Плюмбум что за металл

Обновлено: 07.01.2025

Свинец — простое вещество, металл, элемент таблицы Менделеева. Обозначается Pb (Plumbum, плюмбум). Латинское название является производным от «plumber», которое переводится как «водопроводчик». Видимо, название металла связано с тем, что из него строили водопроводы в Древнем Риме.

Скорее всего, свинец был первым металлом, который научились выплавлять люди. Это объясняется тем, что он широко распространен, легко плавится и обрабатывается, устойчив к коррозии. Долгое время свинец не отличали от олова и сурьмы, считая все эти вещества разновидностями одного металла. Первые известные изделия из свинца датируются шестым веком до нашей эры. Свинцовые белила применяли в качестве красок и лекарств уже в Древней Греции и Риме. В Древнем Риме свинец выплавлялся десятками тысяч тонн, он шел на изготовление водопроводов. Свинцовыми листами в древности покрывали днища кораблей, а выпаривая в свинцовых котлах виноградный сок, получали подсластитель для пищи.

Свинец широко распространен в земной коре, хотя в самородном виде практически не встречается. Является частью полиметаллических руд, входит в состав более чем 80 минералов. Промышленное значение имеют галенит, церуссит, англезит. Свинец часто сопутствует урановым, медно-никелиевым, цинковым рудам, соседствует с сурьмой и мышьяком, встречается в золоторудных месторождениях.

Свойства

Мягкий, пластичный, тяжелый металл, блестящий, светло-серый с синим отливом. Легко обрабатывается, его можно разрезать ножом и поцарапать ногтем, прокатывать в тончайшую фольгу. Легкоплавкий, с низкой теплопроводностью и электропроводимостью, диамагнетик.

Химически довольно инертен, чаще всего проявляет валентность +2 и +4. В сухом воздухе не вступает в реакцию с кислородом, во влажном — окисляется, образуя на поверхности пленку, препятствующую дальнейшему окислению.

Образует целый ряд оксидов.

С водой в обычных условиях не взаимодействует.

Проявляет амфотерные свойства, реагирует с кислотами и щелочами. Вступает в реакции с концентрированными соляной и серной, разбавленными азотной, уксусной, муравьиной, винной, лимонной кислотами, концентрированными щелочами. Устойчив к воздействию разбавленных щелочей, нашатырного спирта (водного раствора аммиака), фтористоводородной и большинства органических кислот.

Взаимодействует с галогенами, серой, селеном, теллуром.

Образует гидроксиды свинца (II) и (IV).

Это интересно

Одной из причин заката Великой Римской империи ученые называют свинцовые водопроводы, приводившие к хроническому отравлению населения свинцом, а также использование знатью свинцовой посуды, свинцовых косметических красок, ацетата свинца (свинцового сахара) в качестве подсластителя.

Исследователи, изучающие жизнь и творчество Бетховена, выдвинули гипотезу, что он умер от отравления свинцом, полученным из лекарств, которые ему прописывал врач.

Отравление свинцом, попавшим в пищу в результате неправильно запаянных консервных банок, считают одной из причин гибели английской полярной экспедиции Джона Франклина в 1847-м году.

Химики, историки и лингвисты до сих пор не могут определить происхождение русского названия «свинец».

В следующей статье мы расскажем об опасности свинца и о том, как он применяется.

Свинец

Свинец — редкий минерал, самородный металл класса самородных элементов. Ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серебристо-белого цвета с синеватым отливом. Известен с глубокой древности. Очень пластичный, мягкий (режется ножом, царапается ногтем). При ядерных реакциях образуются многочисленные радиоактивные изотопы свинца.

СТРУКТУРА

Свинец кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке (а = 4,9389Å), аллотропических модификаций не имеет. Атомный радиус 1,75Å, ионные радиусы: Рb 2+ 1,26Å, Рb 4+ 0,76Å. Двойниковые кристаллы по . Встречается в мелких округлых зёрнах, чешуйках, шариках, пластинках и нитевидных образованиях.

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 (+20 °С). С повышением температуры плотность свинца падает. Предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м 2 ). При температуре 7,26 К становится сверхпроводником.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

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.

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 %[

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Образует вкрапленность в изверженных, главным образом кислых, горных породах, в м-ниях Fe и Мn ассоциирует с магнетитом и гаусманитом. Встречается в россыпях с самородными Au, Pt, Os, Ir.

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.

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, иодид 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. Двуокись 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.

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.

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. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину в виде тетраэтилсвинца (C₂H₅)₄Pb (умеренно летучая жидкость, пары которой в малых концентрациях имеют сладковатый фруктовый запах, в больших — неприятный запах; Тпл = 130 °C, Ткип = +80 °С/13 мм рт. ст.; плотность 1,650 г/см³; nD2v = 1,5198; не растворяется в воде, смешивается с органическими растворителями; высокотоксичен, легко проникает через кожу; ПДК = 0,005 мг/м³; ЛД50 = 12,7 мг/кг (крысы, перорально)) для повышения октанового числа.

СВИНЕЦ
Pb (plumbum),
металлический химический элемент IVА группы периодической системы элементов, член семейства C, Si, Ge, Sn, Pb. Известен с древних времен. Наиболее важное применение находит в производстве свинцовых электрических аккумуляторов, в припоях и для производства тетраэтилсвинца - антидетонационной присадки к бензину. Свинец широко распространен в природе, но редко встречается в самородном состоянии. Важнейшим минералом свинца является галенит (свинцовый блеск) PbS; к другим рудам, также имеющим промышленное значение, относятся англезит PbSO4 и церуссит PbCO3. Отложения свинцовых руд обычно встречаются вместе с рудами других металлов - сурьмы, мышьяка, висмута, меди, серебра и цинка. Ведущим производителем свинца в мире является Австралия, к другим крупным производителям относятся США, Россия, Китай, Канада, Перу, Мексика, ЮАР и Швеция.
См. также СВИНЦОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. СВОЙСТВА СВИНЦА
Атомный номер 82 Атомная масса 207,2 Изотопы

Температура плавления, ° С 327,50 Температура кипения, ° С 1750 Плотность, г/см3 11,34 Твердость (по Моосу) 1,5 Содержание в земной коре, % (масс.) 0,0016 Степени окисления +2, +4
Свойства. Чистый свинец - серебристо-белый, но на воздухе быстро покрывается синевато-серым налетом. Это мягкий, плотный, легкоплавкий металл, он пластичен выше 300° C, что используют для изготовления оболочек кабелей, выдавливания проволоки и трубок, а также в запорных устройствах водопроводных сетей. Свинец иногда формуют, но из-за низкой прочности на разрыв он плохо поддается ковке. На воздухе свинец образует компактную адгезионную пленку оксидов, защищающую его от дальнейшего окисления. Хотя Pb нерастворим в чистой воде при обычной температуре, он растворяется в воде, насыщенной кислородом. Поэтому свинец непригоден для трубопроводов с питьевой водой. Свинец хорошо растворим в разбавленной азотной кислоте: 3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O. Хлороводородная (соляная) кислота слабо действует на свинец. Разбавленная серная кислота на свинец не действует, а горячая концентрированная реагирует энергично. В щелочной среде свинец является сильным восстановителем и хорошим восстановителем в кислых растворах. Все растворимые в воде соединения свинца ядовиты.
Соединения. Свинец проявляет степени окисления +2 и +4, образуя соответственно соединения Pb(II) и Pb(IV). В обеих степенях окисления свинец может проявлять металлические и неметаллические свойства, образуя четыре типа солей, в которых ионы Pb(II) и Pb(IV) выступают в роли катионов или находятся в составе анионов (плюмбатов).
Оксиды. Свинец образует с кислородом четыре оксида. PbO, оксид Pb(II), называют свинцовым глетом, это желтый или бурожелтый порошок, образуется при нагревании металла на воздухе. При растворении в кислоте образует ионы Pb2+, а в щелочной среде - ионы PbO22-. Свинцовый глет используют в технологии резины, стекла, глазурей, эмалей, красок и в производстве аккумуляторов. PbO2 - оксид Pb(IV), коричневый порошок, - образуется при действии сильного окислителя на соли Pb(II). PbO2 сам является сильным окислителем, ему соответствуют два типа кислот - ортосвинцовая H4PbO4 (соли - ортоплюмбаты) и метасвинцовая H2PbO3 (соли - метаплюмбаты) кислоты. Красный свинец (сурик) состава Pb3O4 известен как яркокрасный пигмент, используемый для защиты железа и стали от ржавления; сурик можно рассматривать как смешанный оксид 2PbO*PbO2 и как соль ортосвинцовой кислоты Pb2PbO4. Сурик получают прокаливанием PbO при температурах ниже 500° C. Смешанный оксид Pb2O3 (т.е. PbO*PbO2) - красновато-желтый порошок - можно рассматривать как соль метасвинцовой кислоты PbPbO3.
Свинцовый сахар. Ацетат свинца, или свинцовый сахар, Pb(CH3COO)2*3H2O существует в виде бесцветных кристаллов или белого порошка, медленно выветривающегося с потерей гидратной воды. Соединение хорошо растворимо в воде. Оно обладает вяжущим действием, но так как содержит ионы ядовитого свинца, то применяется как наружное в ветеринарии. Ацетат применяют также в аналитической химии, крашении, ситценабивном деле, как наполнитель шелка и для получения других соединений свинца. Основной ацетат свинца Pb(CH3COO)2ЧPb(OH)2 - менее растворимый в воде белый порошок - используется для обесцвечивания органических растворов и очистки растворов сахара перед анализом. 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. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлевки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.
Другие соединения. Арсенат и арсенит свинца применяют в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых - вредителей сельского хозяйства (непарного шелкопряда и хлопкового долгоносика). Борат свинца Pb(BO2)2ЧH2O, 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. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей. Хромат свинца PbCrO4 известен как хромовый желтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве желтых 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 Pb(SO4)2, нерастворимый в воде белый порошок, применяют как пигмент в аккумуляторах, литографии, в технологии набивных тканей. Сульфид свинца PbS, черный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца. Тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(C2H5)4 - бесцветная жидкость, нерастворимая в воде, хорошо растворяется в бензине с образованием этилированного бензина. ТЭС широко используется как антидетонационная добавка к моторным топливам.
Продукты радиоактивного распада. Три из четырех стабильных изотопов свинца (Pb206, Pb207, Pb208) являются продуктами радиоактивного распада U и Th. На этом типе распада основана методика определения возраста пород. Поскольку четвертый изотоп свинца Pb204 стабилен, он не участвует в процессе радиоактивного распада и его количество с момента рудообразования можно считать постоянным. После определения изотопного состава свинца в породе можно рассчитать возраст породы, сопоставляя содержание Th, U и их продуктов распада. См. также
ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ;
РАДИОАКТИВНОСТЬ.
Применение. Благодаря мягкости свинца его широко используют в чистом виде. Обычно промышленный свинец после рафинирования содержит 0,05-0,1% примесей. Наибольшее количество свинца расходуется на изготовление пластин свинцовых аккумуляторов, затем на оболочку электрических кабелей, внутреннее покрытие резервуаров, покрытие медных листов кровельного материала и особенно в химической промышленности, где он почти незаменим в производстве и хранении серной кислоты. Все эти области применения объясняются коррозионной стойкостью свинца. Свинец на воздухе практически сразу покрывается тонкой защитной пленкой оксида свинца, поэтому поверхность металла становится очень инертной. Поскольку свинец хорошо поглощает g-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках и в ядерных реакторах. Значительное применение находят сплавы свинца. Пьютер (сплав олова со свинцом), содержащий 85-90% Sn и 10-15% 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. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину.
ЛИТЕРАТУРА
Зайцев В.Я., Маргулис Е.В. Металлургия свинца и цинка. М., 1985 Козин Л.Ф., Морачевский А.Г. Физико-химия и металлургия высокочистого свинца. М., 1991

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество . 2000 .

Полезное

Смотреть что такое "СВИНЕЦ" в других словарях:

СВИНЕЦ — обыкновенный (Plumbum), симв. Pb, смесь изотопов, атомный в. 207,22 (ат. в. уранового свинца 206,05, ториевого 207,9). Кроме этих изотопов имеется еще свинец с ат. в. 207. Отношение изотопов в обыкновенном свинце206: : 207 : 208 = 100 : 75 :175.… … Большая медицинская энциклопедия

СВИНЕЦ — муж. крушец, металл, один из самых мягких и веских, цветом посинее олова; встарь зывали его оловом, откуда и поговорка: слово олово, ·т.е. веско. В Васильев вечер лить олово, свинец, воск. Ружейные пули свинцовые. Свинцовая руда всегда… … Толковый словарь Даля

СВИНЕЦ — (символ Рb), металлический элемент IV группы периодической таблицы. Его основная руда ГАЛЕНИТ (сульфид свинца), из нее добывают свинец путем обжига. Воздействие на организм свинца, содержащегося в красках, трубах, бензине и др. может привести к… … Научно-технический энциклопедический словарь

