Каковы свойства свинца?

Свинец, атомный номер 82 в периодической таблице, является металлическим элементом с химическим символом Pb, который обозначает plumbum , латинское название элемента. Это мягкий, податливый металл серебристо-белого цвета при свежесрезанной резке, но на воздухе быстро приобретает тускло-серый вид из-за образования слоя оксида. Хотя иногда встречается в своем элементарном состоянии, основной свинцовой рудой является галенит или сульфид свинца (PbS); другие руды свинца включают церуссит - карбонат свинца (PbCO ₃ ) - и англезит - сульфат свинца (PbSO ₄ ). Исторически химические и физические свойства свинца делали его очень полезным элементом, но с конца 20-го века его использование уменьшилось из-за его токсичности. Однако свинец по-прежнему имеет ряд важных применений - например, в свинцово-кислотных батареях, для защиты от излучения и в качестве гибкого, упругого кровельного материала.

Металл плавится при 622,4 ° F (328 ° C) и кипит при 3164 ° F (1740 ° C). Четыре стабильных изотопа свинца являются конечными продуктами распада различных природных радиоактивных элементов, таких как уран и торий, в течение ряда этапов. Свинец является самым тяжелым стабильным элементом, это отличие, которое раньше принадлежало висмуту (элемент № 83), пока не было обнаружено, что оно очень слабо радиоактивно. Одним из наиболее важных физических свойств свинца является его способность поглощать высокочастотное электромагнитное излучение, такое как рентгеновское и гамма-излучение. Это связано с его высокой плотностью и большим количеством электронов в атоме свинца.

Свинец относится к той же группе, что и углерод, кремний, германий и олово. Эти элементы становятся более металлическими по своему характеру с увеличением атомного веса, и хотя химические свойства свинца имеют некоторое сходство со свойствами других членов группы, он химически наиболее похож на металл олово. В его соединениях свинец обычно имеет степень окисления +2, что означает, что он жертвует два электрона другим атомам или молекулам. Реже он может иметь степень окисления +4.

Металл соединяется с кислородом, образуя несколько оксидов. «Красный свинец», образованный нагреванием свинца на воздухе, имеет формулу Pb ₃ O ₄ , но считается, что он представляет собой соединение оксида свинца (PbO) и диоксида свинца (PbO ₂ ). Оксид свинца, также известный как глет, образуется, когда металл сильно нагревается на воздухе, и может принимать форму желтого порошка или красного кристаллического материала.

«Белый свинец» - основной карбонат свинца (2PbCO ₃ · Pb (OH) ₂ ). Раньше он широко использовался в красках благодаря своему сильному белому цвету, а затем был заменен нетоксичным диоксидом титана. Помимо токсичности, проблема с белым свинцом заключалась в том, что он имел тенденцию медленно реагировать со следами сероводорода (H ₂ S) в воздухе с образованием черного сульфида свинца. Это хороший тест на H ₂ S, но это означало, что старые картины со временем будут темнеть.

Свинец устойчив к коррозии большинством кислот, поскольку большинство солей свинца практически не растворимы в воде и образуют слой, который защищает свинец от дальнейшего воздействия. Однако он будет реагировать с уксусной и азотной кислотами, поскольку соли, образующиеся в результате этих реакций - соответственно, ацетат свинца и нитрат свинца - очень хорошо растворяются. Свинец реагирует с «жесткой» водой с образованием нерастворимого основного карбоната свинца, но образует растворимые соединения с мягкой водой, что означает, что свинцовые водопроводные трубы представляют больший риск отравления свинцом в районах с мягкой водой.

Вероятно, наиболее известным из свойств свинца является его токсичность. Случаи острого отравления свинцом редки, но это кумулятивный яд, и хроническое воздействие свинца на низкие уровни может привести к ряду серьезных симптомов. Он дезактивирует ферменты, вырабатывающие гемоглобин, что приводит к накоплению химического вещества-прекурсора - это может парализовать кишечник, вызвать запор и боль в животе, а также вызвать накопление жидкости в мозге, вызывая головные боли. В течение более длительного периода, это вызывает анемию и неврологические проблемы.

Хроническое отравление свинцом является серьезной проблемой из-за широкого использования свинца в тех областях применения, которые позволяют ему попадать в окружающую среду. Например, металлический свинец ранее использовался в водопроводах, а соединения свинца использовались в красках. Это использование было прекращено в большинстве стран, и свинцовый трубопровод заменен нетоксичными альтернативами. Крупнейшим источником свинца в окружающей среде является соединение тетраэтилсвинец, который был добавлен в бензин для достижения более плавного сгорания. Из-за опасений по поводу воздействия свинца на окружающую среду, особенно на детей в городских районах, этилированный бензин также был выведен из употребления во многих странах.