На сайті 11893 реферати!

Усе доступно безкоштовно, тому ми не платимо винагороди за додавання.
Авторські права на реферати належать їх авторам.

Свинець (Плюмбум)

Реферати > Хімія > Свинець (Плюмбум)

Загальна характеристика

Свинець (від латинського Plumbum), Pb, хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 82, атомна маса 207,2. Свинець - важкий метал голубувато-сірого кольору, дуже пластичний, м'який (ріжеться ножем, навіть дряпається нігтем). Природний свинець складається з п’яти стабільних ізотопів з масовими числами 202, 204 (1,5%), 206 (23,6%), 207 (22,6%), 208 (52,3%). Останні три ізотопи - кінцеві продукти радіоактивних перетворень 238U, 235U і 232Th. При ядерних реакціях утворюються численні радіоактивні ізотопи свинцю.

В біосфері свинець в основному розсіюється, його мало в живій речовині (5·10-5%), морській воді (3·10-9%). З природних вод свинець частково взаємодіє з глинами і осідає сірководнем, тому він нагромаджується в морському мулові і в чорних глинах, що утворилися з них, і сланцях.

Електронна будова атома Pb:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p2

[Bohr Model of Lead]

Назва: Плюмбум

Хімічний символ: Pb

Атомний номер: 82

Атомна маса: 207,2

Температура плавлення: 327.5°C

Температура кипіння: 1740°C

Число протонів/електронів: 82

Число нейтронів: 125

Густина: (293), 11.34 г/см3

Колір: Голубувато-сірий

Історія відкриття

Свинець був відомий за 6-7 тисяч років до н.е. народам Месопотамії, Єгипту і народам інших країн стародавнього світу. Він служив для виготовлення статуй, предметів домашнього побуту, табличок для писання. Римляни користувалися свинцевими трубами для водопроводів. Алхіміки називали свинець Сатурном і позначали його знаком цієї планети. З'єднання свинцю - "свинцева зола" РbО, свинцеві фарби 2РbСО3·Рb(OH)2 застосовувалися в Стародавній Греції і Римі як складові частини ліків і фарб. Коли було винайдено вогнепальну зброю, свинець почали застосовувати як матеріал для куль. Отруйність свинцю відзначили ще в 1 столітті н.е. грецький лікар Діоскорід і Пліній Старший.

Фізичні властивості елементу

Свинець кристалізується в гранецентричній кубічній решітці (а = 4,9389Е), алотропних модифікацій не має. Атомний радіус 1,75Е, іонні радіуси: Рb2+ 1,26Е, Рb4+ 0,76Е; густина 11,34 г/см3(20 °С); температура плавлення 327,4 °С; температура кипіння 1725 °С; питома теплоємність при 20 °С 0,128 кДж/(кг·К) [0,0306 кал/г·°С] теплопровідність 33,5 вт/(м·К) [0,08 кал/см·сек·°С]; температурний коефіцієнт лінійного розширення 29,1·10-6 при кімнатній температурі; твердість по Брінеллю 25-40 мН/м2 (2,5-4 кгс/мм2); межа міцності при розтягуванні 12-13 мН/м2, при стисненні близько 50 мН/м2; відносне подовження при розриві 50-70%. Напаювання не підвищує механічних властивостей Свинцю, оскільки температура його рекристалізації лежить нижче кімнатній (близько -35 °С при ступені деформації 40% і вище). Свинець діамагнітний, його магнітна сприйнятливість -0,12·10-6, а при 7,18 К стає надпровідником.

Хімічні властивості елементу

Конфігурація зовнішніх електронних оболонок атома Pb 6s26р2, відповідно він проявляє ступені окислення +2 і +4. Свинець порівняно малоактивний. Металевий блиск свіжого розрізу свинцю поступово зникає на повітрі унаслідок утворення якнайтоншої плівки РbО, що оберігає його від подальшого окислення. В цю плівку входять PbO, Рb(OH)2. З киснем утворює ряд оксидів Рb2О, РbО, РbО2, Рb3О4 і Рb2О3. За відсутності О2 , вода при кімнатній температурі на свинець не діє, але він розкладає гарячий водяний пар з утворенням оксиду свинцю і водню. Відповідні оксидам РbО і РbО2 гідрооксиди Рb(ОН)2 і Рb(ОН)4 мають амфотерний характер. З'єднання свинцю з воднем РbН4 виходить в невеликих кількостях при дії розбавленої соляної кислоти на Mg2Pb. PbH4 - безбарвний газ, який дуже легко розкладається на Pb і Н2. При нагріванні свинець з'єднується з галогенами, утворюючи галогеніди РbХ2 (X - галоген). Всі вони малорозчинні у воді. Отримані також галогеніди РbХ4: тетрафторид PbF4 - безбарвні кристали і тетрахлорид РbСl4- жовта масляниста рідина. Обидва з'єднання легко розкладаються, виділяючи F2 або Cl2; гідролізуються водою. З азотом свинець не реагує. Азід свинцю Pb(N3)2 одержують взаємодією розчинів азиду натрію NaN3 і солей Рb(II); безбарвні голчаті кристали, важкорозчинні у воді; при ударі або нагріванні розкладається на Pb і N2 з вибухом. Сірка діє на свинець при нагріванні з утворенням сульфіду PbS - чорного аморфного порошку. Сульфід може бути отриманий також при пропусканні сірководню в розчини солей Pb(II); в природі зустрічається у вигляді свинцевого блиску - галеніту. У ряді напруг Pb знаходиться вище водню. Проте свинець не витісняє водень з розбавленої соляної і сірчаної кислот, унаслідок перенапруження Н2 на Pb, а також утворення на поверхні металу захисних плівок важкорозчинних хлориду РbCl2 і сульфату PbSO4. Концентровані H2SO4 і НCl при нагріванні діють на Pb, причому виходять розчинні комплексні з'єднання складу Pb(HSO4)2 і Н2[РbCl4]. Азотна, оцтова, а також деякі органічних кислоти (наприклад лимонна) розчиняють свинець з утворенням солей Рb(II). За розчинністю у воді солі діляться на розчинні (ацетат, нітрат і хлорат свинцю), малорозчинні (хлорид і фторид) і нерозчинні (сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молібдат і сульфід). Солі Pb(IV) можуть бути отримані електролізом сильно підкислених H2SO4 розчинів солей Рb(II); найважливіші з солей Pb(IV) - сульфат Pb(SO4)2 і ацетат Рb(С2Н3О2)4. Солі Pb(IV) схильні приєднувати надмірні негативні іони з утворенням комплексних аніонів, наприклад, плюмбатів (РbО3)2- і (РbО4)4-, хлороплюмбатів (РbCl6)2-, гідроксоплюмбатів [Рb(ОН)6]2 - та інших. Концентровані розчини їдких лугів при нагріванні реагують з Pb з виділенням водню і гідроксоплюмбитів типу Х2[Рb(ОН)4].

Найважливіші сполуки

З різних з'єднань свинцю найбільше токсикологічне значення мають арсенат хлорид і ряд інших солей цього металу. З розчинних солей найбільше практичне значення мають нітрат свинцю Рb(NО3)2 і ацетат свинцю Рb(СНзСОО)2. З нерозчинних солей - сульфат свинцю РbSО4, хромат свинцю PbCrO4 та карбонат свинцю PbCO3.

Добування простої речовини та найважливіших сполук

Добування Свинцю.Металевий свинець одержують окислювальним випаленням PbS з подальшим відновленням РbО до сирого Pb ("веркблея") і рафінуванням (очищенням) останнього. Окислювальне випалення концентрату ведеться в агломераційних стрічкових машинах безперервної дії. При випаленні PbS переважає реакція:

2PbS + ЗО2 = 2РbО + 2SO2

Крім того, виходить і небагато сульфату PbSO4, які переводять в силікат PbSiO3, для чого в шихту додають кварцовий пісок. Одночасно окислюються і сульфіди інших металів (Cu, Zn, Fe), присутні як домішки. В результаті випалення замість порошкоподібної суміші сульфідів одержують агломерат - пористу суцільну масу, що спеклася і складається переважно з оксидів РbО, CuO, ZnO, Fe2O3. Шматки агломерату змішують з коксом і вапняком, після чого цю суміш завантажують у ватержакетну пічку, в яку знизу через труби подають повітря під тиском. Кокс і оксид вуглецю (II) відновлюють РbО до Pb вже при невисоких температурах (до 500 °С). А при більш високих температурах йдуть реакції:

СаСО3 = СаО + СО2

2РbSiO3 + 2СаО + С = 2Рb + 2CaSiO3+ CO2.

Оксиди Zn і Fe частково переходять в ZnSiO3 і FeSiO3, які разом з CaSiO3 утворюють шлак, спливаючий на поверхню. Оксиди свинцю відновлюються до металу. Сирий свинець містить 92-98% Pb, інше - домішки Cu, Ag (іноді Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe. Домішки Cu і Fe видаляють зейгерованням. Для видалення Sn, As, Sb через розплавлений метал продувають повітря. Виділення Ag (і Au) проводиться добавленням Zn, який утворює "цинкову піну", що складається із з'єднань Zn з Ag (і Au), більш легких, ніж Рb, і плавких при 600-700 °С. Надлишок Zn видаляють з розплавленого Рb пропусканням повітря, водяного пару або хлору. Для очищення від Bi до рідкого Рb додають Са або Mg, які дають важко плавкі з'єднання Ca3Bi2 і Mg3Bi2. Рафінований цими способами Свинець містить 99,8-99,9% Рb. Подальше очищення проводиться електролізом, внаслідок чого досягається чистота не менше 99,99%.

Перейти на сторінку номер: 1  2  3 Версія для друкуВерсія для друку   Завантажити рефератЗавантажити реферат