В каком металле содержится свинец
Свинец – металл, который тоже можно отнести к одним из известных с самых древних времен. Полагают, что выплавка его стала первым металлургическим процессом в истории человечества. За прошедшие тысячелетия свинец то мало использовался, то вновь «входил в моду», но никогда не забывался.
Причиной тому его интересные качества. И сегодня нами будут изучены физико-химические, механические и магнитные свойства, технические характеристики свинца, его сплавов и окиси, рассмотрены фото элемента и даны полезные советы по его использованию.
Физические и химические свойства свинца
Свинец – типичный металл, тяжелый, плотный, имеет голубовато-серый цвет. Блеск на воздухе быстро исчезает, так как металл покрывается защитной оксидной пленкой. Свинец довольно распространен и легко добывается, чем и объясняется его столь давняя известность.
При большой плотности, металл остается мягким: при температуре 20 С он легко царапается ногтем. Свинец ковкий, но из-за не слишком презентабельного вида и быстрой потери блеска, очень редко используется для изготовления декоративных предметов. В древности из него делали и украшения, и посуду.
Данное видео посвящено изучению свойств и характеристик свинца в химии и физике:
Плотность и масса
Молекулярная масса элемента равна 82, что уже указывает на приличную тяжесть вещества. Кристаллическая решетка – кубическая гранецентрированная: в углу куба расположен атом металла и в центре каждой грани.
Относится вещество к категории тяжелых металлов. Плотность по мере повышения температуры падает:
- три температуре в 20 С плотность составляет 11,34 г/куб см;
- при 327,6 С м10, 686 г/куб. см;
- при 650 С – 10, 302 г/куб .см;
- при 850 С – 10,078 г/куб. см.
Массу свинца вычисляют исходя из плотности, размеров образца и учитывая температуру. Последнее важно при выплавке металлов.
Далее поговорим про литейные свойства свинца.
Температуры плавления, литья и кипения
Несмотря на плотность свинец к тугоплавким веществам не относится, и его добавка к сплавам такое свойство не обеспечивает. Металл мягок и пластичен, легко прокатывается в очень тонкую фольгу.
- Температура плавления – 327,46 С.
- Температуры кипения – 1749 С.
- Температура литья – 400–450 С.
- При температуре ниже 7,26 К свинец становится сверхпроводником.
Расплавляясь, металл становится жидкотекучим, в диапазоне литья его вязкость поднимается от 1,89 до 1,23 МПа*С-2. Поверхностное натяжение в том же диапазоне изменяется от 4,4 до 4,0 кН/м.
Механические характеристики
При высокой пластичности металл не обладает стоящими прочностными характеристиками:
- сопротивление разрыву составляет 12–13 МПа;
- предел прочности при сжатии – 50 МПа;
- твердость по Бринеллю – 3,2– ,8 НВ;
- удлинение составляет 50–70%.
Наклеп или нагартовка – деформационное уплотнение, механическую прочность металла не увеличивает: дело в низкой температуре рекристаллизации.
Теплопроводность
Этот показатель у металла невелик: примерно в 2 раза меньше железа и в 11 раз меньше чем у меди:
- теплопроводность – 33,5 вт/(м·К);
- теплоемкость при нормальной температуре – 0,128 кДж/(кг·К).
Данное видео продолжит рассказ о свойствах свинца:
Электропроводность
Тепло- и электропроводность металлов довольно хорошо коррелируют друг с другом. Свинец не слишком хорошо проводит тепло и к лучшим проводникам электричества тоже не относится: удельное сопротивление составляет 0,22 Ом-кв. мм/м при сопротивлении той же меди 0,017.
Коррозионная стойкость
Свинец – металл неблагородный, однако по уровню химической инертности к таковым приближается. Низкая активность и способность покрываться оксидной пленкой и обуславливает достойную коррозионную стойкость.
Во влажной сухой атмосфере металл практически не корродирует. Причем в последнем случае сероводород, угольный ангидрид и серная кислота – обычные «виновники» коррозии, на него не влияют.
Показатели коррозии в разной атмосфере такие:
- в городской (смог) – 0,00043–0,00068 мм/год,
- в морской (соли) – 0,00041–0,00056 мм/год;
- сельской – 0,00023– ,00048 мм/год.
Воздействие пресной или дистиллированной воды нулевое.
- Металл устойчив к действию хромовой, плавиковой, концентрированной уксусной, сернистой и фосфорной кислоте.
- А вот в разбавленной уксусной или азотной с концентрацией менее 70% быстро разрушается.
- Так же действует и концентрированная – более 90%, серная кислота.
Газы – хлор, сернистый газ, сероводород на металл не действуют. Однако под влиянием фтористого водорода свинец корродирует.
На коррозионные качества его влияют другие металлы. Так, контакт с железом и медью никак не сказывается на коррозионной стойкости, а добавка висмута или цинка снижает стойкость вещества к кислоте.
Токсичность
И свинец, и все его органические соединения относятся к химически опасным веществам 1 класса. Металл очень токсичен, а отравление им возможно при многих технологических процессах: выплавка, изготовление свинцовых красок, добыча руды и так далее. Совсем не так давно, менее 100 лет назад, не менее распространены были и бытовые отравления, поскольку свинец добавляли даже в белила для лица.
Наибольшую опасность представляют собой пары металла и его пыль, поскольку в таком состоянии они легче всего проникает в организм. Основной путь – дыхательный тракт. Часть может усвоиться и через кишечно-желудочный тракт и даже кожу при непосредственном контакте – те же свинцовые белила и краски.
- Попадая в легкие, свинец всасывается кровью, разносится по всему телу и скапливается в основном в костях. Главное его отравляющее действие связано с нарушениями в синтезе гемоглобина. Типичные признаки свинцового отравления сходны с анемией – усталость, головные боли, расстройства сна и пищеварения, но сопровождаются постоянными ноющими болями в мышцах и костях.
- Длительное отравление может вызвать «свинцовый паралич». Острое отравление провоцирует повышение давления, склерозирование сосудов и так далее.
Лечение специфическое и длительное, поскольку вывести тяжелый металл из организма непросто.
О том, какими экологическими свойствами обладает свинец, расскажем ниже.
Экологические характеристики
Загрязнение свинцом окружающей среды считается одним из самых опасных. Все изделия, где используется свинец, нуждаются в специальной утилизации, которая проводится только лицензированными службами.
К сожалению, загрязнение свинцом обеспечивается не только деятельностью предприятий, где это хоть худо-бедно, да регулируется. В городском воздухе наличие свинцовых паров обеспечивает сгорание топлива в автомобилях. На этом фоне наличие свинцовых стабилизаторов в таких, например, привычных конструкциях, как металлопластиковое окно уже не кажется стоящим внимания.
Свинец – металл, имеющий промышленное значение. Несмотря на токсичность, в народном хозяйстве он используется слишком широко, чтобы можно было металл чем-то заменить.
О свойствах солей свинца поведает данное видео:
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями в социальных сетях:
Вконтакте
Одноклассники
Google+
И подписывайтесь на обновления сайта в Контакте,
Одноклассниках,
Facebook,
Google Plus или
Twitter.
Удобные и быстрые покупки
Каждому человеку, затеяв ремонт, хочется выбрать всё самое лучшее и качественное. Хочется сделать свой уникальный
Рассмотрим сплавы свинца с другими металлами, имеющие наибольшее значение при рафинировании свинца.
Свинец—cеребро (рис. 90). Серебро, как и золото, в свинце неограниченно растворяется в жидком состоянии. Система Ag—Pb имеет эвтектику с температурой плавления 304° С, содержащую 2,5% Ag. Серебро со свинцом образует твердый раствор. Диаграмма показывает, что серебро, так же как и золото, можно извлекать в виде эвтектического сплава вымораживанием большей части свинца в виде кристаллов, не содержащих серебра. На этом свойстве свинца и благородных металлов основан один из способов обессеребривания свинца.
Свинец—мышьяк (рис. 92). Эти компоненты не образуют ни химических соединений, ни растворов в твердом состоянии. Имеется эвтектика с содержанием 3,0% As с температурой плавления 288° С. Примесь мышьяка в небольшом количестве делает свинец хрупким и твердым, а также способствует образованию шарообразных капель жидкого свинца при свободном их падении, что используется при производстве дроби.
Свинец—висмут (рис. 94). Химических соединений со свинцом висмут не образует. При полной взаиморастворимости в жидком состоянии дает эвтектику с содержанием 56,5% Bi, имеющую температуру плавления 125° С и стойкие твердые растворы. При комнатной температуре металлы взаиморастворяются один в другом в пределах до 10%. Из всех примесей висмут меньше всех способствует увеличению твердости свинца. Разделение висмута и свинца — одна из труднейших задач металлургии свинца.
Свинец—медь (рис. 95). Диаграмма плавкости системы показывает, что растворимость меди в свинце при понижении температуры до 326° С (температуры плавления эвтектики) сильно понижается. Эвтектика содержит 0,06% Cu. При содержании в свинцово-медном сплаве до 17% Cu температура плавления его ниже 952° С, причем при охлаждении выкристаллизовывается, по данным А.Н. Вольского, не чистая медь, а твердый раствор свинца в меди переменного состава при содержании от 3 до 5% Pb.
|
Добавлено Serxio 1-03-2017, 10:45 Просмотров: 4 863
Тяжёлые мета́ллы — химические элементы со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью.
Определение[править | править код]
Понятие «тяжёлые металлы» было предложено немецким химиком Леопольдом Гмелиным в 1817 году[1].
Известно около сорока различных определений термина тяжёлые металлы, и невозможно указать на одно из них, как наиболее принятое. Соответственно, список тяжёлых металлов согласно разным определениям будет включать разные элементы. Используемым критерием может быть относительная атомная масса свыше 50, и тогда в список попадают все металлы, начиная с ванадия, независимо от плотности. Другим часто используемым критерием является плотность, примерно равная или большая плотности железа (8 г/см3), тогда в список попадают такие элементы как свинец, ртуть, медь, кадмий, кобальт, а, например, более легкое олово выпадает из списка. Существуют классификации, основанные и на других значениях пороговой плотности (например — плотность 5 г/см3[2][3]) или атомного веса. Некоторые классификации делают исключения для благородных и редких металлов, не относя их к тяжёлым, некоторые исключают нецветные металлы (железо, марганец).
Термин тяжёлые металлы чаще всего рассматривается не с химической, а с медицинской и природоохранной точек зрения[4].
Таким образом, при включении в эту категорию учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объём использования в хозяйственной деятельности[5].
Биологическая роль[править | править код]
Многие тяжёлые металлы, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определённых количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека микроэлементами.
С другой стороны, тяжёлые металлы и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как свинец и ртуть, определяются как токсичные металлы. Некоторые элементы, такие как ванадий или кадмий, обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов[6].
Механизмы действия[править | править код]
Катионы Pb2+, Hg2+, Cd2+ и другие, относимые к группе мягких кислот Льюиса, легко образуют прочные ковалентные связи с тиольными группами SH в молекуле аминокислоты цистеина. Ферменты, содержащие в своём активном центре тиольные группы, при действии даже малых концентраций ионов тяжёлых металлов подвергаются ингибированию, как правило, необратимому, что приводит к серьёзному нарушению обмена веществ. [7]
Загрязнение тяжёлыми металлами[править | править код]
Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжёлые металлы (в том числе ртуть, свинец, кадмий, цинк) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них — также способностью к накоплению в живых организмах. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистительные мероприятия, содержание соединений тяжёлых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Они также поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость этих комплексов способствует миграции тяжёлых металлов в природных водах. К тяжёлым металлам относят более 40 химических элементов, но при учёте токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения токсичных соединений, контроля требуют примерно в четыре раза меньшее число элементов.
Загрязнение океана[править | править код]
Помимо сточных вод, большие массы соединений тяжёлых металлов поступают в океан через атмосферу и с захоронением разнообразных отходов в Мировом океане. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий.
Ртуть[править | править код]
Ртуть переносится в океан с материковым стоком (прежде всего — из стока промышленных вод) и через атмосферу.
В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т ртути. До трети от этого количества образуется при выветривании пород, содержащих ртуть (киноварь). Ртуть антропогенного происхождения попадает в атмосферу в первую очередь при сжигании угля на электростанциях. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т) попадает в океан. Некоторые бактерии переводят токсичные хлориды ртути в ещё более токсичную метилртуть[8]. Соединения ртути накапливается многими морскими и пресноводными организмами в концентрациях, во много раз превышающих содержание её в воде.
Употребление в пищу рыбы и морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению населения. Так, к 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Минамата, причиной которой послужило поступление в залив Минамата со сточными водами отходов предприятий, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Соединения ртути высокотоксичны для человека.
Свинец[править | править код]
Свинец — рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Помимо того, свинец поступает в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека. До запрета на использование в топливе тетраэтилсвинца в начале XXI века, выхлопные газы транспорта были заметным источником свинца в атмосфере. С континентальной пылью в атмосфере океан получает 20—30 тысяч тонн свинца в год[8].
В организм человека свинец попадает как с пищей и водой, так и из воздуха. Свинец может выводиться из организма, однако малая скорость выведения может приводить к накоплению в костях, печени и почках.
Кадмий[править | править код]
Кадмий является относительно редким и рассеянным элементом, в природе концентрируется в минералах цинка. Поступает в природные воды в результате смыва почв, выветривания полиметаллических и медных руд, и со сточными водами рудообогатительных, металлургических и химических производств.
Кадмий в норме присутствует в организме человека в микроскопических количествах. При накоплении организмом соединений кадмия поражается нервная система, нарушается фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.
Примечания[править | править код]
- ↑ Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжелые металлы и растения. — Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2014. — С. 7. — 194 с. — ISBN 978-5-9274-0641-8.
- ↑ Металлы // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1990. — с. 141—144. — 320 с. — ISBN 5-7155-0292-6
- ↑ А. Т. Пилипенко, В. Я. Починок, И. П. Середа, Ф. Д. Шевченко. Металлы. Общие свойства металлов // Справочник по элементарной химии / под ред. академика АН УССР А. Т. Пилипенко. — К.: Наукова думка, 1985. — С. 341—342. — 560 с.
- ↑ «Heavy metals» a meaningless term? — доклад ИЮПАК (англ.)
- ↑ Тяжёлые металлы Архивная копия от 23 марта 2010 на Wayback Machine // Справочник по гидрохимии
- ↑ A biological function for cadmium in marine diatoms. Lane TW, Morel FM.
- ↑ Е.С.Северин. Биохимия: учебник для вузов. — 5-е изд. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. — 768 с. с. — ISBN ISBN 978-5-9704-1195-7.
- ↑ 1 2 Ветошкин, 2004.
Ссылки[править | править код]
- Тяжёлые металлы — сайт «Очистные сооружения»
- Тяжёлые металлы — «Справочник по гидрохимии»
Литература[править | править код]
- Тяжелые металлы // Большой Энциклопедический словарь (рус.). — 2000. — статья в Большом Энциклопедическом словаре
- И.И. Дедю. Тяжелые металлы // Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии (рус.). — 1989. — статья в Экологическом словаре
- Юркова Т. И. Тяжёлые металлы // Экономика цветной металлургии. — Красноярск, 2004.
- А. Г. Ветошкин. Источники загрязнения гидросфер // Процессы и аппараты защиты гидросфер. — Пенза, 2004.
- Н. К. Чертко и др. Биологическая функция химических элементов. — Справочное пособие. — Минск, 2012. — 172 с. — ISBN 978-985-7026-39-5.
- Присутствие макрофитов в водной системе ускоряет снижение концентраций меди, свинца и других тяжёлых металлов в воде. // Водное хозяйство России. 2009. No. 2. с. 58—67.