PLUMB, Pb (lat. plumbum * a. plumb, plumbum; n. Blei; f. plomb; și. plomo), este un element chimic din grupa IV a sistemului periodic al lui Mendeleev, număr atomic 82, masă atomică 207,2. Plumbul natural este reprezentat de patru izotopi stabili 204 Pb (1,48%), 206 Pb (23,6%), 207 Pb (22,6%) și 208 Pb (52,3%) și patru izotopi radioactivi 210 Pb, 211 Pb, 212 Pb și 214 Pb; în plus, au fost obținuți mai mult de zece izotopi radioactivi artificiali ai plumbului. Cunoscut din cele mai vechi timpuri.
Proprietăți fizice
Plumbul este un metal moale, ductil, gri-albăstrui; rețeaua cristalină este centrată pe fețe cubice (a = 0,49389 nm). Raza atomică a plumbului este de 0,175 nm, raza ionică este de 0,126 nm (Pb 2+) și 0,076 nm (Pb 4+). Densitate 11.340 kg / m 3, topire t 327,65 ° C, fierbere t 1745 ° C, conductivitate termică 33,5 W / (m.deg), capacitate termică Cp ° 26,65 J / (mol. K), rezistență electrică specifică 19.3.10 - 4 (Ohm.m), coeficient de temperatură de dilatare liniară 29.1.10 -6 K -1 la 20°C. Plumbul este diamagnetic, devenind un supraconductor la 7,18 K.
Proprietățile chimice ale plumbului
Starea de oxidare este +2 și +4. Plumbul este relativ puțin activ din punct de vedere chimic. În aer, plumbul este acoperit rapid cu o peliculă subțire de oxid, care îl protejează de oxidarea ulterioară. Reacționează bine cu acizii nitric și acetic, cu soluțiile alcaline, nu interacționează cu acizii clorhidric și sulfuric. Când este încălzit, plumbul interacționează cu halogeni, sulf, seleniu, taliu. Azida de plumb Pb (N 3) 2 se descompune atunci când este încălzită sau lovită de o explozie. Compușii plumbului sunt toxici, MAC 0,01 mg/m3.
Conținutul mediu (clarke) de plumb din scoarța terestră este de 1,6,10 -3% în greutate, în timp ce rocile ultrabazice și bazice conțin mai puțin plumb (1,10 -5 și respectiv 8,10 -3%) decât acide (10 -3%). ; în rocile sedimentare - 2,10 -3%. Plumbul se acumulează în principal ca urmare a proceselor hidrotermale și supergene, formând adesea depozite mari. Exista peste 100 de minerale de plumb, dintre care cele mai importante sunt galena (PbS), cerusita (PbCO 3), anglezitul (PbSO 4). Una dintre caracteristicile plumbului este aceea că dintre cei patru izotopi stabili, unul (204 Pb) este neradiogenic și, prin urmare, cantitatea acestuia rămâne constantă, în timp ce ceilalți trei (206 Pb, 207 Pb și 208 Pb) sunt produsele finite. a dezintegrarii radioactive a 238 U, 235 U, respectiv 232 Th, în urma căreia numărul lor este în continuă creștere. Compoziția izotopică a Pb a Pământului pe parcursul a 4,5 miliarde de ani s-a schimbat de la primarul 204 Pb (1,997%), 206 Pb (18,585%), 207 Pb (20,556%), 208 Pb (58,861%) la modernul 204 Pb ( 1,349%), 206Pb (25,35%), 207Pb (20,95%), 208Pb (52,349%). Prin studierea compoziției izotopice a plumbului din roci și minereuri, se pot stabili relații genetice, se pot rezolva diverse probleme de geochimie, geologie, tectonica regiunilor individuale și Pământul în ansamblu etc. Studiile izotopice ale plumbului sunt de asemenea utilizate în lucrările de explorare. Metodele geocronologiei U-Th-Pb, bazate pe studiul relațiilor cantitative dintre izotopii părinte și fii din roci și minerale, au fost de asemenea dezvoltate pe scară largă. În biosferă plumbul este dispersat, este foarte mic în materia vie (5,10 -5%) și în apa de mare (3,10 -9%). În țările industrializate, concentrația de plumb în aer, în special în apropierea autostrăzilor cu trafic intens, crește dramatic, atingând în unele cazuri cote periculoase pentru sănătatea umană.
Obținerea și utilizarea
Plumbul metalic este obținut prin prăjirea oxidativă a minereurilor sulfurate, urmată de reducerea PbO la metal brut și rafinarea acestuia din urmă. Plumbul brut conține până la 98% Pb, plumbul rafinat conține 99,8-99,9%. Purificarea ulterioară a plumbului la valori care depășesc 99,99% se realizează prin electroliză. Amalgamarea, recristalizarea zonelor etc. sunt folosite pentru a obține metalul foarte pur.
Plumbul este utilizat pe scară largă în producția de baterii cu plumb, pentru fabricarea de echipamente rezistente la medii și gaze agresive. Învelișurile cablurilor electrice și diferite aliaje sunt fabricate din plumb. Plumbul a găsit o largă aplicație în fabricarea echipamentelor de protecție împotriva radiațiilor ionizante. La sarcina se adaugă oxid de plumb în producția de cristal. Sărurile de plumb sunt folosite la producerea coloranților, azida de plumb este folosită ca exploziv inițiator, iar tetraetil plumbul Pb (C 2 H 5) 4 este folosit ca combustibil antidetonant pentru motoarele cu ardere internă.
Ilya Leenson
CONDUCE- un element chimic din grupa IV a tabelului periodic. Masa atomică relativă (Ar = 207,2) este o medie a maselor mai multor izotopi: 204Pb (1,4%), 206Pb (24,1%), 207Pb (22,1%) și 208Pb (52,4%). Ultimii trei nuclizi sunt produsele finale ale transformărilor radioactive naturale ale uraniului, actiniului și toriului. De asemenea, sunt cunoscuți peste 20 de izotopi radioactivi ai plumbului, dintre care cei mai longevivi sunt 202Pb și 205Pb (cu timpi de înjumătățire de 300 mii și 15 milioane de ani). În natură, izotopii de scurtă durată ai plumbului cu numerele de masă 209, 210, 212 și 214 se formează, de asemenea, cu timpi de înjumătățire de 3,25 ore, 27,1 ani, 10,64 ore și, respectiv, 26,8 minute. Raportul dintre diferiți izotopi din diferite probe de minereuri de plumb poate varia oarecum, ceea ce face imposibilă determinarea valorii Ar pentru plumb cu o precizie mai mare.
Nu există mult plumb în scoarța terestră - 0,0016% din masă, dar acesta dintre cele mai grele metale este mult mai comun decât cei mai apropiați vecini ai săi - aurul, mercurul și bismutul. Acest lucru se datorează faptului că diferiți izotopi ai plumbului sunt produse finale ale degradarii uraniului și a toriului, astfel încât conținutul de plumb din scoarța terestră a crescut lent de-a lungul miliardelor de ani.
Există multe zăcăminte de minereu bogate în plumb, iar metalul este ușor separat de minerale. În total, sunt cunoscute peste o sută de minerale de plumb. Dintre acestea, principalele sunt galena (lustrul de plumb) PbS și produsele transformărilor sale chimice - anglesite (vitriol de plumb) PbSO4 și cerusită („minereu alb de plumb”) PbCO3. Mai puțin frecvente sunt piromorfitul („minereu de plumb verde”) PbCl2 3Pb3(PO4)2, mimetitul PbCl2 3Pb3(AsO4)2, crocoitul („minereu de plumb roșu”) PbCrO4, wulfenitul („minereu de plumb galben”) PbMoO4, stolcitul PbWO4. În minereurile de plumb se găsesc adesea și alte metale - cupru, zinc, cadmiu, argint, aur, bismut etc. În locul apariției minereurilor de plumb, solul (până la 1% Pb), plantele și apa sunt îmbogățite cu acest element. .
În mediul alcalin puternic oxidant din stepe și deșerturi, este posibilă formarea dioxidului de plumb, mineralul plattnerit. Și plumb metalic nativ extrem de rar. Vezi și INDUSTRIA PLUMBULUI.
Poveste. Originea cuvântului „plumb” este neclară. Pe vremuri, plumbul nu se distingea întotdeauna clar de staniu. În majoritatea limbilor slave (bulgară, sârbo-croată, cehă, poloneză), plumbul se numește staniu. „Plumbul” nostru se găsește numai în limbile grupului baltic: svinas (lituaniană), svin (letonă). Pentru unii traducători nefericiți, acest lucru a dus la neînțelegeri amuzante, de exemplu, la „bateriile de staniu” în mașini. Numele englezesc pentru plumb și cuvântul olandez pentru plumb sunt probabil înrudite cu „tinkerul” nostru. Latinul plumbum (de asemenea, de origine neclară) a dat cuvântul englezesc plumber - un instalator (odată ce țevile erau bătute cu plumb moale. Și o altă confuzie asociată cu plumbul. Grecii antici au numit plumb „molybdos” (numele a fost păstrat în greaca modernă). Limbă). Prin urmare - latină molibdaena: în Evul Mediu, acesta era numele dat luciului de plumb PbS și luciului de molibden mai rar (MoS2) și altor minerale similare care au lăsat o urmă neagră pe o suprafață ușoară. a fost lăsat de grafit și plumb în sine. Tijele subțiri de plumb puteau fi scrise pe pergament, nu fără motiv în creion german - Bleistift, adică tijă de plumb.
Plumbul, împreună cu aurul, argintul, cuprul, staniul, fierul și mercurul, este unul dintre cele șapte metale cunoscute din cele mai vechi timpuri. Aceste metale au fost comparate cu planetele cunoscute atunci (Saturn corespundea plumbului). Se crede că pentru prima dată oamenii au topit plumbul din minereuri în urmă cu 8 mii de ani. Săpăturile din Egiptul antic au scos la iveală artefacte din argint și plumb în înmormântările anterioare perioadei dinastice. Descoperiri similare făcute în Mesopotamia datează din aceeași perioadă. Descoperirile comune de articole din argint și plumb nu sunt surprinzătoare. Chiar și în timpurile preistorice, atenția oamenilor a fost atrasă de frumoasele cristale grele de luciu de plumb. Depozitele acestui mineral au fost găsite în munții Armeniei, în regiunile centrale ale Asiei Mici. Și galena minerală conține adesea impurități semnificative de argint. Dacă puneți bucăți din acest mineral la foc, sulful se va arde și plumbul topit va curge (cărbunele împiedică oxidarea plumbului). Deja cu multe milenii înainte de noua eră în Mesopotamia, Egipt, din el au fost turnate statui.
În secolul VI. î.Hr. zăcăminte bogate de galenă au fost descoperite în Lavrion, o zonă muntoasă din apropierea Atenei. În timpul războaielor punice (264-146 î.Hr.), pe teritoriul Spaniei moderne au funcționat numeroase mine de plumb, care au fost puse de greci și fenicieni. Mai târziu au fost dezvoltate de romani; Inginerii romani au folosit plumb pentru a face țevi vechi de instalații sanitare. Istoricul grec antic Herodot (secolul al V-lea î.Hr.) a scris despre o metodă de întărire a capselor de fier și bronz în plăcile de piatră prin umplerea găurilor cu plumb fuzibil. Mai târziu, în timpul săpăturilor de la Micene, s-au găsit console de plumb în pereții de piatră.
La obținerea plumbului, metalurgiștii antici au calcinat mai întâi minereul, în timp ce au avut loc reacții
2PbS + 3O2® 2PbO + 2SO2 și PbS + 2O2® PbSO4. Apoi temperatura a fost crescută, ceea ce a dus la topirea plumbului:
PbS + 2PbO® 3Pb + S02; PbS + PbSO4® 2Pb + 2SO2. Primele cuptoare de topire, făcute din lut și pietre, erau foarte primitive. Au încercat să le instaleze pe versanții dealurilor, unde bat vânturile, care ajută la tragere. Plumbul topit, de regulă, conținea argint - uneori până la 0,5% sau mai mult. Odată cu răcirea lentă a unei astfel de topituri, plumbul pur cristalizează mai întâi, iar lichidul este îmbogățit în argint - până la aproximativ 2%. Pentru a izola argintul s-a folosit metoda cupelării: plumbul topit a fost oxidat într-un vas de lut poros - un font, iar oxidul său a fost apoi redus din nou la metal. Mecanismul acestui proces a fost studiat abia în 1833.
De asemenea, plumbul era folosit pentru a purifica aurul și argintul prin copelare. Pentru a face acest lucru, metalul prețios de purificat a fost aliat cu plumb. Plumbul și alte impurități erau ușor oxidate la temperaturi ridicate; oxizii rezultați au fost eliminați de un curent de aer și parțial absorbiți în porii fontului, iar un lingou de argint pur sau aur a rămas în partea de jos. Oxidul de plumb ar putea fi apoi transformat înapoi într-un metal prin încălzirea acestuia cu cărbune. Descoperirile arheologice din Ur și Troia mărturisesc că cupelarea era cunoscută în nord-vestul Asiei Mici deja în prima jumătate a mileniului al III-lea î.Hr. Iar meșterii greci au reușit să extragă aproape tot argintul din plumbul exploatat la Lavrion: conform analizelor moderne, doar 0,02% din acesta a rămas în plumb! Arta metalurgiștilor antici este demnă de surprins: la urma urmei, ei nu aveau nici capacitatea de a controla temperatura în diferite etape ale procesului, nici de a efectua analize chimice. Și totuși, în haldele miniere era mult plumb neextras. Rezultate și mai bune au fost obținute de metalurgiștii romani, reducând la jumătate cantitatea reziduală de argint. Desigur, nu au fost îngrijorați de puritatea plumbului, ci de completitudinea extragerii metalului prețios din acesta. Mai mult decât atât, după cum mărturisește istoricul grec Strabon, prin prelucrarea vechilor halde din Lavrion, romanii au putut extrage destul de mult atât plumb, cât și argint, lăsând aproximativ două milioane de tone de minereu rezidual în haldele. După aceea, minele au fost abandonate timp de aproape două milenii, dar în 1864 au început din nou să prelucreze haldele - acum doar de dragul argintului (aproximativ 0,01% din acesta a rămas în ele). La întreprinderile metalurgice moderne, în plumb rămâne de sute de ori mai puțin argint.
Olarii antici, măcinant luciul de plumb cu lut și apă, au stropit vasele de lut pentru a fi arse cu acest amestec. La temperaturi ridicate, suprafața vasului a fost acoperită cu sticlă fuzibilă cu plumb. În 1673, sticlarul englez George Ravenscroft, adăugând oxid de plumb în compoziția sticlei, a inventat sticla de cristal, care se topește ușor, este perfect lucrabilă și are o strălucire aparte care o apropie de cristalul de rocă adevărat. Mai târziu, prin topirea nisipului alb pur, a potasiului și a oxidului de plumb, au obținut un strass (din numele bijutierului Strass, care a trăit la sfârșitul secolului al XVIII-lea) - un tip de sticlă cu un luciu atât de puternic încât imita un diamant. bine, și cu un amestec de diverși pigmenți - alte pietre prețioase.
Corpurile de lemn ale corăbiilor antice erau acoperite cu plăci subțiri de plumb. Un astfel de vas grecesc, construit în secolul al III-lea. î.Hr., a fost găsit în 1954 pe fundul Mării Mediterane, lângă Marsilia. Romanii făceau și țevi din plumb, lungi de 3 metri și cu diametre diferite, dar strict definite (au fost 15 variante în total). Acesta este primul exemplu de producție industrială standardizată. Mai întâi, o placă a fost turnată din plumb, înfășurată în jurul unei tije de lemn, iar cusătura a fost sigilată cu lipit de staniu-plumb (compoziția sa a rămas practic neschimbată de atunci). S-au găsit deseori scurgeri în țevi și trebuiau reparate. Până acum, în timpul săpăturilor din Italia și Anglia, astfel de țevi se găsesc în stare foarte bună. Arhitectul și inginerul roman Mark Vitruvius Pollio a recomandat înlocuirea țevilor de plumb cu unele ceramice - din lut copt. El a atras atenția asupra bolii lucrătorilor implicați în topirea plumbului și a crezut că plumbul „privează sângele de puterea sa”. Cu toate acestea, nu toată lumea a împărtășit această părere. Așadar, omul de stat, savantul și scriitorul roman Pliniu, autorul celebrei „Istoriei naturale”, a scris despre beneficiile preparatelor cu plumb, că unguentul cu plumb ajută la îndepărtarea cicatricilor, la vindecarea ulcerelor și a bolilor oculare.
