Ассоциации с этим металлом суровы: свинцовое небо, девять граммов свинца (вес пули). Но современная жизнь без него была бы сложна.
Содержание
- Что представляет собой
- История
- Древний мир
- Средневековье
- Индустриальная эпоха
- Физико-химические характеристики
- Технология получения
- Месторождения, добыча
- Присутствие в природе
- Где используется
- Промышленность
- Другие сферы
- Ограничения
- Влияние металла на экологию
- Предостережение
- Бусины из свинца возрастом 8,5 тысяч лет нашли на территории современной Турции.
- В Древнем Египте ходили монеты, чеканились подвески из свинца. Статуэтка женщины, изготовленная 5-6 тыс. лет назад, признана древнейшим на планете артефактом из свинца.
- Металл добавляли к вину, чтобы облагородить вкус. Папа Александр VI запретил это своей буллой от 1498 года, но безуспешно. Эпидемии свинцовой колики стали для Средневековья обыденностью.
- Почти весь свинец превращался в дробь и пули для огнестрельного оружия.
- Свинцовые белила были основой при изготовлении косметики и красок для живописцев.
- Блеск присущ свежеразрезанным фрагментам: на воздухе он тускнеет, покрываясь оксидом-пленкой.
- Металл мягок (твердость по Моосу – 1,5). Режется ножом или ножницами, царапается ногтем.
- Тепло- и электропроводность средние: у меди больше в 11 и 15 раз.
- Металл пластичен, легко прокатывается до фольги.
- Не ржавеет при любой влажности воздуха. Коррозию провоцирует только фтористый водород.
- Воздействие воды, большинства кислот, металлов, газов нулевое.
- Разрушается лишь некоторыми кислотами: слабой уксусной, азотной (до 70%) либо концентрированной (90+%) серной.
- На обогатительной фабрике сырье обрабатывается методом флотации. Получается 40-70% концентрат свинца.
- Чтобы получить из него черновой свинец, применяют плавку.
- Для этого оксид-концентрат обжигают, затем загружают в печь. Восстановление достигает чистоты 90%.
- Далее отделяют ценные примеси: медь, мышьяк, сурьму.
- Затем выделяются серебро, золото, цинк, висмут.
- Внешний слой кабелей.
- Припои для электротехники.
- Подшипники.
- Катоды химических, резервных источников тока.
- Приборы для работы в агрессивных средах.
- Вставки предохранителей, пластин для кислотных аккумуляторов.
- Без оксида свинца невозможно производство хрусталя.
- Соли свинца (хромат, или хромовый желтый краситель) используются при изготовлении спичек. А также красителей для окраски тканей (технология батик), фаянса, фарфора, изделий промышленного ассортимента.
- Азид металла – детонатор взрывчатки.
- Тетраэтилсвинец – антидетонатор горючего для двигателей внутреннего сгорания.
- Халькогениды свинца (сульфид, селенид, теллурит) – материал полупроводников.
- Галогениды свинца востребованы в медицине как компонент мазей для нужд онкологии.
- Также это посуда, покрытие стекла, фарфора. Инсектициды, уничтожающие насекомых – вредителей растений.
- Добывая руду.
- Работая на металлургическом комбинате.
- Вдыхая автомобильные выхлопы.
- Усталость, быстрая утомляемость.
- Мигрень, головные боли.
- Расстройство ЖКТ.
- Нарушение сна.
Что представляет собой
Свинец – элемент периодической системы Менделеева №82. Международное обозначение (и формула) – Pb.
Это типичный металл – тяжелый, плотный, сизовато-серых оттенков.
Состоит из четырех стабильных и четырех «мобильных» природных радиоактивных изотопов. Их дополняет десяток радиоактивных искусственного происхождения.
По классификации причислен к «тяжелой» группе цветных металлов.
История
Повсеместная распространенность плюс легкоплавкость и легкость обработки способствовали знакомству человека с металлом тысячелетия назад.
У него бурная история, сочетающая ажиотаж и времена забвения.
Древний мир
Он считается первым выплавленным людьми металлом.
Его использовали как декоративный материал:
Свинец как металл упоминается книгами Ветхого Завета.
Производителем металла номер один был Древний Рим. Его добывали по всей Римской империи, выдавая ежегодно 80 тыс. тонн продукта. Такие объемы не залеживались: из свинца был сделан римский водопровод.
Падение Римской империи (V век) прервало использование металла европейцами на 600 лет.
Средневековье
Следующий всплеск популярности металла связан с Германией, где начали добычу свинцовой руды:
Для алхимиков Plumbum воплощал планету Сатурн. Его забрасывали в тигли, чтобы получить взамен золото.
В Древней Руси свинцовыми листами покрывали крыши храмов, «пломбировали» такими печатями грамоты и конфиденциальную переписку. Подражая римлянам, соорудили свинцовый водопровод. Он снабжал Кремль водой сто лет – до 1737 года.
Свинцовые трубы древнеримского водопровода с надписями
Индустриальная эпоха
Промышленная революция возродила величие металла. К середине XIX века мировой объем добычи превысил 100 тысяч тонн. А за следующие 20 лет увеличился еще в 2,5 раза.
Вплоть до 1990 года гарт (свинцово-сурьмяно-оловянный сплав) был сырьем для типографских шрифтов.
Свинцовыми соединениями повышали октановое число бензина.
Физико-химические характеристики
Свинец – один из наиболее массивных металлов.