СВИНЕЦ — (Plumbum), Pb, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 82, атомная масса 207,2; мягкий, пластичный синевато серый металл, tпл 327,5шC, летуч. Из свинца изготовляют электроды аккумуляторов, провода, кабели, пули, трубы и… … Современная энциклопедия

СВИНЕЦ — СВИНЕЦ, свинца, мн. нет, муж. 1. Мягкий, очень тяжелый металл синевато серого цвета. Пломба из свинца. Расплавленный свинец. 2. перен. Пуля; собир. пули (поэт.). «Засвищет вкруг меня губительный свинец.» Пушкин. «С свинцом в груди, лежал недвижим … Толковый словарь Ушакова

Свинец — (Рb) хим. элемент IV гр. периодической системы, порядковый номер 82, ат. в. 207,19. Для С. характерны положительные валентности 4 и 2, наиболее типичными являются соединения, в которых он двухвалентен. Четырехвалентный С. в кислой среде является… … Геологическая энциклопедия

свинец — рейхблей, веркблей, церуссит, алтаит Словарь русских синонимов. свинец сущ., кол во синонимов: 11 • аабам (1) • абаам … Словарь синонимов

СВИНЕЦ — хим. элемент, символ Рb (лат. Plumbum), ат. н. 82, ат. м. 207,19; тяжёлый, мягкий, ковкий и пластичный металл синевато серого цвета, плотность 11340 кг/м3, tпл = 327,5°С. Самородный свинец в природе встречается крайне редко. Он входит в состав… … Большая политехническая энциклопедия

СВИНЕЦ — (лат. Plumbum) Pb, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 82, атомная масса 207,2. Синевато серый металл, тяжелый, мягкий, ковкий; плотность 11,34 г/см³, tпл 327,4 .С. На воздухе покрывается оксидной… … Большой Энциклопедический словарь

Свинец — металл, известный еще в древности. С. добывали в Египте и на Синайском полуо ве, а также привозили в Тир из Фарсиса (Иез 27:12). При перечислении захвач. у мадианитян трофеев С. среди металлов называется последним (Чис 31:22), т.к. он, очевидно,… … Библейская энциклопедия Брокгауза

СВИНЕЦ — СВИНЕЦ, нца, муж. Мягкий, ковкий, тяжёлый металл синевато серого цвета. Врагов встретили свинцом (перен.: стрельбой, пулями). Лечь свинцом на сердце (перен.: о чём н. тяжёлом, гнетущем). Голова как свинцом налита (об ощущении тяжести, боли в… … Толковый словарь Ожегова

Что такое свинец и где он применяется?

Свинец в таблице Менделеева

Свинец (латинское название plumbum) – это химический элемент, металл с атомным номером 82. В чистом виде вещество имеет серебристый, слегка синеватый оттенок.

Благодаря тому, что свинец широко распространен в природе, его легко добывать и обрабатывать, этот металл знаком человечеству с глубокой древности. Известно, что люди пользовались свинцом еще в 7-м тысячелетии до нашей эры. В Древнем Египте, позднее – в Древнем Риме велась добыча и обработка свинца. Свинец довольно мягок и податлив, поэтому еще до изобретения плавильных печей его использовали для изготовления металлических предметов. Например, римляне делали из свинца трубы для сети водопроводов.

В Средние века свинец применялся как кровельный материал, для производства печатей. Длительное время люди не знали о вреде вещества, поэтому его подмешивали в вино, использовали в строительстве. Даже в 20-м веке свинец добавляли в типографскую краску и бензиновые присадки.

Свойства свинца

В природе свинец, чаще всего, встречается в виде соединений, входящих в состав руд. Руды добывают, а затем выделяют чистое вещество промышленным способом. Сам металл, а также его соединения имеют уникальные физические и химические свойства, чем и объясняется широкое использование свинца в различных отраслях.

Он обладает следующими свойствами:

очень мягкий, послушный металл, который можно резать ножом;
тяжелый, плотнее железа;
плавится при сравнительно низких температурах (327 градусов);
быстро окисляется на воздухе. Кусок чистого свинца всегда покрыт слоем оксида.

Токсичен ли свинец?

Характеристики свинца

Свинец имеет одну неприятную особенность: он сам и его соединения токсичны. Отравление свинцом носит хронический характер. Например, при постоянном поступлении в организм элемент накапливается в костях и органах, вызывая серьезнейшие нарушения.

Но длительное время летучее соединение тетраэтилсвинец использовался для улучшения бензинов, что вызывало загрязнение окружающей среды в городах. Сейчас в цивилизованных странах использование этой присадки запрещено.

Где применяют свинец?

В наше время токсичность свинца хорошо известна. В то же время, свинец, а также его соединения могут принести огромную пользу при их рациональном и грамотном использовании.

Усилия ученых и разработчиков направлены на то, чтобы максимально использовать полезные свойства свинца, снизив его опасность для человека. Он используется в различных отраслях, например:

в медицине и других областях, где необходима защита от радиации. Свинец плохо пропускает любое излучение, поэтому его применяют в качестве защиты. В частности, свинцовые пластины вшиваются в фартуки, которые надевают пациентам для безопасности при рентгенографическом обследовании. Защитные свойства свинца применяются в атомной промышленности, науке, производстве ядерного оружия;
в электротехнической промышленности. Свинец мало подвержен коррозии – это свойство активно используется в электротехнике. Но самое широкое распространение получили свинцовые аккумуляторы. Кстати, в них устанавливают пластины из свинца, погруженные в электролит. Гальванический процесс позволяет получать электрический ток, достаточный для запуска автомобильного двигателя. Между прочим, именно аккумуляторная промышленность является самым крупным потребителем свинца в мире. Помимо этого, свинец используется для защиты кабелей, производства кабельных рубок, предохранителей , сверхпроводников;
в военной промышленности. Он идет на изготовление пуль, дроби а также снарядов. Нитрат свинца входит в состав взрывчатых смесей, азид свинца используется в качестве детонатора;

в производстве красителей и строительных смесей. Свинцовые белила, чрезвычайно распространенные прежде, сейчас уступают место другим краскам. Свинец используется при производстве шпатлевок, цемента, защитных покрытий для стекла и керамики.

Кстати, именно з-за токсичности свинца применение этого металла стараются ограничивать, заменяя на альтернативные материалы. Большое внимание уделяется безопасности производств, связанных со свинцом, утилизации изделий, содержащих этот элемент, а также тому, чтобы снизить контакт свинцовых деталей с человеком и выброс вещества в окружающую среду.

СВИНЕЦ — необходимая болезнь цивилизаций

Репутация за всю историю «сотрудничества» с человеком у нашего героя сложилась не слишком хорошая. Хотя применялся свинец еще в Древнем Египте (в основном для нужд косметики), в Античности — римляне с присущим им размахом строили города с водопроводами. И трубы делали из свинца.

Косметика, водопровод, типографские литеры…

В Британском музее есть свинцовая статуэтка женщины из Египта, датируется она третьим тысячелетием до нашей эры. Это самый древний (официально) свинцовый предмет. Египтяне (более-менее состоятельные) считали неприличным выйти на улицу, не подкрасив глаза. Потому и рынок косметики был хорошо развит. Для подводки глаз использовали черный сульфид или белый карбонат свинца. Жировой основой служил гусиный жир. Вороной блеск древнеегипетских шевелюр зачастую достигался вульгарной окраской пастой из оксида свинца.

Великая Римская Империя

Вечный город оставил после себя вечные дороги (до сих пор некоторые вполне годны), вечное римское право (которое, несмотря на древний возраст, до сих пор изучают юристы), и акведуки. По ним с гор доставлялась для жителей вода. В разветвленной системе водопровода использовались свинцовые трубы.

Римляне уделяли водоснабжению огромное значение. Секст Юлий Фронтин, живший в первом веке н.э., написал целую книгу «О водопроводах».

Вот пара цитат из нее:

«труба делается сворачиванием в круг свинцовой пластины в пять пальцев шириной.

…Все кураторы … до своего назначения побывали консулами, что указывает на высокий статус куратора вод».

Время, вперед!

С развитием типографского дела свинца требовалось все больше. Его применяли для изготовления типографских литер. Изобретение аккумуляторов и развитие автомобилестроения подхлестнули добычу металла. И бытовые, но нужные мелочи, вроде пигментов свинцовых соединений для красок до сих пор востребованы.

Так назвали…

Происхождение названия металла неявно до сих пор. В старину олово и свинец частенько путали, хотя просвещенные люди (тот же Плиний) различали их: Plumbum nigrum (свинец), Plumbum album (олово). Для англичан водопроводчик — plumber.

Познавательно: в Венеции была тюрьма Пьомби; ее еще называли Свинцовая. В ней сидел и из нее ухитрился удрать любовник всех времен и народов Казанова.

Во многих славянских языках нашего героя называют оловом. Хотя в старорусском это (свинець), словенском (svinec), на белорусском (свінец). А вот в языках Прибалтики названия похожи — svinas (литовский), svin (латышский).

Свинец (Plumbum, Pb) — элемент с номером 82 в таблице Менделеева. Находится в 14 группе (старая классификация «держала» металл в главной подгруппе VI группы).

Это тяжелый, мягкий металл. Цвет имеет светло-серый, с металлическим блеском.

Поговорим о химических свойствах цветного металла.

Основные степени окисления +2 и +4; в каждой из них металл амфотерный, принимает роль катиона или входит в состав аниона.

Свойства атома
Название, символ, номер	Свине́ц / Plumbum (Pb), 82
Атомная масса (молярная масса)	207,2(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Радиус атома	175 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	147 пм
Радиус иона	(+4e) 84 (+2e) 120 пм
Электроотрицательность	2,33 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Pb←Pb2+ −0,126 В Pb←Pb4+ 0,80 В
Степени окисления	4, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	715,2 (7,41) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	11,3415[2] г/см³
Температура плавления	600,61 K (327,46 °C, 621,43 °F)[3]
Температура кипения	2022 K (1749 °C, 3180 °F)[3]
Уд. теплота плавления	4,77 кДж/моль
Уд. теплота испарения	177,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,65[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	18,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	4,950 Å
Температура Дебая	88,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 35,3 Вт/(м·К)
Номер CAS	7439-92-1

Физические свойства востребованы во многих сферах жизни. Металл отлично плавится, быстро принимает нужную форму и застывает без трещин. К тому же он такой мягкий, что на поверхности слитка легко продавить черту ногтем, или отрезать ножом кусочек. Плотность 11,34 г/см3. Свинец плавится при 300оС, кипит при 1749 градусов. При температуре 7,26 по Кельвину становится сверхпроводником.

Любителям ядерной физики: металл относится к пяти элементам, имеющим дважды магическое число нейтронов и протонов в ядрах.

Измерения оптических свойств металлов основано на свойствах поляризованного луча света, отраженного от металлической поверхности.

Оптические свойства свинца:

отсутствует плеохроизм;
отсутствует люминисценция;
в отраженном свете имеет серо-белый с коричневатым оттенком цвет с коричнево-красным внутренним отражением.

Структура кристаллической решетки гранецентрированная, кубическая.

Природный свинец содержит пять стабильных изотопов:

208Pb (изотопная распространённость 52,%);
207Pb (изотопная распространённость 22%);
206Pb (изотопная распространённость 24%);
204Pb (изотопная распространенность 1,4%);
202Pb (изотопная распространённость — следы).

Соединения металла

Галогениды свинца образуются, когда степень окисления +2 (для каждого галогена). Это фториды, бромиды, йодиды и хлориды свинца. Металл может вступать в реакции с фтором и хлором (степень окисления +4).

Халькогениды свинца являются теллурит, сульфид, селенит свинца. Их химические формулы PbTe, PbS, PbSe. Как видим, и галенит, важнейшая свинцовая руда, тоже халькогенит.

Оксиды свинца могут быть основными или амфотерными. Чистая, свежая свинцовая отливка быстро покроется пленкой оксида («союз» металла с кислородом воздуха). У металла два простых оксида — PbO и PbO2, и один смешанный — свинцовый сурик, Pb3O4. Им кораблестроители покрывали днища кораблей, а мастеровитые советские автовладельцы брюшко своих железных коняшек — у свинцового сурика отличные антикоррозионные качества.

К соединениям свинца относятся его соли. Вот некоторые из них:

Соль свинца, формула	Свойства, применение
Сульфат, свинцовый купорос (PbSO4)	Минерал англезит; применяют для создания пигментов
Метасиликат (PbSiO3)	Минерал аламосит; применяют как стабилизатор пластмасс и для красок по керамике
Нитрат Pb(NO3)2	Востребован в цианировании золота, как ингибитор полимеров нейлона, как зооцид
Хромат (PbCrO4)	Минерал крокоит (с примесью серебра и цинка); очень токсичен, крайне канцерогенный, опасен для окружающей среды
Хлорид PbCl2	Минерал коттунит; очень токсичен
Линолеат, PbC36H62O4	Применяют как сиккатив (добавляют в масляные краски, чтоб быстрее высыхали)

Свинец хорош коррозионной стойкостью, хорошими литейными качествами, а вот его высокая ползучесть и просто никакая прочность отталкивает производителей. Другое дело — сплавы. Но добавки нужно выбирать с умом.

Висмут, мышьяк не годятся: первый уменьшает кислотоупорность свинца, второй сильно уменьшает пластичность. Теллур и медь повысят кислотоупорность. Но сплав свинца и меди нежелателен в производстве свинцовых белил и глета для хрусталя.

Сурьма улучшит кислотоупорность сплава и твердость, но уменьшит электропроводность с пластичностью.

Серебро и никель повысят устойчивость сплава к серной кислоте.

Месторождения свинцовых руд

Образуется свинец в гидротермальных месторождениях, в зонах окисления полиметаллических руд, в черных глинах и сланцах.

Нахождение в природе в основном в виде соединений, минералов. Основной минерал для добычи металла галенит, PbS, свинцовый блеск.

Плиний в «Естественной истории» сообщает о добыче металла:

«Черный свинец мы употребляем для труб и плит; его с трудом выкапывают в Испании и во всех Галлиях, но в Британии он добывается из верхнего слоя земли в таком изобилии, что издан закон, ограничивающий добычу известной мерой».

Черным свинцом тогда называли собственно свинец, белым или серебристым — олово. Ну, не было тогда образованных минералогов…

Добыча и производство

По оценке Геологического бюро США запасы металла в мире достигают полутора миллиардов тонн. Основной их частью владеют страны:

Годовое производство металла в мире составляет около 3 миллионов тонн. Дефицит свинца на этом рынке создает Китай. Его спрос на металл составляет около 45% мировой добычи.

Получение нашего серого героя происходит из минералов и из вторичного сырья (тонны аккумуляторов с отработавших срок машин).

От атомной энергетики до рыбацких утех

В промышленности и быту обширно применение свинца.

В медицине без укрытий из металла не обойтись в рентгенологических исследованиях.

В геологии «тяжёлый» металл используется для определения возраста Земли и в частности ее минералов и горных пород. Это геохронологические методы с помощью изотопов различных элементов, в том числе свинца.

Исчезни завтра все свинцово-кислотные аккумуляторы, нам пришлось бы пересаживаться на лошадей, велосипеды или пойти пешком. Свинец движет все автомобили на планете.

Он же, наш серый герой, входит в составы для пайки. И попробуйте доказать рыбаку, что без грузила из свинца он как-нибудь обойдется.

Как металл стал орудием убийства

Создается впечатление, что человечество не может без войн, драк, разборок или хотя бы охоты. Увлечение сильной половины человечества всегда означало близкий контакт со свинцом. Свинец прост в обработке. Еще в Древнем Риме снаряды для пращей отливали из свинца. Позже из него столетиями изготавливали пули. По сей день пули делают из свинца по одной простой причине — большой пробивной способности относительно размера и скорости полета пули.

В первых огнестрельных орудиях убийства пули были просто свинцовыми шариками, сейчас это прекрасно сбалансированные, имеющие разные конструкции, маленькие убийцы. Но будь это обычная или специальная (бронебойная, экспансивная, разрывная), пуля содержит свинец. Сердечники пули делают из свинцовой проволоки (для 45 калибра проволока потолще, для 20 калибра пойдет тонкая). Сердечники «одевают» в гильзы из меди.

Нитраты, перхлораты и азиды свинца применяют в приготовлении взрывчатых веществ.

Мрачное прошлое металла

Об ядовитых свойствах металла писали Плиний и врач Диоскорид (их беспокоили свинцовые трубы водопровода и плитки из металла, которыми выкладывали стены и иногда пол).

Русский царь Алексей Михайлович, проводя реконструкцию Кремля, приказал установить на Водовзводной башне машину, которая поднимала воду в Кремль. Все хорошо, только вот трубы были свинцовые. Часть историков и медиков винят воздействие металла на потомство царя. Его дети, Федор и Иван были очень больными. На Петре Великом питье свинцовой воды тоже отразилось. В кино царь-батюшка красавец, а в жизни был нескладным, узкие плечи, широкий таз, длинные руки и ноги.

Отравление соединениями токсичного металла продолжались и дальше.

ТЭС (тетраэтилсвинец)

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Читайте также: