Химический элемент 82 тяжелый металл

Обновлено: 17.05.2024

СВИНЕЦ
Pb (plumbum),
металлический химический элемент IVА группы периодической системы элементов, член семейства C, Si, Ge, Sn, Pb. Известен с древних времен. Наиболее важное применение находит в производстве свинцовых электрических аккумуляторов, в припоях и для производства тетраэтилсвинца - антидетонационной присадки к бензину. Свинец широко распространен в природе, но редко встречается в самородном состоянии. Важнейшим минералом свинца является галенит (свинцовый блеск) PbS; к другим рудам, также имеющим промышленное значение, относятся англезит PbSO4 и церуссит PbCO3. Отложения свинцовых руд обычно встречаются вместе с рудами других металлов - сурьмы, мышьяка, висмута, меди, серебра и цинка. Ведущим производителем свинца в мире является Австралия, к другим крупным производителям относятся США, Россия, Китай, Канада, Перу, Мексика, ЮАР и Швеция.
См. также СВИНЦОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. СВОЙСТВА СВИНЦА
Атомный номер 82 Атомная масса 207,2 Изотопы

Температура плавления, ° С 327,50 Температура кипения, ° С 1750 Плотность, г/см3 11,34 Твердость (по Моосу) 1,5 Содержание в земной коре, % (масс.) 0,0016 Степени окисления +2, +4
Свойства. Чистый свинец - серебристо-белый, но на воздухе быстро покрывается синевато-серым налетом. Это мягкий, плотный, легкоплавкий металл, он пластичен выше 300° C, что используют для изготовления оболочек кабелей, выдавливания проволоки и трубок, а также в запорных устройствах водопроводных сетей. Свинец иногда формуют, но из-за низкой прочности на разрыв он плохо поддается ковке. На воздухе свинец образует компактную адгезионную пленку оксидов, защищающую его от дальнейшего окисления. Хотя Pb нерастворим в чистой воде при обычной температуре, он растворяется в воде, насыщенной кислородом. Поэтому свинец непригоден для трубопроводов с питьевой водой. Свинец хорошо растворим в разбавленной азотной кислоте: 3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O. Хлороводородная (соляная) кислота слабо действует на свинец. Разбавленная серная кислота на свинец не действует, а горячая концентрированная реагирует энергично. В щелочной среде свинец является сильным восстановителем и хорошим восстановителем в кислых растворах. Все растворимые в воде соединения свинца ядовиты.
Соединения. Свинец проявляет степени окисления +2 и +4, образуя соответственно соединения Pb(II) и Pb(IV). В обеих степенях окисления свинец может проявлять металлические и неметаллические свойства, образуя четыре типа солей, в которых ионы Pb(II) и Pb(IV) выступают в роли катионов или находятся в составе анионов (плюмбатов).
Оксиды. Свинец образует с кислородом четыре оксида. PbO, оксид Pb(II), называют свинцовым глетом, это желтый или бурожелтый порошок, образуется при нагревании металла на воздухе. При растворении в кислоте образует ионы Pb2+, а в щелочной среде - ионы PbO22-. Свинцовый глет используют в технологии резины, стекла, глазурей, эмалей, красок и в производстве аккумуляторов. PbO2 - оксид Pb(IV), коричневый порошок, - образуется при действии сильного окислителя на соли Pb(II). PbO2 сам является сильным окислителем, ему соответствуют два типа кислот - ортосвинцовая H4PbO4 (соли - ортоплюмбаты) и метасвинцовая H2PbO3 (соли - метаплюмбаты) кислоты. Красный свинец (сурик) состава Pb3O4 известен как яркокрасный пигмент, используемый для защиты железа и стали от ржавления; сурик можно рассматривать как смешанный оксид 2PbO*PbO2 и как соль ортосвинцовой кислоты Pb2PbO4. Сурик получают прокаливанием PbO при температурах ниже 500° C. Смешанный оксид Pb2O3 (т.е. PbO*PbO2) - красновато-желтый порошок - можно рассматривать как соль метасвинцовой кислоты PbPbO3.
Свинцовый сахар. Ацетат свинца, или свинцовый сахар, Pb(CH3COO)2*3H2O существует в виде бесцветных кристаллов или белого порошка, медленно выветривающегося с потерей гидратной воды. Соединение хорошо растворимо в воде. Оно обладает вяжущим действием, но так как содержит ионы ядовитого свинца, то применяется как наружное в ветеринарии. Ацетат применяют также в аналитической химии, крашении, ситценабивном деле, как наполнитель шелка и для получения других соединений свинца. Основной ацетат свинца Pb(CH3COO)2ЧPb(OH)2 - менее растворимый в воде белый порошок - используется для обесцвечивания органических растворов и очистки растворов сахара перед анализом. Свинцовые белила - основной карбонат Pb(OH)2*PbCO3, плотный белый порошок, - получается из свинца на воздухе под действием углекислого газа и уксусной кислоты. Использование свинцовых белил в качестве красящего пигмента теперь не так распространено, как ранее, из-за их разложения под действием сероводорода. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлевки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.
Другие соединения. Арсенат и арсенит свинца применяют в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых - вредителей сельского хозяйства (непарного шелкопряда и хлопкового долгоносика). Борат свинца Pb(BO2)2ЧH2O, нерастворимый белый порошок, используют для сушки картин и лаков, а вместе с другими металлами - в качестве покрытий стекла и фарфора. Хлорид свинца PbCl2, белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде, растворах других хлоридов и особенно хлорида аммония. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей. Хромат свинца PbCrO4 известен как хромовый желтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве желтых пигментов. Нитрат свинца Pb(NO3)2 - белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Это вяжущее ограниченного применения. В промышленности его используют в спичечном производстве, крашении и набивке текстиля, окраске рогов и гравировке. Сульфат свинца Pb(SO4)2, нерастворимый в воде белый порошок, применяют как пигмент в аккумуляторах, литографии, в технологии набивных тканей. Сульфид свинца PbS, черный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца. Тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(C2H5)4 - бесцветная жидкость, нерастворимая в воде, хорошо растворяется в бензине с образованием этилированного бензина. ТЭС широко используется как антидетонационная добавка к моторным топливам.
Продукты радиоактивного распада. Три из четырех стабильных изотопов свинца (Pb206, Pb207, Pb208) являются продуктами радиоактивного распада U и Th. На этом типе распада основана методика определения возраста пород. Поскольку четвертый изотоп свинца Pb204 стабилен, он не участвует в процессе радиоактивного распада и его количество с момента рудообразования можно считать постоянным. После определения изотопного состава свинца в породе можно рассчитать возраст породы, сопоставляя содержание Th, U и их продуктов распада. См. также
ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ;
РАДИОАКТИВНОСТЬ.
Применение. Благодаря мягкости свинца его широко используют в чистом виде. Обычно промышленный свинец после рафинирования содержит 0,05-0,1% примесей. Наибольшее количество свинца расходуется на изготовление пластин свинцовых аккумуляторов, затем на оболочку электрических кабелей, внутреннее покрытие резервуаров, покрытие медных листов кровельного материала и особенно в химической промышленности, где он почти незаменим в производстве и хранении серной кислоты. Все эти области применения объясняются коррозионной стойкостью свинца. Свинец на воздухе практически сразу покрывается тонкой защитной пленкой оксида свинца, поэтому поверхность металла становится очень инертной. Поскольку свинец хорошо поглощает g-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках и в ядерных реакторах. Значительное применение находят сплавы свинца. Пьютер (сплав олова со свинцом), содержащий 85-90% Sn и 10-15% Pb, формуется, недорог и используется в производстве домашней утвари. Припой, содержащий 67% Pb и 33% Sn, применяют в электротехнике. Сплавы свинца с сурьмой используют в производстве пуль и типографского шрифта, а сплавы свинца, сурьмы и олова - для фигурного литья и подшипников. Сплавы свинца с сурьмой обычно применяют для оболочек кабелей и пластин электрических аккумуляторов. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину.
ЛИТЕРАТУРА
Зайцев В.Я., Маргулис Е.В. Металлургия свинца и цинка. М., 1985 Козин Л.Ф., Морачевский А.Г. Физико-химия и металлургия высокочистого свинца. М., 1991

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество . 2000 .

Полезное

Смотреть что такое "СВИНЕЦ" в других словарях:

СВИНЕЦ — обыкновенный (Plumbum), симв. Pb, смесь изотопов, атомный в. 207,22 (ат. в. уранового свинца 206,05, ториевого 207,9). Кроме этих изотопов имеется еще свинец с ат. в. 207. Отношение изотопов в обыкновенном свинце206: : 207 : 208 = 100 : 75 :175.… … Большая медицинская энциклопедия

СВИНЕЦ — муж. крушец, металл, один из самых мягких и веских, цветом посинее олова; встарь зывали его оловом, откуда и поговорка: слово олово, ·т.е. веско. В Васильев вечер лить олово, свинец, воск. Ружейные пули свинцовые. Свинцовая руда всегда… … Толковый словарь Даля

СВИНЕЦ — (символ Рb), металлический элемент IV группы периодической таблицы. Его основная руда ГАЛЕНИТ (сульфид свинца), из нее добывают свинец путем обжига. Воздействие на организм свинца, содержащегося в красках, трубах, бензине и др. может привести к… … Научно-технический энциклопедический словарь

СВИНЕЦ — (Plumbum), Pb, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 82, атомная масса 207,2; мягкий, пластичный синевато серый металл, tпл 327,5шC, летуч. Из свинца изготовляют электроды аккумуляторов, провода, кабели, пули, трубы и… … Современная энциклопедия

СВИНЕЦ — СВИНЕЦ, свинца, мн. нет, муж. 1. Мягкий, очень тяжелый металл синевато серого цвета. Пломба из свинца. Расплавленный свинец. 2. перен. Пуля; собир. пули (поэт.). «Засвищет вкруг меня губительный свинец.» Пушкин. «С свинцом в груди, лежал недвижим … Толковый словарь Ушакова

Свинец — (Рb) хим. элемент IV гр. периодической системы, порядковый номер 82, ат. в. 207,19. Для С. характерны положительные валентности 4 и 2, наиболее типичными являются соединения, в которых он двухвалентен. Четырехвалентный С. в кислой среде является… … Геологическая энциклопедия

свинец — рейхблей, веркблей, церуссит, алтаит Словарь русских синонимов. свинец сущ., кол во синонимов: 11 • аабам (1) • абаам … Словарь синонимов

СВИНЕЦ — хим. элемент, символ Рb (лат. Plumbum), ат. н. 82, ат. м. 207,19; тяжёлый, мягкий, ковкий и пластичный металл синевато серого цвета, плотность 11340 кг/м3, tпл = 327,5°С. Самородный свинец в природе встречается крайне редко. Он входит в состав… … Большая политехническая энциклопедия

СВИНЕЦ — (лат. Plumbum) Pb, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 82, атомная масса 207,2. Синевато серый металл, тяжелый, мягкий, ковкий; плотность 11,34 г/см³, tпл 327,4 .С. На воздухе покрывается оксидной… … Большой Энциклопедический словарь

Свинец — металл, известный еще в древности. С. добывали в Египте и на Синайском полуо ве, а также привозили в Тир из Фарсиса (Иез 27:12). При перечислении захвач. у мадианитян трофеев С. среди металлов называется последним (Чис 31:22), т.к. он, очевидно,… … Библейская энциклопедия Брокгауза

СВИНЕЦ — СВИНЕЦ, нца, муж. Мягкий, ковкий, тяжёлый металл синевато серого цвета. Врагов встретили свинцом (перен.: стрельбой, пулями). Лечь свинцом на сердце (перен.: о чём н. тяжёлом, гнетущем). Голова как свинцом налита (об ощущении тяжести, боли в… … Толковый словарь Ожегова

Свинец

Pb, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 82, атомная масса 207,2. С. — тяжёлый металл голубовато-серого цвета, очень пластичный, мягкий (режется ножом, царапается ногтем). Природный С. состоит из 5 стабильных изотопов с массовыми числами 202 (следы), 204 (1,5%), 206 (23,6%), 207 (22,6%), 208 (52,3%). Последние три изотопа — конечные продукты радиоактивных превращений 238 U, 235 U и 232 Th (см. Радиоактивные ряды). При ядерных реакциях образуются многочисленные радиоактивные изотопы С. Историческая справка. С. был известен за 6—7 тыс. лет до н. э. народам Месопотамии, Египта и других стран древнего мира. Он служил для изготовления статуй, предметов домашнего обихода, табличек для письма. Римляне пользовались свинцовыми трубами для водопроводов. Алхимики называли С. сатурном и обозначали его знаком этой планеты (см. Знаки химические). Соединения С. — «свинцовая зола» PbO, свинцовые белила 2PbCO₃•Pb (OH)₂ применялись в Древней Греции и Риме как составные части лекарств и красок. Когда было изобретено огнестрельное оружие, С. начали применять как материал для пуль. Ядовитость С. отметили ещё в 1 в. н. э. греческий врач Диоскорид и Плиний Старший, Распространение в природе. Содержание С. в земной коре (кларк) 1,6·10 -3 % по массе. Образование в земной коре около 80 минералов, содержащих С. (главный из них галенит PbS), связано в основном с формированием гидротермальных месторождений (См. Гидротермальные месторождения) (см. Полиметаллические руды). В зонах окисления полиметаллических руд образуются многочисленные (около 90) вторичные минералы: сульфаты (англезит PbSO₄), карбонаты (церуссит PbCO₃), фосфаты [пироморфит Pb₅(PO₄)₃Cl]. В биосфере С. в основном рассеивается, его мало в живом веществе (5·10 -5 %), морской воде (3·10 -9 %). Из природных вод С. отчасти сорбируется глинами и осаждается сероводородом, поэтому он накапливается в морских илах с сероводородным заражением и в образовавшихся из них чёрных глинах и сланцах, Физические и химические свойства. С. кристаллизуется в гранецентрированной кубической решётке (а = 4,9389 Å), аллотропических модификаций не имеет. Атомный радиус 1,75 Å, ионные радиусы: Pb 2+ 1,26 Å, Pb 4+ 0,76 Å: плотность 11,34 г/см 3 (20°С); t_nл 327,4 °С; t_kип 1725 °С; удельная теплоёмкость при 20°С 0,128 кдж/(кг·К) [0,0306 кал/г·°С]; теплопроводность 33,5 вт/(м·К)[0,08 кал/(см·сек· о С)]; температурный коэффициент линейного расширения 29,1·10 -6 при комнатной температуре; твёрдость по Бринеллю 25—40 Мн/м 2 (2,5—4 кгс/мм 2 ); предел прочности при растяжении 12—13 Мн/м 2 , при сжатии около 50 Мн/м 2 ; относительное удлинение при разрыве 50—70%. Наклёп не повышает механических свойств С., т. к. температура его рекристаллизации лежит ниже комнатной (около —35 °С при степени деформации 40% и выше). С. диамагнитен, его магнитная восприимчивость — 0,12·10 -6 . При 7,18 К становится сверхпроводником.

Конфигурация внешних электронных оболочек атома Pb 6s 2 6р 2 , в соответствии с чем он проявляет степени окисления +2 и +4. С. сравнительно мало активен химически. Металлический блеск свежего разреза С. постепенно исчезает на воздухе вследствие образования тончайшей плёнки PbO, предохраняющей от дальнейшего окисления. С кислородом образует ряд окислов Pb₂O, PbO, PbO₂, Pb₃O₄ и Pb₂O₃ (см. Свинца окислы).

В отсутствие O₂ вода при комнатной температуре на С. не действует, но он разлагает горячий водяной пар с образованием окиси С. и водорода. Соответствующие окислам PbO и PbO₂ гидроокиси Pb (OH)₂ и Pb (OH)₄ имеют амфотерный характер.

Соединение С. с водородом PbH₄ получается в небольших количествах при действии разбавленной соляной кислоты на Mg₂Pb. PbH₄ — бесцветный газ, который очень легко разлагается на Pb и H₂. При нагревании С. соединяется с галогенами, образуя галогениды PbX₂ (X — галоген). Все они малорастворимы в воде. Получены также галогениды PbX₄: тетрафторид PbF₄ — бесцветные кристаллы и тетрахлорид PbCl₄ — жёлтая маслянистая жидкость. Оба соединения легко разлагаются, выделяя F₂ или Cl₂; гидролизуются водой. С азотом С. не реагирует. Азид свинца Pb (N₃)₂ получают взаимодействием растворов азида натрия NaN₃ и солей Pb (II); бесцветные игольчатые кристаллы, труднорастворимые в воде; при ударе или нагревании разлагается на Pb и N₂ со взрывом. Сера действует на С. при нагревании с образованием сульфида PbS — чёрного аморфного порошка. Сульфид может быть получен также при пропускании сероводорода в растворы солей Pb (II); в природе встречается в виде свинцового блеска — Галенита.

В ряду напряжений Pb стоит выше водорода (нормальные электродные потенциалы соответственно равны — 0,126 в для Pb ⇔ Pb 2+ + 2e и + 0,65 в для Pb ⇔ Pb 4+ + 4e). Однако С. не вытесняет водород из разбавленной соляной и серной кислот, вследствие перенапряжения (См. Перенапряжение) H₂ на Pb, а также образования на поверхности металла защитных плёнок труднорастворимых хлорида PbCl₂ и сульфата PbSO₄. Концентрированные H₂SO₄ и HCl при нагревании действуют на Pb, причём получаются растворимые комплексные соединения состава Pb (HSO₄)₂ и H₂[PbCl₄]. Азотная, уксусная, а также некоторые органические кислоты (например, лимонная) растворяют С. с образованием солей Pb (II). По растворимости в воде соли делятся на растворимые (ацетат, нитрат и хлорат свинца), малорастворимые (хлорид и фторид) и нерастворимые (сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид). Соли Pb (IV) могут быть получены электролизом сильно подкисленных H₂SO₄ растворов солей Pb (II); важнейшие из солей Pb (IV) — сульфат Pb (SO₄)₂ и ацетат Pb (C₂H₃O₂)₄. Соли Pb (IV) склонны присоединять избыточные отрицательные ионы с образованием комплексных анионов, например плюмбатов (PbO₃) 2- и (PbO₄) 4- , хлороплюмбатов (PbCl₆) 2- , гидроксоплюмбатов [Pb (OH)₆] 2- и др. Концентрированные растворы едких щелочей при нагревании реагируют с Pb с выделением водорода и гидроксоплюмбитов типа X₂[Pb (OH)₄].

Получение. Металлический С. получают окислительным обжигом PbS с последующим восстановлением PbO до сырого Pb («веркблея») и рафинированием (очисткой) последнего. Окислительный обжиг концентрата ведётся в агломерационных ленточных машинах непрерывного действия (см. Агломерация). При обжиге PbS преобладает реакция: 2PbS + 3O₂ = 2PbO + 2SO₂. Кроме того, получается и немного сульфата PbSO₄, который переводят в силикат PbSiO₃, для чего в шихту добавляют кварцевый песок. Одновременно окисляются и сульфиды других металлов (Cu, Zn, Fe), присутствующие как примеси. В результате обжига вместо порошкообразной смеси сульфидов получают агломерат — пористую спекшуюся сплошную массу, состоящую преимущественно из окислов PbO, CuO, ZnO, Fe₂O₃. Куски агломерата смешивают с коксом и известняком и эту смесь загружают в ватержакетную печь (См. Ватержакетная печь), в которую снизу через трубы («фурмы») подают воздух под давлением. Кокс и окись углерода восстанавливают PbO до Pb уже при невысоких температурах (до 500 °С). При более высоких температурах идут реакции:

Окислы Zn и Fe частично переходят в ZnSiO₃ и FeSiO₃, которые вместе с CaSiO₃ образуют шлак, всплывающий на поверхность. Окислы С. восстанавливаются до металла. Сырой С. содержит 92—98% Pb, остальное — примеси Cu, Ag (иногда Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe. Примеси Cu и Fe удаляют Зейгерованием. Для удаления Sn, As, Sb через расплавленный металл продувают воздух. Выделение Ag (и Au) производится добавкой Zn, который образует «цинковую пену», состоящую из соединений Zn c Ag (и Au), более лёгких, чем Pb, и плавящихся при 600—700 °С. Избыток Zn удаляют из расплавленного Pb пропусканием воздуха, водяного пара или хлора. Для очистки от Bi к жидкому Pb добавляют Ca или Mg, дающие трудноплавкие соединения Ca₃Bi₂ и Mg₃Bi₂. Рафинированный этими способами С. содержит 99,8—99,9% Pb. Дальнейшая очистка производится электролизом, в результате чего достигается чистота не менее 99,99%. Применение. С. широко применяют в производстве свинцовых Аккумуляторов, используют для изготовления заводской аппаратуры, стойкой в агрессивных газах и жидкостях. С. сильно поглощает γ-лучи и рентгеновские лучи, благодаря чему его применяют как материал для защиты от их действия (контейнеры для хранения радиоактивных веществ, аппаратура рентгеновских кабинетов и др.). Большие количества С. идут на изготовление оболочек электрических кабелей, защищающих их от коррозии и механических повреждений. На основе С. изготовляют многие Свинцовые сплавы. Окись С. PbO вводят в хрусталь и оптическое Стекло для получения материалов с большим показателем преломления. Сурик, хромат (жёлтый крон) и основной карбонат С. (свинцовые белила) — ограниченно применяемые пигменты. Хромат С. — окислитель, используется в аналитической химии. Азид и стифнат (тринитрорезорцинат) — инициирующие взрывчатые вещества. Тетраэтилсвинец — антидетонатор (См. Антидетонаторы). Ацетат С. служит индикатором для обнаружения H₂S. В качестве изотопных индикаторов используются 204 Pb (стабильный) и 212 Pb (радиоактивный).

С. в организме. Растения поглощают С. из почвы, воды и атмосферных выпадений. В организм человека С. попадает с пищей (около 0,22 мг), водой (0,1 мг), пылью (0,08 мг). Безопасный суточный уровень поступления С. для человека 0,2—2 мг. Выделяется главным образом с калом (0,22—0,32 мг), меньше с мочой (0,03—0,05 мг). В теле человека содержится в среднем около 2 мг С. (в отдельных случаях — до 200 мг). У жителей промышленно развитых стран содержание С. в организме выше, чем у жителей аграрных стран, у горожан выше, чем у сельских жителей. Основное депо С. — скелет (90% всего С. организма): в печени накапливается 0,2—1,9 мкг/г; в крови — 0,15—0,40 мкг/мл; в волосах — 24 мкг/г, в молоке —0,005—0,15 мкг/мл; содержится также в поджелудочной железе, почках, головном мозге и др. органах. Концентрация и распределение С. в организме животных близки к показателям, установленным для человека. При повышении уровня С. в окружающей среде возрастает его отложение в костях, волосах, печени. Биологические функции С. не установлены.

Отравления С. и его соединениями возможны при добыче руд, выплавке С., при производстве свинцовых красок, в полиграфии, гончарном, кабельном производствах, при получении и применении тетраэтилсвинца и др. Бытовые отравления возникают редко и наблюдаются при употреблении в пищу продуктов, которые длительно хранили в глиняной посуде, покрытой глазурью, содержащей свинцовый сурик или глёт. С. и его неорганические соединения в виде аэрозолей проникают в организм в основном через дыхательные пути, в меньшей степени — через желудочно-кишечный тракт и кожу. В крови С. циркулирует в виде высокодисперсных коллоидов — фосфата и альбумината. Выделяется С. в основном через кишечник и почки. В развитии интоксикации играют роль нарушение порфиринового, белкового, углеводного и фосфатного обменов, дефицит витаминов С и B₁, функциональные и органические изменения центральной и вегетативной нервной системы, токсическое влияние С. на костный мозг. Отравления могут быть скрытыми (т. н. носительство), протекать в лёгкой, средней тяжести и тяжёлой формах.

Наиболее частые признаки отравления С.: кайма (полоска лиловато-аспидного цвета) по краю дёсен, землисто-бледная окраска кожных покровов; ретикулоцитоз и другие изменения крови, повышенное содержание порфиринов в моче, наличие в моче С. в количествах 0,04—0,08 мг/л и более и т. д. Поражение нервной системы проявляется астенией, при выраженных формах — энцефалопатией, параличами (преимущественно разгибателей кисти и пальцев рук), полиневритом. При т. н. свинцовой колике возникают резкие схваткообразные боли в животе, запор, продолжающиеся от нескольких ч до 2—3 нед; нередко колика сопровождается тошнотой, рвотой, подъёмом артериального давления, температуры тела до 37,5—38 °С. При хронической интоксикации возможны поражения печени, сердечно-сосудистой системы, нарушение эндокринных функций (например, у женщин — выкидыши, дисменорея, меноррагии и др.). Угнетение иммунобиологической реактивности способствует повышенной общей заболеваемости.

Лечение: специфические (комплексонообразователи и др.) и общеукрепляющие (глюкоза, витамины и др.) средства, физиотерапия, санаторно-курортное лечение (Пятигорск, Мацеста, Серноводск). Профилактика: замена С. менее токсичными веществами (например, цинковые и титановые белила вместо свинцовых), автоматизация и механизация операций в производстве С., эффективная вытяжная вентиляция, индивидуальная защита рабочих, лечебное питание, периодическая витаминизация, предварительные и периодические медицинские осмотры.

Препараты С. используют в медицинской практике (только наружно) как вяжущие и антисептические средства. Применяют: свинцовую воду (при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек), простой и сложный свинцовые пластыри (при гнойно-воспалительных заболеваниях кожи, фурункулах) и др.

Лит.: Андреев В. М., Свинец, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 4, М., 1965; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963; Чижиков Д. М., Металлургия свинца, в кн.: Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2, М., 1947; Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева, 6 изд., ч. 2, Л., 1971; Тарабаева Г. И., Действие свинца на организм и лечебно-профилактические мероприятия, А.-А., 1961; Профессиональные болезни, 3 изд., М., 1973,

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Тяжелые металлы – перечень, свойства и риски элементов

Официально такой группы химических элементов не существует. Однако металлурги, аграрии, особенно экологи, оперируют понятием «тяжелые металлы». Этот сегмент привлекает повышенное внимание.

Что представляют собой

Термин «тяжелые металлы» еще двести лет назад пытался ввести в научный оборот немецкий химик Лео Гмелин.

Однако в номенклатуре Международного союза, курирующего вопросы теории и практики химии (IUPAC), такое подразделение отсутствует.

Промышленность

В академических и промышленных кругах циркулирует четыре десятка критериев, по которым металл признается тяжелым.

Самые популярные основания:

Атомный номер выше 50.
Плотность 5+ г/см3.

На практике чаще востребован второй критерий.

То есть к тяжелым металлам относятся элементы с плотностью, превышающей 5 г/см3.

В соответствии с ним таковыми считаются:

Традиционные: железо, медь, хром, марганец, кобальт, олово, свинец, никель, цинк.
Менее известные: кадмий, молибден, вольфрам, сурьма. Плюс экзотика – галлий, теллур.
И самые коварные – ртуть, таллий, висмут.

На бытовом уровне они считаются токсичными элементами. Подобное отождествление некорректно.

Не каждый тяжелый металл токсичен, но таким способно стать при благоприятных условиях безобидное вещество.

Экология, медицина

У экологов и врачей свои подходы. Для них тяжелыми металлами являются особо значимые (полезные либо опасные) для биологических организмов элементы.

Суровее критерии Организации Объединенных наций (ООН). В соответствии с ее экологической доктриной, тяжелыми считаются стабильные металлы либо металлоиды, их соединения (особенно соли тяжелых металлов) с плотностью более 4,5 г/см3.

Критерий действует с 1998 года.

Классификация

Кроме плотности, маркером принадлежности к группе служат температура плавления, степень использования, другие свойства.

На основании этого выделяют следующие виды тяжелых металлов:

Редкие – галлий, висмут, таллий, кадмий. – молибден, вольфрам, хром. – кадмий, кобальт, свинец, ртуть, олово, галлий, таллий, висмут.

Самый тяжелый металл планеты – иридий. Кубик с ребром в 1 см весит 22,6 грамма. Но вещество попадает на Землю только с метеоритами.

Иридий

В сегменте обычных земных «тяжеловесов» лидирует вольфрам – он на три грамма легче. Это восьмая позиция среди металлов.

Откуда берутся

Естественных поставщиков тяжелых металлов четыре:

Горное сырье. Чаще это магматические либо осадочные породы.
Породообразующие минералы. У меди, например, это малахит и другие минералы.
Вулканы. Частицы вещества извергаются попутно с вулканическими продуктами (газами, гейзерами).

Еще один источник – Вселенная. Вещество заносится в стратосферу метеоритами либо облаками космической пыли.

Получение продукта

На большинстве металлургических комбинатах сырье плавят в доменных и мартеновских печах. Это оборудование из позапрошлого века делает процесс тяжелым, опасным для экологии и человека.

Внедрение « зеленых » технологий продвигается медленно, поскольку требует инвестиций.

Результат недостаточной очистки отходов производства – высокое содержание вредных компонентов. Следствие – загрязнение почвы, воды, воздуха.

Влияние на экологию

Особо опасные загрязнители биосферы – именно тяжелые металлы. Самая вредная форма соединений – соли.

Пути поступления

Загрязнение биосферы происходит следующими способами:

Металлургия. Выбросы в процессе плавки, обжига. Вымывание тяжелых веществ из отвалов месторождений либо меткомбинатов водой, выветривание.
Агросектор. Полив плантаций, удобрение полей илом бытовых стоков либо пестицидами.
Быт. Использование как топлива торфа, угля, другого сырья.
Автобаны. Свинцом, цинком, кадмием насыщены обочины автострад.

Свинец пропитывает почву минимум на 100 м по обе стороны дороги.

Свинец

Способы очищения

Почва очищается от такого груза десятилетиями, иногда столетиями.

Концентрация цинка уменьшается наполовину спустя столетие, кадмию требуется вдвое меньше.

Медь исчезает через три столетия, свинец – через десять:

Токсичные соединения растворяются в воде.
В почве процесс активируют влажность и растительность.

Флора вытягивает «свои» металлы. Так, лишайники «кушают» цинк, никель, медь.

Самородная медь

Токсичность тяжелых металлов возрастает с увеличением атомного номера.

Воздействие на человека

Влияние большинства таких веществ двояко:

Микродозы цинка, железа, меди задействованы в биологических процессах. Например, поддержании уровня гемоглобина в крови.
Превышение микродоз опасно: тормозится работа нервной системы, сердца, почек, других органов. Разрушается скелет, идет разбалансировка жизненных процессов.
Токсичны бесполезные свинец, ртуть.

Отравление организма внешне проявляется как тошнота, рвота, головная боль, нарушение координации движений. Плюс более тяжелые последствия, до летального исхода.

В зоне риска следующие категории:

Работники меткомбинатов.
Жители мегаполисов, окрестностей автострад.
Потребители продуктов со стихийных рынков (не прошедших санитарный контроль).

Уровень загрязненности территории экологи определяют благодаря местным животным.

Чуткие «индикаторы» загрязненности на европейской части – лоси, мышь-полевка, кроты, бурый мишка.

Свинец – польза и опасность металла

Ассоциации с этим металлом суровы: свинцовое небо, девять граммов свинца (вес пули). Но современная жизнь без него была бы сложна.

Что представляет собой

Свинец – элемент периодической системы Менделеева №82. Международное обозначение (и формула) – Pb.

Это типичный металл – тяжелый, плотный, сизовато-серых оттенков.

Состоит из четырех стабильных и четырех «мобильных» природных радиоактивных изотопов. Их дополняет десяток радиоактивных искусственного происхождения.

По классификации причислен к «тяжелой» группе цветных металлов.

История

Повсеместная распространенность плюс легкоплавкость и легкость обработки способствовали знакомству человека с металлом тысячелетия назад.

У него бурная история, сочетающая ажиотаж и времена забвения.

Древний мир

Он считается первым выплавленным людьми металлом.

Его использовали как декоративный материал:

Бусины из свинца возрастом 8,5 тысяч лет нашли на территории современной Турции.
В Древнем Египте ходили монеты, чеканились подвески из свинца. Статуэтка женщины, изготовленная 5-6 тыс. лет назад, признана древнейшим на планете артефактом из свинца.

Свинец как металл упоминается книгами Ветхого Завета.

Производителем металла номер один был Древний Рим. Его добывали по всей Римской империи, выдавая ежегодно 80 тыс. тонн продукта. Такие объемы не залеживались: из свинца был сделан римский водопровод.

Падение Римской империи (V век) прервало использование металла европейцами на 600 лет.

Средневековье

Следующий всплеск популярности металла связан с Германией, где начали добычу свинцовой руды:

Металл добавляли к вину, чтобы облагородить вкус. Папа Александр VI запретил это своей буллой от 1498 года, но безуспешно. Эпидемии свинцовой колики стали для Средневековья обыденностью.
Почти весь свинец превращался в дробь и пули для огнестрельного оружия.
Свинцовые белила были основой при изготовлении косметики и красок для живописцев.

Для алхимиков Plumbum воплощал планету Сатурн. Его забрасывали в тигли, чтобы получить взамен золото.

В Древней Руси свинцовыми листами покрывали крыши храмов, «пломбировали» такими печатями грамоты и конфиденциальную переписку. Подражая римлянам, соорудили свинцовый водопровод. Он снабжал Кремль водой сто лет – до 1737 года.

Свинцовые трубы древнеримского водопровода с надписями

Индустриальная эпоха

Промышленная революция возродила величие металла. К середине XIX века мировой объем добычи превысил 100 тысяч тонн. А за следующие 20 лет увеличился еще в 2,5 раза.

Вплоть до 1990 года гарт (свинцово-сурьмяно-оловянный сплав) был сырьем для типографских шрифтов.

Свинцовыми соединениями повышали октановое число бензина.

Физико-химические характеристики

Свинец – один из наиболее массивных металлов.

Сизоватость оттенков дополняется металлическим блеском:

Блеск присущ свежеразрезанным фрагментам: на воздухе он тускнеет, покрываясь оксидом-пленкой.
Металл мягок (твердость по Моосу – 1,5). Режется ножом или ножницами, царапается ногтем.
Тепло- и электропроводность средние: у меди больше в 11 и 15 раз.
Металл пластичен, легко прокатывается до фольги.

По химическим свойствам «простолюдин» свинец спорит с благородными металлами:

Не ржавеет при любой влажности воздуха. Коррозию провоцирует только фтористый водород.
Воздействие воды, большинства кислот, металлов, газов нулевое.
Разрушается лишь некоторыми кислотами: слабой уксусной, азотной (до 70%) либо концентрированной (90+%) серной.

Такую стойкость металлу обеспечивает «щит» из оксидной пленки на поверхности.

Свойства атома
Название, символ, номер	Свине́ц / Plumbum (Pb), 82
Атомная масса (молярная масса)	207,2(1) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Радиус атома	175 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	147 пм
Радиус иона	(+4e) 84 (+2e) 120 пм
Электроотрицательность	2,33 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Pb←Pb2+ −0,126 В Pb←Pb4+ 0,80 В
Степени окисления	4, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	715,2 (7,41) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	11,3415 г/см³
Температура плавления	600,61 K (327,46 °C, 621,43 °F)
Температура кипения	2022 K (1749 °C, 3180 °F)
Уд. теплота плавления	4,77 кДж/моль
Уд. теплота испарения	177,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,65 Дж/(K·моль)
Молярный объём	18,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	4,950 Å
Температура Дебая	88,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 35,3 Вт/(м·К)
Номер CAS	7439-92-1

Металл проявляет интересное оптическое свойство. Отраженный свет придает ему коричневатость, дополняемую буровато-багровым внутренним отражением.

Ниже в таблице данные изменения плотности свинца в зависимости от температуры.

Температура, °C	Плотность, г/см3
327,6	10,686
450	10,536
650	10,302
850	10,078

Технология получения

Главный исходник для получения чистого металла – руды, содержащие галенит.

Галенит

На обогатительной фабрике сырье обрабатывается методом флотации. Получается 40-70% концентрат свинца.
Чтобы получить из него черновой свинец, применяют плавку.
Для этого оксид-концентрат обжигают, затем загружают в печь. Восстановление достигает чистоты 90%.
Далее отделяют ценные примеси: медь, мышьяк, сурьму.
Затем выделяются серебро, золото, цинк, висмут.

На выходе образуется свинец с содержанием примесей до 0,2%. Еще большую чистоту металла получают рафинированием.

Месторождения, добыча

Залежи сульфидных руд рассредоточены по планете. В России это Забайкалье, Приморье, Южный и Средний Урал, Норильск.

Добыча ведется открытым либо закрытым способом.

Запасы исчисляются миллионами тонн, но, по расчетам ученых, исчерпаются к концу XXI века.

Присутствие в природе

Свинец – один из самых распространенных элементов земной коры (0,016% по массе). Формы нахождения в природе – осадочные и кислые горные породы, основные и ультраосновные массивы.

Накоплению крупных объемов способствуют гипергенные и гидротермальные процессы.

Чемпион по запасам и уникум – Пакистан. Только в породах Кохистанско-Ладакхской дуги на севере страны свинца больше, чем урана.

Из четырех стабильных изотопов свинца три радиогенны. Их доля постоянно возрастает.

Изотоп	204Pb	206Pb	207Pb	208Pb
Содержание в природе (в %)	1,4	24,1	22,1	52,4

В биологических организмах и воде доля металла на порядки меньше.

Где используется

Главная сфера применения свинцовых продуктов – промышленный и оборонный комплекс, наука.

Применение свинца

На практике используется чистый «тяжёлый» металл и сплавы.

Физические свойства – пластичность, гибкость, малая тепло- и электропроводность – обусловили ассортимент продукции из свинца и сплавов:

Внешний слой кабелей.
Припои для электротехники.
Подшипники.
Катоды химических, резервных источников тока.
Приборы для работы в агрессивных средах.
Вставки предохранителей, пластин для кислотных аккумуляторов.

Самый известный продукт из соединений свинца – аккумуляторы.

Сегодня две трети объемов свинцовых продуктов расходуется на производство электродов, аккумуляторов, проводов, кабелей и покрытий к ним.

Второй «раскрученный» продукт – свинцовые белила. Химически это основной карбонат, выглядит как плотный белый порошок.

Компонент шпатлевки, цемента, свинцово-карбонатной бумаги.

Другие сферы

Из соединений свинца получают продукты для многих сфер деятельности человека:

Без оксида свинца невозможно производство хрусталя.
Соли свинца (хромат, или хромовый желтый краситель) используются при изготовлении спичек. А также красителей для окраски тканей (технология батик), фаянса, фарфора, изделий промышленного ассортимента.
Азид металла – детонатор взрывчатки.
Тетраэтилсвинец – антидетонатор горючего для двигателей внутреннего сгорания.
Халькогениды свинца (сульфид, селенид, теллурит) – материал полупроводников.
Галогениды свинца востребованы в медицине как компонент мазей для нужд онкологии.
Также это посуда, покрытие стекла, фарфора. Инсектициды, уничтожающие насекомых – вредителей растений.

Полезное свойство металла – поглощение гамма-излучения. Оно востребовано медициной и энергетикой. Свинцовые экраны служат щитом в рентгеновских аппаратах и реакторах на атомных объектах.

Свинец планируют использовать как источник тепла в реакторах на быстрых нейтронах.

Свойство радиогенности изотопов используется в геологии. Оно дает возможность устанавливать возраст горных пород, ход геологических процессов в диапазоне миллиардов лет.

Ограничения

Применение металла ограничивают малая стойкость к вибрациям, низкая коррозионная устойчивость к гниющим органическим веществам, растворам извести, бетона, некоторым другим смесям. Такие свойства создает структура кристаллической решетки.

Кабели со свинцовой оболочкой не прокладывают в местах, подвергающихся вибрации, сотрясениям: обочины автобанов, железных дорог, эстакады мостов.

Механические сотрясения, вибрации разрушают свинец.

Для устранения дефекта создают свинцовые сплавы с сурьмой, медью, кадмием, другими присадками.

Влияние металла на экологию

Производство свинца в мире уменьшается (его вытесняет пластик).

Но загрязнение окружающей среды остается одним из опаснейших. Только океан ежегодно «получает» 500-600 тонн отработанного материала.

Для изделий с использованием металла обязательна утилизация по специальной процедуре.

Предостережение

Главный недостаток металла – токсичность. Это также опасный канцероген.

Свинец и его соединения отнесены к химически опасным веществам 1 класса.

В XIX веке в зоне риска находились модницы: металл был основным компонентом белил для лица.

Сегодня отравиться еще легче:

Добывая руду.
Работая на металлургическом комбинате.
Вдыхая автомобильные выхлопы.

Свинцовые пары и пыль особо опасны: проникают в организм через носоглотку. Из легких свинец переходит в кровь, с ней разносится по телу. Аккумулируется в костях, печени, почках, сбивает синтез гемоглобина в крови.

Признаки свинцового отравления:

Усталость, быстрая утомляемость.
Мигрень, головные боли.
Расстройство ЖКТ.
Нарушение сна.

Они характерны и для анемии. Опознать свинцовое отравление помогают дополнительные симптомы: судороги, боль в костях, животе, тошнота, рвота. В тяжелых случаях добавляется скачок давления.

Для человека токсичная доза свинца – 1-3 г, смертельная – 10 г. Свинцовое отравление важно сразу распознать, чтобы начать очищение организма. Иначе процесс чреват склерозом сосудов, патологиями костной и нервной систем, почек, печени. У детей может проявиться умственная отсталость.

Выводится металл долго, трудно. Люди, постоянно работающие с ним, нередко наживают профессиональные заболевания.

Таллий – любимый яд Агаты Кристи

Это вещество – самый популярный химический элемент в художественной литературе. Именно таллием убивают друг друга персонажи детективов Агаты Кристи. Его, как и мышьяк, окрестили «ядом наследников».

Однако вещество востребовано металлургами, врачами, учеными.

Таллий – это элемент периодической системы №81 с примечательными свойствами:

Серебристый металл сизовато-белого цвета – один из самых мягких (1,3 балла по Моосу) и легкоплавких.

Главная характеристика таллия – токсичное вещество номер один на планете.

Однако плотен, поэтому относится к сегменту тяжелых металлов.
По составу это два стабильных изотопа: 203 и 205 (массовое содержание 1:2).

Есть и радиоактивные изотопы. Для их полураспада хватает пяти минут, созданы лабораторно.

Международное обозначение – Thallium (Tl).

Как был обнаружен

История открытия металла связана с именами двух ученых, обнаруживших его одновременно (1861-1862 годы):

Британец Вильям Крукс разглядел зеленые линии неизвестного элемента в спектре шламов с немецкого завода, расположенного в Гарцских горах.
Через год он же и химик-француз Клод-Огюст Лами получили таллий в виде металла.

Металл назван благодаря зеленой окраске линий спектра и пламени. По этому параметру опознается среди других элементов.

Древнегреческий термин θαλλος означает «зеленая веточка».

Как представлен в природе

Месторождений таллия на планете не существует: элемент рассеян по толще других пород либо образует собственные минералы.

Его находят в разных локациях:

Киноварь, галениты, марказиты, сфалериты, другие сульфидные руды (0,1-0,5%).
Цинковые, колчедановые, медные обманки.
Угли, глины, соединения марганца, впитавшие частицы металла из вод.
Слюды, полевые шпаты, другие калиевые минералы.
Осадочные скопления, образованные в результате испарения воды (например, озеро Сиваш).

Таллиевые минералы (семь наименований) – редкость.

Тонна земной коры содержит 0,7 г таллия.

Таллий как металл извлекают из пыли, выносимой доменными газами на металлургических комбинатах. Главные компоненты – железо и известняк. Плюс толика никеля, цинка, кадмия, индия. А также астата, теллура, свинца, других элементов.

Таллий в ампуле

Процесс производства многоступенчат:

Пыль заливают теплой некрепкой кислотой.
Нерастворившийся остаток обрабатывают соляной кислотой.
В результате выпадает осадок из хлорида металла.

Далее применяют электролиз:

Платиновую проволоку погружают в разбавленную серную кислоту, пропускают ток.
На проволоке скапливается сульфат таллия.

Металл получают плавкой в печи, заполненной водородом, при 360-410°С.

Таллий – не совсем типичный металл. Кристаллическая структура меняется в зависимости от температуры. Модификаций три, « рубиконом » служат температуры 234°C и 25°C.

При минус 270,7°C металл становится сверхпроводником.

Кубик таллия с ребром 1 см весит 11,85 грамма.

Металл нашел применение у промышленников, ученых, врачей:

Это легирующая добавка к сплавам для подшипников.
Иодидом вещества наполняют галогеновые лампы.
Его амальгама (сплав со ртутью) служит теплоносителем.
Ею же заполняют приборы для измерения низких температур.
Из таллиевых соединений сделано стекло приборов ночного видения.
Таллий-201 востребован врачами-кардиологами.
Ученые используют металл как активатор регистраторов ионизирующих излучений.

Хранят таллий под слоем кипяченой воды, парафина либо в герметично закрываемой емкости.

До 1970-х годов на его основе изготавливали крысиный яд. Сегодня металл используют для производства инсектицидов и пестицидов, которыми изничтожают сельхозвредителей и болезни растений.

Таллий в истории отравлений

Историей зафиксировано два громких криминальных инцидента с таллием в «главной роли».

Таллиевое безумие в Австралии

К 50-м годам 20 века крысиный яд на континенте стал спасением от крыс, оккупировавших «спальные районы» мегаполисов. Его рекламировали и продавали повсеместно.

Внимание к себе привлекла жительница Сиднея Ивонна Флетчер. Эта мать двоих детей обрела репутацию «черной вдовы»: оба ее мужа умерли с одинаковыми симптомами. Вину и средство убийства (таллий из крысиного яда) доказали.

«Мститель» из Таганрога

Место и время действия – авиазавод в Таганроге (Ростовская область, Россия), 2017-2018 годы.

Инженер Шульга, «обидевшись», травил сослуживцев – 34 человека. Он добавлял к закупаемой бутилированной воде – 19-литровые емкости – изготовленное лично вещество.

Все остались живы, но пострадали.

Влияние на человека

Таллий, его соединения отнесены к первому классу опасности. То есть абсолютно токсичны.

По стандартам РФ, кубометр воды не должен содержать больше 0,0001 мг таллия. Кубометр воздуха на специализированных предприятиях – 0,01 мг.

В организм человека металл попадает с пищей, воздухом или через кожу.

Явный признак отравления – выпадение волос. Другие симптомы:

Разлад нервной системы (бессонница, тревожность, ночные кошмары), икроножные судороги, расслабленность конечностей.
Расстройство ЖКТ (рвота, диарея, боли в животе).
Почечные колики.

Особо опасно попадание таллия в желудок: через час яд разойдется по организму.

Металл коварен. Лишенный аромата, вкуса, цвета, «трудится» не спеша, безболезненно. Но неотвратимо, аккумулируясь организмом человека. Если доза значительна, смерть наступает сразу – от отека мозга.

Читайте также: