Свинец
СВИНЕЦ, Pb (лат. plumbum * а. lead, plumbum; н. Blei; ф. plomb; и. plomo), — химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 82, атомная масса 207,2. Природный свинец представлен четырьмя стабильными 204Pb (1,48%), 206Pb (23,6%), 207Pb (22,6%) и 208Pb (52,3%) и четырьмя радиоактивными 210Pb, 211Pb, 212Pb и 214Pb изотопами; кроме того, получено более десяти искусственных радиоактивных изотопов свинца. Известен с древних времён.
Физические свойства
Свинец — мягкий пластичный синевато-серый металл; кристаллическая решётка кубическая гранецентрированная (а=0,49389 нм). Атомный радиус свинца 0,175 нм, ионный радиус 0,126 нм (Pb2+) и 0,076 нм (Pb4+). Плотность 11 340 кг/м3, t плавления 327,65°С, t кипения 1745°С, теплопроводность 33,5 Вт/(м•град), теплоёмкость Cp° 26,65 Дж/(моль•К), удельное электрическое сопротивление 19,3•10-4 (Ом•м), температурный коэффициент линейного расширения 29,1•10-6 К-1 при 20°С. Свинец диамагнитен, при 7,18 К становится сверхпроводником.
Химические свойства свинца
Степень окисления +2 и +4. Свинец сравнительно мало химически активен. На воздухе свинец довольно быстро покрывается тонкой плёнкой оксида, предохраняющей его от дальнейшего окисления. Хорошо реагирует с азотной и уксусной кислотами, растворами щелочей, не взаимодействует с соляной и серной кислотами. При нагревании свинец взаимодействует с галогенами, серой, селеном, таллием. Азид свинца Pb(N3)2 разлагается при нагревании или ударе со взрывом. Соединения свинца токсичны, ПДК 0,01 мг/м3.
Содержание свинца в природе
Среднее содержание (кларк) свинца в земной коре 1,6•10-3% по массе, при этом ультраосновные и основные горные породы содержат меньше свинца (1•10-5 и 8•10-3% соответственно), чем кислые (10-3%); в осадочных горных породах — 2•10-3%. Свинец накапливается главным образом в результате гидротермальных и гипергенных процессов, нередко образуя крупные месторождения. Существует более 100 минералов свинца, среди которых наиболее важное значение имеют галенит (PbS), церуссит (PbCО3), англезит (PbSО4). Одна из особенностей свинца состоит в том, что из четырёх стабильных изотопов один (204Pb) нерадиогенный и, следовательно, количество его остаётся постоянным, а три других (206Pb, 207Pb и 208Pb) — конечные продукты радиоактивного распада 238U, 235U и 232Th соответственно, вследствие чего их количество постоянно возрастает. Изотопный состав Pb Земли за 4,5 млрд. лет изменился от первичного 204Pb (1,997%), 206Pb (18,585%), 207Pb (20,556%), 208Pb (58,861%) до современного 204Pb (1,349%), 206Pb (25,35%), 207Pb (20,95%), 208Pb (52,349%). Изучая изотопный состав свинца в горных породах и рудах, можно устанавливать генетические соотношения, решать разнообразные вопросы геохимии, геологии, тектоники отдельных регионов и Земли в целом и т.д. Изотопные исследования свинца применяются и в поисково-разведочных работах. Широкое развитие получили также методы U-Th-Pb геохронологии, основанные на изучении количественных соотношений между материнскими и дочерними изотопами в горных породах и минералах. В биосфере свинец рассеян, его очень мало в живом веществе (5•10-5%) и в морской воде (3•10-9%). В промышленно развитых странах концентрация свинца в воздухе, особенно вблизи автомобильных дорог с интенсивным движением, резко возрастает, достигая в отдельных случаях опасных содержаний для здоровья людей.
Реклама
Получение и применение
Металлический свинец получают окислительным обжигом сульфидных руд с последующим восстановлением PbO до чернового металла и рафинированием последнего. В черновом свинца содержится до 98% Pb, в рафинированном — 99,8-99,9%. Дальнейшая очистка свинца до значений, превышающих 99,99%, проводится с помощью электролиза. Для получения особо чистого металла применяют методы амальгамации, зонной перекристаллизации и др.
Свинец широко применяется в производстве свинцовых аккумуляторов, для изготовления аппаратуры, устойчивой в агрессивных средах и газах. Из свинца изготавливают оболочки электрических кабелей и различные сплавы. Широкое применение нашёл свинец при изготовлении средств защиты от ионизирующих излучений. Оксид свинца добавляют в шихту при производстве хрусталя. Соли свинца используются при производстве красителей, азид свинца — как инициирующее взрывчатое вещество, а тетраэтилсвинец Pb(С2Н5)4 — как антидетонатор горючего для двигателей внутреннего сгорания.
