Свинец

Содержание
  1. Свинец (Plumbum, Pb): характеристики и свойства «тяжёлого» металла
  2. Где и как формируется (образуется) свинец?
  3. Добыча металла по странам мира
  4. Физические свойства «Plumbum»
  5. Химические свойства свинца
  6. Для чего используется серый «тяжёлый» металл?
  7. Защита
  8. Окраска
  9. Сантехника
  10. Оружие
  11. Аккумуляторы
  12. Сплавы
  13. Заключительный штрих
  14. Свинец
  15. СТРУКТУРА
  16. СВОЙСТВА
  17. Запасы и добыча
  18. ПРОИСХОЖДЕНИЕ
  19. ПРИМЕНЕНИЕ
  20. Кристаллографические свойства
  21. Особенности свинца, его основные характеристики и применение
  22. Плюсы и минусы
  23. Свойства и характеристики
  24. Производство металла
  25. Свинец (Plumbum) — Знаешь как
  26. Гидрат окиси свинца Рb(ОН)2 
  27. Соли двухвалентного свинца
  28. Соединения, четырехвалентного свинца
  29. Свинец — необходимая болезнь цивилизаций
  30. Косметика, водопровод, типографские литеры…
  31. Великая Римская Империя
  32. Время, вперед!
  33. Так назвали…
  34. Свойства
  35. Соединения металла
  36. Месторождения свинцовых руд
  37. Добыча и производство
  38. От атомной энергетики до рыбацких утех
  39. Как металл стал орудием убийства
  40. Мрачное прошлое металла
  41. ТЭС (тетраэтилсвинец)

Свинец (Plumbum, Pb): характеристики и свойства «тяжёлого» металла

Свинец

страница » Свинец (Plumbum, Pb): характеристики и свойства «тяжёлого» металла

Свинец (Plumbum, Pb) – вещество, тесно связанное с понятием «тяжести». Действительно, каждому владельцу автомобиля, непременно приходилось поднимать аккумуляторную батарею и лично убедится в справедливости сравнения. Это вещество относится к ряду первых обнаруженных на земле металлов.

Где и как формируется (образуется) свинец?

В своё время римляне использовали этот металл для создания сложных сетей водопроводных труб. Между тем металл серого цвета, обозначенный химическим символом «Pb», в процессе исследований отметился серьёзным негативным влиянием на здоровье людей.

По этой причине на современном этапе вещество стремятся удалять из состава повседневно используемых вещей, бензина, красок и т.д. Вместе с тем, этот же металл выступает эффективным средством радиационной защиты.

Химический элемент «Plumbum» достаточно широко распространён в коре Земли (36-й элемент). Однако, как и большая часть других металлов, свинец достаточно сложно обнаружить в чистом виде.

Большая часть металла поступает из руды (минерального сырья), получившего название — галенит (сульфид свинца — PbS). Меньшее количество присутствует в других видах руды, например в составе церуссита (карбонат свинца, PbCO3 или «белая свинцовая руда») и англезита (сульфат свинца, PbSO4).

ОЛОВЯННЫЙ

Минеральная руда – церуссит, где в относительно небольших количествах присутствует «Plumbum». Этот вид минерала специалисты называют белой свинцовой рудой

Галенит превращается в чистый свинцовый металл посредством многоступенчатого процесса. Прежде всего, галенит измельчается и тщательно вымывается с целью удаления грязи и примесей.

Затем свинец извлекается либо посредством плавки (нагрев в коксовой печи), либо двухступенчатым процессом, включающим обжиг с превращением сульфида свинца в оксид свинца, с последующим плавлением для удаления кислорода.

Многие драгоценные металлы нередко присутствуют в составе руды галенита:

  • золото,
  • серебро,
  • медь,
  • цинк,

которые также извлекаются во время процесса извлечения «Plumbum». Примерно половина всего потребляемого в настоящее время свинца производится путём переработки нежелательных отходов, в частности, старых автомобильных аккумуляторов.