În Evul Mediu, acoperișurile bisericilor și palatelor erau adesea acoperite cu plăci de plumb rezistente la intemperii. Încă din 669, acoperișul bisericii mănăstirii din York a fost acoperit cu plumb, iar în 688 episcopul din Northumberland a ordonat ca acoperișul și pereții bisericii să fie acoperite cu plăci de plumb. Celebrele vitralii din catedrale au fost asamblate folosind rame de plumb cu caneluri în care erau întărite plăci de sticlă colorată. Din plumb, după exemplul romanilor, și instalații sanitare, precum și conducte de drenaj. Așadar, în 1532, în Palatul Westminster au fost instalate conducte de scurgere din plumb cu secțiune pătrată. Toate aceste produse în acele vremuri nu erau laminate, ci turnate în forme, pe fundul cărora se turna nisip cernut fin. De-a lungul timpului, pe produsele cu plumb a apărut un strat protector puternic - patina. Unele turle medievale căptușite cu plumb au supraviețuit de aproape șapte sute de ani. Din păcate, incendiul din 1561 de la Londra a distrus o astfel de turlă a celei mai mari catedrale Sf. Petru.
Când au apărut armele de foc, s-au folosit cantități mari de plumb pentru a face gloanțe și împușcături, iar plumbul a început să fie asociat și cu pericolul de moarte: „Plumbul distructiv va fluiera în jurul meu” (A. Pușkin), „Pentru șanțul tău, un alt luptător și-a pus piept sub plumb rău” ( K. Simonov). Mai întâi, împușcătura a fost turnată în matrițe detașabile. În 1650, prințul englez Rupert a inventat o modalitate mai rapidă și mai convenabilă. El a descoperit că, dacă se adaugă puțin arsenic la plumb, iar aliajul era turnat printr-un fel de strecurătoare mare într-un rezervor cu apă, bile de împușcătură se formau în forme sferice obișnuite. Și după ce în 1436 Johannes Gutenberg a inventat o modalitate de a tipări cărți folosind caractere metalice mobile, imprimantele de sute de ani au turnat litere din așa-numitul aliaj de imprimare pe bază de plumb (cu un amestec de cositor și antimoniu).
Dintre compușii de plumb, plumbul roșu Pb3O4 și carbonatul bazic de plumb (alb de plumb) au fost folosiți din cele mai vechi timpuri ca vopsea roșie și albă. Aproape toate tablourile vechilor maeștri sunt pictate cu vopsele preparate pe bază de plumb alb. Originalul era vechea metodă de obținere a acestora: în gunoi de grajd se puneau oale cu oțet tare, iar peste ele erau atârnate plăci subțiri de plumb răsucite în spirală. În descompunere, gunoiul de grajd a dat căldură (este necesar pentru o evaporare sporită a acidului acetic) și dioxid de carbon. Acțiunea comună a acestor substanțe asupra plumbului, precum și a oxigenului atmosferic, a dat alb. Pe lângă toxicitate, acești albi se întunecă în timp, deoarece reacţionează cu urme de hidrogen sulfurat, care este întotdeauna prezent în aer: 2PbCO3 Pb (OH) 2 + 3H2S ® 3PbS + 2CO2 + 4H2O. În timpul restaurării unor astfel de picturi, zonele întunecate sunt tratate cu atenție cu o soluție de H2O2, care transformă sulfura neagră în sulfat alb: PbS + 4H2O2 ® PbSO4 + 4H2O. În prezent, albul de plumb otrăvitor a fost înlocuit cu alb de titan mai scump, dar inofensiv. Pigmenții care conțin plumb au o utilizare limitată (de exemplu, ca pigmenți pentru vopsele artistice în ulei): coroană de plumb lămâie 2PbCrO4 PbSO4, coroană de plumb galbenă 13PbCrO4 PbSO4, coroană roșie de plumb-molibdat 7PbCrO4 PbSO4 PbMoO4.
proprietățile plumbului. Plumbul are de obicei o culoare gri murdară, deși tăietura proaspătă are o nuanță albăstruie și strălucește. Cu toate acestea, metalul strălucitor este acoperit rapid cu o peliculă protectoare de oxid de culoare gri. Densitatea plumbului (11,34 g/cm3) este de o dată și jumătate față de cea a fierului, de patru ori mai mare decât cea a aluminiului; chiar și argintul este mai ușor decât plumbul. Nu fără motiv, în rusă, „plumb” este un sinonim pentru grea: „O noapte ploioasă, întunericul se întinde pe cer cu haine de plumb”; „Și cum plumbul a ajuns la fund” - aceste linii Pușkin ne amintesc că conceptul de opresiune și greutate este indisolubil legat de plumb.
Plumbul se topește foarte ușor - la 327,5 ° C, fierbe la 1751 ° C și este vizibil volatil deja la 700 ° C. Acest fapt este foarte important pentru cei care lucrează în instalațiile de extracție și prelucrare a plumbului. Plumbul este unul dintre cele mai moi metale. Se zgârie ușor cu unghia și se rulează în foi foarte subțiri. Aliaje de plumb cu multe metale. Cu mercur, dă un amalgam, care, cu un conținut mic de plumb, este lichid.
Conform proprietăților sale chimice, plumbul este un metal inactiv: în seria electrochimică de tensiuni, se află direct în fața hidrogenului. Prin urmare, plumbul este ușor deplasat de alte metale din soluțiile sărurilor sale. Dacă un bețișor de zinc este scufundat într-o soluție acidificată de acetat de plumb, plumbul este eliberat pe acesta sub forma unui strat pufos de cristale mici, care poartă vechiul nume „Arborele Saturn”. Dacă reacția este oprită prin învelirea zincului în hârtie de filtru, vor crește cristale de plumb mai mari.
Cea mai tipică stare de oxidare pentru plumb este +2; compușii de plumb(IV) sunt mult mai puțin stabili. În acizii clorhidric și sulfuric diluați, plumbul practic nu se dizolvă, inclusiv datorită formării unei pelicule insolubile de clorură sau sulfat la suprafață. Cu acid sulfuric puternic (la o concentrație de peste 80%), plumbul reacționează cu formarea de hidrogen sulfat solubil Pb (HSO4) 2, iar în acidul clorhidric concentrat fierbinte, dizolvarea este însoțită de formarea de clorură complexă H4PbCl6. Plumbul se oxidează ușor cu acid azotic diluat:
Pb + 4HNO3® Pb(NO3)2 + 2NO2 + H2O. Descompunerea azotatului de plumb(II) la încălzire este o metodă convenabilă de laborator pentru obținerea dioxidului de azot:
2Pb(NO3)2® 2PbO + 4NO2 + O2.
În prezența oxigenului, plumbul se dizolvă și într-un număr de acizi organici. Sub acțiunea acidului acetic, se formează un acetat de Pb (CH2COO) 2 ușor solubil (vechea denumire este „zahăr de plumb”). De asemenea, plumbul este vizibil solubil în acizii formic, citric și tartric. Solubilitatea plumbului în acizi organici poate să fi condus anterior la otrăvire dacă mâncarea a fost gătită în ustensile placate cu cositor sau lipite cu plumb. Sărurile de plumb solubile (nitrat și acetat) în apă sunt hidrolizate:
Pb(NO3)2 + H2O Pb(OH)NO3 + HNO3. O suspensie de acetat bazic de plumb („loțiune de plumb”) are o utilizare medicală limitată ca astringent extern.
Plumbul se dizolvă lent în alcalii concentrate cu degajare de hidrogen: Pb + 2NaOH + 2H2O ® Na2Pb(OH)4 + H2, ceea ce indică proprietățile amfotere ale compușilor plumbului. Hidroxidul de plumb alb (II), care este ușor precipitat din soluțiile sărurilor sale, este, de asemenea, solubil atât în acizi, cât și în alcalii puternice:
Pb(OH)2 + 2HNO3® Pb(NO3)2 + 2H20; Pb(OH)2 + 2NaOH® Na2Pb(OH)4. În stare în picioare sau încălzire, Pb(OH)2 se descompune odată cu eliberarea de PbO. Când PbO este fuzionat cu alcalii, se formează plumbite din compoziția Na2PbO2.
Dintr-o soluție alcalină de tetrahidroxoplumbat de sodiu Na2Pb(OH)4, plumbul poate fi, de asemenea, înlocuit de un metal mai activ. Dacă o granulă mică de aluminiu este plasată într-o astfel de soluție încălzită, se formează rapid o minge pufoasă gri, care este saturată cu bule mici de hidrogen în curs de dezvoltare și, prin urmare, plutește în sus. Dacă aluminiul este luat sub formă de sârmă, plumbul eliberat pe el îl transformă într-un „șarpe” gri.
Când este încălzit, plumbul reacționează cu oxigenul, sulful și halogenii. Deci, în reacție cu clorul, se formează tetraclorura de PbCl4 - un lichid galben care fumează în aer datorită hidrolizei, iar când este încălzit, se descompune în PbCl2 și Cl2. (Halogenurile PbBr4 și PbI4 nu există, deoarece Pb (IV) este un agent oxidant puternic care ar oxida anionii de bromură și iodură.) Plumbul măcinat fin are proprietăți piroforice - se declanșează în aer. Odată cu încălzirea prelungită a plumbului topit, acesta se transformă treptat în oxid galben PbO (litharg de plumb) și apoi (cu acces bun la aer) în Pb3O4 roșu sau 2PbO PbO2. Acest compus poate fi considerat și ca sare de plumb a acidului ortoleadic Pb2. Cu ajutorul agenților oxidanți puternici, de exemplu, înălbitor, compușii de plumb (II) pot fi oxidați la dioxid:
Pb(CH3COO)2 + Ca(ClO)CI + H2O® PbO2 + CaCI2 + 2CH3COOH. Dioxidul se formează și atunci când plumbul roșu este tratat cu acid azotic:
Pb3O4 + 4HNO3® PbO2 + 2Pb(NO3)2 + 2H2O. Dacă dioxidul maro este încălzit puternic, atunci la o temperatură de aproximativ 300 ° C se va transforma în portocaliu Pb2O3 (PbO PbO2), la 400 ° C - în roșu Pb3O4 și peste 530 ° C - în galben PbO (descompunerea este însoțită de eliberarea de oxigen). Într-un amestec cu glicerină anhidră, litargul de plumb lent, în decurs de 30-40 de minute, reacționează pentru a forma un chit solid impermeabil și rezistent la căldură, care poate fi folosit pentru a lipi metal, sticlă și piatră.
Dioxidul de plumb este un agent oxidant puternic. Se aprinde un jet de hidrogen sulfurat îndreptat către dioxidul uscat; acidul clorhidric concentrat este oxidat de acesta la clor:
PbO2 + 4HCl ® PbCl2 + Cl2 + H2O, dioxid de sulf - la sulfat: PbO2 + SO2 ® PbSO4 și Mn2 + săruri - la ioni de permanganat: 5PbO2 + 2MnSO4 + H2SO4 ®5PbSO4 + 2HMnO4 + 2HMnO4. Dioxidul de plumb se formează și apoi se consumă în timpul încărcării și descărcării ulterioare a celor mai comune baterii cu acid. Compușii plumbului (IV) au proprietăți amfotere și mai tipice. Deci, hidroxidul brun insolubil Pb (OH) 4 este ușor solubil în acizi și baze: Pb (OH) 4 + 6HCl ® H2PbCl6; Pb(OH)4 + 2NaOH® Na2Pb(OH)6. Dioxidul de plumb, care reacţionează cu alcalii, formează, de asemenea, un plumbat complex (IV):
PbO2 + 2NaOH + 2H2O® Na2. Dacă PbO2 este aliat cu alcali solid, se formează un plumbat de compoziție Na2PbO3. Dintre compușii în care plumbul (IV) este un cation, tetraacetatul este cel mai important. Poate fi obținut prin fierberea plumbului roșu cu acid acetic anhidru:
Pb3O4 + 8CH3COOH® Pb(CH3COO)4 + 2Pb(CH3COO)2 + 4H2O. La răcire, cristalele incolore de tetraacetat de plumb se separă de soluție. O altă modalitate este oxidarea acetatului de plumb(II) cu clor: 2Pb(CH3COO)2 + Cl2 ® Pb(CH3COO)4 + PbCl2. Tetraacetatul este hidrolizat instantaneu cu apă la PbO2 și CH3COOH. Tetraacetatul de plumb este utilizat în chimia organică ca agent de oxidare selectivă. De exemplu, oxidează foarte selectiv doar unele grupări hidroxil din moleculele de celuloză, în timp ce 5-fenil-1-pentanolul este oxidat prin acțiunea tetraacetatului de plumb cu ciclizare simultană și formare de 2-benzilfuran.
Derivații organici de plumb sunt lichide incolore, foarte toxice. Una dintre metodele de sinteză a acestora este acțiunea halogenurilor de alchil asupra unui aliaj de plumb cu sodiu:
4C2H5CI + 4PbNa® (C2H5)4Pb + 4NaCI + 3Pb. Prin acțiunea HCl gazos, un radical alchil după altul poate fi scindat din plumbul tetrasubstituit, înlocuindu-i cu clor. Compușii R4Pb se descompun la încălzire pentru a forma o peliculă subțire de metal pur. Această descompunere a tetrametilplumbului a fost folosită pentru a determina durata de viață a radicalilor liberi. Plumbul tetraetil este un combustibil antidetonant.
Obținerea de plumb. Cantitatea de plumb produsă este în continuă creștere. Dacă în 1800 s-au primit aproximativ 30.000 de tone în întreaga lume, atunci în 1850 - 130.000 de tone, în 1875 - 320.000 de tone, în 1900 - 850.000 de tone, în 1950 - aproape 2 milioane de tone, iar acum aproximativ 5 milioane de tone pe an. În ceea ce privește producția, plumbul ocupă locul patru în rândul metalelor neferoase - după aluminiu, cupru și zinc.
Principala sursă de plumb sunt minereurile sulfurate polimetalice care conțin între 1 și 5% plumb. Minereul este concentrat la un conținut de plumb de 40 - 75%, apoi supus prăjirii: 2PbS + 3O2 ® 2PbO + 2SO2 iar plumbul este redus cu cocs și monoxid de carbon (II). O metodă mai economică, așa-numită autogenă, constă în efectuarea reacției PbS + 2PbO® 3Pb + SO2 (PbO se formează în timpul prăjirii parțiale a PbS). Plumbul obținut din minereu conține de la 3 până la 7% impurități sub formă de cupru, antimoniu, arsen, staniu, aluminiu, bismut, precum și aur și argint. Îndepărtarea lor (sau izolarea, dacă este viabilă din punct de vedere economic) necesită operațiuni complexe și consumatoare de timp. De asemenea, plumbul poate fi purificat prin rafinare electrochimică. Electrolitul este o soluție apoasă de fluorosilicat de plumb PbSiF6. Plumbul pur se depune pe catod, iar impuritățile sunt concentrate în nămolul anodic, care conține multe componente valoroase, care sunt apoi izolate.
Plumb în corpul uman. Compușii de plumb sunt otrăvitori. Dar acest lucru nu a fost imediat evident. În trecut, acoperirea ceramicii cu glazură de plumb, realizarea țevilor de apă cu plumb, utilizarea plumbului alb (în special în scopuri cosmetice) și utilizarea țevilor de plumb în condensatoarele de vapori din distilerii au contribuit toate la acumularea plumbului în organism. Grecii antici știau că vinul și sucurile acre nu puteau fi păstrate în vase de lut smălțuit (glazura conținea plumb), dar romanii au ignorat această regulă. James Lind, care în 1753 a recomandat Amiralității engleze sucul de lămâie ca remediu pentru scorbut pentru marinarii într-o călătorie lungă, a avertizat împotriva depozitării sucului în ceramică glazurată. Cu toate acestea, cazuri de otrăvire, inclusiv mortale, au fost observate din același motiv două sute de ani mai târziu.
Plumbul intră în organism prin tractul gastrointestinal sau prin sistemul respirator și apoi este transportat de sânge în tot organismul. În plus, inhalarea prafului de plumb este mult mai periculoasă decât prezența plumbului în alimente. În aerul orașelor, conținutul de plumb este în medie de la 0,15 până la 0,5 µg/m3. În zonele în care se află instalații de prelucrare a minereurilor polimetalice, această concentrație este mai mare.
Plumbul se acumulează în oase, înlocuind parțial calciul în fosfatul de Ca3(PO4)2. Intrarea în țesuturile moi - mușchi, ficat, rinichi, creier, ganglioni limfatici, plumb provoacă o boală - plomb. Ca multe alte metale grele, plumbul (sub formă de ioni) blochează activitatea anumitor enzime. S-a constatat că activitatea lor scade de 100 de ori cu o creștere a concentrației de plumb în sânge de 10 ori - de la 10 la 100 de micrograme la 100 ml de sânge. În același timp, se dezvoltă anemie, sistemul hematopoietic, rinichii și creierul sunt afectați, inteligența scade. Un semn de otrăvire cronică este o margine gri pe gingii, o tulburare a sistemului nervos. Plumbul este deosebit de periculos pentru copii, deoarece provoacă întârzieri în dezvoltare. În același timp, zeci de milioane de copii din întreaga lume sub vârsta de 6 ani suferă de otrăvire cu plumb; motivul principal este ingestia de vopsea care contine plumb in gura. Sarea de calciu a acidului etilendiaminotetraacetic poate servi ca antidot pentru otrăvire. Într-un organism otrăvit, calciul este înlocuit cu ioni de plumb, care sunt ținuți foarte ferm în această sare și sunt excretați sub această formă.
Plumbul poate pătrunde cu ușurință în organism cu apa potabilă dacă intră în contact cu metalul: în prezența dioxidului de carbon, bicarbonatul solubil Pb (HCO3) 2 trece încet în soluție. În Roma antică, unde țevile de plumb erau folosite pentru alimentarea cu apă, o astfel de otrăvire era foarte frecventă, așa cum arată analiza rămășițelor romanilor. Mai mult, romanii bogați au fost otrăviți în mare parte, care au folosit apă curentă, au depozitat vin, ulei de măsline și alte produse în vase cu plumb și au folosit produse cosmetice care conțin plumb. Este suficient ca într-un litru de apă să existe doar un miligram de plumb - iar consumul de apă devine foarte periculos. Această cantitate de plumb este atât de mică încât nu schimbă mirosul sau gustul apei și doar instrumentele moderne precise o pot detecta.
Unii istorici explică, de asemenea, morbiditatea unui număr de țari ruși cu otrăvire cu plumb. În 1633, construcția unei conducte de apă a fost finalizată în Kremlinul din Moscova. Apa a intrat în ea dintr-o fântână de la etajul inferior al turnului Sviblova, care se afla la confluența râurilor Neglinnaya și Moscova. Apa a fost pompată din fântână cu ajutorul unei mașini de ridicare - un pluton (de atunci acest turn al Kremlinului a fost numit Vodovzvodnaya). Mașina era condusă de cai. Apa era pompată într-un rezervor mare și de acolo apa însăși curgea prin țevi către bucătăria regală, grădini și alte locuri. Țevile erau făcute din plumb; interiorul rezervorului de apă era, de asemenea, căptușit cu foi de plumb, astfel încât apa din acesta să nu se scurgă în crăpături. Mai ales mult plumb s-a acumulat în apă în timpul nopții, după ce a stat nemișcat în rezervorul de plumb și țevi.
„Conducta de plumb” a Kremlinului a funcționat puțin peste 100 de ani - a fost distrusă de un incendiu în 1737. Și în timpul funcționării acestei instalații, țarii ruși au trăit mai puțin decât de obicei. Așadar, țarul și marele duce Ivan V Alekseevici, fiul țarului Alexei Mihailovici și prima sa soție, Miloslavskaya, a trăit doar 29 de ani. Cu puțin timp înainte de moarte, arăta ca un bătrân decrepit. Din copilărie, el a fost, după cum scriau atunci, „slab și bolnav, slab la trup și la minte, bâlbâit, îndoliat la cap, suferea de scorbut și de boli de ochi”. Din cei șase frați ai regelui, cinci nu au trăit până la 20 de ani. Unii oameni de știință cred că acestea sunt consecințele intoxicației cu plumb. Dar al șaselea frate, Peter Alekseevich, viitorul Petru I, a scăpat de otrăvire - și-a petrecut copilăria și adolescența nu în Kremlin, ci în satele din apropierea Moscovei. Și mai târziu, a vizitat rar Kremlinul - a luptat mult, a călătorit prin Europa și apoi a transferat complet capitalul pe malurile Nevei. Apropo, prima conductă de apă din Sankt Petersburg, care asigura apă pentru palatele și fântânile Grădinii de vară, era din lemn. Țevile lui erau făcute din bușteni cu găuri găurite în ele. Peter a folosit plumb în scopuri militare - pentru turnarea gloanțelor.
Și iată cum scriu cărțile medicale moderne despre otrăvirea cu plumb: letargie, apatie, pierderi de memorie, demență precoce, tulburări de vedere, pacienții arată mai în vârstă decât anii lor. Amintește în mod surprinzător de vechea descriere a țarului Ivan Alekseevici!
Cândva, erau otrăviți nu numai cu „apă de plumb”. Plumbul a fost folosit pe scară largă la fabricarea vaselor (glazură de plumb), alb de plumb, care a fost folosit la vopsirea pereților caselor. Această utilizare a plumbului este acum strict interzisă. Albul, de exemplu, face zinc sau titan. Cu toate acestea, oamenii din țările industrializate au mai mult plumb în corpul lor decât oamenii din țările înapoiate și în curs de dezvoltare, iar oamenii din orașe au mai mult plumb decât oamenii din zonele rurale. Diferența poate fi uriașă - de sute de ori.
Poluarea cu plumb dobândită în secolul al XX-lea. caracter global. Chiar și în zăpezile Groenlandei, conținutul său a crescut de cinci ori peste o sută de ani, iar în centrele marilor orașe din sol și plante există de 25 de ori mai mult plumb decât la periferie! Poluarea cu plumb este observată în zonele miniere cu plumb, precum și în locurile de prelucrare și pe autostrăzi, mai ales dacă se mai folosește benzină cu plumb. O mulțime de plumb se depune pe fundul lacurilor sub formă de împușcături de vânătoare. În fiecare an, peste o jumătate de milion de tone din acest metal otrăvitor intră în Oceanul Mondial cu ape uzate. Și cine nu a văzut baterii uzate aruncate în coșurile de gunoi, sau chiar pur și simplu în șanțuri! Atâta timp cât plumbul este ieftin, colectarea și procesarea deșeurilor sale este neprofitabilă. Solubilitatea scăzută a majorității compușilor de plumb, din fericire, nu îi permite să se acumuleze în cantități semnificative în apă. În apele Oceanului Mondial, acesta conține în medie 0,03 μg/l (3 10-9%). În medie, există puțin plumb în materia vie - 10-4%.
Utilizarea plumbului.În ciuda toxicității plumbului, este imposibil să-l refuzi. Plumbul este ieftin - jumătate din prețul aluminiului, de 11 ori mai ieftin decât staniul. După ce fizicianul francez Gaston Plante a inventat acumulatorul de plumb în 1859, milioane de tone de plumb au fost folosite de atunci pentru a face plăci de acumulator; În prezent, până la 75% din plumbul produs într-un număr de țări este folosit în aceste scopuri! Utilizarea plumbului pentru fabricarea unui agent antidetonant foarte otrăvitor, plumbul tetraetil, scade treptat. Capacitatea plumbului tetraetil de a îmbunătăți calitatea benzinei a fost descoperită de un grup de tineri ingineri americani în 1922; în căutarea lor s-au ghidat după tabelul periodic al elementelor, apropiindu-se sistematic de mijloacele cele mai eficiente. De atunci, producția de plumb tetraetil a crescut constant; maximul scade la sfârșitul anilor 1960, când sute de mii de tone de plumb erau emise cu evacuare anual doar în SUA - un kilogram pe locuitor! În ultimii ani, utilizarea benzinei cu plumb a fost interzisă în multe regiuni, iar producția acesteia este în scădere.
Plumbul moale și ductil, care nu ruginește în prezența umidității, este un material indispensabil pentru fabricarea mantalelor cablurilor electrice; până la 20% din plumb este cheltuit în aceste scopuri în lume. Plumbul de nivel scăzut este utilizat pentru fabricarea de echipamente rezistente la acizi pentru industria chimică, de exemplu, pentru căptușirea reactoarelor în care se produc acizi clorhidric și sulfuric. Plumbul greu reține radiațiile care sunt dăunătoare pentru oameni și, prin urmare, ecranele cu plumb sunt folosite pentru a proteja lucrătorii din camerele cu raze X, iar preparatele radioactive sunt depozitate și transportate în containere cu plumb. Plumbul este conținut și în aliajele pentru rulmenți babbitt, lipituri „moale” (cel mai faimos este „tretnik” - un aliaj de plumb și staniu).
În construcții, plumbul este folosit pentru etanșarea rosturilor și pentru a crea fundații rezistente la cutremur. În tehnologia militară - pentru fabricarea de schije și miezuri de gloanțe.
Ilya Leenson
LITERATURĂ
O istorie a tehnologiei. Vol. I - V. Oxford: Clarendon Press, 1956-1958
Chisolm J.J. Saturnism. Scientific American, februarie 1971
Conduce. Geneva: Editura ONU și OMS, 1980
Polyansky N.G. Conduce. M., „Știință”, 1986
Davydova S.L., Pimenov Yu.T., Milaeva E.R. Mercur, staniu, plumb și derivații lor organici în mediu. Astrahan, 2001
Plumbul (Pb) este un metal moale alb-argintiu sau cenușiu din grupa a 14-a (IVa) din tabelul periodic cu număr atomic 82. Este o substanță foarte maleabilă, plastică și densă, care nu conduce bine electricitatea. Formula electronică a plumbului este [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2. Cunoscut în antichitate și considerat de alchimiști ca fiind cel mai vechi dintre metale, este foarte durabil și rezistent la coroziune, dovadă fiind utilizarea continuă a conductelor de apă instalate de vechii romani. Simbolul Pb din formula chimică pentru plumb este o abreviere a cuvântului latin plumbum.
Prevalența în natură
Plumbul este adesea menționat în textele biblice timpurii. Babilonienii foloseau metalul pentru a face plăci pentru scris. Romanii făceau din ea conducte de apă, monede și chiar ustensile de bucătărie. Rezultatul acestuia din urmă a fost otrăvirea populației cu plumb în epoca împăratului Augustus Cezar. Un compus cunoscut sub numele de plumb alb a fost folosit ca pigment decorativ încă din anul 200 î.Hr. e.
În termeni de greutate, conținutul de plumb din scoarța terestră corespunde staniului. În spațiu, există 0,47 atomi de plumb pentru fiecare 106 atomi de siliciu. Acesta este comparabil cu conținutul de cesiu, praseodim, hafniu și wolfram, fiecare dintre acestea fiind considerat un element destul de rar.
Minerit
Deși plumbul nu este abundent, procesele naturale de concentrare au dus la depozite semnificative de valoare comercială, în special în Statele Unite, Canada, Australia, Spania, Germania, Africa și America de Sud. Rareori găsit în formă pură, plumbul este prezent în mai multe minerale, dar toate au o importanță minoră, cu excepția sulfurei de PbS (galena), care este principala sursă de producție industrială a acestui element chimic la nivel mondial. Metalul se găsește și în anglesite (PbSO4) și cerusită (PbCO3). Până la începutul secolului XXI. Principalii producători mondiali de concentrat de plumb au fost țări precum China, Australia, SUA, Peru, Mexic și India.
Plumbul poate fi recuperat prin prăjirea minereului, urmată de topirea într-un furnal sau prin topire directă. Impuritățile sunt îndepărtate în timpul purificării suplimentare. Aproape jumătate din plumbul rafinat este recuperat din deșeurile reciclate.
Proprietăți chimice
Plumbul elementar poate fi oxidat la un ion Pb 2+ cu ioni de hidrogen, dar insolubilitatea sa în majoritatea sărurilor îl face rezistent la mulți acizi. Oxidarea in mediu alcalin este mai usoara si favorizeaza formarea compusilor solubili cu starea de oxidare a plumbului +2. Oxidul PbO 2 cu ionul Pb 4+ este unul în soluție acidă, dar este relativ slab în soluție alcalină. Oxidarea plumbului este facilitată de formarea de complexe. Electrodepunerea se face cel mai bine din soluții apoase care conțin hexafluorosilicat de plumb și acid hexafluorosilicat.
Când este expus la aer, metalul se oxidează rapid, formând o acoperire cenușie mată, considerată anterior a fi suboxid de Pb 2 O. În prezent, este acceptat în general a fi un amestec de oxid de Pb și PbO, care protejează metalul de coroziune ulterioară. Deși plumbul se dizolvă în acid azotic diluat, acesta este atacat doar superficial de acidul clorhidric sau sulfuric deoarece clorurile (PbCl 2 ) sau sulfații (PbSO 4 ) insolubili rezultați împiedică continuarea reacției. Proprietățile chimice ale plumbului, care determină rezistența sa globală, fac posibilă utilizarea metalului pentru fabricarea materialelor de acoperiș, învelirea cablurilor electrice plasate în pământ sau sub apă și ca garnitură pentru conductele de apă și structurile utilizate pentru transporta si proceseaza substante corozive.
Aplicație principală
Este cunoscută o singură modificare cristalină a acestui element chimic cu o rețea metalică dens. În stare liberă, apare starea de oxidare zero a plumbului (ca orice altă substanță). Utilizarea pe scară largă a formei elementare a elementului se datorează plasticității sale, ușurinței de sudare, punctului de topire scăzut, densității ridicate și capacității de a absorbi razele gamma și X. Plumbul topit este un solvent excelent și permite concentrarea argintului și aurului liber. Aplicațiile structurale ale plumbului sunt limitate de rezistența sa scăzută la tracțiune, oboseala și fluiditatea, chiar și sub sarcină ușoară.
Elementul este utilizat în producția de baterii, în muniție (împușcături și gloanțe), în compoziția lipiturii, imprimării, rulmenților, aliajelor ușoare și aliajelor cu cositor. În echipamentele grele și industriale, piesele realizate din compuși de plumb pot fi utilizate pentru a reduce zgomotul și vibrațiile. Deoarece metalul absoarbe eficient radiațiile electromagnetice de unde scurte, este folosit pentru ecranarea de protecție a reactoarelor nucleare, acceleratoarelor de particule, echipamentelor cu raze X și containerelor pentru transport și depozitare.În compoziția de oxid (PbO 2) și un aliaj cu antimoniu sau calciu, elementul este utilizat în bateriile convenționale.
Acțiune asupra corpului
Elementul chimic plumb și compușii săi sunt toxici și se acumulează în organism pe o perioadă lungă de timp (cunoscută sub numele de intoxicație cumulativă) până când se atinge o doză letală. Toxicitatea crește pe măsură ce solubilitatea compușilor crește. La copii, acumularea de plumb poate duce la tulburări cognitive. La adulți, provoacă boli renale progresive. Simptomele otrăvirii includ dureri abdominale și diaree, urmate de constipație, greață, vărsături, amețeli, dureri de cap și slăbiciune generală. Eliminarea contactului cu sursa de plumb este de obicei suficientă pentru tratament. Eliminarea substanței chimice din insecticide și vopsele pigmentare și utilizarea de aparate respiratorii și alte dispozitive de protecție la locurile de expunere au redus foarte mult incidența otrăvirii cu plumb. Recunoașterea faptului că tetraetil plumb Pb (C 2 H 5) 4 sub formă de aditiv antidetonant în aerul și apa poluate cu benzină a condus la întreruperea acestuia în anii 1980.
Rolul biologic
Plumbul nu joacă niciun rol biologic în organism. Toxicitatea acestui element chimic se datorează capacității sale de a imita metale precum calciul, fierul și zincul. Interacțiunea plumbului cu aceleași molecule de proteine ca și aceste metale duce la încetarea funcționării lor normale.
proprietăți nucleare
Elementul chimic plumb se formează atât ca urmare a proceselor de absorbție a neutronilor, cât și ca urmare a descompunerii radionuclizilor elementelor mai grele. Există 4 izotopi stabili. Abundența relativă a 204Pb este de 1,48%, 206Pb - 23,6%, 207Pb - 22,6% și 208Pb - 52,3%. Nuclizii stabili sunt produsele finale ale descompunerii radioactive naturale a uraniului (până la 206 Pb), toriului (până la 208 Pb) și actiniului (până la 207 Pb). Sunt cunoscuți peste 30 de izotopi radioactivi ai plumbului. Dintre aceștia, 212 Pb (seria de toriu), 214 Pb și 210 Pb (seria de uraniu) și 211 Pb (seria de actiniu) participă la procesele de degradare naturală. Greutatea atomică a plumbului natural variază de la sursă la sursă în funcție de originea acestuia.
monoxizi
În compuși, stările de oxidare ale plumbului sunt în principal +2 și +4. Printre cei mai importanți dintre ei sunt oxizii. Acestea sunt PbO, în care elementul chimic se află în starea +2, dioxidul de PbO 2, în care apare cea mai mare stare de oxidare a plumbului (+4) și tetroxidul, Pb 3 O 4 .
Monoxidul există în două modificări - litharga și litharge. Litharg (oxidul de plumb alfa) este un solid roșu sau galben-roșcat cu o structură cristalină tetragonală care există într-o formă stabilă la temperaturi sub 488°C. Litargul (monoxidul beta de plumb) este un solid galben și are o structură cristalină ortorombica. Forma sa stabilă există la temperaturi care depășesc 488 °C.
Ambele forme sunt insolubile în apă, dar se dizolvă în acizi pentru a forma săruri care conțin ionul Pb 2+ sau în alcalii pentru a forma plumbiți, care au un ion PbO 2 2-. Litharg, care se formează prin reacția plumbului cu oxigenul atmosferic, este cel mai important compus comercial al acestui element chimic. Substanța este utilizată în cantități mari direct și ca materie primă pentru prepararea altor compuși ai plumbului.
O cantitate semnificativă de PbO este consumată la fabricarea plăcilor bateriilor cu plumb-acid. Sticla de înaltă calitate (cristal) conține până la 30% litarg. Aceasta crește indicele de refracție al sticlei și o face strălucitoare, durabilă și rezonantă. Litharg servește și ca desicant în lacuri și este folosit în producția de plumb de sodiu, care este folosit pentru a îndepărta tiolii neplăcut (compuși organici care conțin sulf) din benzină.
dioxid
În natură, PbO 2 există ca platnerit mineral maro-negru, care este produs comercial din tetroxid trialadă prin oxidare cu clor. Se descompune la încălzire și dă oxigen și oxizi cu o stare de oxidare mai scăzută a plumbului. PbO 2 este utilizat ca agent de oxidare la fabricarea coloranților, substanțelor chimice, pirotehnicii și alcoolilor și ca întăritor pentru cauciucuri polisulfurate.
Tetroxidul de trilead Pb 3 O 4 (cunoscut ca sau miniu) este obținut prin oxidarea ulterioară a PbO. Este un pigment roșu portocaliu până la roșu cărămidă care se găsește în vopselele rezistente la coroziune folosite pentru a proteja fierul și oțelul expus. De asemenea, reacţionează cu oxidul de fier pentru a forma ferită, care este folosită la fabricarea magneţilor permanenţi.
Acetat
De asemenea, un compus plumb semnificativ din punct de vedere economic cu starea de oxidare +2 este acetatul Pb(C2H3O2)2. Este o sare solubila in apa obtinuta prin dizolvarea litargului in acid acetic concentrat. Forma generală, trihidrat, Pb(C 2 H 3 O 2) 2 3H 2 O, numită zahăr de plumb, este folosită ca fixativ în vopsirea textilelor și ca desicant în unele vopsele. În plus, este utilizat în producerea altor compuși ai plumbului și în instalațiile de cianurare a aurului, unde, sub formă de PbS, servește la precipitarea sulfurilor solubile din soluție.
Alte săruri
Carbonatul, sulfatul și silicatul de plumb de bază au fost odată utilizate pe scară largă ca pigmenți pentru vopselele albe de exterior. Cu toate acestea, de la mijlocul secolului al XX-lea utilizarea așa-numitului. Pigmenții de plumb alb au scăzut semnificativ din cauza preocupărilor legate de toxicitatea lor și de pericolele asociate pentru sănătatea umană. Din același motiv, utilizarea arseniatului de plumb în insecticide practic a încetat.
Pe lângă principalele stări de oxidare (+4 și +2), plumbul poate avea grade negative -4, -2, -1 în fazele Zintl (de exemplu, BaPb, Na 8 Ba 8 Pb 6) și +1 și + 3 - în compuşi organoplumb cum ar fi hexametildiplumban Pb2 (CH3)6.
Plumbul este adesea numit unul dintre cele mai vechi metale din punct de vedere al istoriei, deoarece omenirea a învățat cum să-l extragă și să-l prelucreze încă din anul 6400 î.Hr. Scara „industrială” a prelucrării plumbului a fost remarcată în Roma Antică (aproximativ 80 de mii de tone anual), ceea ce s-a explicat prin disponibilitatea acestui metal și ușurința topirii acestuia. Romanii făceau din el țevi pentru conductele lor de apă, dar și atunci știau despre toxicitatea substanței.
Proprietățile fizice ale plumbului
Plumbul este un metal greu cu o masă atomică de 207,2 g/mol. În același timp, curățați-l este atât de moale încât poate fi tăiat cu un cuțit. Principalele caracteristici fizice ale plumbului:
- densitate (n.a.) - 11,3415 g/cm³
- temperatura de topire - 327,46°C (600,61 K)
- punctul de fierbere - 1749°C (2022 K)
- conductivitate termică (la 300 K) – 35,3 W/(m K)
- rezistență la tracțiune - 12-13 MPa
Plumb: proprietăți chimice
În compușii chimici, elementul Pb atinge două stări de oxidare: +2 și +4, în care este capabil să prezinte atât proprietăți metalice, cât și nemetalice. Sărurile solubile de plumb sunt reprezentate de:
- acetat Pb (CH3COO) 2
- nitrat Pb (NO 3) 2
- sulfat de PbS04
- cromat PbCrO4
La temperaturi obișnuite, plumbul nu se dizolvă în apă pură, ceea ce nu se poate spune despre apa saturată cu oxigen. De asemenea, elementul Pb se dizolvă rapid în acid azotic diluat și acid sulfuric concentrat. Acidul sulfuric diluat nu are efect asupra plumbului, în timp ce acidul clorhidric are un efect redus. În ceea ce privește mediile alcaline, în ele, precum și în soluțiile acide, plumbul este transformat într-un agent reducător. În același timp, plumbul solubil în apă, în special acetatul său, este foarte toxic.
Aplicație principală
Plumbul pur este folosit în medicină (mașini cu raze X), geologie (izotopii săi ajută la determinarea vârstei rocilor), dar este cel mai larg utilizat în compuși:
- la fabricarea bateriilor se folosesc sulfuri si ioduri de plumb
- nitrați și azide - pentru fabricarea explozivilor
- dioxizi si cloruri - pentru surse de curent chimic
- arseniți și arseniați - în agricultură pentru distrugerea insectelor dăunătoare
- telururi - pentru producerea de generatoare termoelectrice și unități frigorifice
De asemenea, se știe că plumbul întârzie radiația, ceea ce se explică prin capacitatea sa de a absorbi perfect radiațiile g. Ca urmare, Pb este elementul principal pentru fabricarea materialelor de radioprotecție utilizate la realizarea reactoarelor nucleare și a instalațiilor de raze X.
Plumbul este cunoscut încă din mileniul III - II î.Hr. în Mesopotamia, Egipt și alte țări antice, unde din el s-au făcut cărămizi mari (porci), statui ale zeilor și regilor, peceți și diverse obiecte de uz casnic. La fabricarea bronzului se folosea plumbul, precum și tăblițe pentru scris cu un obiect ascuțit și dur. Mai târziu, romanii au început să facă conducte pentru conductele de apă din plumb. În cele mai vechi timpuri, plumbul era asociat cu planeta Saturn și era adesea numit Saturn. În Evul Mediu, datorită greutății sale mari, plumbul a jucat un rol deosebit în operațiunile alchimice, fiind creditat cu capacitatea de a se transforma cu ușurință în aur.
Fiind în natură, obțineți:
Conținutul în scoarța terestră este de 1,6 10 -3% în greutate. Plumbul nativ este rar, gama de roci în care se găsește este destul de largă: de la roci sedimentare la roci intruzive ultrabazice. Se găsește în principal sub formă de sulfuri (PbS - luciu de plumb).
Producția de plumb din luciu de plumb se realizează prin topire cu reacție de prăjire: în primul rând, sarcina este supusă unei arderi incomplete (la 500-600 ° C), la care o parte din sulfură trece în oxid și sulfat:
2PbS + 3O 2 \u003d 2PbO + 2SO 2 PbS + 2O 2 \u003d PbSO 4
Apoi, continuând încălzirea, opriți accesul aerului; în timp ce sulfura rămasă reacţionează cu oxidul şi sulfatul, formând plumb metalic:
PbS + 2РbО = 3Рb + SO 2 PbS + РbSO 4 = 2Рb + 2SO 2
Proprietăți fizice:
Unul dintre cele mai moi metale, ușor de tăiat cu un cuțit. De obicei, este acoperit cu o peliculă mai mult sau mai puțin groasă de oxizi gri-murdar; atunci când este tăiat, se deschide o suprafață strălucitoare, care se estompează cu timpul în aer. Densitate - 11,3415 g / cm 3 (la 20 ° C). Punct de topire - 327,4°C, punctul de fierbere - 1740°C
Proprietăți chimice:
La temperaturi ridicate, plumbul formează compuși PbX 2 cu halogeni, nu reacționează direct cu azotul, formează sulfură de PbS când este încălzit cu sulf și se oxidează la PbO cu oxigen.
În absența oxigenului, plumbul nu reacționează cu apa la temperatura camerei, dar atunci când este expus la vapori de apă fierbinte, formează oxizi de plumb și hidrogen. În seria tensiunilor, plumbul este în stânga hidrogenului, dar nu înlocuiește hidrogenul din HCl și H 2 SO 4 diluat, din cauza supratensiunii de degajare a H 2 pe plumb și, de asemenea, datorită formării unei pelicule de săruri puțin solubile de pe suprafața metalului care protejează metalul de acizii de acțiune ulterioară.
În acizii sulfuric și clorhidric concentrați, la încălzire, plumbul se dizolvă, formând, respectiv, Pb (HSO 4) 2 și H 2 [PbCl 4]. Azotul, precum și unii acizi organici (de exemplu, citric) dizolvă plumbul pentru a forma săruri de Pb(II). Plumbul reacționează și cu soluții alcaline concentrate:
Pb + 8HNO 3 (razb., Gor.) \u003d 3Pb (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Pb + 3H2SO4 (> 80%) = Pb (HSO4)2 + SO2 + 2H2O
Pb + 2NaOH (conc.) + 2H 2 O \u003d Na 2 + H 2
Pentru plumb, compușii cu stări de oxidare sunt cei mai caracteristici: +2 și +4.
Cele mai importante conexiuni:
oxizi de plumb- cu oxigen, plumbul formează o serie de compuşi Pb 2 O, PbO, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, PbO 2, în principal de natură amfoterică. Multe dintre ele sunt vopsite în culori roșu, galben, negru, maro.
Oxid de plumb(II).- PbO. Roșu (temperatură scăzută A- modificare, liturgie) sau galben (temperatură ridicată b-modificare, massicot). Stabil termic. Reacţionează foarte rău cu apa, soluţie de amoniac. Prezintă proprietăți amfotere, reacționează cu acizi și alcalii. Oxidată de oxigen, redusă de hidrogen și monoxid de carbon.
Oxid de plumb (IV).- PbO2. Plattnerite. Maro închis, pulbere grea, se descompune fără a se topi la încălzire ușoară. Nu reacționează cu apa, acizi și alcalii diluați, soluție de amoniac. Se descompune prin acizi concentrați, alcalii concentrate, când este fiert, transferat lent în soluție cu formarea de....
Agent oxidant puternic în medii acide și alcaline.
Oxizii de PbO și PbO 2 corespund amfoterici hidroxizi Pb(OH)2 şi Pb(OH)4. Obțineți..., Proprietăți...
Pb 3 O 4 - plumb roșu. Este considerat ca un oxid mixt sau orto-plumbat de plumb (II) - Рb 2 PbО 4 . Pulbere portocalie-roșu. Cu o încălzire puternică, se descompune, se topește numai sub presiune excesivă de O 2. Nu reacționează cu apa, hidratul de amoniac. descompune conc. acizi și alcalii. Oxidant puternic.
Săruri de plumb(II).. De regulă, sunt incolore, în funcție de solubilitatea lor în apă, sunt împărțite în insolubile (de exemplu, sulfat, carbonat, cromat, fosfat, molibdat și sulfură), ușor solubile (iodură, clorură și fluor) și solubile (de exemplu , acetat de plumb, nitrat și clorat). acetat de plumb sau zahăr de plumb, Pb (CH 3 COO) 2 3H 2 O, cristale incolore sau pulbere albă cu gust dulce, se intemperiază încet cu pierderea apei hidratate, este o substanță foarte toxică.
Calcogenuri de plumb- PbS, PbSe și PbTe - cristale negre, semiconductori cu distanță îngustă.
Săruri de plumb (IV). se poate obţine prin electroliza soluţiilor de săruri de plumb(II) puternic acidulate cu acid sulfuric. Proprietăți...
Hidrură de plumb (IV).- PbH 4 este o substanta gazoasa inodora care se descompune foarte usor in plumb si hidrogen. Se obține în cantități mici prin reacția Mg 2 Pb și HCl diluat.
Aplicație:
Plumbul protejează bine radiațiile și razele X, este folosit ca material de protecție, în special, în camerele cu raze X, în laboratoarele unde există pericolul de expunere la radiații. De asemenea, utilizat pentru fabricarea plăcilor bateriei (aproximativ 30% plumb topit), învelișurilor cablurilor electrice, protecție împotriva radiațiilor gamma (pereți din cărămizi de plumb), ca componentă a aliajelor de imprimare și anti-fricțiune, materiale semiconductoare.
Plumbul și compușii săi, în special cei organici, sunt toxici. Pătrund în celule, plumbul dezactivează enzimele, perturbând astfel metabolismul, provocând retard mintal la copii, boli ale creierului. Plumbul poate înlocui calciul din oase, devenind o sursă constantă de otrăvire. MPC în aerul atmosferic al compușilor de plumb este de 0,003 mg/m 3, în apă 0,03 mg/l, sol 20,0 mg/kg.
Barsukova M. Petrova M.
Universitatea de Stat KhF Tyumen, 571 de grupuri.
Surse: Wikipedia: http://ru.wikipedia.org/wiki/Lead și altele,
N.A. Figurovsky „Descoperirea elementelor și originea numelor lor”. Moscova, Nauka, 1970
Remy G. „Curs de chimie anorganică”, v.1. Editura de literatură străină, Moscova.
Lidin R.A. „Proprietăți chimice ale compușilor anorganici”. M.: Chimie, 2000. 480 p.: ill.