Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий
Вакансии для химиков

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); t 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 6s22, в соответствии с чем он проявляет степени окисления +2 и +4. Свинец сравнительно мало активен химически. Металлический блеск свежего разреза свинца постепенно исчезает на воздухе вследствие образования тончайшей плёнки PbO, предохраняющей от дальнейшего окисления. 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). Однако свинец не вытесняет водород из разбавленной соляной и серной кислот, вследствие перенапряжения H2 на Pb, а также образования на поверхности металла защитных плёнок труднорастворимых хлорида PbCl2 и сульфата PbSO4. 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.

  Окислы Zn и Fe частично переходят в ZnSiO3 и FeSiO3, которые вместе с CaSiO3 образуют шлак, всплывающий на поверхность. Окислы свинца восстанавливаются до металла. Сырой свинец содержит 92—98% Pb, остальное — примеси Cu, Ag (иногда Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe. Примеси Cu и Fe удаляют зейгерованием. 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 свинцаокислитель, используется в аналитической химии. Азид и стифнат (тринитрорезорцинат) — инициирующие взрывчатые вещества. Тетраэтилсвинецантидетонатор. 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). В теле человека содержится в среднем около 2 мг свинца (в отдельных случаях — до 200 мг). У жителей промышленно развитых стран содержание свинца в организме выше, чем у жителей аграрных стран, у горожан выше, чем у сельских жителей. 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 коллоидовфосфата 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. Поражение нервной системы проявляется астенией, при выраженных формах — энцефалопатией, параличами (преимущественно разгибателей кисти и пальцев рук), полиневритом. При т. н. 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,

 

 



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн