OLOVO, Pb (lat. plumbum * a. lead, plumbum; n. Blei; f. plomb; and. plomo), je chemický prvok skupiny IV periodického systému Mendelejeva, atómové číslo 82, atómová hmotnosť 207,2. Prírodné olovo predstavujú štyri stabilné izotopy 204 Pb (1,48 %), 206 Pb (23,6 %), 207 Pb (22,6 %) a 208 Pb (52,3 %) a štyri rádioaktívne izotopy 210 Pb, 211 Pb, 212 Pb a 214 Pb; okrem toho bolo získaných viac ako desať umelých rádioaktívnych izotopov olova. Známy už od staroveku.
Fyzikálne vlastnosti
Olovo je mäkký, tvárny modrosivý kov; kryštálová mriežka je kubická plošne centrovaná (a = 0,49389 nm). Atómový polomer olova je 0,175 nm, iónový polomer je 0,126 nm (Pb 2+) a 0,076 nm (Pb 4+). Hustota 11 340 kg / m 3, teplota topenia 327,65 ° C, teplota varu 1745 ° C, tepelná vodivosť 33,5 W / (m.deg), tepelná kapacita Cp ° 26,65 J / (mol.K), merný elektrický odpor 19,3,10 - 4 (Ohm.m), teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti 29.1.10 -6 K -1 pri 20°C. Olovo je diamagnetické a pri 7,18 K sa stáva supravodičom.
Chemické vlastnosti olova
Oxidačný stav je +2 a +4. Olovo je relatívne málo chemicky aktívne. Vo vzduchu je olovo rýchlo pokryté tenkým filmom oxidu, ktorý ho chráni pred ďalšou oxidáciou. Dobre reaguje s kyselinou dusičnou a octovou, alkalickými roztokmi, neinteraguje s kyselinou chlorovodíkovou a sírovou. Pri zahrievaní olovo interaguje s halogénmi, sírou, selénom, táliom. Azid olovnatý Pb (N 3) 2 sa pri zahriatí alebo výbuchu rozkladá. Zlúčeniny olova sú toxické, MAC 0,01 mg/m 3 .
Priemerný obsah (čistého) olova v zemskej kôre je 1,6,10 -3 % hm., pričom ultrabázické a zásadité horniny obsahujú menej olova (1,10 -5, resp. 8,10 -3 %) ako kyslé (10 -3 %). ; v sedimentárnych horninách - 2,10 -3%. Olovo sa hromadí najmä v dôsledku hydrotermálnych a supergénnych procesov, pričom často vytvára veľké ložiská. Existuje viac ako 100 minerálov olova, z ktorých najvýznamnejšie sú galenit (PbS), cerusit (PbCO 3), anglesit (PbSO 4). Jednou z vlastností olova je, že zo štyroch stabilných izotopov je jeden (204 Pb) nerádiogénny, a preto jeho množstvo zostáva konštantné, zatiaľ čo ostatné tri (206 Pb, 207 Pb a 208 Pb) sú konečnými produktmi. rádioaktívneho rozpadu 238 U, 235 U a 232 Th, v dôsledku čoho sa ich počet neustále zvyšuje. Izotopové zloženie Pb Zeme sa za 4,5 miliardy rokov zmenilo z primárneho 204 Pb (1,997 %), 206 Pb (18,585 %), 207 Pb (20,556 %), 208 Pb (58,861 %) na moderné 204 Pb ( 1,349%), 206Pb (25,35%), 207Pb (20,95%), 208Pb (52,349%). Štúdiom izotopového zloženia olova v horninách a rudách možno nadväzovať genetické vzťahy, riešiť rôzne otázky geochémie, geológie, tektoniky jednotlivých oblastí a Zeme ako celku atď. Izotopové štúdie olova sa využívajú aj pri prieskumných prácach. Široko rozvinuté sú aj metódy U-Th-Pb geochronológie, založené na štúdiu kvantitatívnych vzťahov medzi materskými a dcérskymi izotopmi v horninách a mineráloch. V biosfére je olovo rozptýlené, je ho veľmi málo v živej hmote (5,10 -5 %) a v morskej vode (3,10 -9 %). V priemyselných krajinách sa koncentrácia olova vo vzduchu, najmä v blízkosti diaľnic s hustou premávkou, dramaticky zvyšuje a v niektorých prípadoch dosahuje úroveň nebezpečnú pre ľudské zdravie.
Získavanie a používanie
Kovové olovo sa získava oxidačným pražením sulfidových rúd, po ktorom nasleduje redukcia PbO na surový kov a jeho rafinácia. Surové olovo obsahuje až 98% Pb, rafinované olovo obsahuje 99,8-99,9%. Ďalšie čistenie olova na hodnoty presahujúce 99,99% sa vykonáva pomocou elektrolýzy. Na získanie vysoko čistého kovu sa používa amalgamácia, zónová rekryštalizácia atď.
Olovo je široko používané pri výrobe olovených batérií, na výrobu zariadení, ktoré sú odolné voči agresívnemu prostrediu a plynom. Z olova sú vyrobené plášte elektrických káblov a rôznych zliatin. Olovo našlo široké uplatnenie pri výrobe ochranných prostriedkov proti ionizujúcemu žiareniu. Oxid olovnatý sa pridáva do vsádzky pri výrobe kryštálu. Soli olova sa používajú pri výrobe farbív, azid olovnatý sa používa ako iniciačná trhavina a tetraetylolovo Pb (C 2 H 5) 4 ako antidetonačné palivo pre spaľovacie motory.
Ilya Leenson
VIESŤ- chemický prvok IV. skupiny periodickej tabuľky. Relatívna atómová hmotnosť (Ar = 207,2) je priemerom hmotností niekoľkých izotopov: 204Pb (1,4 %), 206Pb (24,1 %), 207Pb (22,1 %) a 208Pb (52,4 %). Posledné tri nuklidy sú konečnými produktmi prirodzených rádioaktívnych premien uránu, aktínia a tória. Známych je aj viac ako 20 rádioaktívnych izotopov olova, z ktorých najdlhšie žijúce sú 202Pb a 205Pb (s polčasmi rozpadu 300 tisíc a 15 miliónov rokov). V prírode vznikajú aj izotopy olova s krátkou životnosťou s hmotnostnými číslami 209, 210, 212 a 214 s polčasmi 3,25 hodiny, 27,1 roka, 10,64 hodiny a 26,8 minúty. Pomer rôznych izotopov v rôznych vzorkách olovených rúd sa môže trochu líšiť, čo znemožňuje určiť hodnotu Ar pre olovo s väčšou presnosťou.
V zemskej kôre nie je veľa olova - 0,0016% hmotnosti, ale tento jeden z najťažších kovov je oveľa bežnejší ako jeho najbližší susedia - zlato, ortuť a bizmut. Je to preto, že rôzne izotopy olova sú konečnými produktmi rozpadu uránu a tória, takže obsah olova v zemskej kôre sa v priebehu miliárd rokov pomaly zvyšoval.
Existuje veľa rudných ložísk bohatých na olovo a kov sa ľahko oddeľuje od minerálov. Celkovo je známych viac ako sto olovených minerálov. Z nich sú hlavné galenit (lesk olova) PbS a produkty jeho chemických premien - anglesit (olovnatý vitriol) PbSO4 a cerusit ("biela olovená ruda") PbCO3. Menej časté sú pyromorfit („zelená olovená ruda“) PbCl2 3Pb3(PO4)2, mimetit PbCl2 3Pb3(AsO4)2, krokoit („červená olovená ruda“) PbCrO4, wulfenit („žltá olovená ruda“) PbMoO4, stolcit PbWO4. V olovených rudách sa často nachádzajú aj ďalšie kovy - meď, zinok, kadmium, striebro, zlato, bizmut atď. V mieste výskytu olovených rúd je o tento prvok obohatená pôda (do 1% Pb), rastliny a voda. .
Vo vysoko oxidačnom alkalickom prostredí stepí a púští je možná tvorba oxidu olovnatého, minerálu plattneritu. A extrémne vzácne natívne kovové olovo. Pozri tiež LEAD INDUSTRY.
Príbeh. Pôvod slova „olovo“ je nejasný. Za starých čias nebolo olovo vždy jasne odlíšené od cínu. Vo väčšine slovanských jazykov (bulharčina, srbochorvátčina, čeština, poľština) sa olovo nazýva cín. Naše „olovo“ sa nachádza iba v jazykoch pobaltskej skupiny: svinas (litovčina), svin (lotyščina). Pre niektorých nešťastných prekladateľov to viedlo k vtipným nedorozumeniam, napríklad k „cínovým batériám“ v autách. Anglický názov pre olovo a holandský výraz pre olovo zrejme súvisí s naším „drotárstvom“. Latinské plumbum (tiež nejasného pôvodu) dalo anglickému slovu plumber – inštalatér (kedysi sa fajky razili s mäkkým olovom. A ďalší zmätok spojený s olovom. Starovekí Gréci nazývali olovo „molybdos“ (názov sa zachoval v novogréčtine jazyk). Odtiaľ – latinsky molibdaena: v stredoveku sa tak nazýval olovnatý lesk PbS a vzácnejší molybdénový lesk (MoS2) a iné podobné minerály, ktoré na svetlom povrchu zanechávali čiernu stopu. bol zanechaný grafitom a samotným olovom.Tenké olovené tyčinky sa dali písať na pergamen nie bezdôvodne nemeckou ceruzkou - Bleistift, t.j. olovená tyčinka.
Olovo patrí spolu so zlatom, striebrom, meďou, cínom, železom a ortuťou medzi sedem kovov známych už od staroveku. Tieto kovy sa porovnávali s vtedy známymi planétami (Saturn zodpovedal olovu). Predpokladá sa, že ľudia prvýkrát tavili olovo z rúd pred 8 000 rokmi. Vykopávky v starovekom Egypte objavili strieborné a olovené artefakty v pohreboch pred dynastickým obdobím. Podobné nálezy v Mezopotámii pochádzajú z rovnakého obdobia. Spoločné nálezy strieborných a olovených predmetov nie sú prekvapujúce. Už v praveku pútali pozornosť ľudí krásne ťažké kryštály olovnatého lesku. Ložiská tohto minerálu sa našli v horách Arménska, v centrálnych oblastiach Malej Ázie. A minerál galenit často obsahuje významné nečistoty striebra. Ak vložíte kúsky tohto minerálu do ohňa, síra vyhorí a roztavené olovo potečie (drevené uhlie zabraňuje oxidácii olova). Už mnoho tisícročí pred novou érou v egyptskej Mezopotámii z nej boli odlievané sochy.
V VI storočí. BC. bohaté ložiská galenitu boli objavené v Lavrione, horskej oblasti neďaleko Atén. Počas púnskych vojen (264-146 pred Kristom) pôsobili na území moderného Španielska početné olovené bane, ktoré položili Gréci a Feničania. Neskôr ich vyvinuli Rimania; Rímski inžinieri používali olovo na výrobu starovekých vodovodných potrubí. Staroveký grécky historik Herodotos (5. storočie pred Kristom) písal o metóde spevnenia železných a bronzových svoriek v kamenných doskách vypĺňaním otvorov taviteľným olovom. Neskôr, počas vykopávok v Mykénach, sa v kamenných múroch našli olovené konzoly.
Pri získavaní olova starovekí metalurgovia najskôr rudu kalcinovali, pričom prebiehali reakcie
2PbS + 3O2 ® 2PbO + 2SO2 a PbS + 2O2 ® PbSO4. Potom sa teplota zvýšila, čo viedlo k taveniu olova:
PbS + 2PbO® 3Pb + SO2; PbS + PbSO4® 2Pb + 2SO2. Prvé taviace pece, vyrobené z hliny a kameňov, boli veľmi primitívne. Snažili sa ich inštalovať na svahoch kopcov, kde fúkajú vetry, ktoré napomáhajú streľbe. Tavené olovo spravidla obsahovalo striebro - niekedy až 0,5% alebo viac. Pri pomalom ochladzovaní takejto taveniny najskôr vykryštalizuje čisté olovo a kvapalina sa obohatí o striebro - asi do 2%. Na izoláciu striebra sa použila kupelačná metóda: roztavené olovo sa oxidovalo v poréznej hlinenej nádobe - fontane a jeho oxid sa potom opäť redukoval na kov. Mechanizmus tohto procesu bol študovaný až v roku 1833.
Olovo sa tiež používalo na čistenie zlata a striebra kupeláciou. Na tento účel sa drahý kov, ktorý sa mal čistiť, legoval olovom. Olovo a iné nečistoty ľahko oxidovali pri vysokej teplote; vzniknuté oxidy boli odfúknuté prúdom vzduchu a čiastočne absorbované do pórov písma a na dne zostal ingot čistého striebra alebo zlata. Oxid olovnatý by sa potom mohol premeniť späť na kov zahrievaním s dreveným uhlím. Archeologické nálezy v Ur a Tróji svedčia o tom, že kupelácia bola na severozápade Malej Ázie známa už v prvej polovici 3. tisícročia pred Kristom. A gréckym remeselníkom sa podarilo vyťažiť takmer všetko striebro z olova vyťaženého v Lavrione: podľa moderných analýz ho v olove zostalo len 0,02 %! Umenie starých metalurgov je hodné prekvapenia: koniec koncov nemali ani schopnosť kontrolovať teplotu v rôznych fázach procesu, ani vykonávať chemické analýzy. A predsa bolo na odvaloch baní veľa nevyťaženého olova. Ešte lepšie výsledky dosiahli rímski metalurgovia, znížením zvyškového množstva striebra na polovicu. Samozrejme, nemali obavy o čistotu olova, ale o úplnosť vyťaženia vzácneho kovu z neho. Navyše, ako dosvedčuje grécky historik Strabo, spracovaním starých skládok v Lavrione dokázali Rimania vyťažiť pomerne veľa olova aj striebra, pričom na skládkach zostali asi dva milióny ton odpadovej rudy. Potom boli bane takmer dve tisícročia opustené, no v roku 1864 začali odvaly opäť spracovávať – teraz už len pre striebro (zostalo ho v nich asi 0,01 %). V moderných hutníckych podnikoch zostáva v olove stokrát menej striebra.
Starovekí hrnčiari, ktorí hlinou a vodou brúsili olovený lesk, polievali touto zmesou hlinené nádoby určené na vypaľovanie. Pri vysokých teplotách bol povrch nádoby pokrytý taviteľným oloveným sklom. V roku 1673 anglický sklár George Ravenscroft pridaním oxidu olovnatého do zloženia skla vynašiel krištáľové sklo, ktoré sa ľahko taví, je dokonale opracovateľné a má zvláštnu brilanciu, ktorá ho približuje skutočnému horskému krištáľu. Neskôr tavením čistého bieleho piesku, potaše a oxidu olovnatého získali drahokam (v mene klenotníka Strassa, ktorý žil na konci 18. storočia) - druh skla s takým silným leskom, že imitoval diamant. no a s prímesou rôznych pigmentov - iných drahých kameňov.
Drevené trupy starých lodí boli opláštené tenkými olovenými platňami. Jedna taká grécka loď, postavená v 3. stor. BC, bol nájdený v roku 1954 na dne Stredozemného mora neďaleko Marseille. Rimania vyrábali aj fajky z olova, 3 metre dlhé a rôznych, no striktne definovaných priemerov (celkovo bolo 15 možností). Ide o vôbec prvý príklad štandardizovanej priemyselnej výroby. Najprv sa z olova odliala doštička, omotala sa okolo drevenej tyče a šev sa zalepil cínovo-olovnatou spájkou (jej zloženie sa odvtedy prakticky nezmenilo). V potrubiach sa často nachádzali netesnosti, ktoré bolo potrebné opraviť. Doteraz sa pri vykopávkach v Taliansku a Anglicku takéto rúry nachádzajú vo veľmi dobrom stave. Rímsky architekt a inžinier Mark Vitruvius Pollio odporučil nahradiť olovené rúry keramickými – vyrobenými z pálenej hliny. Upozornil na chorobu robotníkov podieľajúcich sa na tavení olova a veril, že olovo „zbavuje krv jej sily“. Nie všetci však zdieľali tento názor. Rímsky štátnik, vedec a spisovateľ Plínius, autor slávnej „Prírodovedy“, písal o výhodách prípravkov olova, že olovená masť pomáha odstraňovať jazvy, hojiť vredy a očné choroby.
V stredoveku boli strechy kostolov a palácov často pokryté olovenými platňami odolnými voči poveternostným vplyvom. Už v roku 669 bola strecha kláštorného kostola v Yorku pokrytá olovom a v roku 688 biskup v Northumberlande nariadil, aby strecha a steny kostola boli opláštené olovenými platňami. Slávne vitráže v katedrálach boli zostavené pomocou olovených rámov s drážkami, v ktorých boli spevnené dosky z farebného skla. Vyrobené z olova podľa vzoru Rimanov a vodovodné, ako aj drenážne rúry. V roku 1532 boli vo Westminsterskom paláci nainštalované olovené odkvapové rúry štvorcového prierezu. Všetky tieto výrobky v tých časoch neboli valcované, ale odlievané do foriem, na dno ktorých sa nasypal jemne preosiaty piesok. Postupom času sa na olovených výrobkoch objavila silná ochranná vrstva – patina. Niektoré stredoveké veže lemované olovom prežili takmer sedemsto rokov. Žiaľ, požiar v roku 1561 v Londýne zničil takú vežu najväčšej Katedrály sv. Petra.
Keď sa objavili strelné zbrane, veľké množstvo olova sa použilo na výrobu guliek a výstrelov a olovo sa začalo spájať aj so smrteľným nebezpečenstvom: „Ničivé olovo bude okolo mňa hvízdať“ (A. Puškin), „Pre tvoj zákop dal ďalší bojovník svoju hruď pod zlým vedením“ ( K. Simonov). Najprv sa brok odlial do odnímateľných foriem. V roku 1650 vynašiel anglický princ Rupert rýchlejší a pohodlnejší spôsob. Zistil, že ak sa do olova pridalo trochu arzénu a zliatina sa naliala cez akýsi veľký cedník do nádrže s vodou, vytvarovali sa guľôčky brokov do pravidelných guľovitých tvarov. A po tom, čo Johannes Gutenberg v roku 1436 vynašiel spôsob tlače kníh pomocou pohyblivých kovových znakov, tlačiari stovky rokov odlievali písmená z takzvanej tlačiarenskej zliatiny na báze olova (s prímesou cínu a antimónu).
Zo zlúčenín olova sa od pradávna ako červeno-biela farba používa červený olovnatý Pb3O4 a zásaditý uhličitan olovnatý (olovnatá beloba). Takmer všetky obrazy starých majstrov sú maľované farbami pripravenými na báze bieleho olova. Pôvodný bol starý spôsob ich získavania: hrnce so silným octom sa ukladali do hnoja a cez ne sa vešali tenké olovené pláty stočené do špirály. Hnijúcim hnojom sa uvoľnilo teplo (je potrebné na zvýšené odparovanie kyseliny octovej) a oxid uhličitý. Spoločné pôsobenie týchto látok na olovo, ako aj vzdušný kyslík, dalo bielu. Okrem toxicity tieto biele časom stmavnú, pretože reagujú so stopami sírovodíka, ktorý je vždy prítomný vo vzduchu: 2PbCO3 Pb (OH) 2 + 3H2S ® 3PbS + 2CO2 + 4H2O. Pri reštaurovaní takýchto malieb sa zatemnené miesta opatrne ošetria roztokom H2O2, ktorý premení čierny sulfid na biely síran: PbS + 4H2O2 ® PbSO4 + 4H2O. V súčasnosti jedovatú olovenú belobu nahradila drahšia, ale neškodná titánová beloba. Obmedzené použitie (napr. ako pigmenty pre umelecké olejové farby) majú pigmenty s obsahom olova: olovnatý korunkový citrón 2PbCrO4 PbSO4, olovnatý korunkový žltý 13PbCrO4 PbSO4, červený olovnatý molybdénanový korunkový 7PbCrO4 PbSO4 PbMoO4.
vlastnosti olova. Olovo má zvyčajne špinavú šedú farbu, hoci jeho čerstvý rez má modrastý odtieň a leskne sa. Lesklý kov je však rýchlo pokrytý matným šedým oxidovým ochranným filmom. Hustota olova (11,34 g/cm3) je jedenapolkrát väčšia ako hustota železa, štyrikrát väčšia ako hustota hliníka; aj striebro je ľahšie ako olovo. Nie bez dôvodu je v ruštine „olovo“ synonymum pre ťažké: „Daždivá noc, tma sa rozprestiera po oblohe s oloveným oblečením“; „A ako sa olovo dostalo ku dnu“ – tieto Puškinove línie nám pripomínajú, že pojem útlaku a ťažkosti je neoddeliteľne spojený s olovom.
Olovo sa topí veľmi ľahko – pri 327,5 °C, vrie pri 1751 °C a je citeľne prchavé už pri 700 °C. Táto skutočnosť je veľmi dôležitá pre tých, ktorí pracujú v závodoch na ťažbu a spracovanie olova. Olovo je jedným z najjemnejších kovov. Ľahko sa poškriabe nechtom a zroluje na veľmi tenké pláty. Zliatiny olova s mnohými kovmi. S ortuťou dáva amalgám, ktorý je pri malom obsahu olova tekutý.
Olovo je podľa svojich chemických vlastností neaktívny kov: v elektrochemickej sérii napätí stojí priamo pred vodíkom. Preto sa olovo ľahko vytláča inými kovmi z roztokov jeho solí. Ak sa zinková tyčinka ponorí do okysleného roztoku octanu olovnatého, uvoľňuje sa na nej olovo vo forme nadýchaného povlaku malých kryštálikov, ktorý má starý názov „Saturnský strom“. Ak sa reakcia zastaví zabalením zinku do filtračného papiera, vyrastú väčšie kryštály olova.
Najtypickejší oxidačný stav olova je +2; zlúčeniny olova (IV) sú oveľa menej stabilné. V zriedenej kyseline chlorovodíkovej a sírovej sa olovo prakticky nerozpúšťa, a to aj v dôsledku tvorby nerozpustného chloridového alebo síranového filmu na povrchu. So silnou kyselinou sírovou (v koncentrácii nad 80%) reaguje olovo za vzniku rozpustného hydrosíranu Pb (HSO4) 2 a v horúcej koncentrovanej kyseline chlorovodíkovej je rozpúšťanie sprevádzané tvorbou komplexného chloridu H4PbCl6. Olovo sa ľahko oxiduje zriedenou kyselinou dusičnou:
Pb + 4HNO3® Pb(NO3)2 + 2NO2 + H2O. Rozklad dusičnanu olovnatého pri zahrievaní je vhodná laboratórna metóda na získanie oxidu dusičitého:
2Pb(NO3)2® 2PbO + 4NO2 + O2.
V prítomnosti kyslíka sa olovo rozpúšťa aj v množstve organických kyselín. Pôsobením kyseliny octovej vzniká ľahko rozpustný octan Pb (CH2COO) 2 (starý názov je „olovnatý cukor“). Olovo je tiež výrazne rozpustné v kyseline mravčej, citrónovej a vínnej. Rozpustnosť olova v organických kyselinách mohla predtým viesť k otrave, ak sa jedlo varilo v pocínovanom alebo olovom spájkovanom riade. Rozpustné soli olova (dusičnany a octany) vo vode sa hydrolyzujú:
Pb(NO3)2 + H2O Pb(OH)NO3 + HNO3. Suspenzia zásaditého octanu olovnatého ("olovené mlieko") má obmedzené lekárske použitie ako vonkajší adstringent.
Olovo sa pomaly rozpúšťa v koncentrovaných zásadách za vývoja vodíka: Pb + 2NaOH + 2H2O ® Na2Pb(OH)4 + H2, čo naznačuje amfotérne vlastnosti zlúčenín olova. Biely hydroxid olovnatý, ktorý sa ľahko zráža z roztokov jeho solí, je tiež rozpustný v kyselinách a silných zásadách:
Pb(OH)2 + 2HN03® Pb(N03)2 + 2H20; Pb(OH)2 + 2NaOH® Na2Pb(OH)4. Pri státí alebo zahrievaní sa Pb(OH)2 rozkladá za uvoľňovania PbO. Pri tavení PbO s alkáliou vzniká olovnica v zložení Na2PbO2.
Z alkalického roztoku tetrahydroxoplumbátu sodného Na2Pb(OH)4 môže byť olovo vytesnené aj aktívnejším kovom. Ak sa do takto zohriateho roztoku vloží malá hliníková granula, rýchlo sa vytvorí sivá nadýchaná gulička, ktorá sa nasýti malými bublinkami vyvíjajúceho sa vodíka a preto sa vznáša. Ak sa hliník odoberie vo forme drôtu, olovo, ktoré sa na ňom uvoľní, ho zmení na sivého „hada“.
Olovo pri zahrievaní reaguje s kyslíkom, sírou a halogénmi. Takže v reakcii s chlórom vzniká chlorid PbCl4 - žltá kvapalina, ktorá v dôsledku hydrolýzy dymí na vzduchu a pri zahrievaní sa rozkladá na PbCl2 a Cl2. (Halogenidy PbBr4 a PbI4 neexistujú, pretože Pb (IV) je silné oxidačné činidlo, ktoré by oxidovalo bromidové a jodidové anióny.) Jemne mleté olovo má samozápalné vlastnosti - na vzduchu vzplanie. Pri dlhšom zahrievaní roztaveného olova sa postupne mení najskôr na žltý oxid PbO (olovnatý kameň) a potom (pri dobrom prístupe vzduchu) na červené minium Pb3O4 alebo 2PbO PbO2. Túto zlúčeninu možno tiež považovať za olovnatú soľ kyseliny ortoleadičovej Pb2. Pomocou silných oxidačných činidiel, napríklad bielidla, môžu byť zlúčeniny olova (II) oxidované na oxid:
Pb(CH3COO)2 + Ca(ClO)Cl + H2O® Pb02 + CaCl2 + 2CH3COOH. Dioxid sa tiež tvorí, keď sa červené olovo spracováva kyselinou dusičnou:
Pb3O4 + 4HNO3® Pb02 + 2Pb(NO3)2 + 2H20. Ak sa hnedý oxid silne zahreje, potom sa pri teplote asi 300 ° C zmení na oranžový Pb2O3 (PbO PbO2), pri 400 ° C - na červený Pb3O4 a nad 530 ° C - na žltý PbO (rozklad je sprevádzaný uvoľňovanie kyslíka). V zmesi s bezvodým glycerínom pomaly, v priebehu 30-40 minút, reaguje olovo vápenatý za vzniku vodeodolného a tepelne odolného pevného tmelu, ktorým je možné lepiť kov, sklo a kameň.
Oxid olovnatý je silné oxidačné činidlo. Prúd sírovodíka nasmerovaný na suchý oxid sa zapáli; koncentrovaná kyselina chlorovodíková sa ním oxiduje na chlór:
PbO2 + 4HCl ® PbCl2 + Cl2 + H2O, oxid siričitý - na síran: PbO2 + SO2 ® PbSO4 a Mn2 + soli - na manganistanové ióny: 5PbO2 + 2MnSO4 + H2SO4 ®5PbSO4 + 2HMnO4 + 2H2. Oxid olovnatý vzniká a následne sa spotrebúva pri nabíjaní a následnom vybíjaní najbežnejších kyselinových batérií. Zlúčeniny olova (IV) majú ešte typickejšie amfotérne vlastnosti. Takže nerozpustný hnedý hydroxid Pb (OH) 4 je ľahko rozpustný v kyselinách a zásadách: Pb (OH) 4 + 6HCl ® H2PbCl6; Pb(OH)4 + 2NaOH® Na2Pb(OH)6. Oxid olovnatý, ktorý reaguje s alkáliami, tiež vytvára komplexný olovnatý (IV):
Pb02 + 2NaOH + 2H20®Na2. Ak je PbO2 legovaný pevnou zásadou, vzniká olovnica so zložením Na2PbO3. Zo zlúčenín, v ktorých je olovnatý (IV) katión, je najdôležitejší tetraacetát. Dá sa získať varením červeného olova s bezvodou kyselinou octovou:
Pb304 + 8CH3COOH® Pb(CH3COO)4 + 2Pb(CH3COO)2 + 4H20. Po ochladení sa z roztoku oddelia bezfarebné kryštály octanu olovnatého. Ďalším spôsobom je oxidácia octanu olovnatého chlórom: 2Pb(CH3COO)2 + Cl2 ® Pb(CH3COO)4 + PbCl2. Tetraacetát sa okamžite hydrolyzuje vodou na PbO2 a CH3COOH. Tetraacetát olovnatý nachádza využitie v organickej chémii ako selektívne oxidačné činidlo. Napríklad veľmi selektívne oxiduje len niektoré hydroxylové skupiny v molekulách celulózy, zatiaľ čo 5-fenyl-1-pentanol sa oxiduje pôsobením octanu olovnatého za súčasnej cyklizácie a tvorby 2-benzylfuránu.
Organické deriváty olova sú bezfarebné, vysoko toxické kvapaliny. Jednou z metód ich syntézy je pôsobenie alkylhalogenidov na zliatinu olova so sodíkom:
4C2H5Cl + 4PbNa® (C2H5)4Pb + 4NaCl + 3Pb. Pôsobením plynného HCl možno od tetrasubstituovaného olova odštiepiť jeden alkylový radikál za druhým a nahradiť ich chlórom. Zlúčeniny R4Pb sa zahrievaním rozkladajú a vytvárajú tenký film čistého kovu. Tento rozklad tetrametylolova sa použil na stanovenie životnosti voľných radikálov. Tetraetylolovo je antidetonačné motorové palivo.
Získavanie olova. Množstvo vyrobeného olova sa neustále zvyšuje. Ak sa toho v roku 1800 dostalo do celého sveta asi 30 000 ton, tak v roku 1850 - 130 000 ton, v roku 1875 - 320 000 ton, v roku 1900 - 850 000 ton, v roku 1950 - takmer 2 milióny ton ročne až 5 miliónov ton a teraz sa ťaží.Z hľadiska produkcie je olovo štvrté miesto medzi neželeznými kovmi – po hliníku, medi a zinku.
Hlavným zdrojom olova sú polymetalické sulfidové rudy s obsahom 1 až 5 % olova. Ruda sa zahustí na obsah olova 40 - 75%, potom sa podrobí praženiu: 2PbS + 3O2 ® 2PbO + 2SO2 a olovo sa redukuje koksom a oxidom uhoľnatým (II). Ekonomickejší, tzv. autogénny spôsob spočíva v uskutočnení reakcie PbS + 2PbO ® 3Pb + SO2 (PbO vzniká pri čiastočnom pražení PbS). Olovo získané z rudy obsahuje od 3 do 7 % nečistôt vo forme medi, antimónu, arzénu, cínu, hliníka, bizmutu, ale aj zlata a striebra. Ich odstránenie (alebo izolácia, ak je to ekonomicky únosné) si vyžaduje zložité a časovo náročné operácie. Olovo možno čistiť aj elektrochemickou rafináciou. Elektrolytom je vodný roztok fluorokremičitanu olovnatého PbSiF6. Na katóde sa usadzuje čisté olovo a nečistoty sa koncentrujú v anódovom kalu, ktorý obsahuje veľa cenných zložiek, ktoré sa následne izolujú.
Olovo v ľudskom tele. Zlúčeniny olova sú jedovaté. To však nebolo hneď zrejmé. V minulosti k hromadeniu olova v tele prispievalo pokrývanie keramiky olovenou glazúrou, výroba olovených vodovodných fajok, používanie bieleho olova (najmä na kozmetické účely) a používanie olovených rúrok v kondenzátoroch pary v liehovaroch. Starí Gréci vedeli, že víno a kyslé šťavy nemožno uchovávať v glazovaných hlinených nádobách (glazúra obsahovala olovo), ale Rimania toto pravidlo ignorovali. James Lind, ktorý v roku 1753 odporučil anglickej admiralite citrónovú šťavu ako liek na skorbut pre námorníkov na dlhej plavbe, varoval pred skladovaním šťavy v glazovanej keramike. Napriek tomu boli z rovnakého dôvodu o dvesto rokov neskôr pozorované prípady otravy, vrátane smrteľných.
