Русская Википедия:Свинец
Шаблон:Другие значения Шаблон:Карточка химического элемента Шаблон:Элемент периодической системы Свине́ц (Шаблон:Lang-la; обозначается символом Pb) — элемент 14-й группы (по устаревшей[1] классификации — главной подгруппы IV группы), шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 82 и, таким образом, содержит магическое число протонов. Простое вещество свинец — ковкий, сравнительно легкоплавкий тяжёлый металл серебристо-белого цвета с синеватым отливом. Плотность свинца — 11,35 г/см³. Свинец и его соединения токсичны, при этом органические соединения свинца более опасны, чем неорганические. Известен с глубокой древности[2]. Шаблон:-
Исторические сведения
Свинец используется многие тысячелетия, поскольку он широко распространён, легко добывается и обрабатывается. Он очень ковкий и легко плавится. Выплавка свинца была первым из известных человеку металлургических процессов. Бусины из свинца, датируемые 6400 годами до н. э., были найдены в культуре Чатал-Хююк[3]Шаблон:Rp. Самым древним предметом, сделанным из свинца, часто считается[3]Шаблон:Rp статуэтка стоящей женщины в длинной юбке времён первой династии Египта, датируемая 3100—2900 годами до н. э., хранящаяся в Британском музее (инвентарный номер EA 32138)[4]. Она была найдена в храме Осириса в Абидосе и привезена из Египта в 1899 году[5]. В Древнем Египте использовались медальоны из свинца. В раннем бронзовом веке свинец использовался наряду с сурьмой и мышьяком. Указание на свинец как на определённый металл имеется в Ветхом Завете (Шаблон:Библия).
Самым крупным производителем свинца доиндустриальной эпохи был Древний Рим, с годовым производством до Шаблон:S Добыча свинца римлянами происходила в Центральной Европе, римской Британии, на Балканах, в Греции, Малой Азии и Испании. Римляне широко применяли свинец в производстве труб для водопроводов, на свинцовые трубы часто наносились надписи с именами римских императоров. Однако ещё Плиний и Витрувий считали применение свинца для производства труб вредным для общественного здоровья.
После падения Римской империи в V веке н. э. использование свинца в Европе упало и оставалось на низком уровне в течение около 600 лет. Затем свинец начали добывать в восточной Германии.
Свинцовый сахар ещё с римских времён добавляли в вино для улучшения его вкусовых качеств, это стало широко применяться и продолжалось даже после запрета папской буллой в 1498 году. Такое использование свинца в средние века приводило к эпидемиям свинцовой колики[6].
В Древней Руси свинец использовали для покрытия крыш церквей, а также широко применяли в качестве материала навесных печатей к грамотам[7]Шаблон:Rp[3]Шаблон:Rp. Позднее, в 1633 году, в Кремле был сооружён водопровод со свинцовыми трубами, вода по которому поступала из Водовзводной башни, он просуществовал до 1737 года[3]Шаблон:Rp.
В алхимии свинец ассоциировался с планетой Сатурн и обозначался её символом ♄[8]. В древности олово, свинец и сурьму часто не отличали друг от друга, считая их разными видами одного и того же металла, хотя ещё Плиний Старший различал олово и свинец, называя олово «plumbum album» (белый плюмбум), а свинец — «plumbum nigrum» (чёрный плюмбум)[3]Шаблон:Rp.
Индустриальная революция привела к новому росту потребности в свинце. К началу 1840-х годов годовое производство очищенного свинца впервые превысило Шаблон:S и выросло до более чем Шаблон:S в течение последующих 20 лет. До последних десятилетий XIX века добыча свинца в основном проводилась тремя странами: Британией, Германией и Испанией. К началу XX века добыча свинца в странах Европы стала меньше, чем в других странах, благодаря увеличению добычи в США, Канаде, Мексике и Австралии[9].
До 1990 года большое количество свинца использовалось (вместе с сурьмой и оловом) в типографских сплавах для отливки типографских шрифтов, а также в производстве тетраэтилсвинца, применяемого для повышения октанового числа моторного топлива[10].
Этимология
Происхождение слова «свинец» неясно. Этот металл по-болгарски называется «оло́во», в большинстве других славянских языков (сербско-хорватском, чешском, польском) свинец называется словом, близким по звучанию к «олово»: волава, olovo, ołów и т. п. Слово с тем же значением, но похожее по произношению на «свинец», встречается в языках балтийской группы: švinas (литовский), svins (латышский), а также в нескольких славянских — русском, украинском (свинець), белорусском (свінец) и словенском (svinec).
Латинское plumbum дало английское слово plumber — водопроводчик (в Древнем Риме трубы водопровода были именно из этого металла, как наиболее подходящего для ковки полос и пайки), и название венецианской тюрьмы со свинцовой крышей — Пьомби, из которой, по некоторым данным, ухитрился бежать Казанова.
Нахождение в природе
Содержание свинца в земной коре — 1,6·10−3 % по массе. Самородный свинец встречается редко, виды горных пород, в которых он присутствует, 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)).
Свинец входит в состав 80 различных минералов. Важнейшие из них: галенит PbS, церуссит PbCO3, англезит PbSO4 (сульфат свинца); из минералов более сложного состава — тиллит PbSnS2 и бетехтинит Pb2(Cu,Fe)21S15, а также сульфосоли свинца — джемсонит FePb4Sn6S14, буланжерит Pb5Sb4S11.
Свинец всегда присутствует в минералах, содержащих уран и торий, имея часто радиогенную природу. 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 присутствует больше свинца по сравнению с ураном — Кохистанско-Ладакхская дуга на севере Пакистана[11].
В таблице приведены некоторые параметры распространённости свинца в природных условиях по А. П. Виноградову[12]:
Породы | Каменные метеориты | Дуниты и др. | Базальты и др. | Диориты и др. | Граниты и др. | Глины и др. | Земная кора |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Содержание, масс.% | Шаблон:02×10−5 | Шаблон:01×10−5 | Шаблон:08×10−4 | Шаблон:01,5×10−3 | Шаблон:02×10−3 | Шаблон:02×10−3 | 1,6×10−3 |
Объекты | Живое вещество Земли | Литосфера | ПочваШаблон:0 | Растения (в золе) | Вода океанов (мг/л) |
---|---|---|---|---|---|
Содержание, масс.% | Шаблон:05×10−5 | Шаблон:00,0016 | Шаблон:00,001 | Шаблон:00,001 | Шаблон:00,00003 |
Обобщённые концентрации элементов в минералах приведены в таблице, в скобках — количества минералов, по которым рассчитаны средние содержания компонентов[13].
Минерал | Свинец (общ) | Уран | Торий |
---|---|---|---|
Шаблон:0Настуран | Шаблон:04,750 (308) | 58,87 (242) | 2,264 (108) |
Шаблон:0Монацит | Шаблон:00,6134 (143) | 0,2619 (160) | 6,567 (150) |
Шаблон:0Ортит | Шаблон:00,0907 (90) | 0,1154 (88) | 6,197 (88) |
Шаблон:0Циркон | Шаблон:00,0293 (203) | 0,1012 (290) | 0,1471 (194) |
Сфен (Титанит) | Шаблон:00,0158 (12) | 0,0511 (14) | 0,0295 (21) |
Получение
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)[3]Шаблон:Rp. 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 дальнейшей очистке. Сначала для удаления меди применяют зейгерование и последующую обработку серой[3]Шаблон:Rp. Затем щелочным рафинированием удаляют мышьяк и сурьму. Далее выделяют серебро и золото с помощью цинковой пены и отгоняют цинк[3]Шаблон:Rp. Обработкой кальцием и магнием удаляют висмут. В результате рафинирования содержание примесей падает до менее чем 0,2 %[8].
Производство в мире
На 2018 год свинцовые руды добывались в 42 странах мира[14]. Годовая добыча свинцовой руды (в пересчёте на концентрат) составляет около 5 млн тонн, она добывается главным образом как побочный продукт добычи цинковых и серебряных руд. Доказанные месторождения в мире содержат более 2 млрд тонн руды. В разрабатываемых месторождениях около 89 млн тонн, в т.ч. в Австралии (Квинсленд, Новый Южный Уэльс) — 34 млн тонн; в Китае (центральные и западные регионы) — 16 млн тонн; в России (Сибирь) — 8 млн тонн; в Перу (Серро-де-Паско и Яули) — 6 млн тонн; в Мексике (Сакатекас и Сан-Луис-Потоси) — 5 млн тонн. С 1960 по 2018 год в мире добыто 207,3 млн тонн первичного свинца. Годовая добыча первичного свинца в мире нарастала с 2000 года (ок. 2,7 млн тонн), она достигла пика в 2014 году (5,244 млн тонн), с тех пор она постепенно снижается до 4,6 млн тонн в 2018 году. Однако общее производство свинца нарастает (от 8,5 млн тонн в 2007 до 11,5 млн тонн в 2018) благодаря растущему использованию вторичного свинца[14].
Страны — крупнейшие производители свинца (включая вторичный свинец) на 2018 год (по данным ILZSG — International Lead and Zinc Study Group)[14]:
Страна | Количество в метрических килотоннах |
---|---|
Китай | 4825 |
США | 1160 |
Южная Корея | 802 |
Индия | 624 |
Мексика | 344 |
Германия | 325 |
Великобритания | 316 |
Канада | 249 |
Япония | 237 |
Бразилия | 195 |
Испания | 175 |
Италия | 173 |
Австралия | 168 |
Польша | 158 |
Казахстан | 153 |
Россия | 140 |
Бельгия | 137 |
Доля Китая в мировом производстве свинца на 2018 год составляла около 42%. Доля вторичного свинца в мировом производстве постепенно увеличивается от 55% в 2005 году до 63% в 2018 году, в том числе в Северной и Южной Америках 89%, в Европе 79%, в Азии 51%[14].
Физические свойства
Шаблон:Заготовка раздела Свинец имеет довольно низкую теплопроводность, она составляет 35,1 Вт/(м·К), при температуре 0 °C.Шаблон:Нет АИ Металл мягкий, режется ножом, легко царапается ногтем[8]. Его поверхность обычно покрыта более или менее толстой плёнкой оксидов, на срезе имеет металлический блеск, который на воздухе со временем тускнеет.
Температура плавления — 600,61 K (327,46 °C)[15], кипит при 2022 K (1749 °C)[15]. Относится к группе тяжёлых металлов; его плотность — 11,3415 г/см3 (при +20 °C)[16]. С повышением температуры плотность свинца падает:
Температура, °C | Плотность, г/см3 |
---|---|
327,6 | 10,686 |
450 | 10,536 |
650 | 10,302 |
850 | 10,078 |
Предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м2).
При температуре 7,26 К (-265.89 °C) переходит в сверхпроводящее состояние.
Химические свойства
Шаблон:Заготовка раздела Электронная конфигурация: 5s25p65d106s26p2. Энергия ионизации (Pb → Pb+ + e−) равна 7,42 эВ. На внешней электронной оболочке находятся 4 неспаренных электрона (2 на p- и 2 на d-подуровнях), поэтому основные степени окисления атома свинца — +2 и +4.
- Соли двухвалентного свинца реагируют со щелочами, образуя почти нерастворимый гидроксид свинца:
- <math>\mathrm {Pb^{2+}} + \mathrm {2OH^-}= \mathrm {Pb(OH)_2}</math>
- При избытке щёлочи гидроксид растворяется:
- <math>\mathrm {Pb(OH)_2 + 2OH^- = [Pb(OH)_4]^{2-}}</math>
- Реагирует со щелочами и кислотами (разбавленной азотной и концентрированной соляной), Шаблон:Нет АИ 2 :
- <math>\mathrm {Pb + 2NaOH + 2{H_2}O = Na_2[Pb(OH)_4]+ H_2 \uparrow}</math>
- <math>\mathrm {3Pb + 8HNO_3 = 3Pb(NO_3)_2 +2NO\uparrow + 4H_2O}</math>
- <math>\mathrm {Pb + 2HCl = PbCl_2 + H_2\uparrow}</math>Шаблон:Нет АИ
Свинец образует комплексные соединения с координационным числом 4, например, <math>\mathrm {[Pb(OH)_4]^{2-}}</math>
Реакция диспропорционирования между PbO2 и Pb лежит в основе работы свинцовых аккумуляторов.
С разбавленными соляной и серной кислотами свинец практически не реагирует, но растворяется в концентрированной серной кислоте с образованием гидросульфата свинца (II). Также растворяется в азотной, а также в уксусной в присутствии растворённого кислорода. Вода на воздухе тоже постепенно разрушает свинец с образованием гидроксида свинца (II)[17].
Основные соединения свинца
Шаблон:Main Свинец в соединениях может находиться в степенях окисления +2 и +4, образуя ряды соединений Pb(II) и Pb(IV) соответственно. В обеих степенях окисления соединения свинца амфотерны и могут как быть в роли катионов Pb2+ и Pb4+, так и входить в состав анионов (Шаблон:Iw PbOШаблон:Subsup с Pb(II) и плюмбатов с Pb(IV): метаплюмбата PbOШаблон:Subsup и ортоплюмбата PbOШаблон:Subsup), поэтому свинец может образовывать четыре типа солей.
Галогениды свинца
Шаблон:Заготовка раздела Свинец образует галогениды в степени окисления +2 вида PbHal2 для всех галогенов. Известны также галогениды свинца(IV): PbF4 и PbCl4, тетрабромиды и тетраиодиды не получены.
- Фторид свинца(II)
- Хлорид свинца(II) — белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде. Хорошо растворяется также в растворах других хлоридов, особенно в хлориде аммония NH4Cl.
- Бромид свинца(II)
- Иодид свинца(II)
Халькогениды свинца
Халькогениды свинца — сульфид свинца PbS, селенид свинца(II) PbSe и теллурид свинца PbTe — представляют собой кристаллические вещества чёрного цвета, которые являются узкозонными полупроводниками. В ядерных реакторах со свинцово-висмутовым теплоносителем образуется полонийсвинец — интерметаллическое соединение, хотя иногда полоний относят к полуметаллам.
Оксиды свинца
Шаблон:Main Оксиды свинца имеют преимущественно основный или амфотерный характер. Многие из них окрашены в красные, жёлтые, чёрные, коричневые цвета. На поверхности свинцовой отливки могут наблюдаться цвета побежалости — явление интерференции света в тонкой плёнки оксидов свинца, образовавшаяся из-за окисления горячего металла на воздухе.
Свинец образует два простых оксида — оксид свинца(II) PbO и оксид свинца(IV) PbO2 — и один смешанный Pb3O4 (свинцовый сурик), фактически являющийся плюмбатом(IV) свинца(II) Pb2PbO4.
Соли свинца
- Сульфат свинца(II) PbSO4
- Нитрат свинца(II) Pb(NO3)2
- Ацетат свинца(II) Pb(CH3COO)2 (свинцовый сахар).
- Хромат свинца(II) PbCrO4
Изотопы
Шаблон:Main Весь свинец в основном является смесью стабильных изотопов 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb. Свинец — последний элемент по номеру в периодической таблице, у которого существуют стабильные изотопы, элементы после свинца стабильных изотопов не имеют. Следующий за свинцом висмут стабильных изотопов уже не имеет, хотя висмут-209 практически можно считать стабильным, так как его период полураспада примерно в миллиард раз больше возраста Вселенной.
Стабильные изотопы 206Pb, 207Pb, 208Pb являются радиогенными и образуются в результате радиоактивного распада соответственно 238U, 235U и 232Th.
Изотоп Шаблон:PhysicsParticle является одним из пяти существующих в природе дважды магических ядер.
Схемы радиоактивного распада имеют вид:
- 238U → 206Pb + 84He;
- 235U → 207Pb + 74He;
- 232Th → 208Pb + 64He.
Уравнения распада имеют вид соответственно:
- <math>^{206}\mathsf{Pb} = ^{238}\mathsf{U}~(1-e^{-\lambda_{8}t}),</math>
- <math>^{207}\mathsf{Pb} = ^{235}\mathsf{U}~(1-e^{-\lambda_{5}t}),</math>
- <math>^{208}\mathsf{Pb} = ^{232}\mathsf{Th}~(1-e^{-\lambda_{2}t}),</math>
- где 238U, 235U, 232Th — современные концентрации изотопов;
- <math>\lambda_{8} = 1{,}55125\cdot10^{-10}</math> год−1;
- <math>\lambda_{5} = 9{,}8485\cdot10^{-10}</math> год−1;
- <math>\lambda_{2} = 4{,}9475\cdot10^{-11}</math> год−1 — постоянные распада атомов соответственно урана 238U, урана 235U и тория 232Th[18].
Кроме этих изотопов известны и нестабильные изотопы 194Pb — 203Pb, 205Pb, 209Pb — 214Pb. Из них наиболее долгоживущие — 202Pb и 205Pb (с периодами полураспада 52,5 тысяч и 17,3 млн лет)[19]. Короткоживущие изотопы свинца 210Pb (радий D), 211Pb (актиний B), 212Pb (торий B) и 214Pb (радий B) имеют периоды полураспада соответственно 22,2 года, 36,1 мин, 10,64 ч и 26,8 мин (в скобках приведены сейчас редко используемые исторические названия этих изотопов). Эти четыре радиоактивных изотопа входят в состав радиоактивных рядов урана и тория и, следовательно, также встречаются в природе, хотя и в крайне малых количествах[20].
Количество ядер изотопа 204Pb (нерадиогенного и нерадиоактивного) является стабильным, в минералах свинца концентрация 204Pb во многом зависит от концентрации радиогенных изотопов, образованных как в процессе распада радиоактивных ядер, так и в процессах вторичного преобразования содержащих свинец минералов. Поскольку число радиогенных ядер, образовавшихся в результате радиоактивного распада, зависит от времени, то и абсолютные, и относительные концентрации зависят от времени образования минерала. Этим свойством пользуются при определении возраста горных пород и минералов[21].
Распространённость изотопов свинца
Изотоп | 204Pb | 206Pb | 207Pb | 208Pb |
---|---|---|---|---|
Содержание в природе (в %) [22] | Шаблон:01,4Шаблон:0 | Шаблон:024,1Шаблон:0 | 22,1 | 52,4 |
Свинец, состав которого приведён в таблице, отражает изотопный состав свинца преимущественно в галенитах, в которых урана и тория практически нет, и породах, преимущественно осадочных, в которых количество урана находится в кларковых пределах. В радиоактивных минералах этот состав существенно отличается и зависит от вида радиоактивного элемента, слагающего минерал. В урановых минералах, таких, как уранинит UO2, настуран UO2 (урановая смолка), урановые черни, в которых существенно преобладает уран, радиогенный изотоп 206Pbрад существенно преобладает над другими изотопами свинца, и его концентрации могут достигать 90 %. Например, в урановой смолке (Сан-Сильвер, Франция) концентрация 206Pb равна 92,9 %, в урановой смолке из Шинколобве (Киншаса) — 94,25 %[23]. В ториевых минералах, например, в торите ThSiO4, существенно преобладает радиогенный изотоп 208Pbрад. Так, в монаците из Казахстана концентрация 208Pb равна 94,02 %, в монаците из пегматита Бекета (Зимбабве) — 88,8 %[12]. Имеется комплекс минералов, например, монацит (Ce, La, Nd)[PO4], циркон ZrSiO4 и др., в которых в переменных соотношениях находятся уран и торий и соответственно в разных соотношениях присутствуют все или большинство изотопов свинца. В цирконах содержание нерадиогенного свинца крайне мало, что делает их удобным объектом для уран-торий-свинцового метода датирования (метод цирконометрии).
Применение
Основное применение свинец в настоящее время находит в производстве свинцово-кислотных аккумуляторных батарей для автомобильной промышленности. Так, на 2018 год для этой цели направлялось 86% используемого металлического свинца в Китае, 84% в Европе и 87% в США (в целом в мире — 86%). Около 7% мирового производства используется в виде проката и литых изделий из металлического свинца. 5% — для производства соединений свинца (в основном оксидов и солей). 1% — для производства боеприпасов. На все остальные цели, частично перечисленные ниже, расходуется оставшийся 1%[14].
Поскольку свинец хорошо поглощает гамма- и рентгеновское излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках, ядерных реакторах и других источниках ионизирующей электромагнитной радиации. Кроме того, свинец рассматривается в качестве теплоносителя в проектах перспективных ядерных реакторов на быстрых нейтронах. Свинец уже применялся в сплаве с висмутом в качестве эвтектического теплоносителя для реакторов РМ-1 на подводной лодке К-27, однако у такого теплоносителя, содержащего висмут, есть очень опасная особенность — образование значительных количеств полония-210 под воздействием сильного нейтронного излучения ядерного реактора, и далее к образованию интерметаллида полонийсвинец, что при аварии может привести к отравлению экипажа и к загрязнению окружающей среды радионуклидом, обладающим исключительно высокой радиотоксичностью.
Свинец издавна применялся для изготовления пуль (а до изобретения огнестрельного оружия — других метательных снарядов, например, для пращи) благодаря своей высокой плотности и, как следствие, большому импульсу и пробивной способности снаряда.
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 тысячи тонн в 2002 году[24].
Применение соединений свинца
- 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; также он иногда применяется в мощных смесевых взрывчатых веществах как окислитель.
- Фторид свинца(II) 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-ЭДС 350 мкВ/К), самый широко применяемый материал в производстве термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников.
- Диоксид свинца PbO2 широко применяется не только в свинцовых аккумуляторах, также на его 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).
- Метаборат свинца(II) 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(II) 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 свинца применяют в основном в производстве жёлтых пигментов.
- Нитрат свинца Pb(NO3)2 — белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Это вяжущее вещество ограниченного применения. В промышленности его используют в спичечном производстве, при крашении и производстве набивке текстиля, окраске рогов и гравировке.
- Сульфат свинца PbSO4, нерастворимый в воде белый порошок, применяют в аккумуляторах, как пигмент в литографии, в технологии набивных тканей.
- Сульфид свинца PbS, чёрный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для качественного обнаружения ионов свинца.
- Тетраэтилсвинец (C2H5)4Pb до недавнего времени применялся к качестве присадки к бензину для повышения октанового числа.
В медицине
Используется для защиты пациентов и персонала от излучения рентгеновских аппаратов[25].
В геологии
Шаблон:Main Измерение содержания изотопов свинца используется для определения возраста минералов и горных пород в абсолютной геохронологии. Обобщённая сводка геохронологических методов приведена в работе[21]. Уран-торий-свинцовый метод датирования основан на уравнениях (1) распада изотопов урана и тория (см. подраздел Изотопный состав). Достаточно широко применяется комбинация этих уравнений; так, для урана:
- <math>\frac{^{206}\text{Pb}}{^{207}\text{Pb}} = \frac{^{238}\text{U}( e^{{\lambda_{8}}t}-1)}{^{235}\text{U}( e^{{\lambda_{5}}t}-1)}.</math>
Современное изотопное отношение <math>\frac{^{238}\text{U}}{^{235}\text{U}} = \text{const} = 137{,}88</math>[26] в большинстве природных объектов на Земле одинаково и практически не зависит от вида и интенсивности протекания природных геологических процессов (единственным известным исключением является природный ядерный реактор в Окло, Габон, Африка).
Экономические показатели
Цены на свинец в слитках (марка С1) в 2006 году составили в среднем 1,3—1,5 долл. США/кг.
Мировая экономика с 1960 по 2018 год использовала 374,2 млн тонн свинца. В 2018 году в мире было использовано 11,73 млн тонн свинца, из них 42,5% пришлось на долю Китая[14].
Страны — крупнейшие потребители свинца в 2018 году, в миллионах тонн (по данным ILZSG)[14]:
Китай | 4,974 |
США | 1,684 |
Южная Корея | 0,62 |
Индия | 0,60 |
Германия | 0,39 |
Япония | 0,27 |
Физиологическое действие
Свинец и большинство его соединений токсичны[27]. Являются потенциальными канцерогенами для организма человека. Особенно ядовиты водорастворимые соединения, например, ацетат свинца(II) и летучие металлоорганические, например, тетраэтилсвинец, соединения. Токсичны также пары расплавленного свинца.
При остром отравлении наступают боли в животе, в суставах, судороги, обмороки. Свинец может накапливаться в костях, вызывая их постепенное разрушение, концентрируется в печени и почках.
Особенно опасно воздействие свинца на детей: при длительном воздействии он вызывает умственную отсталость и хронические заболевания мозга.
До принятия многими странами законодательных актов запрета применения тетраэтилсвинца в качестве антидетонационной присадки в моторные топлива, существенное загрязнение окружающей среды свинцом вызывалось выхлопами автомобильных двигателей, так как это металлоорганическое соединение свинца добавлялось в топливо с целью повышения октанового числа — так называемое этилирование бензина. В России этилированный бензин был запрещён с 15 ноября 2002 года. В Европейском союзе использование свинца существенно ограничено директивой RoHS.
ПДК соединений свинца в атмосферном воздухе — 0,003 мг/м³, в воде — 0,03 мг/л, почве — 20,0 мг/кг. Выброс свинца и его соединений в Мировой океан составляет 430—650 тысяч тонн в год.
См. также
Примечания
Литература
- ↑ Шаблон:Статья Шаблон:Wayback
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 Шаблон:Книга
- ↑ см. фото статуэтки в книге: Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
- ↑ The History of Lead. Part 3
- ↑ The History of Lead. Part 1
- ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
- ↑ 8,0 8,1 8,2 Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ 12,0 12,1 Войткевич Г. В., Мирошников А. Е., Поваренных А. С., Прохоров В. Г. Краткий справочник по геохимии. — Шаблон:М: Недра, 1970.
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 The World Lead Factbook 2019. — International Lead and Zinc Study Group, 2019.
- ↑ 15,0 15,1 Ошибка цитирования Неверный тег
<ref>
; для сносокWebElements
не указан текст - ↑ 16,0 16,1 Ошибка цитирования Неверный тег
<ref>
; для сносокХЭ
не указан текст - ↑ Общая химия: учебное пособие/Н. Л. Глинка. — Изд. стер. — М.: КНОРУС, 2012. — 752 с. — ISBN 978-5-406-02149-1
- ↑ Известия АН СССР, сер. Геологическая, 1978, № 11, с. 148.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Титаева Н. А. Ядерная геохимия. М.: Изд-во МГУ, 2000.
- ↑ 21,0 21,1 Шуколюков Ю. А. и др. Графические методы изотопной геологии. М.: Наука, 1976.
- ↑ Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) Шаблон:Wayback. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003).
- ↑ Войткевич Г. В., Мирошников А. Е., Поваренных А. С., Прохоров В. Г. Краткий справочник по геохимии. М.: Недра, 1970.
- ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Известия АН СССР, сер. Геологическая, 1978, № 11, С. 148.
- ↑ Шаблон:БМЭ3
Шаблон:Выбор языка Шаблон:Периодическая система элементов Шаблон:Ряд активности металлов Шаблон:Соединения свинца Шаблон:Металлы и сплавы, используемые для изготовления монет