Добыча металла по странам мира

Многие страны мира активно добывают «Plumbum». Ведущим добытчиком металла выступает Китай (половина всей мировой добычи). Далее идут:

  • Австралия
  • Перу
  • Мексика
  • Индия

В своё время Соединенные Штаты добывали около трети всего мирового запаса, но на момент 2018 года производство серого тяжёлого металла в этой стране составляет не более 7% от мирового производства.

БЕЗ СВИНЦА

Минеральная руда – галенит, структура которой традиционно содержит достаточно большое количество свинца по сравнению с другими видами руды

Большая часть добываемого в США металла поступает с Аляски и Миссури, несколько меньшая из Айдахо и Вашингтона. Около 60% металла, используемого в Америке, производится из «вторичных» (переработанных) источников.

На территории России уровень добычи примерно сопоставим с американской добычей (около 5%). Однако российская добыча лишь немногим отставала от Китая во времена существования СССР. То есть с точки зрения запасов богатый ресурс в России существует.

Физические свойства «Plumbum»

Рассматриваемые свойства металла, на первый взгляд ничем особенным не отмечаются:

  • мягкий,
  • слабый,
  • плохой проводник электричества,
  • тяжёлый,
  • плотный,
  • имеющий низкую температуру плавления.

Однако из положительных сторон можно отметить свойства мягкости (легко обрабатывается) и пластичности. Чистый металлический свинец быстро окисляется на открытом воздухе, образует защитное покрытие оксидом свинца. Металл устойчив против образования коррозии под влиянием кислот (серной, соляной) и воды.

Свинец обладает валентностью (объединяющей способностью) +2 / +4, соединяясь с множеством других элементов, в результате чего получаются полезные соединения «Plumbum» II группы и «Plumbum» IV группы, включая оксиды, сульфаты, карбонаты.

Химические свойства свинца

Для промышленного производства наиболее важным соединением является жёлтый порошок, именуемый — глет (оксид свинца). Глет выступает жизненно важным компонентом для производства всех видов стекла, а также масел и инсектицидов.

СВИНЦОВАЯ

Соединение на свинцовой основе, — порошок характерного жёлтого цвета, именуемый глетом, широко применяемый для технологических нужд промышленности

Другой полезный оксид — триоксид свинца (Pb3O4), образует знакомый пигмент «красного металла», который широко используется в составе антикоррозийных красок для защиты железных конструкций.

Карбонат свинца (2PbCO3) · Pb (OH)2) также является пигментом («белый свинец»), история применения которого насчитывает более 2000 лет. Хромат свинца («желтый хром») используется в качестве «жёлтого пигмента» для производства других различных пигментов.

До начала 1980-х годов одним из наиболее важных соединений рассматривался тетраэтилсвинец — Pb(CH3CH2)4, присадка, улучшающая характеристики двигателей внутреннего сгорания. После широко распространенных претензий по вопросу загрязнения воздуха, большинство автомобилей перевели для работы на «неэтилированном» бензине без содержания этого вещества.

Другие важные соединения «Plumbum» включают ацетат свинца II группы — «сахар свинцовый» (используется при производстве красок, лаков и красителей), а также азид свинца (взрывчатое вещество, используемое в конструкциях подушек безопасности).

ВОБЛЕР

Так называемый «сахар свинцовый» — очередное свинцовое соединение, имеющее выраженное значение для производственной сферы самых разных технологических направлений

Для чего используется серый «тяжёлый» металл?

Рассмотренные физические и химические полезные свойства свинца позволяют в какой-то степени предсказать, для чего этот металл может использоваться:

Защита

Свойства плотности и тяжести металла очень полезны в качестве материала защиты людей от вредного излучения (к примеру, рентгенологи, применяющие свинцовые экраны или фартуки).

Окраска

Яркие, долговечные соединения удачно подходят для пигментов и красителей. Правда, по причине угрозы здоровью людей, свинец пришлось удалять из состава многих красок (особенно красок детских игрушек).

Сантехника

Свойства успешно сопротивляться коррозии сделали металл отличным материалом для строительства кровли и водопровода. Однако, опять же в связи с проблемами здоровья и безопасности многие свинцовые водопроводные трубы пришлось удалять и заменять на пластиковые.

Оружие

Вес металла оказался полезным для производства пуль стрелкового оружия. Но в этой области, опять же, рассматривается вопрос опасений воздействия на здоровье. Абсурд, но факт.

Аккумуляторы

Несмотря на слабо выраженные свойства электрической проводимости, свинец используется совместно с серной кислотой для хранения и выделения электрической энергии в результате химической реакции. Именно на таком принципе работают автомобильные аккумуляторы.

Сплавы

К важным свинцовым сплавам относятся оловянные (используются для изготовления посуды), антикоррозийные покрытия для электрических кабелей, кислотостойкие прокладки для химических резервуаров и припои с относительно низкими температурами плавления.

Заключительный штрих

Современные технологии позволяют существенно снизить обязательное применение свинцовых добавок при производстве различных широко распространённых вещей, материалов, продуктов.

Высокие концентрации «Plumbum» встречаются только в составе старого оборудования, древних лакокрасочных покрытий, изделий достаточно давнего производства. Безопасность для людей фактор, конечно, значимый. Однако полезные свойства «тяжёлого» металла остаются важными для развития технологий.

Источник: https://zetsila.ru/%D1%81%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%86-%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B8-%D0%B8-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0/

Свинец

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: 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

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.

Используется для защиты пациентов от излучения рентгеновских аппаратов.

Свинец (англ. Lead) — Pb

Кристаллографические свойства



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

Особенности свинца, его основные характеристики и применение

Свинец

Свинец – мягкий тяжелый металл серебристо-серого цвета, блестящий, но довольно быстро теряющий свой блеск. Наравне с оловом и медью относится к элементам, известным человечеству с самых древних времен.

Использовался свинец весьма широко, да и сейчас его применение чрезвычайно разнообразно.

Итак, сегодня мы узнаем, свинец — это металл или неметалл, а также цветной или черный металл, узнаем о его видах, свойствах, применении и добыче.

Свинец – элемент 14 группы таблицы Д. И. Менделеева, расположен в одной группе с углеродом, кремнием и оловом. Свинец является типичным металлом, но инертным: вступает в реакции крайне неохотно даже с сильными кислотами.

Молекулярная масса – 82. Это не только указывает на так называемое магическое число протонов в ядре, но и на большой вес вещества. Самые интересные качества металла связаны именно с его большим весом.

Понятие и особенности металла свинец рассмотрены в  данном видео:

Свинец – металл достаточно мягкий при нормальной температуре, его несложно процарапать или расплющить. Такая пластичность позволяет получить листы и прутки металла очень малой толщины и любой формы. Ковкость и была одной из причин, по которой свинец стал использоваться с самой древности.

Свинцовые водопроводные трубы Древнего Рима общеизвестны. С тех пор такого рода водопровод устанавливался не единожды и не в одном месте, но действовал не столь долго. Что, без сомнений, сохранило немалое количество человеческих жизней, так как свинец, увы, при длительном контакте с водой, в конце концов, образует растворимые соединения, которые являются токсичными.

Токсичность – то самое свойство металла, благодаря которому его применение стараются ограничить. Пары металла и множество его органических и неорганических солей очень опасны и для окружающей среды, и для людей.

В основном, конечно, опасности подвергаются работники таких предприятий и жители зоны вокруг промышленного объекта. 57% выбрасывается вместе с большими объемами запыленного газа, а 37% – с конвертерными газами.

Проблема этого одна – несовершенство очистительных установок.

Однако и в других случаях люди становятся жертвами свинцового загрязнения. До недавнего времени самым эффективным и популярным стабилизатором бензина являлся тетраэтилсвинец. При сгорании топлива он выделялся в атмосферу и загрязнял ее.

Зато свинец обладает другим, крайне полезным и необходимым качеством – способностью поглощать радиоактивное излучение. Причем жесткую составляющую металл поглощает даже лучше, чем мягкую. Свинцовый слой толщиной в 20 см способен защитить от всех видов излучения, известных на Земле и в ближайшем космосе.

Плюсы и минусы

Свинец соединяет в себе свойства необыкновенно полезные, превращаясь в незаменимый элемент, и откровенно опасные, которые делают его использование задачей очень непростой.

К плюсам с точки зрения народного хозяйства можно отнести:

  • легкоплавкость и ковкость – это позволяет формировать из металла изделия любой степени сложности и любой тонкости. Так, для производства звукопоглощающих мембран используются свинцовые пластины толщиной в 0,3–0,4 мм;
  • свинец в состоянии образовать сплав с другими металлами (в т.ч. оловом, медью, цинком и др.) которые при обычных условиях друг с другом не сплавляются, на этом качестве основано его применение в качестве припоя;
  • металл поглощает радиационное излучение. На сегодня все элементы защиты от радиации – от одежды до отделки рентген-кабинетов и помещений на испытательных полигонах, производятся из свинца;
  • металл устойчив к кислотам, уступая в этом лишь благородному золоту и серебру. Так что его активно применяют для облицовки кислотоупорной аппаратуры. По этим же причинам из него производят трубы для передачи кислоты и для стоков на опасных химических предприятиях;
  • свинцовый аккумулятор пока что не потерял своего значения в электротехнике, так как позволяет получить ток большого напряжения;
  • низкая стоимость – свинец в 1,5 раза дешевле цинка, в 3 раза меди, и едва и не в 10 раз олова. Этим объясняется очень большая выгодность применения именно свинца, а не других металлов.

Недостатками являются:

  • токсичность – использование металла в любом виде производства составляет опасность для персонала, а при авариях – чрезвычайную опасность для окружающей среды и населения. Свинец относится к веществам 1 класса опасности;
  • изделия из свинца нельзя выбрасывать как обычный мусор. Они требуют утилизации и порой весьма затратной. Потому вопрос о вторичной переработке металла всегда актуален;
  • свинец – металл мягкий, так что использоваться в качестве конструкционного материала не может. Учитывая все остальные его качества это, скорее, стоит считать плюсом.

Далее будут рассмотрены температура плавления и плотность свинца, удельная теплоемкость и масса, а также иные свойства и характеристики такого металла.

Свойства и характеристики

Свинец – мягкий, ковкий, но при этом тяжелый и плотный металл. Молекулярная решетка – кубическая, гранецентрированная. Прочность его невелика, а вот пластичность превосходна. Физические характеристики металла таковы:

  • плотность при нормальной температуре 11,34 г/куб см;
  • температура плавления – 327,46 С;
  • температуры кипения – 1749 С;
  • стойкость к нагрузке на разрыв – 12– 3 МПа;
  • стойкость к нагрузке на сжатие – 50 МПа;
  • твердость по Бринеллю – 3,2–3,8 НВ;
  • теплопроводность – 33,5 вт/(м·К);
  • удельное сопротивление составляет 0,22 Ом-кв. мм/м.

Как и всякий металл он проводит электроток, хотя, надо отметить, и намного хуже меди – почти в 11 раз. Однако металл обладает другими интересным свойством: при температуре 7,26 К он становится сверхпроводником и проводит электричество без всякого сопротивления. Свинец был первым элементом, который проявил это свойство.

На воздухе кусок металла или изделие из него довольно быстро пассивируется оксидной пленкой, которая успешно защищает металл от внешнего воздействия. Да и само вещество не склонно к химической активности, из-за чего его и используют при изготовлении кислотоупорного оборудования.

Почти такими же устойчивыми к коррозии являются и краски, включающие соединения свинца. Из-за токсичности они не применяются внутри помещений, однако успешно используются при окрашивании мостов, например, каркасных сооружений и так далее.

О том, как сделать чистый свинец, расскажет видео ниже:

Во всем диапазоне температур выделяют только одну модификацию свинца, так что и под действием температуры, и с течением времени свойства металл изменяет совершенно закономерно. Никаких резких переходов, когда качества меняются кардинально, не отмечено.

Производство металла

Свинец довольно распространен, образует несколько промышленно значимых минералов – галенит, церуссит, англезит, так что производство его обходится относительно дешево.

Получают металл пирометаллургическим и гидрометаллургическим методом.

Второй способ более безопасен, однако применяется намного реже, так как более дорог, да и полученный металл все равно нуждается в конечной обработке при высокой температуре.

Производство пирометаллургическим методом включает следующие стадии:

  • добыча руды;
  • дробление и обогащение в основном флотационным методом;
  • плавка с целью получения чернового свинца – восстановительная, горновая, щелочная и так далее;
  • рафинирование, то есть, очистка черного свинца от примесей и получение чистого металла.

Несмотря на одинаковость технологии производства оборудование может использоваться самое разное. Это зависит от содержания металла в руде, объемов производства, требований к качеству продукта и так далее.

Об использовании и цене за 1 кг свинца читайте ниже.

Первое применение свинца – изготовление водопроводов и предметов быта, к счастью, относится к довольно давним временам. На сегодня в жилище металл попадает только с защитным слоем и при условии отсутствия контактов с пищей, водой и человеком.

  • А вот использование свинца для сплавов и в качестве припоя началось еще на заре цивилизации и продолжается до сих пор.
  • Свинец – металл стратегического значения, особенно с тех пор, как из него стали отливать пули. Боеприпас для стрелкового и спортивного оружия и сейчас изготавливается только из свинца. А его соединения применяются в качестве взрывчатых веществ.
  • 75% производимого в мире металла используется для производства свинцовых аккумуляторов. Вещество продолжает оставаться одним из главных элементов химических источников тока.
  • Коррозийная устойчивость металла эксплуатируется при изготовлении кислотоупорной аппаратуры, трубопроводов, а также защитных оболочек для силовых кабелей.
  • Ну и, конечно, свинец применяют при оборудовании рентген-кабинетов: облицовка стен, потолка, пола, защитные перегородки, защитные костюмы – все изготавливается с участием свинца. На испытательных полигонах, в том числе и ядерных, металл незаменим.

Стоимость металлов определяется на нескольких биржах мирового значения. Наиболее известной является Лондонская биржа металлов. Стоимость свинца в октябре 2016 года составляет 2087,25 $ за тонну.

Свинец – металл, очень востребованный в современной промышленности. Некоторые его качества – коррозионная стойкость, способность поглощать жесткое излучение, совершенно уникальны и делают металл незаменимым несмотря на его высокую токсичность.

Данное видео расскажет, что будет если вылить свинец в воду:

Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/svinets/osobennosti-osnovnyie-harakteristiki.html

Свинец (Plumbum) — Знаешь как

Свинец

Ат. вес 207,21. Свинец встречается в природе в виде различных соединений. Наиболее важная руда, из которой добывается свинец, — свинцовый блеск PbS.

Крупные месторождения свинцовых руд имеются в Австралии, США, Канаде, Мексике и Германии. В СНГ месторождения свинца находятся в Казахстане и Восточной Сибири, в Северной Осетии, на Алтае и в других местах.

Получение свинца из свинцового блеска можно вести обычным способом, обжигая руду для превращения ее в окись свинца и затем восстанавливая полученную окись свинца углем.

