Свинец и его характеристики

 
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: Рb2+ 1,26Å, Рb4+ 0,76Å. Двойниковые кристаллы по {111}. 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/см3 (+20 °С). С повышением температуры плотность свинца падает. Предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м2). 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

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.

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.

Используется для защиты пациентов от излучения рентгеновских аппаратов.

Свинец (англ. Lead) — Pb

КЛАССИФИКАЦИЯ

Физические свойства

Оптические свойства

Кристаллографические свойства



Источник: http://mineralpro.ru/minerals/lead/

Технические и пользовательские характеристики, а также свойства металла свинец

Свинец – металл, который тоже можно отнести к одним из известных с самых древних времен. Полагают, что выплавка его стала первым металлургическим процессом в истории человечества. За прошедшие тысячелетия свинец то мало использовался, то вновь «входил в моду», но никогда не забывался.

Причиной тому его интересные качества. И сегодня нами будут изучены физико-химические, механические и магнитные свойства, технические характеристики свинца, его сплавов и окиси, рассмотрены фото элемента и даны полезные советы по его использованию.

Свинец – типичный металл, тяжелый, плотный, имеет голубовато-серый цвет. Блеск на воздухе быстро исчезает, так как металл покрывается защитной оксидной пленкой. Свинец довольно распространен и легко добывается, чем и объясняется его столь давняя известность.

При большой плотности, металл остается мягким: при температуре 20 С он легко царапается ногтем. Свинец ковкий, но из-за не слишком презентабельного вида и быстрой потери блеска, очень редко используется для изготовления декоративных предметов. В древности из него делали и украшения, и посуду.

Данное видео посвящено изучению свойств и характеристик свинца в химии и физике:

Молекулярная масса элемента равна 82, что уже указывает на приличную тяжесть вещества. Кристаллическая решетка – кубическая гранецентрированная: в углу куба расположен атом металла и в центре каждой грани.

Относится вещество к категории тяжелых металлов. Плотность по мере повышения температуры падает:

• три температуре в 20 С плотность составляет 11,34 г/куб см;
• при 327,6 С м10, 686 г/куб. см;
• при 650 С – 10, 302 г/куб .см;
• при 850 С – 10,078 г/куб. см.

Массу свинца вычисляют исходя из плотности, размеров образца и учитывая температуру. Последнее важно при выплавке металлов.

Далее поговорим про литейные свойства свинца.

Температуры плавления, литья и кипения

• Температура плавления – 327,46 С.
• Температуры кипения – 1749 С.
• Температура литья – 400–450 С.
• При температуре ниже 7,26 К свинец становится сверхпроводником.

Расплавляясь, металл становится жидкотекучим, в диапазоне литья его вязкость поднимается от 1,89 до 1,23 МПа*С-2. Поверхностное натяжение в том же диапазоне изменяется от 4,4 до 4,0 кН/м.

Механические характеристики

При высокой пластичности металл не обладает стоящими прочностными характеристиками:

• сопротивление разрыву составляет 12–13 МПа;
• предел прочности при сжатии – 50 МПа;
• твердость по Бринеллю – 3,2– ,8 НВ;
• удлинение составляет 50–70%.

Наклеп или нагартовка – деформационное уплотнение, механическую прочность металла не увеличивает: дело в низкой температуре рекристаллизации.

Теплопроводность

Этот показатель у металла невелик: примерно в 2 раза меньше железа и в 11 раз меньше чем у меди:

• теплопроводность – 33,5 вт/(м·К);
• теплоемкость при нормальной температуре – 0,128 кДж/(кг·К).

Данное видео продолжит рассказ о свойствах свинца:

Тепло- и электропроводность металлов довольно хорошо коррелируют друг с другом. Свинец не слишком хорошо проводит тепло и к лучшим проводникам электричества тоже не относится: удельное сопротивление составляет 0,22 Ом-кв. мм/м при сопротивлении той же меди 0,017.

Коррозионная стойкость

Свинец – металл неблагородный, однако по уровню химической инертности к таковым приближается. Низкая активность и способность покрываться оксидной пленкой и обуславливает достойную коррозионную стойкость.

Во влажной сухой атмосфере металл практически не корродирует. Причем в последнем случае сероводород, угольный ангидрид и серная кислота – обычные «виновники» коррозии, на него не влияют.

Показатели коррозии в разной атмосфере такие:

• в городской (смог) – 0,00043–0,00068 мм/год,
• в морской (соли) – 0,00041–0,00056 мм/год;
• сельской – 0,00023– ,00048 мм/год.

Воздействие пресной или дистиллированной воды нулевое.

• Металл устойчив к действию хромовой, плавиковой, концентрированной уксусной, сернистой и фосфорной кислоте.
• А вот в разбавленной уксусной или азотной с концентрацией менее 70% быстро разрушается.
• Так же действует и концентрированная – более 90%, серная кислота.

Газы – хлор, сернистый газ, сероводород на металл не действуют. Однако под влиянием фтористого водорода свинец корродирует.

На коррозионные качества его влияют другие металлы. Так, контакт с железом и медью никак не сказывается на коррозионной стойкости, а добавка висмута или цинка снижает стойкость вещества к кислоте.

Токсичность

Наибольшую опасность представляют собой пары металла и его пыль, поскольку в таком состоянии они легче всего проникает в организм. Основной путь – дыхательный тракт. Часть может усвоиться и через кишечно-желудочный тракт и даже кожу при непосредственном контакте – те же свинцовые белила и краски.

• Попадая в легкие, свинец всасывается кровью, разносится по всему телу и скапливается в основном в костях. Главное его отравляющее действие связано с нарушениями в синтезе гемоглобина. Типичные признаки свинцового отравления сходны с анемией – усталость, головные боли, расстройства сна и пищеварения, но сопровождаются постоянными ноющими болями в мышцах и костях.
• Длительное отравление может вызвать «свинцовый паралич». Острое отравление провоцирует повышение давления, склерозирование сосудов и так далее.

Лечение специфическое и длительное, поскольку вывести тяжелый металл из организма непросто.

О том, какими экологическими свойствами обладает свинец, расскажем ниже.

Загрязнение свинцом окружающей среды считается одним из самых опасных. Все изделия, где используется свинец, нуждаются в специальной утилизации, которая проводится только лицензированными службами.

К сожалению, загрязнение свинцом обеспечивается не только деятельностью предприятий, где это хоть худо-бедно, да регулируется. В городском воздухе наличие свинцовых паров обеспечивает сгорание топлива в автомобилях. На этом фоне наличие свинцовых стабилизаторов в таких, например, привычных конструкциях, как металлопластиковое окно уже не кажется стоящим внимания.

О свойствах солей свинца поведает данное видео:

Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/svinets/tehnicheskie-harakteristiki-svoystva.html

Свойства свинца

Свинец является элементом 14-й группы шестого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Его атомный номер – 82, соответственно, имеет столько же протонов.

Данное вещество является ковким, относительно легкоплавким тяжелым металлом. Однако, если находится в условиях нормального температурного режима, то достаточно легко режется.

Имеет серебристо-белый цвет с синеватым отливом.

Человечество познакомилось с данным металлом еще за долго до наступления нашей эры. Это подтверждают многочисленные археологические находки свинцовых изделий.

Так, свинец был известен еще во времена первой династии Египта, также он активно использовался римлянами и был достаточно популярен во времена Древней Руси. Поэтому, невозможно сказать достоверно, когда же именно люди нашли свинец и стали его использовать.

Существует даже такое мнение, что история металлургии начиналась именно с выплавки свинца, т.е. он был первым металлом, выплавкой которого начал заниматься человек.

В настоящее время популярность свинцовых изделий несколько ниже, в отличие от древних времен, однако добыча и получение свинца активно продолжаются. Это, в первую очередь, обусловлено достаточно интересными свойствами, которыми обладает данный металл.

Характеристика свинца

Физические свойства свинца

Свинец обладает достаточно низкой как теплопроводностью (35,1 Вт/(м·К), при температуре 0°C), так и электропроводностью. Данные показатели существенно ниже, чем у меди. Металл отличается своей мягкостью, достаточно легко режется ножом и царапается ногтем при нормальной температуре (200С).

Ему присуща высокая инертность, поэтому на воздухе быстро теряет свой блеск, покрываясь оксидной пленкой. Если же его разрезать, то открывается блестящая поверхность, которая со временем утрачивает свой блеск и тускнеет. Температура плавления свинца составляет 600,61К (327,460С). Температура его кипения достигает 2022К (17490С).

Температура его литья составляет 400-4500С. В расплавленном состоянии свинец представляет собой жидкотекучий металл. В таком состоянии увеличивается его вязкость – она составляет 20 1,89 до 1,23 МПа∙С-2. Кроме этого, в диапазоне литья происходит и изменение его поверхностного натяжения – от 4,4 до 4,0 кЕ/м.

Является тяжелым металлом с плотностью 11,3415г/см3 при температуре 200С. Однако, плотность свинца и температура взаимосвязаны – чем выше температура окружающей среды, тем ниже плотность металла:

• 327,60С – 10,686 г/см3;
• 4500С – 10,536 г/см3;
• 6500С – 10,302 г/см3;
• 8500С – 10,078 г/см3;

Стоит отметить, что прочностные характеристики металла при его высокой пластичности не являются стоящими. Предел прочности на растяжение колеблется в диапазоне 12-13 МПа (МН/м2). Максимальная прочность при сжатии составляет 50 МПа. Твердость по Бриннелю составляет 0,383 ГПа. Удлинение – 50-70%.

Также свинец обладает одной достаточно интересной особенностью – поглощением рентгеновского излучения. В данном случае присутствует некая закономерность, которая заключается в порядковом номере элемента – чем он выше, тем вещество способно более поглощать и менее рассеивать излучение.

Химические свойства свинца

Свинец имеет кубическую, гранецентрированную кристаллическую решетку и следующую электронную формулу: 5s25p65d106s26p2. Его энергия ионизации (Pb → Pb++ e−) составляет 7,42 эВ. Свинец может иметь как 2 так и 4 степени окисления. Это обусловлено четырьмя свободными электронами, находящимися на внешней электронной оболочке (2 на p- и 2 на d-подуровнях).

Соли свинца со второй валентностью вступают в реакцию со щелочами, в результате чего образуются практически нерастворимые гидроксиды свинца: Pb2++2OH- = Pb(OH)2. Если щелочь находится в избытке, то происходит растворение гидроксида: Pb(OH)2 +2OH- = [Pb(OH)4]2-.

Также отмечается взаимодействие свинца со щелочами и кислотами: Pb+2NaOH+2H2O = Na2[Pb(OH)4]+H2O↑; Pb+4HNO3 = Pb(NO3)2+2NO2↑+2H2O; Pb+2HCl = PbCl2+H2↑.

Стоит отметить, что свинцовые аккумуляторы работают именно благодаря реакции диспропорционирования между PbO2 и Pb.

Свинец имеет две степени окисления — +2 и +4. Согласно этому, образуются его соединения Pb(II) и Pb(IV) Однако, при любой степени, он остается амфотерным и выступает и в роли катионов, так входит в состав анионов.

Стоит отметить, что свинец практически не образует самостоятельных залежей, как правило, он входит в состав множества горных пород, начиная от осадочных, и заканчивая ультраосновными, а также содержится в более чем 80 различных минералов.

В связи с тем, что самородный свинец встретить в природе практически невозможно, то его добыча сводится к добыче тех или иных полезных ископаемых, в составе которых присутствует свинец, после чего осуществляется выделение свинца.

Как правило, основными свинцовосодержащими минералами являются следующие: галенит, PbS, церрусит PbCO3, англезит PbSO4 (сульфат свинца); более сложные — тиллит PbSnS2 и бетехтинит Pb2(Cu,Fe)21S15, а также сульфосоли свинца — джемсонит FePb4Sn6S14, буланжерит Pb5Sb4S11. Также свинец всегда входит в состав урана и тория.

Процесс изготовления свинца является достаточно сложным и трудоемким. Наиболее популярными рудами, которые используются для выделения свинца, выступают руды, содержащие галенит.

Но в первозданном виде данного полезного ископаемого, содержание свинца не превышает 8-9%.

В связи с этим, руды сначала поддаются флотации (обогащению), после чего из них путем различных химических реакций последовательно удаляются примеси и выделяется практически чистый свинец. В конечном результате в составе свинца остается порядка 0,2% примесей.

Не смотря на то, что свинец обладает достаточно интересными как физическими, так и химическими свойствами, что делает его незаменимым для применения в некоторых сферах человеческой деятельности (например, в медицине, в качестве защиты от рентгеновского излучения), тем не менее, область его применения существенно снизилась.

Это связано с достаточно высокой токсичностью как самого свинца, так и всех его соединений. Особую опасность представляют собой пары расплавленного свинца, ведь именно в таком состоянии они наиболее легко попадают в человеческий организм.

Также, до недавнего времени соединения свинца использовались для этилирования бензина (увеличения октанового числа моторного топлива).

Однако, эта деятельность была запрещена в связи с тем, что на основе многочисленных исследований было установлено, что с выхлопами автомобильных двигателей в атмосферу выбрасывалось достаточно большое количество свинца. Загрязнение окружающей среды данным химическим элементом является достаточно опасным, поскольку свинец и различные его соединения являются очень токсичными.

Когда свинец попадает в организм, как правило через дыхательные пути, он быстро всасывается в кровь и разносится ко всем органам. После этого его наибольшая концентрация отмечается в костных тканях, а также в печени и почках.

Скопление свинца в органах человека приводит к постепенному их разрушению. Однако, самое опасное, это то, что свинец разрушает гемоглобин.

Клиническая картина при отравлении свинцом очень напоминает анемию, при которой также характерны усталость, головные боли, нарушения сна и пищеварения, а также постоянная и не прекращающаяся ноющая боль в костях и мышцах.

Если не предпринимать никаких действий и никакого лечения, то свинцовое отравление может закончится так называемым «свинцовым параличем». Вывести тяжелый металл из организма является достаточно длительным и сложным процессом, в связи с чем требует специального правильного лечения под наблюдением специалистов.

https://aviatitan.net/144-otkuda-svinec-v-prirode-zachem-on-nam.html

Источник: http://mining-prom.ru/cvetmet/zink/svoystva-svintsa/

Плотность и физико-химические свойства свинца

Среди всех металлов, издавна используемых человеком, особое место занимает свинец.

В первую очередь это объясняется тем, что плотность свинца намного превышает плотность других металлов и составляет 11340 кг/м³. Плутоний, платина, осмий имеют плотность значительно больше – 21400, 19816 и 23000 кг/м³ соответственно, но это редкие и дорогостоящие металлы.

Немного истории

В местах, где находились месторождения свинца, после лесных пожаров люди находили свинцовые слитки. Это связано с его низкой температурой плавления, которая равна 327 °C.

Похожий по этому параметру элемент — олово — был открыт гораздо позднее. Поэтому свинец стал самым первым металлом, который еще 3 тыс. лет назад научились выплавлять древние люди.

Наши предки использовали его для отливки украшений, позднее — для изготовления посуды.

Древняя монета и украшение из свинца

В Древнем Риме был построен водопровод из свинцовых труб.

Для производства орудий труда и оружия этот материал не был пригодным из-за своей мягкости. Достаточно провести по поверхности ногтем, чтобы на ней осталась царапина.

Древние алхимики отнесли этот металл вместе с золотом, ртутью, оловом, железом, серебром и медью к 7 «металлам жизни».

В природе он содержится в виде минералов. Всего их более 180 разновидностей, в промышленности чаще применяют:

• галенит, или свинцовый блеск,
• белую свинцовую руду церуссит,
• свинцовый купорос англезит.

В разные исторические периоды свинец становился то очень популярным материалом, то интерес к нему ослабевал. Это объясняется его специфическими свойствами.

Механические и химические свойства

• Сразу после выплавки цвет свинца может быть серебристым, но практически сразу поверхность слитка покрывается оксидной пленкой, и он приобретает своеобразный голубовато-серый цвет.
• Среди металлов, применяемых в промышленных целях, свинец является самым непрочным на сжатие и разрыв. Он может выдержать временное напряжение 18 МПа, ближайшее к нему по свойствам олово – 27 МПа. Поэтому свинец нельзя использовать для изготовления прочных конструкций.
• Пластичность свинца сравнима с пластичностью дорогостоящих золота и серебра, она в 1,5 раза выше, чем у железа.
• Мягкость металла не позволяет увеличить его прочность наклепом или нагартовкой, как это делается для изделий из железа.
• Благодаря оксидной пленке металл не вступает в химические реакции с концентрированными кислотами, проявляет коррозийную стойкость почти такую же, как и благородные металлы. Но уксусная и азотная кислоты с концентрацией менее 70% его разрушают.

Электротехнические свойства

К хорошим проводникам тока свинец отнести нельзя. Его удельное сопротивление ρ равно 0,218–0,22 Ом•мм² /м, что в 10 раз больше, чем у меди. Но именно он стал первым металлом, для которого удалось создать состояние сверхпроводимости.

Несмотря на большое удельное сопротивление, аккумуляторные клеммы изготавливаются именно из свинца, так как они за счет мягкости материала обеспечивают плотное соединение, контакт с медными проводами не вызывает коррозии.

На основе олова и свинца изготавливают низкотемпературные припои ПОС, вставки для плавких предохранителей.

Меры безопасности

Свинец в чистом виде и его соединения представляют серьезную опасность для здоровья человека, поэтому этот металл относят к первому классу опасности. Обычно отравление происходит при вдыхании пыли, содержащей частицы свинца, или через кожные покровы.

Опасность представляют все технологические этапы производства свинца и эксплуатации изделий из него: добыча руды, плавка, изготовление и использование деталей, красок и белил.

Долгое воздействие паров свинцовой краски, которая ранее использовалась в типографиях, вызывало у печатников развитие профессиональных заболеваний.

Основными признаками отравления являются:

• головная боль, боль в суставах;
• слабость;
• расстройства пищеварительной системы;
• повышенное давление.

Лечение сводится к выводу из организма токсичных веществ. Оно долгое и дорогостоящее.

В последнее время производители нефтепродуктов отказались от свинцовых присадок, которые ранее добавляли в бензин. Но везде заменить этот металл, несмотря на его токсичность и вред, наносимый окружающей среде, не удаётся, аналогов нет.

Применение свинца

1. Одно из направлений применения свинца основано на том, что среди доступных металлов его плотность самая высокая. Это означает, что при минимальном объеме тела можно получить его максимальную массу. Поэтому с момента, когда появилось огнестрельное оружие, этот материал использовался для литья дроби, пуль и пушечных ядер. Используется он и для производства взрывчатых веществ и детонаторов.
2. В электротехнической промышленности свинец используется для защиты электрических кабелей. Свинцовый экран обеспечивает гибкость кабеля, защищает внутренние слои от проникновения влаги и механических повреждений.
3. В косметике, пока не стало известно об отравляющих действиях, свинец применялся для выработки белил и румян.
4. Большая плотность и высокая степень поглощения свинцом всех видов излучений сделала его незаменимым материалом при строительстве радиационных убежищ и защитных сооружений на АЭС, при эксплуатации рентгеновских установок.
5. Соли металла ранее добавлялись в стекло для изготовления поглощающих фильтров для компьютерных мониторов, а позже — и для изготовления ламповых мониторов.
6. В технологических процессах производства хрустальных и керамических изделий применяются соли свинца.
7. 1/3 всего добываемого свинца используется для производства аккумуляторов. В последнее время популярными становятся щелочные и кадмиево-никелевые аккумуляторы. Но они не могут дать большой пусковой ток, поэтому в автомобильной промышленности самыми востребованными остаются аккумуляторы со свинцовыми пластинами.

Источник: https://ometallah.com/vidy/svinca.html

Свинец и его свойства

• Министерство образования и науки РФ
• Реферат
• «Свинец и его свойства»
• Выполнил:
• Проверил:
• -2007

СВИНЕЦ (лат. Plumbum), Pb, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 82, атомная масса 207,2.

1.Свойства

Свинец обычно имеет грязно-серый цвет, хотя свежий его разрез имеет синеватый отлив и блестит. Однако блестящий металл быстро покрывается тускло-серой защитной пленкой оксида.

Плотность свинца (11,34 г/см3) в полтора раза больше, чем у железа, вчетверо больше, чем у алюминия; даже серебро легче свинца.

Недаром в русском языке «свинцовый» – синоним тяжелого: «Ненастной ночи мгла по небу стелется одеждою свинцовой»; «И как свинец пошел ко дну» – эти пушкинские строки напоминают, что со свинцом неразрывно связано понятие гнета, тяжести.

Свинец очень легко плавится – при 327,5° С, кипит при 1751° С и заметно летуч уже при 700° С. Этот факт очень важен для работающих на комбинатах по добыче и переработке свинца.

Свинец – один из самых мягких металлов. Он легко царапается ногтем и прокатывается в очень тонкие листы. Свинец сплавляется со многими металлами.

С ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца жидкая.

2.Химические свойства

По химическим свойствам свинец – малоактивный металл: в электрохимическом ряду напряжений он стоит непосредственно перед водородом. Поэтому свинец легко вытесняется другими металлами из растворов его солей.

