Свинець
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Свинець

Свинець (лат. Plumbum), Pb, хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 82, атомна маса 207,2. С. — важкий метал голубувато-сірого кольору, дуже пластичний, м'який (ріжеться ножем, дряпається нігтем). Природний С. складається з 5 стабільних ізотопів з масовими числами 202 (сліди), 204 (1,5%), 206 (23,6%), 207 (22,6%), 208 (52,3%). Останні три ізотопи — кінцеві продукти радіоактивних перетворень 238 U, 235 U і 232 Th (див. Радіоактивні ряди ) . При ядерних реакціях утворюються багаточисельні радіоактивні ізотопи С. Історічеськая довідка. С. був відомий за 6—7 тис. років до н.е.(наша ера) народам Месопотамії, Єгипту і інших країн стародавнього світу. Він служив для виготовлення статуй, предметів домашнього ужитку, табличок для листа. Римляни користувалися свинцевими трубами для водопроводів. Алхіміки називали С. сатурном і позначали його знаком цієї планети (див. Знаки хімічні ) . З'єднання С. — «свинцева зола» PBO, свинцеві білила 2pbco 3 •pb (ВІН) 2 застосовувалися в Древній Греції і Римі як складові частини ліків і фарб. Коли було винайдено вогнепальну зброю, С. почали застосовувати як матеріал для куль. Отруйність С. відзначили ще в 1 ст н.е.(наша ера) грецька лікарка Діоськорід і Пліній Старша, Поширення в природі. Вміст С. в земній корі (кларк) 1,6·10 -3 % по масі. Освіта в земній корі близько 80 мінералів, що містять С. (головний з них галеніт PBS), пов'язано в основному з формуванням гидротермальних родовищ (див. Поліметаллічеськие руди ) . В зонах окислення поліметаллічеських руд утворюються багаточисельні (близько 90) вторинні мінерали: сульфати (англезіт Pbso 4 ), карбонати (церусит Pbco 3 ), фосфати [піроморфіт Pb 5 (Po 4 ) 3 Cl]. У біосфері С. в основному розсівається, його мало в живій речовині (5·10 -5 %), морській воді (3·10 -9 %). З природних вод С. частково сорбував глинами і осідає сірководнем, тому він накопичується в морських ілах з сірчановодневим зараженням і в чорних глинах, що утворилися з них, і сланцях, Фізичні і хімічні властивості. С. кристалізується в гранецентрованих кубічних гратах ( а = 4,9389 ), алотропічних модифікацій не має. Атомний радіус 1,75, іонні радіуси: Pb 2+ 1,26, Pb 4+ 0,76 : щільність 11,34 г/см 3 (20°С); t 327,4 °С; t кіп 1725 °С; питома теплоємність при 20°С 0,128 кдж/ ( кг · До ) [0,0306 кал/г ·°С]; теплопровідність 33,5 вт/ ( м-код · До )[0, 08 кал/ ( см · сік · про З )] ; температурний коефіцієнт лінійного розширення 29,1·10 -6 при кімнатній температурі; твердість по Брінеллю 25—40 Мн/м 2 (2,5—4 кгс/мм 2 ) ; межа міцності при розтягуванні 12—13 Мн/м 2 , при стискуванні близько 50 Мн/м 2 ; відносне подовження при розриві 50—70%. Наклепання не підвищує механічних властивостей С., т. до. температура його рекристалізації лежить нижче кімнатною (біля —35 °С при мірі деформації 40% і вище). С. діамагнітен, його магнітна сприйнятливість — 0,12·10 -6 . При 7,18 До стає надпровідником.

загрузка...

  Конфігурація зовнішніх електронних оболонок атома Pb 6s 2 2 , відповідно до чого він проявляє міри окислення +2 і +4. С. порівняно мало активний хімічно. Металевий блиск свіжого розрізу С. поступово зникає на повітрі унаслідок утворення якнайтоншої плівки PBO, що оберігає від подальшого окислення. З киснем утворює ряд оксидів Pb 2 O, PBO, Pbo 2 , Pb 3 O 4 і Pb 2 O 3 (див. Свинцю оксиди ) .

  В_отсутствіє O 2 вода при кімнатній температурі на С. не діє, але він розкладає гарячу водяну пару з утворенням окислу С. і водню. Відповідні оксидам PBO і Pbo 2 гідроокису Pb (ВІН) 2 і Pb (ВІН) 4 мають амфотерний характер.

  З'єднання С. з воднем Pbh 4 виходить в невеликих кількостях при дії розбавленої соляної кислоти на Mg 2 Pb. Pbh 4 — безбарвний газ, який дуже легко розкладається на Pb і H 2 . При нагріванні С. з'єднується з галогенами, утворюючи галогеніди Pbx 2 (X — галоген). Всі вони малорастворіми у воді. Отримані також галогеніди Pbx 4 : тетрафторід Pbf 4 — безбарвні кристали і тетрахлорид Pbcl 4 — жовта масляниста рідина. Обидва з'єднання легко розкладаються, виділяючи F 2 або Cl 2 ; гидролізуются водою. З азотом С. не реагируєт . Азид свинцю Pb ( N 3 ) 2 отримують взаємодією розчинів азиду натрію Nan 3 і солей Pb (II); безбарвні голчані кристали, труднорастворімиє у воді; при ударі або нагріванні розкладається на Pb і N 2 з вибухом. Сірка діє на С. при нагріванні з освітою сульфіду PBS — чорного аморфного порошку. Сульфід може бути отриманий також при пропусканні сірководня в розчини солей Pb (II); у природі зустрічається у вигляді свинцевого блиску — галеніту .

  У ряді напруги Pb стоїть вище за водень (нормальні електродні потенціали відповідно рівні — 0,126 в для Pb Û Pb 2+ + 2e і + 0,65 в для Pb Û  Pb 4+ + 4e). Проте С. не витісняє водень з розбавленої соляної і сірчаної кислот, унаслідок перенапруження H 2 на Pb, а також утворення на поверхні металу захисних плівок труднорастворімих хлориду Pbcl 2 і сульфату Pbso 4 . Концентровані H 2 So 4 і Hcl при нагріванні діють на Pb, причому виходять розчинні комплексні з'єднання складу Pb (Hso 4 ) 2 і H 2 [Pbcl 4 ]. Азотна, оцетова, а також деякі органічні кислоти (наприклад, лимонна) розчиняють С. з утворенням солей Pb (II). По розчинності в воді солі діляться на розчинних (ацетат, нітрат і хлорат свинцю), малорозчинних (хлорид і фторид) і нерозчинних (сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молібдат і сульфід). Солі Pb (IV) можуть бути отримані електролізом сильно H 2 So, що підкисляють, 4 розчинів солей Pb (II); найважливіші з солей Pb (IV) — сульфат Pb (So 4 ) 2 і ацетат Pb (C 2 H 3 O 2 ) 4 . Солі Pb (IV) схильні приєднувати надлишкові негативні іони з утворенням комплексних аніонів, наприклад плюмбатов (Pbo 3 ) 2- і (Pbo 4 ) 4- , хлороплюмбатов (Pbcl 6 ) 2- , гидроксоплюмбатов [Pb (ВІН) 6 ] 2- і ін. Концентровані розчини їдких лугів при нагріванні реагують з Pb з виділенням водню і гидроксоплюмбітов типа X 2 [Pb (ВІН) 4 ].

  Здобуття. Металевий С. отримують окислювальним випаленням PBS з подальшим відновленням PBO до сирого Pb («веркблея») і рафінування (очищенням) останнього. Окислювальне випалення концентрату ведеться в агломераційних стрічкових машинах безперервної дії (див. Агломерація ) . При випаленні PBS переважає реакція: 2pbs + 3o 2 = 2pbo + 2so 2 . Крім того, виходить і трохи сульфату Pbso 4 , який переводять в силікат Pbsio 3 , для чого в шихту додають кварцевий пісок. Одночасно окислюються і сульфіди інших металів (Cu, Zn, Fe), присутні як домішки. В результаті випалення замість порошкоподібної суміші сульфідів отримують агломерат — пористу суцільну масу, що спеклася, складається переважно з оксидів PBO, CUO, ZNO, Fe 2 O 3 . Шматки агломерату змішують з коксом і вапняком і цю суміш завантажують в піч ватержакета, в яку знизу через труби («фурми») подають повітря під тиском. Кокс і окисел вуглецю відновлюють PBO до Pb вже при невисоких температурах (до 500 °С). При вищих температурах йдуть реакції:

  Caco 3 = CAO + Co 2

  2pbsio 3 + 2cao + З = 2pb + 2casio 3 + Co 2 .

  Оксиди Zn і Fe частково переходять в Znsio 3 і Fesio 3 , які разом з Casio 3 утворюють шлак, спливаючий на поверхню. Оксиди С. відновлюються до металу. Сирий С. містить 92—98% Pb, останнє — домішки Cu, Ag (інколи Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe. Домішки Cu і Fe видаляють зейгеруванням . Для видалення Sn, As, Sb через розплавлений метал продувають повітря. Виділення Ag (і Au) виробляється добавкою Zn, який утворює «цинкову піну», що складається із з'єднань Zn з Ag (і Au), легших, ніж Pb, і плавких при 600—700 °С. Надлишок Zn видаляють з розплавленого Pb пропусканням повітря, водяної пари або хлору. Для очищення від Bi до рідкого Pb додають Ca або Mg, трудноплавкие з'єднання Ca 3 Bi 2 , що дають і Mg 3 Bi 2 . Рафінований цими способами С. містить 99,8—99,9% Pb. Подальше очищення виробляється електролізом, внаслідок чого досягається чистота не менше 99,99%. Вживання. С. широко застосовують у виробництві свинцевих акумуляторів, використовують для виготовлення заводської апаратури, стійкою в агресивних газах і рідинах. С. сильно поглинає g-промені і рентгенівські промені завдяки чому його застосовують як матеріал для захисту від їх дії (контейнери для зберігання радіоактивних речовин, апаратура рентгенівських кабінетів і ін.). Великі кількості С. йдуть на виготовлення оболонок електричних кабелів, що захищають їх від корозії і механічних пошкоджень. На основі С. виготовляє багато хто свинцеві сплави . Окисел С. PBO вводять в кришталь і оптичне стекло для здобуття матеріалів з великим показником заломлення. Сурик, хромат (жовтий крон) і основний карбонат С. (свинцеві білила) — обмежено вживані пігменти. Хромат С. — окислювач, використовується в аналітичній хімії. Азид і стифнат (трінітрорезорцинат) — вибухові речовини, що ініціюють. Тетраетилсвинець — антидетонатор . Ацетат С. служить індикатором для виявлення H 2 S. Як ізотопні індикатори використовуються 204 Pb (стабільний) і 212 Pb (радіоактивний).

  С. А. Погодін.

  С. в організмі. Рослини поглинають С. з грунту, води і атмосферних випадань. У організм людини С. потрапляє з їжею (близько 0,22 міліграм ) , водою (0,1 міліграм ) , пилом (0,08 міліграм ) . Безпечний добовий рівень вступу С. для людини 0,2—2 міліграма. Виділяється головним чином з калом (0,22—0,32 міліграм ) , менше з сечею (0,03—0,05 міліграм ) . В телі людини міститься в середньому близько 2 міліграм С. (в окремих випадках — до 200 міліграм ) . У жителів промислово розвинених країн вміст С. в організмі вище, ніж у жителів аграрних країн, у городян вище, ніж у сільських жителів. Основне депо С. — скелет (90% всього С. організму): у печінці накопичується 0,2—1,9 мкг/г; в крові — 0,15—0,40 мкг/мл; у волоссі — 24 мкг/г, в молоці —0,005—0,15 мкг/мл; міститься також в підшлунковій залозі, нирках, головному мозку і ін. органах. Концентрація і розподіл С. в організмі тварин близькі до показників, встановлених для людини. При підвищенні рівня С. в довкіллі зростає його відкладення в кістках, волоссі, печінці. Біологічні функції С. не встановлені.

  Ю. І. Раєцкая.

  Отруєння С. і його з'єднаннями можливі при видобутку руд, виплавці С., при виробництві свинцевих фарб, в поліграфії, гончарному, кабельному виробництвах, при здобутті і вживанні тетраетилсвинця і ін. Побутові отруєння виникають рідко і спостерігаються при споживанні продуктів, які тривало зберігали в глиняному посуді, покритою глазур'ю, що містить свинцевий сурик або глет. С. і його неорганічні з'єднання у вигляді аерозолів проникають в організм в основному через дихальні дороги, у меншій мірі — через шлунково-кишковий тракт і шкіру. У крові С. циркулює у вигляді високодисперсних колоїдів — фосфату і альбуміната. Виділяється С. в основному через кишечник і нирки. У розвитку інтоксикації грають роль порушення порфірінового, білкового, вуглеводного і фосфатного обмінів, дефіцит вітамінів С і B 1 , функціональні і органічні зміни центральної і вегетативної нервової системи, токсичний вплив С. на кістковий мозок. Отруєння можуть бути прихованими (т.з. носійство), протікати в легкому, середньому тягарі і важкою формах.

  Найбільш часті ознаки отруєння С.: облямівка (смужка лілувато-аспідного кольору) по краю ясен, землисто-бліде забарвлення шкірних покривів; ретикулоцитоз і інші зміни крові, підвищений вміст порфірінов в сечі, наявність в сечі С. у кількостях 0,04—0,08 міліграма/л і більш і т. д. Поразка нервової системи виявляється астенією, при виражених формах — енцефалопатією, паралічами (переважно розгиначів кисті і пальців рук), поліневритом. При т.з. свинцевій коліці виникають різкі переймоподібні болі в животі, замок, що продовжуються від декількох ч до 2—3 нед; незрідка коліка супроводиться нудотою, блювотою, підйомом артеріального тиску, температури тіла до 37,5—38 °С. При хронічній інтоксикації можливі ураження печінки, серцево-судинної системи, порушення ендокринних функцій (наприклад, у жінок — викидні, дісменорея, менорагії і ін.). Пригноблення імунобіологічної реактивності сприяє підвищеній загальній захворюваності.

  Лікування: специфічні (комплексонообразователі і ін.) і загальнозміцнюючі (глюкоза, вітаміни і ін.) засоби, фізіотерапія, санаторно-курортне лікування (П'ятигорськ, Мацеста Серноводськ). Профілактика: заміна С. менш токсичними речовинами (наприклад, цинкові і титанові білила замість свинцевих), автоматизація і механізація операцій у виробництві С., ефективна витяжна вентиляція, індивідуальний захист робітників, лікувальне живлення, періодична вітамінізація, попередні і періодичні медичні огляди.

  Препарати С. використовують в медичній практиці (лише зовнішньо) як терпкі і антисептичні засоби. Застосовують: свинцеву воду (при запальних захворюваннях шкіри і слизистих оболонок), простий і складний свинцеві пластири (при гнійно-запальних захворюваннях шкіри, фурункулах) і ін.

  Л. А. Каспаров.

 

  Літ.: Андрєєв Ст М., Свинець, в кн.: Коротка хімічна енциклопедія, т. 4, М., 1965; Ремі Г., Курс неорганічної хімії, пер.(переведення) з йому.(німецький), т. 1, М., 1963; Чижиків Д. М., Металургія свинцю, в кн.: Довідник металурга по кольорових металах, т. 2, М., 1947; Шкідливі речовини в промисловості, під ред. Н. Ст Лазарева, 6 видавництво, ч. 2, Л., 1971; Тарабаєва Р. І., Дія свинцю на організм і лікувально-профілактичні заходи, А.-А., 1961; Професійні хвороби, 3 видавництва, М., 1973,