Olovo vstupuje do tela cez gastrointestinálny trakt alebo dýchací systém a potom sa krvou prenáša do celého tela. Navyše vdychovanie oloveného prachu je oveľa nebezpečnejšie ako prítomnosť olova v potravinách. V ovzduší miest je obsah olova v priemere od 0,15 do 0,5 µg/m3. V oblastiach, kde sa nachádzajú zariadenia na spracovanie polymetalických rúd, je táto koncentrácia vyššia.
Olovo sa hromadí v kostiach a čiastočne nahrádza vápnik vo fosfáte Ca3(PO4)2. Dostať sa do mäkkých tkanív - svaly, pečeň, obličky, mozog, lymfatické uzliny, olovo spôsobuje ochorenie - olovnicu. Ako mnohé iné ťažké kovy, aj olovo (vo forme iónov) blokuje aktivitu určitých enzýmov. Zistilo sa, že ich aktivita klesá 100-krát so zvýšením koncentrácie olova v krvi o 10-krát – z 10 na 100 mikrogramov na 100 ml krvi. Súčasne vzniká anémia, postihuje sa krvotvorný systém, obličky a mozog, klesá inteligencia. Známkou chronickej otravy je šedý okraj na ďasnách, porucha nervového systému. Olovo je nebezpečné najmä pre deti, pretože spôsobuje oneskorenie vo vývoji. Desiatky miliónov detí mladších ako 6 rokov na celom svete majú zároveň otravu olovom; hlavným dôvodom je požitie farby obsahujúcej olovo do úst. Vápenatá soľ kyseliny etyléndiamíntetraoctovej môže slúžiť ako protijed pri otravách. V otrávenom organizme je vápnik nahradený iónmi olova, ktoré sú v tejto soli veľmi pevne držané a v tejto forme sa vylučujú.
Olovo sa môže ľahko dostať do tela s pitnou vodou, ak sa dostane do kontaktu s kovom: v prítomnosti oxidu uhličitého do roztoku pomaly prechádza rozpustný hydrogénuhličitan Pb (HCO3) 2. V starovekom Ríme, kde sa na zásobovanie vodou používali olovené potrubia, bola takáto otrava veľmi častá, ako naznačuje analýza pozostatkov Rimanov. Navyše to boli väčšinou bohatí Rimania, ktorí boli otrávení, ktorí používali inštalatérstvo, uchovávali víno, olivový olej a iné produkty v olovených nádobách a používali kozmetiku s obsahom olova. Stačí, že v litri vody je len jeden miligram olova – a pitie takejto vody sa stáva veľmi nebezpečným. Toto množstvo olova je také malé, že nezmení vôňu ani chuť vody a dokážu ho odhaliť len presné moderné prístroje.
Niektorí historici tiež vysvetľujú chorobnosť množstva ruských cárov otravou olovom. V roku 1633 bola v moskovskom Kremli dokončená výstavba vodovodného potrubia. Voda do nej prichádzala zo studne v spodnom poschodí veže Sviblova, ktorá stála na sútoku riek Neglinnaya a Moskva. Vodu zo studne čerpali pomocou zdvíhacieho stroja – čaty (odvtedy sa táto kremeľská veža volá Vodovzvodnaja). Auto poháňali kone. Voda sa čerpala do veľkej nádrže a odtiaľ samotná voda tiekla potrubím do kráľovskej kuchyne, záhrad a iných miest. Rúry boli vyrobené z olova; vnútro vodnej nádrže bolo tiež vyložené olovenými plátmi, aby voda z nej nevsakovala do škár. Najmä veľa olova sa nahromadilo vo vode počas noci, po jeho nehybnom státí v olovenej nádrži a potrubiach.
Kremeľský „olovený vodovod“ fungoval niečo vyše 100 rokov – zničil ho požiar v roku 1737. A v období tohto vodovodu žilo ruských cárov menej ako zvyčajne. Takže cár a veľkovojvoda Ivan V Alekseevič, syn cára Alexeja Michajloviča a jeho prvej manželky Miloslavskej, žil iba 29 rokov. Krátko pred smrťou vyzeral ako zúbožený starec. Od detstva bol, ako vtedy písali, „slabý a chorľavý, slabý na tele i na duchu, zakoktaný, smútočný v hlave, trpel skorbutom a očnými chorobami“. Zo šiestich kráľových bratov sa päť nedožilo 20 rokov. Niektorí vedci sa domnievajú, že ide o následky otravy olovom. Ale šiesty brat, Peter Alekseevič, budúci Peter I, unikol otrave - svoje detstvo a dospievanie prežil nie v Kremli, ale v dedinách neďaleko Moskvy. A neskôr zriedka navštívil Kremeľ - veľa bojoval, cestoval po Európe a potom úplne previedol hlavné mesto na brehy Nevy. Mimochodom, prvé vodné potrubie v Petrohrade, ktoré zabezpečovalo vodu pre paláce a fontány Letnej záhrady, bolo drevené. Jeho fajky boli vyrobené z guľatiny s vyvŕtanými otvormi. Peter používal olovo na vojenské účely – na odlievanie striel.
A takto píšu moderné lekárske príručky o otrave olovom: letargia, apatia, strata pamäti, praekoxná demencia, zrakové postihnutie, pacienti vyzerajú staršie ako ich roky. Prekvapivo to pripomína starý opis cára Ivana Alekseeviča!
Kedysi boli otrávení nielen „olovnatou vodou“. Olovo sa hojne využívalo pri výrobe riadu (olovnatá glazúra), olovená beloba, ktorou sa maľovali steny domov. Toto použitie olova je teraz prísne zakázané. Biele, napríklad, aby zinok alebo titán. Napriek tomu majú ľudia v priemyselných krajinách v tele viac olova ako ľudia v zaostalých a rozvojových krajinách a ľudia v mestských oblastiach majú viac olova ako ľudia vo vidieckych oblastiach. Rozdiel môže byť obrovský - stonásobný.
Znečistenie olovom získané v 20. storočí. globálny charakter. Aj v grónskych snehoch sa jeho obsah za sto rokov päťnásobne zvýšil a v centrách veľkých miest v pôde a rastlinách je 25-krát viac olova ako na perifériách! Znečistenie olovom sa pozoruje v oblastiach ťažby olova, ako aj na spracovateľských miestach a na diaľniciach, najmä ak sa stále používa olovnatý benzín. Množstvo olova sa usadzuje na dne jazier v podobe loveckej strely. Každý rok sa s odpadovou vodou dostane do oceánov viac ako pol milióna ton tohto jedovatého kovu. A kto nevidel použité batérie hádzať do odpadkových košov alebo dokonca len do priekop! Pokiaľ je olovo lacné, zber a spracovanie jeho odpadu je nerentabilné. Nízka rozpustnosť väčšiny zlúčenín olova našťastie neumožňuje akumulovať sa vo veľkých množstvách vo vode. Vo vodách Svetového oceánu obsahuje v priemere 0,03 μg / l (3 10-9 %). V živej hmote je v priemere málo olova - 10-4%.
Použitie olova. Napriek toxicite olova je nemožné ho odmietnuť. Olovo je lacné – o polovicu lacnejšie ako hliník, 11-krát lacnejšie ako cín. Po tom, čo francúzsky fyzik Gaston Plante v roku 1859 vynašiel olovený akumulátor, sa odvtedy na výrobu dosiek akumulátorov použili milióny ton olova; V súčasnosti sa na tieto účely používa až 75 % všetkého olova vyrobeného v mnohých krajinách! Používanie olova na výrobu veľmi jedovatého antidetonačného činidla, tetraetylolova, sa postupne znižuje. Schopnosť tetraetylolova zlepšiť kvalitu benzínu objavila skupina mladých amerických inžinierov v roku 1922; pri hľadaní sa riadili periodickou tabuľkou prvkov, pričom systematicky pristupovali k najúčinnejším prostriedkom. Odvtedy výroba tetraetylolova neustále rastie; maximum pripadá na koniec 60. rokov 20. storočia, kedy sa len v USA vypúšťali výfukovými plynmi státisíce ton olova ročne – jeden kilogram na obyvateľa! V posledných rokoch je používanie olovnatého benzínu v mnohých regiónoch zakázané a jeho produkcia klesá.
Mäkké a tvárne olovo, ktoré nehrdzavie v prítomnosti vlhkosti, je nepostrádateľným materiálom na výrobu plášťov elektrických káblov; na tieto účely sa vo svete minie až 20 % olova. Nízkoúrovňové olovo sa používa na výrobu kyselinovzdorných zariadení pre chemický priemysel, napríklad na vymurovanie reaktorov, v ktorých sa vyrábajú kyseliny chlorovodíkové a sírové. Ťažké olovo zadržiava žiarenie, ktoré je škodlivé pre človeka, a preto sa na ochranu pracovníkov v röntgenových miestnostiach používajú olovené clony a rádioaktívne prípravky sa skladujú a prepravujú v olovených nádobách. Olovo obsahujú aj ložiskové zliatiny babbitt, „mäkké“ spájky (najznámejší je „tretnik“ – zliatina olova a cínu).
V stavebníctve sa olovo používa na utesnenie škár a vytvorenie základov odolných voči zemetraseniu. Vo vojenskej technike - na výrobu šrapnelov a jadier striel.
Ilya Leenson
LITERATÚRA
História techniky. Vol. I - V. Oxford: Clarendon Press, 1956-1958
Chisolm J.J. Otrava olovom. Scientific American, február 1971
Viesť. Ženeva: Vydavateľstvo OSN a WHO, 1980
Polyansky N.G. Viesť. M., "Veda", 1986
Davydova S.L., Pimenov Yu.T., Milaeva E.R. Ortuť, cín, olovo a ich organické deriváty v životnom prostredí. Astrachaň, 2001
Olovo (Pb) je mäkký striebristo-biely alebo sivastý kov 14. (IVa) skupiny periodickej tabuľky s atómovým číslom 82. Je to veľmi tvárna, plastická a hustá látka, ktorá zle vedie elektrický prúd. Elektronický vzorec olova je [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2. Známy už v staroveku a považovaný alchymistami za najstarší z kovov, je veľmi trvácny a odolný voči korózii, o čom svedčí pokračujúce používanie vodovodných potrubí inštalovaných starými Rimanmi. Symbol Pb v chemickom vzorci olova je skratkou latinského slova plumbum.
Prevalencia v prírode
V raných biblických textoch sa často spomína olovo. Babylončania používali kov na výrobu dosiek na písanie. Rimania z neho vyrábali vodné fajky, mince a dokonca aj kuchynské náčinie. Výsledkom toho druhého bola otrava obyvateľstva olovom v ére cisára Augusta Caesara. Zlúčenina známa ako biele olovo sa používala ako dekoratívny pigment už v roku 200 pred Kristom. e.
V hmotnostnom vyjadrení obsah olova v zemskej kôre zodpovedá cínu. Vo vesmíre pripadá 0,47 atómov olova na každých 106 atómov kremíka. To je porovnateľné s obsahom cézia, prazeodýmu, hafnia a volfrámu, pričom každý z nich je považovaný za pomerne vzácny prvok.
Baníctvo
Hoci olovo nie je veľa, procesy prirodzenej koncentrácie viedli k významným ložiskám komerčnej hodnoty, najmä v Spojených štátoch, Kanade, Austrálii, Španielsku, Nemecku, Afrike a Južnej Amerike. Olovo sa zriedka vyskytuje v čistej forme, je prítomné vo viacerých mineráloch, ale všetky majú menší význam, s výnimkou sulfidu PbS (galenitu), ktorý je hlavným zdrojom priemyselnej výroby tohto chemického prvku na celom svete. Kov sa nachádza aj v anglesite (PbSO 4) a cerusite (PbCO 3). Začiatkom XXI storočia. Poprednými svetovými výrobcami oloveného koncentrátu boli krajiny ako Čína, Austrália, USA, Peru, Mexiko a India.
Olovo možno získavať pražením rudy, po ktorej nasleduje tavenie vo vysokej peci, alebo priamym tavením. Nečistoty sa odstránia počas dodatočného čistenia. Takmer polovica všetkého rafinovaného olova sa získava z recyklovaného šrotu.
Chemické vlastnosti
Elementárne olovo môže byť oxidované na ión Pb 2+ vodíkovými iónmi, ale jeho nerozpustnosť vo väčšine solí ho robí odolným voči mnohým kyselinám. Oxidácia v alkalickom prostredí je jednoduchšia a podporuje tvorbu rozpustných zlúčenín s oxidačným stavom olova +2. Oxid PbO 2 s iónom Pb 4+ je v kyslom roztoku jeden, ale v alkalickom roztoku je pomerne slabý. Oxidácia olova je uľahčená tvorbou komplexov. Elektrodepozícia sa najlepšie vykonáva z vodných roztokov obsahujúcich hexafluorokremičitan olovnatý a kyselinu hexafluorokremičitú.
Keď je kov vystavený vzduchu, rýchlo oxiduje a vytvára matný sivý povlak, ktorý sa predtým považoval za suboxid Pb 2 O. V súčasnosti sa všeobecne uznáva, že ide o zmes oxidu Pb a PbO, ktorá chráni kov pred ďalšou koróziou. Hoci sa olovo rozpúšťa v zriedenej kyseline dusičnej, kyselinou chlorovodíkovou alebo sírovou je napadnuté len povrchovo, pretože vznikajúce nerozpustné chloridy (PbCl 2 ) alebo sírany (PbSO 4 ) bránia pokračovaniu reakcie. Chemické vlastnosti olova, ktoré určujú jeho celkovú odolnosť, umožňujú použiť kov na výrobu strešných krytín, na opláštenie elektrických káblov uložených v zemi alebo pod vodou a ako tesnenie vodovodných potrubí a konštrukcií používaných na prepravovať a spracovávať korozívne látky.
Vedenie aplikácie
Známa je len jedna kryštalická modifikácia tohto chemického prvku s husto uloženou kovovou mriežkou. Vo voľnom stave sa objavuje nulový oxidačný stav olova (ako každá iná látka). Široké použitie elementárnej formy prvku je spôsobené jeho plasticitou, jednoduchosťou zvárania, nízkou teplotou topenia, vysokou hustotou a schopnosťou absorbovať gama a röntgenové lúče. Roztavené olovo je vynikajúce rozpúšťadlo a umožňuje koncentrovať voľné striebro a zlato. Konštrukčné aplikácie olova sú obmedzené jeho nízkou pevnosťou v ťahu, únavou a tekutosťou aj pri malom zaťažení.
Prvok sa používa pri výrobe batérií, v munícii (strely a náboje), v zložení spájky, potlače, ložiska, ľahkých zliatin a zliatin s cínom. V ťažkých a priemyselných zariadeniach môžu byť diely vyrobené zo zlúčenín olova použité na zníženie hluku a vibrácií. Keďže kov účinne pohlcuje krátkovlnné elektromagnetické žiarenie, používa sa na ochranné tienenie jadrových reaktorov, urýchľovačov častíc, röntgenových zariadení a kontajnerov na prepravu a skladovanie.V zložení oxidu (PbO 2) a zliatiny s antimónom alebo vápnik, prvok sa používa v bežných batériách.
Pôsobenie na telo
Chemický prvok olovo a jeho zlúčeniny sú toxické a hromadia sa v tele počas dlhého časového obdobia (známe ako kumulatívna otrava), kým sa nedosiahne smrteľná dávka. Toxicita sa zvyšuje so zvyšujúcou sa rozpustnosťou zlúčenín. U detí môže akumulácia olova viesť ku kognitívnej poruche. U dospelých spôsobuje progresívne ochorenie obličiek. Príznaky otravy zahŕňajú bolesti brucha a hnačku, po ktorých nasleduje zápcha, nevoľnosť, vracanie, závraty, bolesť hlavy a celková slabosť. Na liečbu zvyčajne postačuje eliminácia kontaktu so zdrojom olova. Odstránenie chemikálie z insekticídov a pigmentových farieb a používanie respirátorov a iných ochranných prostriedkov na miestach expozície výrazne znížilo výskyt otravy olovom. Poznanie, že tetraetylolovo Pb (C 2 H 5) 4 vo forme antidetonačnej prísady do benzínu znečisťuje vzduch a vodu, viedlo v 80. rokoch k jeho prerušeniu.
Biologická úloha
Olovo nehrá v tele žiadnu biologickú úlohu. Toxicita tohto chemického prvku je spôsobená jeho schopnosťou napodobňovať kovy ako vápnik, železo a zinok. Interakcia olova s rovnakými proteínovými molekulami ako tieto kovy vedie k ukončeniu ich normálneho fungovania.
jadrové vlastnosti
Chemický prvok olovo vzniká ako výsledok procesov absorpcie neutrónov, tak aj rozpadu rádionuklidov ťažších prvkov. Existujú 4 stabilné izotopy. Relatívna abundancia 204Pb je 1,48 %, 206Pb – 23,6 %, 207Pb – 22,6 % a 208Pb – 52,3 %. Stabilné nuklidy sú konečnými produktmi prirodzeného rádioaktívneho rozpadu uránu (do 206 Pb), tória (do 208 Pb) a aktínia (do 207 Pb). Je známych viac ako 30 rádioaktívnych izotopov olova. Z toho 212 Pb (tóriový rad), 214 Pb a 210 Pb (uránový rad) a 211 Pb (aktíniový rad) sa podieľa na procesoch prirodzeného rozpadu. Atómová hmotnosť prírodného olova sa líši od zdroja k zdroju v závislosti od jeho pôvodu.
monoxidy
V zlúčeninách sú oxidačné stavy olova hlavne +2 a +4. Medzi najvýznamnejšie z nich patria oxidy. Ide o PbO, v ktorom je chemický prvok v stave +2, oxid PbO 2, v ktorom sa vyskytuje najvyšší oxidačný stav olova (+4), a oxid Pb 3 O 4 .
Monoxid existuje v dvoch modifikáciách - litharga a litharge. Litharg (alfa oxid olovnatý) je červená alebo červenožltá pevná látka s tetragonálnou kryštálovou štruktúrou, ktorá existuje v stabilnej forme pri teplotách pod 488 °C. Lithar (beta oxid olovnatý) je žltá pevná látka a má ortorombickú kryštálovú štruktúru. Jeho stabilná forma existuje pri teplotách nad 488 °C.
Obidve formy sú nerozpustné vo vode, ale rozpúšťajú sa v kyselinách za vzniku solí obsahujúcich ión Pb 2+, alebo v alkáliách za vzniku plumbitov, ktoré majú ión PbO 2 2-. Litharg, ktorý vzniká reakciou olova so vzdušným kyslíkom, je najdôležitejšou komerčnou zlúčeninou tohto chemického prvku. Látka sa používa vo veľkých množstvách priamo a ako východiskový materiál na výrobu iných zlúčenín olova.
Značné množstvo PbO sa spotrebuje pri výrobe dosiek olovených batérií. Vysokokvalitný sklenený tovar (kryštál) obsahuje až 30% litargu. To zvyšuje index lomu skla a robí ho lesklým, odolným a rezonančným. Litharg slúži aj ako sušidlo v lakoch a používa sa pri výrobe sodného olova, ktoré sa používa na odstránenie zapáchajúcich tiolov (organické zlúčeniny obsahujúce síru) z benzínu.
Dioxid
V prírode existuje PbO 2 ako hnedo-čierny minerál plattnerit, ktorý sa komerčne vyrába z triadoxidu oxidáciou chlórom. Pri zahrievaní sa rozkladá a dáva kyslík a oxidy s nižším oxidačným stavom olova. PbO 2 sa používa ako oxidačné činidlo pri výrobe farbív, chemikálií, pyrotechniky a alkoholov a ako tvrdidlo pre polysulfidové kaučuky.
Oxid trojolovnatý Pb 3 O 4 (známy ako alebo minium) sa získava ďalšou oxidáciou PbO. Ide o oranžovočervený až tehlovočervený pigment, ktorý sa používa v náteroch odolných voči korózii používaných na ochranu exponovaného železa a ocele. Reaguje tiež s oxidom železa za vzniku feritu, ktorý sa používa pri výrobe permanentných magnetov.
Acetát
Ekonomicky významnou zlúčeninou olova v oxidačnom stave +2 je aj acetát Pb(C 2 H 3 O 2) 2 . Je to vo vode rozpustná soľ získaná rozpustením lúhu v koncentrovanej kyseline octovej. Všeobecná forma, trihydrát, Pb(C 2 H 3 O 2) 2 3H 2 O, nazývaná olovnatý cukor, sa používa ako fixátor pri farbení textílií a ako sušidlo v niektorých farbách. Okrem toho sa používa pri výrobe ďalších zlúčenín olova a v zariadeniach na kyanizáciu zlata, kde vo forme PbS slúži na vyzrážanie rozpustných sulfidov z roztoku.
Iné soli
Základný uhličitan, síran a kremičitan olovnatý boli kedysi široko používané ako pigmenty pre biele exteriérové farby. Avšak od polovice 20. storočia použitie tzv. Biele olovnaté pigmenty výrazne poklesli v dôsledku obáv z ich toxicity a súvisiacich rizík pre ľudské zdravie. Z rovnakého dôvodu sa prakticky prestalo používať arzeničnan olovnatý v insekticídoch.
Okrem hlavných oxidačných stavov (+4 a +2) môže mať olovo záporné stupne -4, -2, -1 vo fázach Zintl (napríklad BaPb, Na 8 Ba 8 Pb 6) a +1 a + 3 - v organoolovnatých zlúčeninách, ako je hexametyldiplumban Pb 2 (CH 3) 6 .
Olovo je často označované za jeden z najstarších kovov z hľadiska histórie, pretože ľudstvo sa ho naučilo ťažiť a spracovávať už v roku 6400 pred Kristom. „Priemyselný“ rozsah spracovania olova bol zaznamenaný v starovekom Ríme (asi 80 000 ton ročne), čo bolo vysvetlené dostupnosťou tohto kovu a jednoduchosťou jeho tavenia. Rimania z nej vyrábali fajky pre svoje vodné fajky, no už vtedy vedeli o toxicite látky.
Fyzikálne vlastnosti olova
Olovo je ťažký kov s atómovou hmotnosťou 207,2 g/mol. Zároveň ho očistite, je taký mäkký, že sa dá krájať nožom. Hlavné fyzikálne vlastnosti olova:
- hustota (n.a.) - 11,3415 g / cm³
- teplota topenia - 327,46 °C (600,61 K)
- bod varu - 1749 °C (2022 K)
- tepelná vodivosť (pri 300 K) – 35,3 W/(m K)
- pevnosť v ťahu - 12-13 MPa
Olovo: chemické vlastnosti
V chemických zlúčeninách prvok Pb dosahuje dva oxidačné stavy: +2 a +4, v ktorých je schopný vykazovať kovové aj nekovové vlastnosti. Rozpustné soli olova predstavujú:
- octan Pb (CH3COO) 2
- dusičnan Pb (NO 3) 2
- síran PbSO 4
- chróman PbCrO 4
Pri bežných teplotách sa olovo v čistej vode nerozpúšťa, čo sa nedá povedať o vode nasýtenej kyslíkom. Prvok Pb sa tiež rýchlo rozpúšťa v zriedenej kyseline dusičnej a koncentrovanej kyseline sírovej. Zriedená kyselina sírová nemá vplyv na olovo, zatiaľ čo kyselina chlorovodíková má malý účinok. Pokiaľ ide o alkalické médiá, v nich, ako aj v kyslých roztokoch, sa olovo mení na redukčné činidlo. Vo vode rozpustné olovo, najmä jeho acetát, je zároveň veľmi toxické.
Vedenie aplikácie
Čisté olovo sa používa v medicíne (röntgenové prístroje), geológii (jeho izotopy pomáhajú určovať vek hornín), ale najviac sa používa v zlúčeninách:
- pri výrobe batérií sa používajú sulfidy a jodidy olovnaté
- dusičnany a azidy - na výrobu výbušnín
- oxidy a chloridy - pre chemické zdroje prúdu
- arzenitany a arzeničnany - v poľnohospodárstve na ničenie škodlivého hmyzu
- teluridy - na výrobu termoelektrických generátorov a chladiacich jednotiek
Je tiež známe, že olovo oneskoruje žiarenie, čo sa vysvetľuje jeho schopnosťou dokonale absorbovať g-žiarenie. V dôsledku toho je Pb hlavným prvkom na výrobu materiálov na ochranu proti žiareniu používaných pri vytváraní jadrových reaktorov a röntgenových zariadení.
Olovo je známe už od 3. – 2. tisícročia pred Kristom. v Mezopotámii, Egypte a iných starovekých krajinách, kde sa z neho vyrábali veľké tehly (ošípané), sochy bohov a kráľov, pečate a rôzne predmety do domácnosti. Na výrobu bronzu sa používalo olovo, ale aj tabuľky na písanie ostrým, tvrdým predmetom. V neskoršom období začali Rimania vyrábať z olova potrubia na vodovodné potrubia. V dávnych dobách sa olovo spájalo s planétou Saturn a často sa nazývalo Saturn. V stredoveku hralo olovo pre svoju veľkú váhu osobitnú úlohu pri alchymistických operáciách, pripisovala sa mu schopnosť ľahko sa premeniť na zlato.
Byť v prírode, získať:
Obsah v zemskej kôre je 1,6 10 -3 % hmotnosti. Pôvodné olovo je zriedkavé, rozsah hornín, v ktorých sa nachádza, je pomerne široký: od sedimentárnych hornín až po ultrabázické intruzívne horniny. Nachádza sa najmä vo forme sulfidov (PbS - olovnatý lesk).
Výroba olova z oloveného lesku sa uskutočňuje tavením pražením: najprv sa zmes podrobí neúplnému vypáleniu (pri 500 - 600 ° C), pri ktorom časť sulfidu prechádza na oxid a síran:
2PbS + 3O 2 \u003d 2PbO + 2SO 2 PbS + 2O 2 \u003d PbSO 4
Potom pokračujte v zahrievaní a zastavte prístup vzduchu; zatiaľ čo zvyšný sulfid reaguje s oxidom a síranom za vzniku kovového olova:
PbS + 2РbО = 3Рb + SO 2 PbS + РbSO 4 = 2Рb + 2SO 2
Fyzikálne vlastnosti:
Jeden z najjemnejších kovov, ľahko sa krája nožom. Zvyčajne je pokrytý viac či menej hrubým filmom špinavých šedých oxidov, pri rezaní sa otvára lesklý povrch, ktorý časom na vzduchu vybledne. Hustota - 11,3415 g / cm3 (pri 20 ° C). Teplota topenia - 327,4 °C, teplota varu - 1740 °C
Chemické vlastnosti:
Olovo pri vysokých teplotách tvorí s halogénmi zlúčeniny typu PbX 2, nereaguje priamo s dusíkom, pri zahrievaní so sírou vytvára sulfid PbS a s kyslíkom oxiduje na PbO.
V neprítomnosti kyslíka olovo pri izbovej teplote nereaguje s vodou, ale pri pôsobení horúcej vodnej pary vytvára oxidy olova a vodík. V sérii napätí je olovo vľavo od vodíka, ale nevytláča vodík zo zriedenej HCl a H 2 SO 4 v dôsledku prepätia uvoľňovania H 2 na olovo a tiež v dôsledku tvorby filmu málo rozpustné soli na povrchu kovu, ktoré chránia kov pred ďalším pôsobením kyselín.
V koncentrovanej kyseline sírovej a chlorovodíkovej sa pri zahrievaní rozpúšťa olovo, pričom vzniká Pb (HS0 4) 2 a H 2 [PbCl 4]. Dusičná, ako aj niektoré organické kyseliny (napríklad citrónová) rozpúšťajú olovo za vzniku Pb(II) solí. Olovo tiež reaguje s koncentrovanými roztokmi zásad:
Pb + 8HN03 (razb., Gor.) \u003d 3Pb (N03)2 + 2NO + 4H20.
Pb + 3H2S04 (> 80 %) = Pb (HS04)2 + S02 + 2H20
Pb + 2NaOH (konc.) + 2H20 \u003d Na2 + H2
Pre olovo sú najcharakteristickejšie zlúčeniny s oxidačnými stavmi: +2 a +4.
Najdôležitejšie spojenia:
oxidy olova- s kyslíkom tvorí olovo množstvo zlúčenín Pb 2 O, PbO, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, PbO 2 najmä amfotérneho charakteru. Mnohé z nich sú maľované v červenej, žltej, čiernej, hnedej farbe.
Oxid olovnatý- PbO. Červená (nízka teplota a- modifikácia, žltnutie) alebo žltá (vysoká teplota b-úprava, masikot). Tepelne stabilný. Veľmi zle reagujú s vodou, roztokom amoniaku. Vykazuje amfotérne vlastnosti, reaguje s kyselinami a zásadami. Oxidovaný kyslíkom, redukovaný vodíkom a oxidom uhoľnatým.
Oxid olovnatý- PbO2. Plattnerit. Tmavohnedý, ťažký prášok, pri miernom zahriatí sa rozkladá bez topenia. Nereaguje s vodou, zriedenými kyselinami a zásadami, roztokom amoniaku. Rozkladá sa koncentrovanými kyselinami, koncentrovanými alkáliami varením pomaly prechádza do roztoku za vzniku....
Silné oxidačné činidlo v kyslom a alkalickom prostredí.
Oxidy PbO a PbO 2 zodpovedajú amfotérnym hydroxidy Pb(OH)2 a Pb(OH)4. Získajte..., Vlastnosti...
Pb 3 O 4 - červené olovo. Považuje sa za zmesný oxid alebo orto-olovnatý oxid olova (II) - Рb 2 PbО 4 . Oranžovo-červený prášok. Pri silnom zahriatí sa rozkladá, topí sa iba pod pretlakom O2. Nereaguje s vodou, hydrátom amoniaku. rozkladá konc. kyseliny a zásady. Silný oxidant.
Olovnaté soli. Spravidla sú bezfarebné, podľa rozpustnosti vo vode sa delia na nerozpustné (napríklad síran, uhličitan, chróman, fosforečnan, molybdenan a sulfid), málo rozpustné (jodid, chlorid a fluorid) a rozpustné (napr. octan olovnatý, dusičnan a chlorečnan). octan olovnatý, príp olovnatý cukor, Pb (CH 3 COO) 2 3H 2 O, bezfarebné kryštály alebo biely prášok sladkej chuti, pomaly zvetráva so stratou hydratovanej vody, je veľmi toxická látka.
Chalkogenidy olova- PbS, PbSe a PbTe - čierne kryštály, polovodiče s úzkou medzerou.
Olovnaté soli možno získať elektrolýzou roztokov olovnatých solí silne okyslených kyselinou sírovou. Vlastnosti...
Hydrid olovnatý- PbH 4 je plynná látka bez zápachu, ktorá sa veľmi ľahko rozkladá na olovo a vodík. V malých množstvách sa získava reakciou Mg2Pb a zriedenej HCl.
Aplikácia:
Olovo dobre tieni žiarenie a röntgenové žiarenie, používa sa ako ochranný materiál najmä v röntgenových miestnostiach, v laboratóriách, kde hrozí nebezpečenstvo ožiarenia. Používa sa tiež na výrobu dosiek batérií (asi 30% taveného olova), plášťov elektrických káblov, ochrany pred gama žiarením (steny z olovených tehál), ako súčasť tlačiarenských a antifrikčných zliatin, polovodičových materiálov.
Olovo a jeho zlúčeniny, najmä organické, sú toxické. Olovo, ktoré sa dostane do buniek, deaktivuje enzýmy, čím narúša metabolizmus, čo spôsobuje mentálnu retardáciu u detí, ochorenia mozgu. Olovo môže nahradiť vápnik v kostiach, čím sa stáva stálym zdrojom otravy. MPC v atmosférickom vzduchu zlúčenín olova je 0,003 mg / m 3, vo vode 0,03 mg / l, pôde 20,0 mg / kg.
Baršuková M. Petrová M.
Štátna univerzita KhF Tyumen, 571 skupín.
Zdroje: Wikipedia: http://ru.wikipedia.org/wiki/Lead a ďalšie,
N.A. Figurovského "Objav prvkov a pôvod ich mien". Moskva, Nauka, 1970
Remy G. "Kurz anorganickej chémie", v.1. Vydavateľstvo zahraničnej literatúry, Moskva.
Lidin R.A. "Chemické vlastnosti anorganických zlúčenín". M.: Chémia, 2000. 480 s.: ill.