но более остро выраженные эффекты наблюдаются даже при непродолжительном воздействии органических соединений, особенно тетраэтил- и тетраметил свинца, растворимых в липоидах и потому способных проникать в организм не только через легкие, но и через кожу. В начальной фазе отравления наблюдается нарушение условно-рефлекторной деятельности, а затем наступают расстройства симпатической и парасимпатической нервной системы с возможным появлением бессонницы, галлюцинаций и судорог.

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВИНЦА

Свинец является блестящим металлом серо-голубого цвета, который сохраняется в сухом воздухе, но быстро тускнеет в присутствии влаги. Физические, физико-механические и химические свойства свинца зависят от природы и количества содержащихся в нем примесей. Натрий, кальций и магний повышают твердость и прочность свинца, но снижают его химическую устойчивость. Висмут и цинк ухудшают коррозионные свойства металла, причем примесь 0,1% Bi делает свинец совершенно непригодным для применения в химической и других отраслях промышленности . Примеси меди и сурьмы повышают коррозионную устойчивость свинца в растворах серной кислоты, предел ползучести и твердость. Кадмий, олово и теллур увеличивают и твердость, и сопротивление усталости свинца . Примеси кислорода уменьшают вибропрочность свинцовых оболочек электрических кабелей . Оксид свинца даже в небольших количествах сильно влияет на физические и механические свойства металла . В свою очередь, примеси свинца и его соединений влияют на многие свойства различных материалов. Они ухудшают механические свойства жаропрочных сплавов , неблагоприятно влияют на структуру чугуна и снижают его прочность на изгиб , вызывают красноломкость меди и латуни и обусловливают нежелательное повышение прочности электролитической меди. В то же время дозированные добавки свинца улучшают обрабатываемость стали без снижения ее механической прочности , а присутствие в сырьевой смеси оксида свинца позволяет снизить на 10—15% влажность сырьевого шлама, уменьшить расход топлива на обжиг клинкера, повысить гадратационную активность цемента .

Свинец растворяется в ртути, образуя довольно концентрированные амальгамы, сохраняемые под слоем слегка подкисленной воды . В амальгамах, как и в парах, свинец находится в атомарном состоянии. В 1 л воды при отсутствии воздуха растворяется 311 мкг свинца , но механизм процесса растворения неизвестен.

Со многими химическими элементами (As, Au, Ва, Са, Cd, Си, Mg, Ni, Sb, Se, Sn и т.д.) Pb дает сплавы; некоторые из них образуют эвтектические смеси и твердые растворы (Sb, Sn), другие (Mg, Se, Те) — интерметаллические соединения.

С углеродом, кремнием, фосфором, мышьяком, бором, молекулярными водородом и азотом свинец не реагирует. Однако известно , что порошкообразный металл выше 400° С взаимодействует с азотом с выделением тепла, а с атомарным водородом образует незначительные количества гидрида.

СОЕДИНЕНИЯ СВИНЦА

Металлический свинец при действии кислорода воздуха на холоду покрывается оксидной пленкой, а тонко измельченный металл может возгораться . Расплавленный свинец окисляется на воздухе до РЬО, который при 430° С переходит в РЬ₃О₄, а последний выше 550°С разлагается на РЬО и О2.

Сухой фтор на холоду не действует на свинец. С повышением температуры взаимодействие возможно, но выше 100°С пленка фторида сильно тормозит реакцию. Хлорид свинца также обладает защитными свойствами, благодаря чему по стойкости к хлору до 300° С свинец превосходит алюминий, медь, чугун и сталь. К действию брома свинец настолько устойчив, что может служить для изготовления испарителей и защиты резервуаров. С твердым иодом свинец не реагирует, но с парами и растворами этого галогена образует иодид .

В присутствии кислорода вода действует на свинец, причем скорость коррозии металла при подкислении возрастает. Небольшие концентрации СО₂, напротив, задерживают разрушение металла из-за образования поверхностной пленки РЬСО₃. В присутствии растворимых карбонатов, сульфатов, а при повышенной температуре и силикатов образуются соответствующие труднорастворимые соли свинца, препятствующие коррозии труб из этого металла. Однако при больших концентрациях СО₂ возможно образование растворимого бикарбоната, и в таком случае пользование свинцовыми трубами для водопроводов чревато опасностью отравления .В присутствии кислорода свинец довольно хорошо растворяется в уксусной и других органических кислотах, с которыми он образует комплексные соединения . Комплексообразование является причиной растворимости свинца в серной кислоте с концентрацией >80% . В разбавленной кислоте металл достаточно устойчив, так как покрывается пленкой труднорастворимого PbSО₄. Это позволяет использовать свинец в аккумуляторах и в производстве серной кислоты камерным способом, однако полученная таким путем кислота содержит примеси свинца. Свинец устойчив к действию плавиковой кислоты и мало растворим в соляной, поскольку соответствующие галогениды трудно растворимы в указанных средах. Благодаря растворимости плюмбитов и амфотерности свинец довольно легко растворяется в нагретых щелочах, если их концентрация выше 10— 15% .

Гидриды свинца. Имеются данные о существовании неустойчивого РЬН₂, образующегося в процессе электролиза щелочных или слабо кислых растворов со свинцовым катодом. Более известный плюмбан РbН₄ в незначительных количествах образуется при растворении свинцово-магниевого сплава в разбавленные кислотах, а с лучшими выходами — при электролизе разбавленной H₂SО₄ со свинцовыми электродами.

Азиды свинец образует в состоянии окисления 2+ и 4+ . Известный детонатор Pb(N₃)₂ получается в виде достаточно мелких кристаллов при интенсивном перемешивании смеси растворов Pb(NО₃)₂ и NaN₃ . Азид свинца Pb(N₃)₄ образуется при взаимодействии водного раствора HN₃ с РЬ₃О₄ , но его раствор красного цвета быстро обесцвечивается по мере образования Pb(N₃)_2.

Оксиды свинца. Известны РbО, РbО₂, а также Рb₂О₃ и Рb₃О₄, в которых представлены обе степени окисления свинца. Оксид Рb₂О₃ рассматривают как производное метасвинцовой кислоты Н₂РbО₃, свинцовый сурик Рb₃О₄ — ортосвинцовой кислоты Н₄РbО₄. В настоящее время известно две модификаций РbО: α-РbО красного цвета (глёт) и β-РbО желтого (массикот). Глёт, устойчивый при низких температурах, подобно SnO, имеет слоистую структуру, в которой каждый атом Рb связан с одной стороны с четырьмя атомами О с одинаковыми расстояниями Рb-О (0,230 нм). β-РbО имеет сходную структуру, но межатомные расстояния Рb-О попарно различны и составляют соответственно 0,221 и 0,249 нм . Именно благодаря этому структурному сходству желтая модификация, устойчивая на воздухе выше 488° С, стабилизируется небольшими примесями и в их присутствии может существовать при обычной температуре. Выше 488° С глёт переходит в массикот. РbО обычно получают окислением расплавленного свинца кислородом воздуха или же термическим разложением высших оксидов.

Для специальных целей, например, для аналитических стандартов, химического анализа , необходим оксид особой чистоты. Препарат такой квалификации готовят в химической лаборатории с использованием полиэтиленовых сосудов, осаждая гидроксид свинца из раствора ацетата действием водного аммиака. Интересно отметить, что примеси 10 -3 % Si, Ge, Р, As, Sb, Se, Те, Mo и W препятствуют превращению первичного продукта β-РbО в α-РbО. Поэтому проведение данной реакций в стеклянных сосудах недопустимо. Реагируя с кислотами, РbО дает соответствующие соли, а действие концентрированных растворов щелочей. приводит к гидроксоплюмбитам, например Na [Pb (ОН) ₃] и Na₂ [Pb (ОН) ₄].

РbО₂, используется как аналитический реактив и как форма количественного определения свинца с гравиметрическим , вольтамперометрическим или фотометрическим окончанием. Диоксид свинца независимо от кристаллической структуры модификации имеет черно-коричневый цвет. Получают РbО₂ окислением солей свинца элементными галогенами, гипохлоритом и другими окислителями, а также анодным окислением суспензии РbО в растворе NaCl. Диоксид высокой чистоты готовят гидролизом тетраацетата свинца . Диоксид свинца нерастворим в холодной и горячей воде, но реагирует с концентрированными кислотами НС1 и Н₂SО₄ с выделением соответственно С1₂ и О₂ и образованием солей свинца. Разбавленные растворы щелочей на РbО₂ не действуют, но при сплавлении с твердыми щелочами образуются гексагидроксоплюмбаты, например К₂[Рb(ОН)₆], с оксидами — плюмбаты, например Са₂ РbО₄.

Гидроксосоединения свинца. Гидроксид Pb (OH)₂ выпадает в виде белого аморфного осадка при действии водного аммиака или стехиометрического количества щелочей на растворы солей свинца. В отличие от аналогичных соединений других p-элементов IV группы, у Рb(ОН)₂ преобладают основные свойства. Гидроксид свинца легко дегидратируется, причем выше 100° С образуется красная, при более низкой температуре — желтая модификация РbО.

Acetyl

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

H +

Li +

K +

Na +

NH4 +

Ba 2+

Ca 2+

Mg 2+

Sr 2+

Al 3+

Cr 3+

Fe 2+

Fe 3+

Ni 2+

Co 2+

Mn 2+

Zn 2+

Ag +

Hg 2+

Pb 2+

Sn 2+

Cu 2+

OH —

Р

Р

Р

Р

Р

М

Н

М

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

—

—

Н

Н

Н

F —

Р

М

Р

Р

Р

М

Н

Н

М

М

Н

Н

Н

Р

Р

Р

Р

Р

—

Н

Р

Р

Cl —

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Р

М

Р

Р

Br —

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Н

М

М

Р

Р

I —

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

?

Р

?

Р

Р

Р

Р

Н

Н

Н

М

?

S 2-

М

Р

Р

Р

Р

—

—

—

Н

—

—

Н

—

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

HS —

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

?

?

?

?

?

Н

?

?

?

?

?

?

?

SO3 2-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Н

М

Н

?

—

Н

?

Н

Н

?

М

М

—

Н

?

?

HSO3 —

Р

?

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

SO4 2-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

М

Р

Н

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

М

—

Н

Р

Р

HSO4 —

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

—

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

Н

?

?

NO3 —

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

—

Р

NO2 —

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

?

?

?

?

Р

М

?

?

М

?

?

?

?

PO4 3-

Р

Н

Р

Р

—

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

CO3 2-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Н

Н

Н

?

?

Н

?

Н

Н

Н

Н

Н

?

Н

?

Н

CH3COO —

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

—

Р

Р

—

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

—

Р

SiO3 2-

Н

Н

Р

Р

?

Н

Н

Н

Н

?

?

Н

?

?

?

Н

Н

?

?

Н

?

?

Растворимые (>1%)

Нерастворимые ( Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время. Вы можете также связаться с преподавателем напрямую: 8(906)72 3-11-5 2 Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса » » на другом сайте. Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши. Если вы считаете, что результат запроса » » содержит ошибку, нажмите на кнопку «Отправить». Этим вы поможете сделать сайт лучше. К сожалению, регистрация на сайте пока недоступна. На сайте есть сноски двух типов: Подсказки — помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего. Дополнительная информация — такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения. Здесь вы можете выбрать параметры отображения органических соединений. 🎦 Видео Электролиз. Получение хлора, получение свинца. Химия – ПростоСкачать Олово, свинец. Тест №23.Скачать Химия 42. Металл свинец — Академия занимательных наукСкачать свинец + азотная кислотаСкачать Нитрат свинца и "Буря в пробирке" (химия)Скачать Химические свойства металлов. 9 класс.Скачать ХИМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ | Как составлять уравнения реакций | Химия 8 классСкачать Поделиться или сохранить к себе: Смотрите также Сера — химические свойства, получение, соединения. Нитрат кальция: способы получения и химические свойства Кальций: способы получения и химические свойства Гидроксид натрия: способы получения и химические свойства Гидроксид кальция: способы получения и химические свойства Получение бензола Разница между глюкозой и сахарозой Гидроксид калия: способы получения и химические свойства