Наиболее типична для свинца степень окисления +2; соединения свинца(IV) значительно менее устойчивы. В разбавленных соляной и серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата.

С крепкой серной кислотой (при концентрации более 80%) свинец реагирует с образованием растворимого гидросульфата Pb(HSO4)2, а в горячей концентрированной соляной кислоте растворение сопровождается образованием комплексного хлорида H4PbCl6. Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется:

1. Pb + 4HNO3 = Pb(NO3)2 + 2NO2 + H2O.
2. Разложение нитрата свинца(II) при нагревании – удобный лабораторный метод получения диоксида азота:
3. 2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2.

В присутствии кислорода свинец растворяется также в ряде органических кислот. При действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(CH3COO)2 (старинное название – «свинцовый сахар»).

Свинец заметно растворим также в муравьиной, лимонной и винной кислотах. Растворимость свинца в органических кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде, луженной или паянной свинцовым припоем.

Растворимые соли свинца (нитрат и ацетат) в воде гидролизуются:

• Pb(NO3)2 + H2O = Pb(OH)NO3 + HNO3.
• Взвесь основного ацетата свинца («свинцовая примочка») имеет ограниченное медицинское применение в качестве наружного вяжущего средства. Свинец медленно растворяется и в концентрированных щелочах с выделением водорода:
• Pb + 2NaOH + 2H2O = Na2Pb(OH)4 + H2
• что указывает на амфотерные свойства соединений свинца. Белый гидроксид свинца(II), легко осаждаемый из растворов его солей, также растворяется как в кислотах, так и в сильных щелочах:
• Pb(OH)2 + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + 2H2O;
• Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2Pb(OH)4

При стоянии или нагревании Pb(OH)2 разлагается с выделением PbO. При сплавлении PbO со щелочью образуется плюмбит состава Na2PbO2. Из щелочного раствора тетрагидроксоплюмбата натрия Na2Pb(OH)4 тоже можно вытеснить свинец более активным металлом.

Если в такой нагретый раствор положить маленькую гранулу алюминия, быстро образуется серый пушистый шарик, который насыщен мелкими пузырьками выделяющегося водорода и потому всплывает. Если алюминий взять в виде проволоки, выделяющийся на ней свинец превращает ее в серую «змею».

При нагревании свинец реагирует с кислородом, серой и галогенами. Так, в реакции с хлором образуется тетрахлорид PbCl4 – желтая жидкость, дымящая на воздухе из-за гидролиза, а при нагревании разлагающаяся на PbCl2 и Cl2.

(Галогениды PbBr4 и PbI4 не существуют, так как Pb(IV) – сильный окислитель, который окислил бы бромид- и иодид-анионы.) Тонкоизмельченный свинец обладает пирофорными свойствами – вспыхивает на воздухе.

При продолжительном нагревании расплавленного свинца он постепенно переходит сначала в желтый оксид PbO (свинцовый глет), а затем (при хорошем доступе воздуха) – в красный сурик Pb3O4 или 2PbO·PbO2. Это соединение можно рассматривать также как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb2[PbO4]. С помощью сильных окислителей, например, хлорной извести, соединения свинца(II) можно окислить до диоксида:

1. Pb(CH3COO)2 + Ca(ClO)Cl + H2O = PbO2 + CaCl2 + 2CH3COOH
2. Диоксид образуется также при обработке сурика азотной кислотой:
3. Pb3O4 + 4HNO3 = PbO2 + 2Pb(NO3)2 + 2H2O.

Если сильно нагревать коричневый диоксид, то при температуре около 300° С он превратится в оранжевый Pb2O3 (PbO·PbO2), при 400° С – в красный Pb3O4, а выше 530° С – в желтый PbO (разложение сопровождается выделением кислорода).

В смеси с безводным глицерином свинцовый глет медленно, в течение 30–40 минут реагирует с образованием водоупорной и термостойкой твердой замазки, которой можно склеивать металл, стекло и камень. Диоксид свинца – сильный окислитель.

Струя сероводорода, направленная на сухой диоксид, загорается; концентрированная соляная кислота окисляется им до хлора:

• PbO2 + 4HCl = PbCl2 + Cl2 + H2O,
• сернистый газ – до сульфата:
• PbO2 + SO2 = PbSO4,
• а соли Mn2+ – до перманганат-ионов:
• 5PbO2 + 2MnSO4 + H2SO4 = 5PbSO4 + 2HMnO4 + 2H2O.

Диоксид свинца образуется, а затем расходуется при зарядке и последующем разряде самых распространенных кислотных аккумуляторов. Соединения свинца(IV) обладают еще более типичными амфотерными свойствами. Так, нерастворимый гидроксид Pb(OH)4 бурого цвета легко растворяется в кислотах и щелочах:

1. Pb(OH)4 + 6HCl = H2PbCl6;
2. Pb(OH)4 + 2NaOH = Na2Pb(OH)6.
3. Диоксид свинца, реагируя со щелочью, также образует комплексный плюмбат(IV):
4. PbO2 + 2NaOH + 2H2O = Na2[Pb(OH)6].

Если же PbO2 сплавить с твердой щелочью, образуется плюмбат состава Na2PbO3. Из соединений, в которых свинец(IV) входит в состав катиона, наиболее важен тетраацетат. Его можно получить кипячением сурика с безводной уксусной кислотой:

• Pb3O4 + 8CH3COOH = Pb(CH3COO)4 + 2Pb(CH3COO)2 + 4H2O.
• При охлаждении из раствора выделяются бесцветные кристаллы тетраацетата свинца. Другой способ – окисление ацетата свинца(II) хлором:
• 2Pb(CH3COO)2 + Cl2 = Pb(CH3COO)4 + PbCl2.

Водой тетраацетат мгновенно гидролизуется до PbO2 и CH3COOH. Тетраацетат свинца находит применение в органической химии в качестве селективного окислителя.

Например, он весьма избирательно окисляет только некоторые гидроксильные группы в молекулах целлюлозы, а 5-фенил-1-пентанол под действием тетраацетата свинца окисляется с одновременной циклизацией и образованием 2-бензилфурана.

Органические производные свинца – бесцветные очень ядовитые жидкости. Один из методов их синтеза – действие алкилгалогенидов на сплав свинца с натрием:

4C2H5Cl + 4PbNa = (C2H5)4Pb + 4NaCl + 3Pb

3.Применение

Используют для изготовления пластин для аккумуляторов (около 30% выплавляемого свинца), оболочек электрических кабелей, защиты от гамма-излучения (стенки из свинцовых кирпичей), как компонент типографских и антифрикционных сплавов, полупроводниковых материалов

Источник: https://mirznanii.com/a/325498/svinets-i-ego-svoystva

Свинец

Свинец Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества

Атомный номер	82
Внешний вид простого вещества
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
Ковалентный радиус	147 пм
Радиус иона	(+4e) 84 (+2e) 120 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	1,8
Электродный потенциал	Pb←Pb2+ -0,126 В Pb←Pb4+ 0,80 В
Степени окисления	4, 2
Плотность	11,3415 г/см³
Молярная теплоёмкость	26,65[1] 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
Структура решётки	кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	4,950 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	88,00 K

Pb	82
207,2
[Xe]4f145d106s26p2
Свинец

Свинец — элемент главной подгруппы четвёртой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 82. Обозначается символом Pb (лат. Plumbum). Простое вещество свинец (CAS-номер: 7439-92-1) — ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серого цвета.

Происхождение слова «свинец» неясно. В большинстве славянских языков (болгарском, сербско-хорватском, чешском, польском) свинец называется оловом. Слово с тем же значением, но похожее по произношению на «свинец», встречается только в языках балтийской группы: švinas (литовский), svins (латышский).

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. Известен с глубокой древности.

Изделия из этого металла (монеты, медальоны) использовались в Древнем Египте, свинцовые водопроводные трубы — в Древнем Риме. Указание на свинец как на определённый металл имеется в Ветхом Завете. Выплавка свинца была первым из известных человеку металлургических процессов. До 1990 г.

большое количество свинца использовалось (вместе с сурьмой и оловом) для отливки типографских шрифтов, а также в виде тетраэтилсвинца — для повышения октанового числа моторного топлива.

Нахождение свинца 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 основном встречается в виде сульфидов.

Получение свинца

Страны — крупнейшие производители свинца (включая вторичный свинец) на 2004 год (по данным ILZSG), в тыс. тонн:

ЕС	2200
США	1498
Китай	1256
Корея	219

Физические свойства свинца

Свинец имеет довольно низкую теплопроводность, она составляет 35,1 Вт/(м·К) при температуре 0°C. Металл мягкий, легко режется ножом. На поверхности он обычно покрыт более или менее толстой плёнкой оксидов, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая на воздухе со временем тускнеет.

• Плотность — 11,3415 г/см³ (при 20 °C)
• Температура плавления — 327,4 °C
• Температура кипения — 1740 °C

Химические свойства свинца

Электронная формула: KLMN5s25p65d106s26p2, в соответствии с чем он имеет степени окисления +2 и +4. Свинец не очень активен химически. На металлическом разрезе свинца виден металлический блеск, постепенно исчезающий из-за образования тонкой плёнки РbО.

С кислородом образует ряд соединений Рb2О, РbО, РbО2, Рb2О3, Рb3О4. Без кислорода вода при комнатной температуре не реагирует со свинцом, но при большой температуре получают оксида свинца и водород при взаимодействии свинца и горячего водяного пара.

Оксидам РbО и РbО2 соответствуют амфотерные гидрооксиды Рb(ОН)2 и Рb(ОН)4.

При реакции Mg2Pb и разбавленной HCl получается небольшое количество РbН4. PbH4 — газозообразное вещество без запаха, которое очень легко разлагается на свинец и и водород. При большой температуре галогены образовывают со свинцом соединения вида РbХ2 (X — соответствующий галоген). Все эти соединения мало растворяются в воде. Могут быть получены галогениды и типа РbХ4.

В ряду напряжений Pb стоит левее водорода, но свинец не вытесняет водород из разбавленных HCl и H2SO4, из-за перенапряжения Н2 на Pb, а также на поверхности металла образуются плёнки трудно-растворимых хлорида РbCl2 и сульфата PbSO4, защищающие металл от дальнейшего действия кислот.

Концентрированные кислоты типа H2SO4 и НCl при нагревании действуют на Pb и образуют с ним растворимые комплексные соединения состава Pb(HSO4)2 и Н2[РbCl4]. Азотная, а также некоторые органических кислоты (например, лимонная) растворяют свинец с получением солей Рb(II).

По растворимости в воде соли свинца делятся на нерастворимые (напрммер, сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид), малорастворимые (вроде, хлорид и фторид) и растворимые (к примеру,ацетат, нитрат и хлорат свинца). Соли Pb (IV) могут быть получены электролизом сильно подкисленных серной кислотой растворов солей Рb (II).

Соли Pb (IV) присоединяют отрицательные ионы с образованием комплексных анионов, например, плюмбатов (РbО3)2- и (РbО4)4-, хлороплюмбатов (РbCl6)2-, гидроксоплюмбатов [Рb(ОН)6]2- и других. Концентрированные растворы едких щелочей при нагревании реагируют с Pb с выделением водорода и гидроксоплюмбитов типа Х2[Рb(ОН)4]. Еион (Ме=>Ме++e)=7,42 эВ.

Основные соединения свинца

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.

Галогениды свинца

Халькогениды свинца

Халькогениды свинца — сульфид свинца, селенид свинца и теллурид свинца — представляют собой кристаллы чёрного цвета, которые являются узкозонными полупроводниками.

Соли свинца

Сульфат свинца Нитрат свинца

Ацетат свинца — свинцовый сахар, относится к очень ядовитым веществам. 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 шёлка и для получения других соединений свинца.

Основной ацетат свинца Pb(CH3COO)2·Pb(OH)2 — менее растворимый в воде белый порошок — используется для обесцвечивания органических растворов и очистки растворов сахара перед анализом.

Применение свинца

Свинец в народном хозяйстве

Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. Азид свинца применяется как наиболее широкоупотребляемый детонатор (инициирующее взрывчатое вещество).

Перхлорат свинца используется для приготовления тяжелой 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 так же 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 так же на её основе производятся многие резервные химические источники тока, например — свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и др.

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

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 в виде тетраэтилсвинца (C2H5)4Pb (умеренно летучая жидкость, пары к-рой в малых концентрациях имеют сладковатый фруктовый запах, в больших-неприятный запах; Тпл =  130 °C, Ткип =  80°С/13 мм рт.ст.; плотн.

1,650 г/см³; nD2v =  1,5198; не раств. в воде, смешивается с орг. растворителями; высокотоксичен, легко проникает через кожу; ПДК =  0,005 мг/м³; ЛД50 =  12,7 мг/кг (крысы, перорально)) для повышения октанового числа.

Свинец в медицине

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.

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/pb