Строение атома свинца (pb), схема и примеры

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

Свинец Pb

Свинец в таблице менделеева занимает 82 место, в 6 периоде.

Символ	Pb
Номер	82
Атомный вес	207.2000000
Латинское название	Plumbum
Русское название	Свинец

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь Pb: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p2 Короткая запись:

Pb: [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p2

• Одинаковую электронную конфигурацию имеют атом свинца и Bi+1, Po+2, At+3
• Порядок заполнения оболочек атома свинца (Pb) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.
• На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на ‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14
• Свинец имеет 82 электрона, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:
• 2 электрона на 1s-подуровне
• 2 электрона на 2s-подуровне
• 6 электронов на 2p-подуровне
• 2 электрона на 3s-подуровне
• 6 электронов на 3p-подуровне
• 2 электрона на 4s-подуровне
• 10 электронов на 3d-подуровне
• 6 электронов на 4p-подуровне
• 2 электрона на 5s-подуровне
• 10 электронов на 4d-подуровне
• 6 электронов на 5p-подуровне
• 2 электрона на 6s-подуровне
• 14 электронов на 4f-подуровне
• 10 электронов на 5d-подуровне
• 2 электрона на 6p-подуровне

Степень окисления свинца

Атомы свинца в соединениях имеют степени окисления 4, 2.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Ионы свинца

Валентность Pb

Атомы свинца в соединениях проявляют валентность IV, II.

Валентность свинца характеризует способность атома Pb к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Pb

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома Pb эти числа имеют значение N = 6, L = 1, Ml = 0, Ms = ½

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

Источник: https://k-tree.ru/tools/chemistry/periodic.php?element=Pb

Свинец

Свинец (лат. Plumbum), Pb, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 82, атомная масса 207,2. Свинец — тяжёлый металл голубовато-серого цвета, очень пластичный, мягкий (режется ножом, царапается ногтем). Природный свинец состоит из 5 стабильных изотопов с массовыми числами 202 (следы), 204 (1,5%), 206 (23,6%), 207 (22,6%), 208 (52,3%).

Последние три изотопа — конечные продукты радиоактивных превращений 238U, 235U и 232Th (см. Радиоактивные ряды). При ядерных реакциях образуются многочисленные радиоактивные изотопы свинца. Историческая справка. Свинец был известен за 6—7 тыс. лет до н. э. народам Месопотамии, Египта и других стран древнего мира.

Он служил для изготовления статуй, предметов домашнего обихода, табличек для письма. Римляне пользовались свинцовыми трубами для водопроводов. Алхимики называли свинец сатурном и обозначали его знаком этой планеты (см. Знаки химические). Соединения свинца — «свинцовая зола» PbO, свинцовые белила 2PbCO3•Pb (OH)2 применялись в Древней Греции и Риме как составные части лекарств и красок.

Когда было изобретено огнестрельное оружие, свинец начали применять как материал для пуль. Ядовитость свинца отметили ещё в 1 в. н. э. греческий врач Диоскорид и Плиний Старший, Распространение в природе. Содержание свинца в земной коре (кларк) 1,6·10-3% по массе.

Образование в земной коре около 80 минералов, содержащих свинец (главный из них галенит PbS), связано в основном с формированием гидротермальных месторождений (см. Полиметаллические руды). В зонах окисления полиметаллических руд образуются многочисленные (около 90) вторичные минералы: сульфаты (англезит PbSO4), карбонаты (церуссит PbCO3), фосфаты [пироморфит Pb5(PO4)3Cl].

В биосфере свинец в основном рассеивается, его мало в живом веществе (5·10-5%), морской воде (3·10-9%). Из природных вод свинец отчасти сорбируется глинами и осаждается сероводородом, поэтому он накапливается в морских илах с сероводородным заражением и в образовавшихся из них чёрных глинах и сланцах, Физические и химические свойства.

Свинец кристаллизуется в гранецентрированной кубической решётке (а = 4,9389 ), аллотропических модификаций не имеет. Атомный радиус 1,75 , ионные радиусы: Pb2+ 1,26 , Pb4+ 0,76 : плотность 11,34 г/см3 (20°С); tnл 327,4 °С; tkип 1725 °С; удельная теплоёмкость при 20°С 0,128 кдж/(кг·К) [0,0306 кал/г·°С]; теплопроводность 33,5 вт/(м·К)[0,08 кал/(см·сек·оС)]; температурный коэффициент линейного расширения 29,1·10-6 при комнатной температуре; твёрдость по Бринеллю 25—40 Мн/м2 (2,5—4 кгс/мм2); предел прочности при растяжении 12—13 Мн/м2, при сжатии около 50 Мн/м2; относительное удлинение при разрыве 50—70%. Наклёп не повышает механических свойств свинца, т. к. температура его рекристаллизации лежит ниже комнатной (около —35 °С при степени деформации 40% и выше). Свинец диамагнитен, его магнитная восприимчивость — 0,12·10-6. При 7,18 К становится сверхпроводником.

  Конфигурация внешних электронных оболочек атома Pb 6s2 6р2, в соответствии с чем он проявляет степени окисления +2 и +4. Свинец сравнительно мало активен химически.

С кислородом образует ряд окислов Pb2O, PbO, PbO2, Pb3O4 и Pb2O3 (см. Свинца окислы).

  В отсутствие O2 вода при комнатной температуре на свинец не действует, но он разлагает горячий водяной пар с образованием окиси свинца и водорода. Соответствующие окислам PbO и PbO2 гидроокиси Pb (OH)2 и Pb (OH)4 имеют амфотерный характер.

  Соединение свинца с водородом PbH4 получается в небольших количествах при действии разбавленной соляной кислоты на Mg2Pb. PbH4 — бесцветный газ, который очень легко разлагается на Pb и H2. При нагревании свинец соединяется с галогенами, образуя галогениды PbX2 (X — галоген). Все они малорастворимы в воде.

Получены также галогениды PbX4: тетрафторид PbF4 — бесцветные кристаллы и тетрахлорид PbCl4 — жёлтая маслянистая жидкость. Оба соединения легко разлагаются, выделяя F2 или Cl2; гидролизуются водой. С азотом свинец не реагирует.

Азид свинца Pb (N3)2 получают взаимодействием растворов азида натрия NaN3 и солей Pb (II); бесцветные игольчатые кристаллы, труднорастворимые в воде; при ударе или нагревании разлагается на Pb и N2 со взрывом. Сера действует на свинец при нагревании с образованием сульфида PbS — чёрного аморфного порошка.

Сульфид может быть получен также при пропускании сероводорода в растворы солей Pb (II); в природе встречается в виде свинцового блеска — галенита.

  В ряду напряжений Pb стоит выше водорода (нормальные электродные потенциалы соответственно равны — 0,126 в для Pb Û Pb2++ 2e и + 0,65 в для Pb Û  Pb4++ 4e).

Концентрированные H2SO4 и HCl при нагревании действуют на Pb, причём получаются растворимые комплексные соединения состава Pb (HSO4)2 и H2[PbCl4]. Азотная, уксусная, а также некоторые органические кислоты (например, лимонная) растворяют свинец с образованием солей Pb (II).

По растворимости в воде соли делятся на растворимые (ацетат, нитрат и хлорат свинца), малорастворимые (хлорид и фторид) и нерастворимые (сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид).

Соли Pb (IV) могут быть получены электролизом сильно подкисленных H2SO4 растворов солей Pb (II); важнейшие из солей Pb (IV) — сульфат Pb (SO4)2 и ацетат Pb (C2H3O2)4. Соли Pb (IV) склонны присоединять избыточные отрицательные ионы с образованием комплексных анионов, например плюмбатов (PbO3)2- и (PbO4)4-, хлороплюмбатов (PbCl6)2-, гидроксоплюмбатов [Pb (OH)6]2- и др. Концентрированные растворы едких щелочей при нагревании реагируют с Pb с выделением водорода и гидроксоплюмбитов типа X2[Pb (OH)4].

  Получение. Металлический свинец получают окислительным обжигом PbS с последующим восстановлением PbO до сырого Pb («веркблея») и рафинированием (очисткой) последнего. Окислительный обжиг концентрата ведётся в агломерационных ленточных машинах непрерывного действия (см. Агломерация). При обжиге PbS преобладает реакция: 2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2.

Кроме того, получается и немного сульфата PbSO4, который переводят в силикат PbSiO3, для чего в шихту добавляют кварцевый песок. Одновременно окисляются и сульфиды других металлов (Cu, Zn, Fe), присутствующие как примеси.

В результате обжига вместо порошкообразной смеси сульфидов получают агломерат — пористую спекшуюся сплошную массу, состоящую преимущественно из окислов PbO, CuO, ZnO, Fe2O3. Куски агломерата смешивают с коксом и известняком и эту смесь загружают в ватержакетную печь, в которую снизу через трубы («фурмы») подают воздух под давлением.

Кокс и окись углерода восстанавливают PbO до Pb уже при невысоких температурах (до 500 °С). При более высоких температурах идут реакции:

  CaCO3 = CaO + CO2

  2PbSiO3 + 2CaO + С = 2Pb + 2CaSiO3 + CO2.

Для удаления Sn, As, Sb через расплавленный металл продувают воздух. Выделение Ag (и Au) производится добавкой Zn, который образует «цинковую пену», состоящую из соединений Zn c Ag (и Au), более лёгких, чем Pb, и плавящихся при 600—700 °С. Избыток Zn удаляют из расплавленного Pb пропусканием воздуха, водяного пара или хлора.

Для очистки от Bi к жидкому Pb добавляют Ca или Mg, дающие трудноплавкие соединения Ca3Bi2 и Mg3Bi2. Рафинированный этими способами свинец содержит 99,8—99,9% Pb. Дальнейшая очистка производится электролизом, в результате чего достигается чистота не менее 99,99%. Применение.

Свинец широко применяют в производстве свинцовых аккумуляторов, используют для изготовления заводской аппаратуры, стойкой в агрессивных газах и жидкостях.

Свинец сильно поглощает g-лучи и рентгеновские лучи, благодаря чему его применяют как материал для защиты от их действия (контейнеры для хранения радиоактивных веществ, аппаратура рентгеновских кабинетов и др.).

Большие количества свинца идут на изготовление оболочек электрических кабелей, защищающих их от коррозии и механических повреждений. На основе свинца изготовляют многие свинцовые сплавы. Окись свинца PbO вводят в хрусталь и оптическое стекло для получения материалов с большим показателем преломления.

Сурик, хромат (жёлтый крон) и основной карбонат свинец (свинцовые белила) — ограниченно применяемые пигменты. Хромат свинца — окислитель, используется в аналитической химии. Азид и стифнат (тринитрорезорцинат) — инициирующие взрывчатые вещества. Тетраэтилсвинец — антидетонатор. Ацетат свинца служит индикатором для обнаружения H2S. В качестве изотопных индикаторов используются 204Pb (стабильный) и 212Pb (радиоактивный).

  С. А. Погодин.

  Свинец в организме. Растения поглощают свинец из почвы, воды и атмосферных выпадений. В организм человека свинец попадает с пищей (около 0,22 мг), водой (0,1 мг), пылью (0,08 мг). Безопасный суточный уровень поступления свинца для человека 0,2—2 мг. Выделяется главным образом с калом (0,22—0,32 мг), меньше с мочой (0,03—0,05 мг).

Основное депо свинца — скелет (90% всего свинца организма): в печени накапливается 0,2—1,9 мкг/г; в крови — 0,15—0,40 мкг/мл; в волосах — 24 мкг/г, в молоке —0,005—0,15 мкг/мл; содержится также в поджелудочной железе, почках, головном мозге и др. органах.

Концентрация и распределение свинца в организме животных близки к показателям, установленным для человека. При повышении уровня свинца в окружающей среде возрастает его отложение в костях, волосах, печени. Биологические функции свинца не установлены.

  Ю. И. Раецкая.

  Отравления свинцом и его соединениями возможны при добыче руд, выплавке свинца, при производстве свинцовых красок, в полиграфии, гончарном, кабельном производствах, при получении и применении тетраэтилсвинца и др.

Бытовые отравления возникают редко и наблюдаются при употреблении в пищу продуктов, которые длительно хранили в глиняной посуде, покрытой глазурью, содержащей свинцовый сурик или глёт. Свинец и его неорганические соединения в виде аэрозолей проникают в организм в основном через дыхательные пути, в меньшей степени — через желудочно-кишечный тракт и кожу.

В крови свинец циркулирует в виде высокодисперсных коллоидов — фосфата и альбумината. Выделяется свинец в основном через кишечник и почки.

В развитии интоксикации играют роль нарушение порфиринового, белкового, углеводного и фосфатного обменов, дефицит витаминов С и B1, функциональные и органические изменения центральной и вегетативной нервной системы, токсическое влияние свинца на костный мозг. Отравления могут быть скрытыми (т. н. носительство), протекать в лёгкой, средней тяжести и тяжёлой формах.

  Наиболее частые признаки отравления свинцом: кайма (полоска лиловато-аспидного цвета) по краю дёсен, землисто-бледная окраска кожных покровов; ретикулоцитоз и другие изменения крови, повышенное содержание порфиринов в моче, наличие в моче свинца в количествах 0,04—0,08 мг/л и более и т. д.

свинцовой колике возникают резкие схваткообразные боли в животе, запор, продолжающиеся от нескольких ч до 2—3 нед; нередко колика сопровождается тошнотой, рвотой, подъёмом артериального давления, температуры тела до 37,5—38 °С.

При хронической интоксикации возможны поражения печени, сердечно-сосудистой системы, нарушение эндокринных функций (например, у женщин — выкидыши, дисменорея, меноррагии и др.). Угнетение иммунобиологической реактивности способствует повышенной общей заболеваемости.

  Лечение: специфические (комплексонообразователи и др.) и общеукрепляющие (глюкоза, витамины и др.) средства, физиотерапия, санаторно-курортное лечение (Пятигорск, Мацеста, Серноводск).

Профилактика: замена свинца менее токсичными веществами (например, цинковые и титановые белила вместо свинцовых), автоматизация и механизация операций в производстве свинца, эффективная вытяжная вентиляция, индивидуальная защита рабочих, лечебное питание, периодическая витаминизация, предварительные и периодические медицинские осмотры.

  Препараты свинца используют в медицинской практике (только наружно) как вяжущие и антисептические средства. Применяют: свинцовую воду (при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек), простой и сложный свинцовые пластыри (при гнойно-воспалительных заболеваниях кожи, фурункулах) и др.

  Л. А. Каспаров.

  Лит.: Андреев В. М., Свинец, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 4, М., 1965; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963; Чижиков Д. М., Металлургия свинца, в кн.: Справочник металлурга по цветным металлам, т.

2, М., 1947; Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева, 6 изд., ч. 2, Л., 1971; Тарабаева Г. И., Действие свинца на организм и лечебно-профилактические мероприятия, А.-А., 1961; Профессиональные болезни, 3 изд., М.

, 1973,

Источник: http://www.xumuk.ru/bse/2419.html

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.

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.

Свинец с азотом прямо не реагирует. Азид свинца Pb(N3)2 получают косвенным путём: взаимодействием растворов солей Рb (II) и соли NaN3. Сульфиды свинца можно получить при нагревании серы со свинцом, образуется сульфид PbS. Сульфид получают также пропусканием сероводорода в растворы солей Pb (II).

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).

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.

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.

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

Окислительно-восстановительные свойства соединений в рядах Gе(II) — Рb(II) и Gе(IV) — Рb(IV)

Задача 1070.  Как изменяются окислительно-восстановительные свойства соединений в рядах Gе(II) — Рb(II) и Gе(IV) — Рb(IV)?

Решение:

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим.

Процесс отдачи электронов — окисление. При окислении степень окисления повышается.

Процесс присоединения электронов – восстановление. При восстановлении степень окисления понижается.

Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны — восстановителями.

У элементов главных подгрупп с повышением порядкового номера увеличиваются восстановительные свойства и ослабевают окислительные. Радиусы ионов Ge2+(0,073нм), Sn2+(0.118нм)+ и Pb2+(0,119нм) закономерно увеличиваются в ряду Gе(II) — Рb(II). Ионы металлов в промежуточных степенях окисления могут проявлять как окислительные

Так как способность положительно заряженных ионов при одинаковой величине заряда присоединять электроны уменьшается с увеличением радиуса атома. Процесс отдачи электронов – окисление в ряду Gе(II) — Рb(II) будет усиливаться.

Так как способность положительно заряженных ионов при одинаковой величине заряда отдавать электроны увеличивается с увеличением радиуса атома.

Радиусы ионов Ge4+(0,053нм), Sn4+(0.069нм) и Pb4+(0.077нм) закономерно увеличиваются в ряду Gе(IV) — Рb(IV).  Процесс присоединения электронов — восстановление в ряду Gе(IV) — Рb(IV) будет уменьшаться.

Так как способность положительно заряженных ионов при одинаковой величине заряда присоединять электроны уменьшается с увеличением радиуса атома. В ионах Ge4+, Sn4+(0.

069 и Pb4+ элементы находятся в своей высшей степени окисления (+4), поэтому для них характерна только способность присоединять электроны до понижения своей степени окисления до +2 или 0, т. е. в реакциях окисления-восстановления они только окислители.  

Растворение олова и свинца в концентрированной азотной кислоте

Задача 1071.  Сплав свинца с оловом нагревали с концентрированной НNO3 до прекращения реакции. Не растворившийcя осадок был отфильтрован, высушен и прокален. Каков состав остатка? Что находится в растворе? Решение: В концентрированной азотной кислоте при нагревании олово растворяется с образованием нерастворимой β -оловянной кислоты:

• Sn + 4HNO3 = H2SnO3↓ + 4NO2↑ + H2O
• В концентрированной азотной кислоте свинец растворяется с образованием растворимого нитрата свинца:
• Pb + 4HNO3 = Pb(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
• Таким образом, при растворении сплава свинца с оловом в азотной кислоте в осадке образуется β -оловянная кислота, а в растворе – нитрат свинца.  

Источник: http://buzani.ru/zadachi/khimiya-glinka/1360-svojstva-germaniya-i-svintsa-zadachi-1070-1071