Существует и другой способ восстановления свинца из руды, при котором обходятся совсем без угля. Для этого руду сперва подвергают неполному обжиганию, умеренно нагревая ее в специальных печах при доступе воздуха так, чтобы только часть PbS окислилась. При этом происходят следующие реакции:

2PbS + 3O2 = 2РbО + 2SO2 PbS + 2O4 = PbSO4

Затем, продолжая нагревание, доступ воздуха прекращают. Оставшийся неизменным сульфид реагирует с образовавшимися окисью и сульфатом, переходя в металлический свинец:

PbS +2РbО + 3Рb + SO2 PbS + PbSO4 = 2Pb + 2SO2

Распространенность свинца в земной коре выражается величиной того же порядка, что и распространенность олова (1,6 • 10-3 весовых процента).

Свинец—голубовато-белый тяжелый металл уд. веса 11,34. Он очень мягок, легко режется ножом. Температура плавления свинца 327,4°. На воздухе свинец быстро покрывается тонким слоем окиси, защищающим его от дальнейшего окисления. В ряду напряжений свинец стоит непосредственно перед водородом. Его нормальный потенциал равняется —0,126 вольта.

Вода сама по себе не взаимодействует со свинцом, но в присутствии воздуха свинец постепенно разрушается водой с образованием гидроокиси свинца:

2Pb + O2 + 2Н2O = 2Рb(ОН)2

Однако при соприкосновении с жесткой водой свинец покрывается защитной пленкой нерастворимых солей (главным образом сульфата и основного карбоната свинца), препятствующей дальнейшему действию воды и образованию Рb(ОН)2.

Разбавленная соляная и серная кислоты почти не действуют на свинец вследствие малой растворимости соответствующих свинцовых солей. Легко растворяется свинец в азотной кислоте. Органические кислоты, особенно уксусная, также растворяют свинец в присутствии кислорода воздуха. Процесс протекает аналогично процессу растворения меди в кислотах ).

Свинец растворяется также и в щелочах, образуя плумбиты.

Все растворимые соединения свинца ядовиты. Свинец широко используется в технике. Главными потребителями свинца являются кабельная и аккумуляторная промышленности, где свинец применяется для изготовления оболочек для кабелей и пластин аккумуляторов.

На сернокислотных заводах из свинца изготовляют кожухи башен, змеевики холодильников и другие ответственные части аппаратуры. Свинец идет на изготовление боеприпасов, например винтовочных и шрапнельных пуль, а также на выделку дроби. Он входит в состав многих сплавов, например сплавов для подшипников (баббитов), типографского сплава (гарта), паяльного металла и др.

Свинец хорошо поглощает γ-лучи и широко используется для защиты от γ-излучения при работе с радиоактивными веществами.

В 1957 г. выплавка свинца в капиталистических странах составила 2,1 млн. т.

В своих соединениях свинец является главным образом положительно двухвалентным. Однако, подобно другим элементам подгруппы германия, он может быть и положительно четырехвалентным. Соединения четырехвалентного свинца значительно менее устойчивы, чем соединения, в которых он двухвалентен.

Доказана возможность образования летучего соединения свинца с водородом РbH4, которое еще менее устойчиво, чем SnH4.

Свинец образует два простых окисла РbО и РbO2, отвечающих его двух- и четырехвалентному состояниям, и два смешанных окисла Рb2O3 и Рb3O4, в которых одновременно проявляются обе степени валентности свинца. Известно и очень неустойчивое соединение свинца с кислородом РЬ20 (закись свинца).

Соединения двухвалентного свинца. Окись свинца РbО представляет собой желтый порошок, образующийся при нагревании расплавленного свинца на воздухе.

После прокаливания примерно при 500° она приобретает красновато-желтый цвет и в таком виде называется глетом.

Окись свинца имеет различное применение: из нее получают другие соединения свинца,  она служит для заполнения ячеек в аккумуляторных пластинах, применяется при выработке некоторых сортов стекла и т. п.

Гидрат окиси свинца Рb(ОН)2 

Образуется при действии щелочей на растворимые соли двухвалентного свинца. Он имеет амфотерный характер и в кислотах растворяется с образованием солей двухвалентного свинца, а в щелочах с образованием солей, называемых плумбитами:

Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2PbO2 (плумбит натрия) + 2Н2O

Однако более вероятно, что при растворении в щелочах образуются гидроксисоли по уравнению:

Pb(OH)2 + NaOH = Na[Pb(OH)3]

Соли двухвалентного свинца

1. Хлорид свинца (II), или хлористый свинец, РbСl2 получается в виде белого осадка при действии на растворы свинцовых солей соляной кислотой или растворимыми хлоридами. Он мало растворим в холодной воде, но довольно значительно растворяется в горячей воде.

2. Иодид свинца (II), или йодистый свинец, PbJ2выпадает в виде желтого осадка из растворов свинцовых солей при введении в них ионов иода. В холодной воде он практически нерастворим, но довольно хорошо растворяется в горячей воде, образуя бесцветный раствор. При охлаждении последнего йодистый свинец выделяется в виде блестящих золотисто-желтых кристаллов.

3. Ацетат свинца(II), или уксуснокислый свинец,Рb(СН3СОO2)2— одна из немногих легко растворимых солей свинца, широко применяется в лабораторной практике. Ввиду интенсивного сладкого вкуса ацетат свинца называется также свинцовым сахаром. Он применяется при крашении тканей и для получения других соединений свинца.

4. Сульфат свинца(II), или сернокислый свинец,PbSO4 выпадает в виде белого порошкообразного осадка при прибавлении серной кислоты к растворам свинцовых солей.

В воде и разбавленных кислотах сульфат свинца почти нерастворим, но довольно легко растворяется в концентрированных растворах щелочей с образованием плумбитов.

Концентрированная серная кислота также растворяет сульфат свинца, превращая его в кислую соль Pb(HSO4)2.

5. Сульфид свинца (II), или сернистый свинец,PbS образуется в виде черного осадка при действии сероводорода на соли свинца.

Поэтому бумажка, смоченная раствором свинцовой соли, быстро темнеет, если в воздухе присутствуют даже незначительные количества сероводорода, чем часто пользуются для обнаружения последнего.

В природе PbS встречается в больших количествах в виде свинцового блеска.

6. Основной карбонат свинца(II) Рb3(ОН)2(СO3)2осаждается из растворов свинцовых солей при действии соды.

Раньше широко применялся для изготовления белой масляной краски, обладающей высокой кроющей способностью, известной под названием свинцовых белил.

От действия сероводорода эта краска темнеет вследствие образования черного сульфида свинца (II) PbS (причина потемнения старинных картин, писанных масляными красками).

Так как свинец лишь с трудом может быть переведен из двухвалентного состояния в четырехвалентное, то в отличие от солей олова соли двухвалентного свинца практически не обладают восстановительными свойствами.

Соединения, четырехвалентного свинца

Двуокись свинцаРbО2 — темнобурый порошок, образующийся при действии сильных окислителей на окись свинца и соли двухвалентного свинца.

В химическом отношении двуокись свинца, подобно двуокиси олова, представляет собой амфотерный окисел с преобладанием кислотных свойств.

Двуокиси свинца соответствуют орто- и метасвинцовая кислоты H4PbO4и Н2РbO3, не существующие в свободном состоянии, но образующие довольно прочные соли. Так, например, при сплавлении двуокиси свинца с едким кали получается калийная соль метасвинцовой кислоты K2PbO3.

Основные свойства двуокиси свинца проявляются в образовании очень неустойчивых солей четырехвалентного свинца. Так, при действии на двуокись свинца соляной кислоты в первый момент образуется хлорид свинца (IV) PbCl4, который, однако, легко отщепляет хлор, переходяв РbСl2:

РbО2 + 4НСl ⇄ РbСl4 + 2Н2O PbCl4 ⇄ PbCl2 + Cl2

Обе реакции обратимы. Если действовать хлором на суспен-зию РbСl2 в соляной кислоте, то можно получить тетрахлорид свинца в виде маслянистой жидкости, застывающей при —15° в кристаллическую массу.

Известен также сульфат четырехвалентного свинца Pb(SO4)2. Сурик Рb3O4 — вещество яркокрасного цвета, применяемое для приготовления обыкновенной красной масляной краски. Сурик получается при продолжительном нагревании окиси свинца на воздухе. Его можно рассматривать как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Рb2РbO4.

При нагревании с разбавленной азотной кислотой сурик разлагается с выделением бурой двуокиси свинца:

Рb2РbO4 + 4HNO3 = 2Pb(NO3)2 + PbO2 + 2H2O Другой смешанный окисел свинца Рb2O3 можно рассматривать как свинцовую соль метасвинцовой кислоты РbРbО3.

Двуокись свинца и все соединения четырехвалентного свинца ввиду их неустойчивости являются энергичными окислителями.

234 235 236

Вы читаете, статья на тему Свинец (Plumbum)

Источник: https://znaesh-kak.com/x/x/%D1%81%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%86-plumbum

Свинец — необходимая болезнь цивилизаций

Свинец

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».

Свинцовые трубы древнеримского водопровода с надписями

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.

Папская булла 1637 года со свинцовой печатью

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.

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).

Свойства

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 атомаНазвание, символ, номерАтомная масса
(молярная масса)Электронная конфигурацияРадиус атомаХимические свойстваКовалентный радиусРадиус ионаЭлектроотрицательностьЭлектродный потенциалСтепени окисленияЭнергия ионизации
(первый электрон)Термодинамические свойства простого веществаПлотность (при н. у.)Температура плавленияТемпература кипенияУд. теплота плавленияУд. теплота испаренияМолярная теплоёмкостьМолярный объёмКристаллическая решётка простого веществаСтруктура решёткиПараметры решёткиТемпература ДебаяПрочие характеристикиТеплопроводностьНомер CAS
Свине́ц / Plumbum (Pb), 82
207,2(1)[1] а. е. м. (г/моль)
[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
175 пм
147 пм
(+4e) 84 (+2e) 120 пм
2,33 (шкала Полинга)
Pb←Pb2+ −0,126 В
Pb←Pb4+ 0,80 В
4, 2, 0
 715,2 (7,41) кДж/моль (эВ)
11,3415[2] г/см³
600,61 K (327,46 °C, 621,43 °F)[3]
2022 K (1749 °C, 3180 °F)[3]
4,77 кДж/моль
177,8 кДж/моль
26,65[2] Дж/(K·моль)
18,3 см³/моль
кубическая гранецентрированая
4,950 Å
88,00 K
(300 K) 35,3 Вт/(м·К)
7439-92-1

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.

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.

Рекомендуем:  БРОНЗА – сплав для всех времен и народов

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

Соль свинца, формулаСвойства, 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)2Востребован 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 PbCl2Минерал коттунит; очень токсичен
Линолеат, PbC36H62O4Применяют 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.

Галенит, Дальнегорское скарновое месторождение

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:

  • Китай;
  • США;
  • Россия;
  • ЮАР;
  • Перу;
  • Канада;
  • Мексика.

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.

Рекомендуем:  ЧЁРНЫЕ МЕТАЛЛЫ – душа и тело современной промышленности

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)

Наша любовь к четырехколесным и скорости привела к разработке этого вещества. Точнее, к его добавлению в бензин, который стали звать «этилированным». На таком бензине машинки бегали быстрее, и становилось их все больше.

Дело шло к геохимической катастрофе — ТЭС был в земле, в воздухе, в человеческих организмах. Правительства стран спохватились — такими темпами, со свинцовыми отравлениями править скоро станет некем.

И ввели запрет на этилированные бензины.

Источник: https://TheMineral.ru/metally/svinets

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: