Соединения свинца с металлами

Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса " " на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Внимание, если вы не нашли в базе сайта нужную реакцию, вы можете добавить ее самостоятельно.

На данный момент доступна упрощенная авторизация через VK.
В будущем добавлю авторизацию через Гугл и Яндекс.

Здесь вы можете выбрать параметры отображения органических соединений.

Эти параметры действуют только для верхнего изображения вещества и не применяются в реакциях.

Корректная работа сайта обеспечена на всех браузерах, кроме Internet Explorer.

Если вы пользуетесь Internet Explorer, смените браузер.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки - помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация - такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Соединения свинца с металлами

Свинец — серовато-белый, блестящий в свежем изломе металл, расположенный в IV группе системы Менделеева, с порядковым номером 82, Кларк свинца 1*10в-4%. Молекулярный вес свинца 207,21 Параметр решетки а0=4,9389 А.
Свинец мягок, чертится ногтем, непрочен, хорошо прокатывается и куется, но плохо вытягивается в проволоку. При давлении 5 т/см2 твердый металл переходит в текучее состояние.
Удельный вес твердого свинца 11,35; в пределах от 328 до 750° его удельный вес изменяется от 10,654 до 10,188.
Температура плавления 327,4°, температура кипения 1750° (по другим данным 1525—1540°). Заметная летучесть появляется при температуре около 900°.
Удельная теплоемкость свинца при 18° равна 0,029 кал, а расплавленного — 0,034 кал. Скрытая теплота плавления 5,6 кал, скрытая теплота испарения 230 кал.
Теплопроводность свинца при 18° равна 0,083 кал/см*сек, или 7,5% от теплопроводности серебра.
Удельное электрическое сопротивление свинца равно 20,68 мом/см3 при 18°, или 7,77% от электропроводности серебра.
Под влиянием влажного воздуха поверхность свинца окисляется с образованием пленки Pb(OH)2. Под влиянием SO3 или CO2 гидрат окиси свинца превращается в практически нерастворимые в воде сернокислое или углекислое соединения.
Газы O2, SO2, H2, N2, CO, CO2 не растворяются в свинце.
Свинец хорошо растворяется в разбавленной азотной кислоте; в серной и соляной кислотах при комнатной температуре он не растворяется, так как образующиеся хлорид и сульфат свинца покрывают его плотной нерастворимой пленкой. В этих кислотах свинец растворяется лишь при нагревании до 200—250°. Так же устойчив чистый свинец и к щелочам, аммиаку, хлору и содержащим хлор растворам, органическим кислотам и маслам.
Присутствие примесей, как правило, снижает коррозионную устойчивость свинца.
Свинец легко сплавляется со многими металлами, однако с железом он не сплавляется, что позволяет вести обработку свинца в железной аппаратуре.
Ниже приведены составы наиболее распространенных сплавов на свинцовой основе, %:

Свинец входит также в состав легкоплавких сплавов (переходящих в жидкое состояние при температуре ниже 100°), содержащих олово, кадмий, висмут и ртуть.
Из химических соединений свинца наибольшее значение в технологии его получения имеют сульфид (PbS), окись (PbO), сульфат (PbSO4) и карбонат (PbCO3).
Сернистый свинец PbS (природный минерал галенит) плавится при 1135° и при 950° интенсивно испаряется. Упругость его паров при 1000° достигает 17 мм рт. ст., при этом упругость диссоциации его равна 1,26*10в-1 мм рт. ст.
Температура воспламенения частиц сульфида размером 0,25 мм в присутствии кислорода воздуха 360—380°. Окисление протекает с образованием окиси и сульфата свинца Сернистый свинец растворим в металлическом свинце (рис. 2). При 1040° однородный сплав расслаивается, и нижний слой его содержит 19,4% PbS. В твердом состоянии Pb и PbS взаимно нерастворимы.
Окись свинца PbO плавится при 883°, интенсивно улетучивается при 950—1000° (при которых упругость паров равна 1,8—3,7 мм рт. ст.), кипит при 1472° и при нагревании диссоциирует на свинец и кислород При 1100° упругость диссоциации достигает 1,3*10в-13 мм рт. ст. В свинце PbO нерастворима.

Существует две разновидности окиси свинца, желтая аморфная окись свинца в виде порошка и кристаллический глет.
Окись свинца является амфотерным окислом с более резко выраженными основными, чем кислотными свойствами Глет образует ряд легкоплавких соединений с кремнеземом (силикаты), а также с окислами кальция, магния, алюминия и железа.
С окислами щелочных металлов окись и перекись свинца образуют ряд соединений. Соединения типа Me PbO2 называются плюмбитами, соединения типа MePbO3 — ппюмбатами. В свою очередь различают Me РbО3 — метаплюмбаты и Me2PbO4 — ортоплюмбаты. Плюмбаты — соединения непрочные.
Сульфат свинца PbSO4 (природный минерал англезит). Плотность колеблется от 5,92 до 6,39; разлагается между 900 и 1000°, температура плавления (по различным данным) изменяется от 1080 до 1170°, теплота образования 216200 кал. При нагревании PbSO4 разлагается с образованием основного сульфата. 6РbО*5SO3, при прокаливании в атмосфере H2 или CO образует смесь из Pb и PbS с выделением SO2. При нагревании с углем до 700—800° можно получить PbS, Pb и PbO.
Установлено образование трех основных солей: 3РbО*PbSO4, 2РbО*PbSO4 и PbO*PbSO4. По данным Шенка и Росбаха и Егера и Гермса, изучивших диаграмму плавкости системы PbSO4—PbO, пере численные соли образуют ряд эвтектик, плавящихся при температуре около 950°.
Карбонат свинца PbCO3 ( природный минерал церуссит) при нагревании диссоциирует с образованием PbO и CO2. Эта реакция начинается при температуре ниже 200° и при 285° упругость CO2 достигает 760 мм рт. ст.
Основной карбонат свинца, близкий по составу к 2РЬСO3*Pb(OH)2, применяется как краска.

Свинец — очень пластичный металл и широко применяемый в промышленности как в чистом виде, так и в виде сплавов с другими компонентами. Он хорошо поддается обработке, обладает хорошими литейными свойствами, но низкая механическая прочность и относительно высокая ползучесть ограничивают его применение как конструкционного материала.
Высокая стойкость свинца против коррозии во многих минеральных кислотах обусловила его широкое применение в химической промышленности для облицовки химической аппаратуры, трубопроводов и емкостей, для горячего свинцевания вместо лужения.
Свинец стоек против коррозии потому, что на его поверхности образуется пленка гидроокиси при соприкосновении с воздухом и пленка сернокислого свинца при соприкосновении с серной кислотой.
Марки и химический состав выпускаемого свинца приведены в табл. 33.

Примеси очень сильно изменяют механические и физико-химические свойства свинца; некоторые присадки значительно улучшают механические свойства (прочность, твердость, сопротивление ползучести) при сохранении высокой стойкости против коррозии.
Мышьяк и висмут — вредные примеси: уже в небольших количествах они сильно уменьшают пластичность и увеличивают твердость свинца. Висмут снижает кислотоупорность свинца и делает его не пригодным для изготовления качественных свинцовых латуней и бронз. Мышьяк способствует увеличению поверхностного натяжения — это свойство используется для изготовления дроби из мышьяковистого свинца.
Медь и теллур повышают крипоустойчивость и кислотоупорность свинца. Ho медь — нежелательная примесь в свинце, используемом для производства белил и глета, так как уже при содержании сотых долей процента меди свинцовые белила получают голубоватый оттенок и глет становится не пригодным для изготовления хрусталя, потому что хрусталь получается с синеватым оттенком.
Сурьма повышает твердость свинца и его предел прочности, но уменьшает пластичность и электропроводность. Добавки сурьмы повышают кислотоупорность свинца в сернокислой среде.
Олово образует со свинцом легкоплавкую эвтектику (температура плавления 181°), повышает его твердость, предел прочности и сопротивление усталости.
Цинк увеличивает твердость свинца и сильно снижает коррозионную стойкость в кислотах. Серебро и никель повышают устойчивость свинца в серной кислоте.
Натрий, кальций и магний снижают химическую стойкость свинца, но резко повышают его твердость и сопротивление усталости. Кальций повышает температуру рекристаллизации и крипоустойчивость свинца.
Кадмий и теллур повышают твердость свинца.
Влияние различных добавок на твердость свинца характеризуется кривыми, приведенными на рис. 37.

Основные свинцовые сплавы — подшипниковые (баббиты), деформируемые (для кабельных оболочек), типографские сплавы и припои.
Баббиты делятся на свинцовые и оловянные. Свинцовые баббиты содержат, кроме основной составляющей — свинца, натрий, кальций и другие элементы.
Оловянные баббиты, кроме основных компонентов — свинца и олова, содержат медь, сурьму, кадмий, никель, теллур и др.
Свинцовые натрокальциевые баббиты обладают хорошими механическими антифрикционными свойствами, что позволяет применять их для заливки подшипников вместо дорогостоящих оловянных баббитов. Присадка теллура в свинцовые баббиты улучшает их свойства (повышает пластичность и температуру начала размягчения); присадка меди повышает их твердость и уменьшает ликвацию, к которой они склонны.
Деформируемые свинцовые сплавы имеют в своем составе в качестве добавок олово, медь, теллур и сурьму. Сурьма повышает твердость и прочность сплавов.
Типографские сплавы на свинцовой основе содержат сурьму, которая придает им твердость и уменьшает усадку при остывании; добавка слова улучшает литейные свойства этих сплавов, а присадка меди препятствует ликвации. Типографские сплавы обладают хорошими механическими и антикоррозионными свойствами, они жидкотекучи, имеют низкую температуру плавления и малую усадку.
Химический состав и механические свойства некоторых деформируемых и типографских свинцовых сплавов и баббитов приведены в табл. 34.

Свинец

Свинец — элемент главной подгруппы четвёртой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 82. Обозначается символом Pb (лат. Plumbum). Простое вещество свинец (CAS-номер: 7439-92-1) — ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серого цвета.

Происхождение слова «свинец» неясно. В большинстве славянских языков (болгарском, сербско-хорватском, чешском, польском) свинец называется оловом. Слово с тем же значением, но похожее по произношению на «свинец», встречается только в языках балтийской группы: švinas (литовский), svins (латышский).

Латинское же plumbum (тоже неясного происхождения) дало английское слово plumber — водопроводчик (когда-то трубы зачеканивали мягким свинцом), и название венецианской тюрьмы со свинцовой крышей — Пьомбе, из которой по некоторым данным ухитрился бежать Казанова. Известен с глубокой древности. Изделия из этого металла (монеты, медальоны) использовались в Древнем Египте, свинцовые водопроводные трубы — в Древнем Риме. Указание на свинец как на определённый металл имеется в Ветхом Завете. Выплавка свинца была первым из известных человеку металлургических процессов. До 1990 г. большое количество свинца использовалось (вместе с сурьмой и оловом) для отливки типографских шрифтов, а также в виде тетраэтилсвинца — для повышения октанового числа моторного топлива.

Нахождение свинца в природе

Содержание в земной коре 1,6·10 -3 % по массе. Самородный свинец встречается редко, круг пород, в которых он установлен, достаточно широк: от осадочных пород до ультраосновных интрузивных пород. В основном встречается в виде сульфидов.

Получение свинца

Страны — крупнейшие производители свинца (включая вторичный свинец) на 2004 год (по данным ILZSG), в тыс. тонн:

Физические свойства свинца

Свинец имеет довольно низкую теплопроводность, она составляет 35,1 Вт/(м·К) при температуре 0°C. Металл мягкий, легко режется ножом. На поверхности он обычно покрыт более или менее толстой плёнкой оксидов, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая на воздухе со временем тускнеет.

Плотность — 11,3415 г/см³ (при 20 °C)

Температура плавления — 327,4 °C

Температура кипения — 1740 °C

Химические свойства свинца

Электронная формула: KLMN5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 6p 2 , в соответствии с чем он имеет степени окисления +2 и +4. Свинец не очень активен химически. На металлическом разрезе свинца виден металлический блеск, постепенно исчезающий из-за образования тонкой плёнки РbО.

С кислородом образует ряд соединений Рb2О, РbО, РbО2, Рb2О3, Рb3О4. Без кислорода вода при комнатной температуре не реагирует со свинцом, но при большой температуре получают оксида свинца и водород при взаимодействии свинца и горячего водяного пара.

Оксидам РbО и РbО2 соответствуют амфотерные гидрооксиды Рb(ОН)2 и Рb(ОН)4.

При реакции Mg2Pb и разбавленной HCl получается небольшое количество РbН4. PbH4 — газозообразное вещество без запаха, которое очень легко разлагается на свинец и и водород. При большой температуре галогены образовывают со свинцом соединения вида РbХ2 (X — соответствующий галоген). Все эти соединения мало растворяются в воде. Могут быть получены галогениды и типа РbХ4. Свинец с азотом прямо не реагирует. Азид свинца Pb(N3)2 получают косвенным путём: взаимодействием растворов солей Рb (II) и соли NaN3. Сульфиды свинца можно получить при нагревании серы со свинцом, образуется сульфид PbS. Сульфид получают также пропусканием сероводорода в растворы солей Pb (II). В ряду напряжений Pb стоит левее водорода, но свинец не вытесняет водород из разбавленных HCl и H2SO4, из-за перенапряжения Н2 на Pb, а также на поверхности металла образуются плёнки трудно-растворимых хлорида РbCl2 и сульфата PbSO4, защищающие металл от дальнейшего действия кислот. Концентрированные кислоты типа H2SO4 и НCl при нагревании действуют на Pb и образуют с ним растворимые комплексные соединения состава Pb(HSO4)2 и Н2[РbCl4]. Азотная, а также некоторые органических кислоты (например, лимонная) растворяют свинец с получением солей Рb(II). По растворимости в воде соли свинца делятся на нерастворимые (напрммер, сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид), малорастворимые (вроде, хлорид и фторид) и растворимые (к примеру,ацетат, нитрат и хлорат свинца). Соли Pb (IV) могут быть получены электролизом сильно подкисленных серной кислотой растворов солей Рb (II). Соли Pb (IV) присоединяют отрицательные ионы с образованием комплексных анионов, например, плюмбатов (РbО3)2- и (РbО4)4-, хлороплюмбатов (РbCl6)2-, гидроксоплюмбатов [Рb(ОН)6]2- и других. Концентрированные растворы едких щелочей при нагревании реагируют с Pb с выделением водорода и гидроксоплюмбитов типа Х2[Рb(ОН)4]. Еион (Ме=>Ме++e)=7,42 эВ.

Основные соединения свинца

Оксиды свинца

Оксиды свинца имеют преимущественно основный или амфотерный характер. Многие из них окрашены в красные, жёлтые, чёрные, коричневые цвета. На фотографии в начале статьи, на поверхности свинцовой отливки, в её центре видны цвета побежалости — это тонкая плёнка оксидов свинца, образовавшаяся из-за окисления горячего металла на воздухе.

Галогениды свинца

Халькогениды свинца

Халькогениды свинца — сульфид свинца, селенид свинца и теллурид свинца — представляют собой кристаллы чёрного цвета, которые являются узкозонными полупроводниками.

Соли свинца

Сульфат свинца
Нитрат свинца
Ацетат свинца — свинцовый сахар, относится к очень ядовитым веществам. 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 шёлка и для получения других соединений свинца. Основной ацетат свинца Pb(CH₃COO)₂·Pb(OH)₂ — менее растворимый в воде белый порошок — используется для обесцвечивания органических растворов и очистки растворов сахара перед анализом.

Применение свинца

Свинец в народном хозяйстве

Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. Азид свинца применяется как наиболее широкоупотребляемый детонатор (инициирующее взрывчатое вещество). Перхлорат свинца используется для приготовления тяжелой жидкости (плотность 2,6 г/см³), используемой во флотационном обогащении руд, он иногда применяется в мощных смесевых взрывчатых веществах как окислитель. Фторид свинца самостоятельно, а так же совместно с фторидом висмута, меди, серебра применяется в качестве катодного материала в химических источниках тока. Висмутат свинца, сульфид свинца PbS, иодид свинца применяются в качестве катодного материала в литиевых аккумуляторных батареях. Хлорид свинца PbCl2 в качестве катодного материала в резервных источниках тока. Теллурид свинца PbTe широко применяется в качестве термоэлектрического материала (термо-э.д.с 350 мкВ/К), самый широкоприменяемый материал в производстве термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников. Двуокись свинца PbO2 широко применяется не только в свинцовом аккумуляторе, но так же на её основе производятся многие резервные химические источники тока, например — свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и др.

Свинцовые белила, основной карбонат Pb(OH)2•PbCO3, плотный белый порошок, — получается из свинца на воздухе под действием углекислого газа и уксусной кислоты. Использование свинцовых белил в качестве красящего пигмента теперь не так распространено, как ранее, из-за их разложения под действием сероводорода H2S. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлевки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.

Арсенат и арсенит свинца применяют в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых — вредителей сельского хозяйства (непарного шелкопряда и хлопкового долгоносика). Борат свинца Pb(BO2)2·H2O, нерастворимый белый порошок, используют для сушки картин и лаков, а вместе с другими металлами — в качестве покрытий стекла и фарфора. Хлорид свинца PbCl2, белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде, растворах других хлоридов и особенно хлорида аммония NH4Cl. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей.

Хромат свинца PbCrO4 известен как хромовый 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, чёрный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца.

Поскольку свинец хорошо поглощает γ-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках и в ядерных реакторах. Кроме того, свинец рассматривается в качестве теплоносителя в проектах перспективных ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

Значительное применение находят сплавы свинца. Пьютер (сплав олова со свинцом), содержащий 85-90 % Sn и 15-10 % Pb, формуется, недорог и используется в производстве домашней утвари. Припой, содержащий 67 % Pb и 33 % Sn, применяют в электротехнике. Сплавы свинца с сурьмой используют в производстве пуль и типографского шрифта, а сплавы свинца, сурьмы и олова — для фигурного литья и подшипников. Сплавы свинца с сурьмой обычно применяют для оболочек кабелей и пластин электрических аккумуляторов. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину в виде тетраэтилсвинца (C2H5)4Pb (умеренно летучая жидкость, пары к-рой в малых концентрациях имеют сладковатый фруктовый запах, в больших-неприятный запах; Тпл = 130 °C, Ткип = 80°С/13 мм рт.ст.; плотн. 1,650 г/см³; nD2v = 1,5198; не раств. в воде, смешивается с орг. растворителями; высокотоксичен, легко проникает через кожу; ПДК = 0,005 мг/м³; ЛД50 = 12,7 мг/кг (крысы, перорально)) для повышения октанового числа.

Свинец в медицине

Экономические показатели

Цены на свинец в слитках (марка С1) в 2006 году составили в среднем 1,3—1,5 долл/кг.

Страны, крупнейшие потребители свинца в 2004 году, в тыс. тонн (по данным ILZSG):

Физиологическое действие

Свинец и его соединения токсичны. Попадая в организм, свинец накапливается в костях, вызывая их разрушение. ПДК в атмосферном воздухе соединений свинца 0,003 мг/м³, в воде 0,03 мг/л, почве 20,0 мг/кг. Выброс свинца в Мировой океан 430—650 тысяч т/год.

Читайте также:

  
• Стеклянные козырьки на металлическом каркасе
  
• Презентация мозаика с металлическим контуром
  
• Металлическая медицинская мебель от производителя
  
• Пожарная металлическая лестница навесная
  
• Какой казу лучше металлический или пластмассовый