Свинец (Plumbum, Pb): характеристики и свойства «тяжёлого» металла

Свинец (Plumbum, Pb): характеристики и свойства «тяжёлого» металла

Свинец (Plumbum, Pb) – вещество, тесно связанное с понятием «тяжести». Действительно, каждому владельцу автомобиля, непременно приходилось поднимать аккумуляторную батарею и лично убедится в справедливости сравнения. Это вещество относится к ряду первых обнаруженных на земле металлов. В своё время римляне использовали этот металл для создания сложных сетей водопроводных труб. Между тем металл серого цвета, обозначенный химическим символом «Pb», в процессе исследований отметился серьёзным негативным влиянием на здоровье людей. По этой причине на современном этапе вещество стремятся удалять из состава повседневно используемых вещей, бензина, красок и т.д. Вместе с тем, этот же металл выступает эффективным средством радиационной защиты.

Где и как формируется (образуется) свинец?

Химический элемент «Plumbum» достаточно широко распространён в коре Земли (36-й элемент). Однако, как и большая часть других металлов, свинец достаточно сложно обнаружить в чистом виде. Большая часть металла поступает из руды (минерального сырья), получившего название — галенит (сульфид свинца — PbS). Меньшее количество присутствует в других видах руды, например в составе церуссита (карбонат свинца, PbCO3 или «белая свинцовая руда») и англезита (сульфат свинца, PbSO4).

Минеральная руда церуссит
Минеральная руда – церуссит, где в относительно небольших количествах присутствует «Plumbum». Этот вид минерала специалисты называют белой свинцовой рудой

Галенит превращается в чистый свинцовый металл посредством многоступенчатого процесса. Прежде всего, галенит измельчается и тщательно вымывается с целью удаления грязи и примесей.

Затем свинец извлекается либо посредством плавки (нагрев в коксовой печи), либо двухступенчатым процессом, включающим обжиг с превращением сульфида свинца в оксид свинца, с последующим плавлением для удаления кислорода.

Многие драгоценные металлы нередко присутствуют в составе руды галенита:

которые также извлекаются во время процесса извлечения «Plumbum». Примерно половина всего потребляемого в настоящее время свинца производится путём переработки нежелательных отходов, в частности, старых автомобильных аккумуляторов.

Добыча металла по странам мира

Многие страны мира активно добывают «Plumbum». Ведущим добытчиком металла выступает Китай (половина всей мировой добычи). Далее идут:

  • Австралия
  • Перу
  • Мексика
  • Индия

В своё время Соединенные Штаты добывали около трети всего мирового запаса, но на момент 2018 года производство серого тяжёлого металла в этой стране составляет не более 7% от мирового производства.

Минеральная руда галенит, где присутствует свинец
Минеральная руда – галенит, структура которой традиционно содержит достаточно большое количество свинца по сравнению с другими видами руды

Большая часть добываемого в США металла поступает с Аляски и Миссури, несколько меньшая из Айдахо и Вашингтона. Около 60% металла, используемого в Америке, производится из «вторичных» (переработанных) источников.

На территории России уровень добычи примерно сопоставим с американской добычей (около 5%). Однако российская добыча лишь немногим отставала от Китая во времена существования СССР. То есть с точки зрения запасов богатый ресурс в России существует.

Физические свойства «Plumbum»

Рассматриваемые свойства металла, на первый взгляд ничем особенным не отмечаются:

  • мягкий,
  • слабый,
  • плохой проводник электричества,
  • тяжёлый,
  • плотный,
  • имеющий низкую температуру плавления.

Однако из положительных сторон можно отметить свойства мягкости (легко обрабатывается) и пластичности. Чистый металлический свинец быстро окисляется на открытом воздухе, образует защитное покрытие оксидом свинца. Металл устойчив против образования коррозии под влиянием кислот (серной, соляной) и воды.

Свинец обладает валентностью (объединяющей способностью) +2 / +4, соединяясь с множеством других элементов, в результате чего получаются полезные соединения «Plumbum» II группы и «Plumbum» IV группы, включая оксиды, сульфаты, карбонаты.

Химические свойства свинца

Для промышленного производства наиболее важным соединением является жёлтый порошок, именуемый — глет (оксид свинца). Глет выступает жизненно важным компонентом для производства всех видов стекла, а также масел и инсектицидов.

Порошковый свинцовый глет
Соединение на свинцовой основе, — порошок характерного жёлтого цвета, именуемый глетом, широко применяемый для технологических нужд промышленности

Другой полезный оксид — триоксид свинца (Pb3O4), образует знакомый пигмент «красного металла», который широко используется в составе антикоррозийных красок для защиты железных конструкций.

Карбонат свинца (2PbCO3) · Pb (OH)2) также является пигментом («белый свинец»), история применения которого насчитывает более 2000 лет. Хромат свинца («желтый хром») используется в качестве «жёлтого пигмента» для производства других различных пигментов.

До начала 1980-х годов одним из наиболее важных соединений рассматривался тетраэтилсвинец — Pb(CH3CH2)4, присадка, улучшающая характеристики двигателей внутреннего сгорания. После широко распространенных претензий по вопросу загрязнения воздуха, большинство автомобилей перевели для работы на «неэтилированном» бензине без содержания этого вещества.

Другие важные соединения «Plumbum» включают ацетат свинца II группы — «сахар свинцовый» (используется при производстве красок, лаков и красителей), а также азид свинца (взрывчатое вещество, используемое в конструкциях подушек безопасности).

Соединение свинца - сахар свинцовый
Так называемый «сахар свинцовый» — очередное свинцовое соединение, имеющее выраженное значение для производственной сферы самых разных технологических направлений

Для чего используется серый «тяжёлый» металл?

Рассмотренные физические и химические полезные свойства свинца позволяют в какой-то степени предсказать, для чего этот металл может использоваться:

Защита

Свойства плотности и тяжести металла очень полезны в качестве материала защиты людей от вредного излучения (к примеру, рентгенологи, применяющие свинцовые экраны или фартуки).

Окраска

Яркие, долговечные соединения удачно подходят для пигментов и красителей. Правда, по причине угрозы здоровью людей, свинец пришлось удалять из состава многих красок (особенно красок детских игрушек).

Сантехника

Свойства успешно сопротивляться коррозии сделали металл отличным материалом для строительства кровли и водопровода. Однако, опять же в связи с проблемами здоровья и безопасности многие свинцовые водопроводные трубы пришлось удалять и заменять на пластиковые.

Оружие

Вес металла оказался полезным для производства пуль стрелкового оружия. Но в этой области, опять же, рассматривается вопрос опасений воздействия на здоровье. Абсурд, но факт.

Аккумуляторы

Несмотря на слабо выраженные свойства электрической проводимости, свинец используется совместно с серной кислотой для хранения и выделения электрической энергии в результате химической реакции. Именно на таком принципе работают автомобильные аккумуляторы.

Сплавы

К важным свинцовым сплавам относятся оловянные (используются для изготовления посуды), антикоррозийные покрытия для электрических кабелей, кислотостойкие прокладки для химических резервуаров и припои с относительно низкими температурами плавления.

Заключительный штрих

Современные технологии позволяют существенно снизить обязательное применение свинцовых добавок при производстве различных широко распространённых вещей, материалов, продуктов.

Высокие концентрации «Plumbum» встречаются только в составе старого оборудования, древних лакокрасочных покрытий, изделий достаточно давнего производства. Безопасность для людей фактор, конечно, значимый. Однако полезные свойства «тяжёлого» металла остаются важными для развития технологий.


 


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *