Свинець

хімічний елемент з атомним номером 82

Свине́ць, плю́мбум[1] (хімічний знак — , лат. plumbum), в нефаховій літературі плю́мбій[2] — хімічний елемент з атомним номером 82, що належить до 14-ї групи, 6-го періоду періодичної системи елементів.

Свинець
(Pb)
Атомний номер 82
Зовнішній вигляд простої речовини

дуже м'який,
вязкий метал
синювато-білого кольору
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 207,2 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 175 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 715,2(7,41) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 147 пм
Радіус іона (+4e) 84 (+2e) 120 пм
Електронегативність (за Полінгом) 1,8
Електродний потенціал Pb←Pb2+ -1,26В
Pb←Pb4+ 0,80В
Ступені окиснення 4, 2
Термодинамічні властивості
Густина 11,35 г/см³
Молярна теплоємність 26.65 Дж/(К·моль)
Теплопровідність 35,3 Вт/(м·К)
Температура плавлення 600,65 К
Теплота плавлення 4,77 кДж/моль
Температура кипіння 2013 К
Теплота випаровування 177,8 кДж/моль
Молярний об'єм 18,3 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
гранецентрована
Період ґратки 4,950 Å
Відношення с/а n/a
Температура Дебая 88,00 К
HHe
LiBeBCNOFNe
NaMgAlSiPSClAr
KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
CsBa*HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
FrRa**RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
*LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
**AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr
CMNS: Свинець у Вікісховищі

Проста речовина свине́ць[3] (нефахове застаріле о́ливо[2][4][Заввага 1]) — важкий, м'який, ковкий, сірий метал.

Густина свинцю 11,34 г/см³; tплав 327,6 °С, tкип 1745 °С. Свинець хімічно малоактивний. На повітрі досить швидко покривається тонкою плівкою оксиду. Кристалічна ґратка кубічна гранецентрована.

Зазвичай свинець трапляється у вигляді руди галеніту, іноді у вигляді самородків; є кінцевим, стабільним продуктом розпаду урану. Свинець — найм'якший і найслабший з використовуваних металів із низькою точкою плавлення, поганий провідник електрики, стійкий до кислотної корозії, може бути отруйним, накопичується в організмі під час уживання води зі свинцевих труб, використання фарби на основі свинцю і бензину з його добавками. Є ефективним захистом проти радіації, використовується в гальванічних елементах, склі, кераміці і сплавах типу олова й у припої.

Походження назви

Сатурн як алхімічний символ свинцю

Українське слово «свинець» є похідним від прасл. *svinecь, від якого також походять назви цього металу у деяких слов'янських мовах: біл. свінец, рос. свинец, дав.-рус. і церк.-слов. свинҍць, словен. svinc (більшість слов'янських назв свинцю споріднені з українським словом «олово»). Праслов'янське *svinecь споріднене з лит. švinas («свинець») та латис. svins (так само), подальші зв'язки неясні[6]. Припускалася спорідненість з грец. κυανος («синя речовина»), яке порівнюють, у свою чергу, з хеттськ. kuuanna(n) («мідний купорос», «коштовний камінь»). Інша версія пов'язує *svinecь з ос. (ӕ)фсӕн («леміш», «залізо») та пушту ospina‎ («залізо»)[7].

Слово «оливо» походить від прасл. *olovo («олово», «свинець»), похідними від якого є назви цього металу у більшості слов'янських мов: біл. волава, пол. ołów, хорв., чеськ. і словац. olovo, болг. і мак. олово, серб. олово/olovo.

Наукова назва свинцю — «плюмбум» — походить від лат. plumbum, яке давніми римлянами уживалося щодо двох металів: свинцю (plumbum nigrum — «чорний плюмбум») та олова (plumbum candidum — «білий плюмбум»).

Історія

Свинець відомий ще з бронзової доби. Поряд із стибієм та арсеном його використовували для виготовлення бронзи. Пізніше його замінили оловом. Ще стародавні вавилоняни виготовляли вази зі свинцю. Римляни використовували його для виготовлення посуду, водопровідних труб. Свинець був відомий також народам Месопотамії і Єгипті 6-7 тис. років до н. е.

Алхіміки вважали свинець сировиною для трансмутації (перетворення його на золото).

Отримання

Металічний свинець отримують окиснювальним випаленням сульфідних руд з подальшим відновленням PbO до чорнового металу і рафінуванням останнього. У чорновому свинці міститься до 98 % Pb, в рафінованому 99,8-99,9 %. Свинець з 99,99 % Pb отримують електролізом.

Із галеніту свинець отримують у дві стадії:

  1. Прожарювання:
    2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 ΔH0
    r
    =−836 кДж/моль
  2. Відновлення коксом:
    PbO + C → Pb + CO ΔH0
    r
    =+107 кДж/моль
    PbO + CO → Pb + CO2 ΔH0
    r
    =−66 кДж/моль

Утворюються свинцеві злитки з вмістом 95–97 % Pb, які потім очищують (рафінують) за допомогою переплавлення з флюсом, чи електролізом.

Виробництво

Більшість свинцевої руди містить дуже низький відсоток свинцю, який повинен бути більш концентрованим під час обробки.[8]

Країни, що видобувають найбільше свинцю станом на 2015 рік[9]
КраїнаВидобуток
(тисячі
тон)
КНР2,300
Австралія633
США385
Перу300
Мексика240
Індія130
Росія90
Болівія82
Швеція76
Туреччина54
Північна Корея45
Польща40
ПАР40
Казахстан38
Ірландія33
Інші країни226

Поширення

Кларк в земній корі 1,6×10−3 % за масою. Існує близько 180 мінералів свинцю, серед яких найбільш важливе значення мають галеніт PbS (86,6 % Pb), що звичайно містить домішку Sb, Bi і Ag, джемсоніт Pb4FeSb6S14 (40,16 %), буланжерит Pb5Sb4S11 (55,42 %), бурноніт CuPbSbS3 (42,6 %); в зоні окиснення — церусит PbCO3 (77,6 %) і англезит PbSO4 (68,3 %). Свинець і цинк спільно з іншими металами (мідь, золото, срібло) утворюють поліметалічні руди. Відомі свинцево-цинкові руди з різним співвідношенням цих металів; рідше зустрічаються самостійні родовища цинкових або свинцевих руд.

Ізотопи

Докладніше: Ізотопи свинцю

Природній свинець складається з чотирьох різних ізотопів. З них 3 стабільні, а ще 1 має надзвичайно довгий період розпаду.

Масове числоЧастка у природному свинціПеріод напіврозпаду
2041,4 %>= 1,4×1017 років
20624,1 %
20722,1 %
20852,4 %

Загалом відомо 60 ізотопів свинцю з масовими числами від 178 до 220, 17 з яких — метастабільні.З нестабільних ізотопів, що не зустрічаються в природі, найбільші періоди напіврозпаду мають 205Pb (17,3 млн років) і 202Pb (52500 років)[10].

Застосування

Використовується у виробництві акумуляторів.

Свинець відіграє важливу роль як компонент припійних сплавів. Із самого початку масового виробництва електроніки, олов'яно-свинцеві припої стали досить поширеними в електротехнічній та приладобудівній галузях завдяки своїй низькій вартості, зручності використання та гарним фізичним характеристикам.[11][12][13] Крім того, до 1980-х років вони були популярним матеріалом для формування з'єднань сантехнічної трубопровідної арматури в країнах Заходу. Разом зі зростанням уваги суспільства до питань екології, використання в припоях свинцю починає поступово обмежуватися. Зокрема, Євросоюз директивою «щодо обмеження вмісту шкідливих речовин» (RoHS) передбачає з 1 липня 2006 р. загальний перехід виробництв побутової електроніки на використання безсвинцевих припоїв.[14]

Біологічна роль

Сполуки свинцю токсичні, ГДК 0,01 мг/дм³.

Накопичення свинцю в організмі людини може викликати як свинцеві енцефалопатії, виродження периферичних нервів, венозний стаз, псевдомосклероз, серцеву гіпертонію, цироз печінки тощо.

Див. також

Джерела та література

  • Ф. А. Деркач. Хімія. — Л., 1968.

Посилання

Завваги

Примітки