Сизоватость оттенков дополняется металлическим блеском:
По химическим свойствам «простолюдин» свинец спорит с благородными металлами:
Такую стойкость металлу обеспечивает «щит» из оксидной пленки на поверхности.
| Свине́ц / Plumbum (Pb), 82 |
| 207,2(1) а. е. м. (г/моль) |
| [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 |
| 175 пм |
| 147 пм |
| (+4e) 84 (+2e) 120 пм |
| 2,33 (шкала Полинга) |
| Pb←Pb2+ −0,126 В Pb←Pb4+ 0,80 В |
| 4, 2, 0 |
| 715,2 (7,41) кДж/моль (эВ) |
| 11,3415 г/см³ |
| 600,61 K (327,46 °C, 621,43 °F) |
| 2022 K (1749 °C, 3180 °F) |
| 4,77 кДж/моль |
| 177,8 кДж/моль |
| 26,65 Дж/(K·моль) |
| 18,3 см³/моль |
| кубическая гранецентрированая |
| 4,950 Å |
| 88,00 K |
| (300 K) 35,3 Вт/(м·К) |
| 7439-92-1 |
Металл проявляет интересное оптическое свойство. Отраженный свет придает ему коричневатость, дополняемую буровато-багровым внутренним отражением.
Ниже в таблице данные изменения плотности свинца в зависимости от температуры.
| 327,6 | 10,686 |
| 450 | 10,536 |
| 650 | 10,302 |
| 850 | 10,078 |
Технология получения
Главный исходник для получения чистого металла – руды, содержащие галенит.
Галенит
Процесс многоступенчатый:
На выходе образуется свинец с содержанием примесей до 0,2%. Еще большую чистоту металла получают рафинированием.
Месторождения, добыча
Залежи сульфидных руд рассредоточены по планете. В России это Забайкалье, Приморье, Южный и Средний Урал, Норильск.
Добыча ведется открытым либо закрытым способом.
Запасы исчисляются миллионами тонн, но, по расчетам ученых, исчерпаются к концу XXI века.
Присутствие в природе
Свинец – один из самых распространенных элементов земной коры (0,016% по массе). Формы нахождения в природе – осадочные и кислые горные породы, основные и ультраосновные массивы.
Накоплению крупных объемов способствуют гипергенные и гидротермальные процессы.
Чемпион по запасам и уникум – Пакистан. Только в породах Кохистанско-Ладакхской дуги на севере страны свинца больше, чем урана.
Зарегистрирована почти сотня свинцовых минералов. Самые важные – галенит, англезит, церрусит.
Из четырех стабильных изотопов свинца три радиогенны. Их доля постоянно возрастает.
| Содержание в природе (в %) | 1,4 | 24,1 | 22,1 | 52,4 |
В биологических организмах и воде доля металла на порядки меньше.
Где используется
Главная сфера применения свинцовых продуктов – промышленный и оборонный комплекс, наука.
Применение свинца
На практике используется чистый «тяжёлый» металл и сплавы.
Промышленность
Физические свойства – пластичность, гибкость, малая тепло- и электропроводность – обусловили ассортимент продукции из свинца и сплавов:
Самый известный продукт из соединений свинца – аккумуляторы.
Сегодня две трети объемов свинцовых продуктов расходуется на производство электродов, аккумуляторов, проводов, кабелей и покрытий к ним.
Второй «раскрученный» продукт – свинцовые белила. Химически это основной карбонат, выглядит как плотный белый порошок.
Компонент шпатлевки, цемента, свинцово-карбонатной бумаги.
Другие сферы
Из соединений свинца получают продукты для многих сфер деятельности человека:
Полезное свойство металла – поглощение гамма-излучения. Оно востребовано медициной и энергетикой. Свинцовые экраны служат щитом в рентгеновских аппаратах и реакторах на атомных объектах.
Свинец планируют использовать как источник тепла в реакторах на быстрых нейтронах.
Свойство радиогенности изотопов используется в геологии. Оно дает возможность устанавливать возраст горных пород, ход геологических процессов в диапазоне миллиардов лет.
Ограничения
Применение металла ограничивают малая стойкость к вибрациям, низкая коррозионная устойчивость к гниющим органическим веществам, растворам извести, бетона, некоторым другим смесям. Такие свойства создает структура кристаллической решетки.
Кабели со свинцовой оболочкой не прокладывают в местах, подвергающихся вибрации, сотрясениям: обочины автобанов, железных дорог, эстакады мостов.
Механические сотрясения, вибрации разрушают свинец.
Для устранения дефекта создают свинцовые сплавы с сурьмой, медью, кадмием, другими присадками.
Влияние металла на экологию
Производство свинца в мире уменьшается (его вытесняет пластик).
Но загрязнение окружающей среды остается одним из опаснейших. Только океан ежегодно «получает» 500-600 тонн отработанного материала.
Для изделий с использованием металла обязательна утилизация по специальной процедуре.
Предостережение
Главный недостаток металла – токсичность. Это также опасный канцероген.
Свинец и его соединения отнесены к химически опасным веществам 1 класса.
В XIX веке в зоне риска находились модницы: металл был основным компонентом белил для лица.
Сегодня отравиться еще легче:
Свинцовые пары и пыль особо опасны: проникают в организм через носоглотку. Из легких свинец переходит в кровь, с ней разносится по телу. Аккумулируется в костях, печени, почках, сбивает синтез гемоглобина в крови.
Признаки свинцового отравления:
Они характерны и для анемии. Опознать свинцовое отравление помогают дополнительные симптомы: судороги, боль в костях, животе, тошнота, рвота. В тяжелых случаях добавляется скачок давления.
Для человека токсичная доза свинца – 1-3 г, смертельная – 10 г. Свинцовое отравление важно сразу распознать, чтобы начать очищение организма. Иначе процесс чреват склерозом сосудов, патологиями костной и нервной систем, почек, печени. У детей может проявиться умственная отсталость.
Выводится металл долго, трудно. Люди, постоянно работающие с ним, нередко наживают профессиональные заболевания.
Отравление соединениями свинца называется сатурнизмом.
Источник: