Tämä video jatkaa tarinaa lyijyn ominaisuuksista:

Sähkönjohtavuus

Metallien lämmön- ja sähkönjohtavuus korreloivat varsin hyvin keskenään. Lyijy ei johda kovin hyvin lämpöä eikä ole myöskään parhaita sähkönjohtimia: vastus on 0,22 ohm-neliö. mm / m saman kuparin resistanssilla 0,017.

Korroosionkestävyys

Lyijy on ei-jalometalli, mutta kemialliselta inertiltä se on lähellä sitä. Alhainen aktiivisuus ja kyky peittää oksidikalvolla ja aiheuttaa kunnollisen korroosionkestävyyden.

Kosteassa, kuivassa ympäristössä metalli ei käytännössä ruostu. Lisäksi jälkimmäisessä tapauksessa rikkivety, hiilihappoanhydridi ja rikkihappo - tavalliset korroosion "syylliset" - eivät vaikuta siihen.

Korroosioindikaattorit eri ilmakehissä ovat seuraavat:

• kaupunki (sumu) – 0,00043–0,00068 mm/vuosi,
• meressä (suola) - 0,00041–0,00056 mm/vuosi;
• maaseutu – 0,00023–0,00048 mm/vuosi.

Ei altistumista tuoreelle tai tislatulle vedelle.

• Metalli kestää kromi-, fluorivety-, väkeviä etikka-, rikki- ja fosforihappoja.
• Mutta laimeassa etikkahapossa tai typessä, jonka pitoisuus on alle 70%, se romahtaa nopeasti.
• Sama koskee tiivistettyä - yli 90% rikkihappoa.

Kaasut - kloori, rikkidioksidi, rikkivety eivät vaikuta metalliin. Kuitenkin fluorivedyn vaikutuksesta lyijy syövyttää.

Muut metallit vaikuttavat sen korroosioominaisuuksiin. Joten kosketus raudan kanssa ei vaikuta korroosionkestävyyteen millään tavalla, ja vismutin lisääminen tai vähentää aineen vastustuskykyä happoa vastaan.

Myrkyllisyys

Sekä lyijy että kaikki sen orgaaniset yhdisteet ovat luokan 1 kemiallisesti vaarallisia aineita. Metalli on erittäin myrkyllistä, ja myrkytys sillä on mahdollista monissa teknologisissa prosesseissa: sulatuksessa, lyijymaalien valmistuksessa, malmin louhinnassa ja niin edelleen. Ei niin kauan sitten, alle 100 vuotta sitten, kotitalouksien myrkytykset olivat yhtä yleisiä, koska lyijyä lisättiin jopa kasvojen valkaisuun.

Suurin vaara on metallihöyry ja sen pöly, koska tässä tilassa ne tunkeutuvat helpoimmin kehoon. Pääreitti on hengitystie. Jotkut voivat imeytyä myös ruoansulatuskanavan ja jopa ihon kautta suorassa kosketuksessa - sama lyijyvalkoinen ja maali.

• Keuhkoihin joutuessaan lyijy imeytyy verenkiertoon, leviää koko kehoon ja kerääntyy pääasiassa luihin. Sen tärkein myrkytysvaikutus liittyy hemoglobiinin synteesin häiriöihin. Tyypilliset lyijymyrkytysoireet ovat samanlaisia ​​kuin anemia - väsymys, päänsärky, uni- ja ruoansulatushäiriöt, mutta niihin liittyy jatkuvaa kipeät kivut lihaksissa ja luissa.
• Pitkäaikainen myrkytys voi aiheuttaa "lyijyhalvauksen". Akuutti myrkytys provosoi paineen nousua, verisuonten skleroosia ja niin edelleen.

Hoito on spesifinen ja pitkäaikainen, koska raskasmetallien poistaminen kehosta ei ole helppoa.

Keskustelemme lyijyn ympäristöominaisuuksista alla.

Ympäristötehokkuus

Lyijyä pidetään yhtenä vaarallisimmista. Kaikki lyijyä käyttävät tuotteet vaativat erityistä hävittämistä, jonka suorittavat vain luvan saaneet palvelut.

Valitettavasti lyijysaastetta ei aiheuta vain yritysten toiminta, jossa se on ainakin jollain tavalla säännelty. Kaupunkiilmassa lyijyhöyryjen läsnäolo varmistaa polttoaineen palamisen autoissa. Tätä taustaa vasten lyijystabilisaattoreiden läsnäolo esimerkiksi sellaisissa tutuissa rakenteissa kuin metalli-muovi-ikkuna ei näytä enää huomionarvoiselta.

Lyijy on metalli, jolla on. Myrkyllisyydestä huolimatta sitä käytetään kansantaloudessa liian laajasti, jotta metallia voitaisiin korvata jollakin.

Tämä video kertoo lyijysuolojen ominaisuuksista:

Lyijy on metalli, joka on tunnettu muinaisista ajoista lähtien. Ihminen on käyttänyt sitä vuodesta 2-3 tuhatta eKr., ja se löydettiin ensimmäisen kerran Mesopotamiassa. Siellä tehtiin lyijystä pieniä tiiliä, hahmoja, erilaisia ​​taloustavaroita. Jo silloin ihmiset saivat pronssia tämän elementin avulla ja tekivät sen myös kirjoittamiseen terävillä esineillä.

Minkä värinen metalli on?

Se on jaksollisen järjestelmän 6. jakson ryhmän IV elementti, jossa sen järjestysnumero on 82. Mitä lyijy on luonnossa? Tämä on yleisin galeena, jonka kaava on PbS. Muussa tapauksessa galenia kutsutaan lyijykiiltoiseksi. Puhdas elementti on pehmeä ja muokattava metalli, jonka väri on likainen harmaa. Ilmassa sen leikkaus peittyy nopeasti pienellä oksidikerroksella. Oksidit suojaavat metallia luotettavasti lisähapettumiselta sekä märissä että kuivissa ympäristöissä. Jos oksideilla peitetty metallipinta puhdistetaan, se saa kirkkaan sävyn sinisellä sävyllä. Tällainen puhdistus voidaan tehdä kaatamalla lyijyä tyhjiöön ja juottamalla se tyhjiöpulloon.

Vuorovaikutus happojen kanssa

Rikki- ja kloorivetyhappo vaikuttavat lyijyyn hyvin heikosti, mutta metalli liukenee helposti typpihappoon. Kaikki metallin kemialliset yhdisteet, jotka voivat olla liukenevia, ovat myrkyllisiä. Sitä saadaan pääasiassa malmeista: ensin lyijykiilto poltetaan, kunnes se muuttuu lyijyoksidiksi, ja sitten tämä aine pelkistetään hiilellä puhtaaksi metalliksi.

Yleiset elementin ominaisuudet

Lyijyn tiheys on 11,34 g/cm 3 . Tämä on 1,5 kertaa raudan tiheys ja neljä kertaa kevyen alumiinin tiheys. Ei ilman syytä, että venäjäksi sana "lyijy" on synonyymi sanalle "raskas". Lyijyn sulaminen tapahtuu 327,5 °C:n lämpötilassa. Metalli haihtuu jo ympäristön lämpötilassa 700 °C. Nämä tiedot ovat erittäin tärkeitä niille, jotka työskentelevät tämän metallin louhinnassa. Se on erittäin helppo raaputtaa jopa kynsillä, se on helppo rullata ohuiksi levyiksi. Se on erittäin pehmeä metalli.

Vuorovaikutus muiden metallien kanssa, lämmitys

Lyijyn ominaislämpökapasiteetti on 140 J/kg. Kemiallisten ominaisuuksiensa mukaan se on inaktiivinen metalli. Jännitesarjassa se sijaitsee vedyn edessä. Muut metallit syrjäyttävät helposti lyijyn suoloistaan. Voit esimerkiksi suorittaa kokeen: laske sinkkitanko tämän elementin asetaattiliuokseen. Sitten hän asettuu sinkkitikulle pörröisten kiteiden muodossa, joita kemistit kutsuvat "Saturnuspuuksi". Mikä on lyijyn ominaislämpökapasiteetti? Mitä tämä tarkoittaa? Tämä luku on 140 J / kg. Tämä tarkoittaa, että kilogramman metallin lämmittämiseen 1 o C:lla kuluu 140 joulea lämpöä.

Jakautuminen luonnossa

Tätä metallia ei ole niin paljon maankuoressa - vain 0,0016 painoprosenttia. Kuitenkin tämäkin arvo osoittaa, että se on yleisempi kuin elohopea, vismutti ja kulta. Tutkijat selittävät tämän johtuvan siitä, että erilaiset lyijy-isotoopit ovat toriumin ja uraanin hajoamistuotteita, joten lyijyn pitoisuus maankuoressa on kasvanut hitaasti miljoonien vuosien aikana. Tällä hetkellä tunnetaan monia lyijymalmeja - tämä on jo ilmoitettu galenia, samoin kuin sen kemiallisten reinkarnaatioiden tulokset.

Jälkimmäisiä ovat lyijyvitrioli, cerussiitti (toinen nimi on valkoinen mimetiitti, stolsiitti. Malmit sisältävät myös muita metalleja - kadmiumia, kuparia, sinkkiä, hopeaa, vismuttia. Lyijymalmeissa ei vain maaperä ole kyllästetty tällä metallilla, vaan myös lammet, kasvit.Mitä lyijy luonnossa on?Se on aina sen erityinen yhdiste.Ja tätä metallia löytyy myös radioaktiivisten metallien - uraanin ja toriumin - malmeista.

raskasmetalli teollisuudessa

Teollisuudessa eniten käytetty on lyijyn ja tinan yhdiste. Tavallista juotetta nimeltä "tretnik" käytetään laajalti putkien ja sähköjohtojen liittämiseen. Tämä yhdiste sisältää yhden osan lyijyä ja kaksi osaa tinaa. Puhelinkaapeleiden vaipat, akkujen osat voivat myös sisältää lyijyä. Joidenkin sen yhdisteiden sulamispiste on hyvin alhainen - esimerkiksi kadmiumia tai tinaa sisältävät seokset sulavat 70 o C:ssa. Sammutuslaitteet valmistetaan tällaisista yhdisteistä. Metalliseoksia käytetään laajalti laivanrakennuksessa. Ne on yleensä maalattu vaaleanharmaiksi. Laivat päällystetään usein tina- ja lyijyseoksilla korroosion estämiseksi.

Merkitys menneisyyden ihmisille ja sovellus

Roomalaiset käyttivät tätä metallia putkien valmistukseen putkistoissa. Muinaisina aikoina lyijy yhdistettiin Saturnukseen, ja siksi sitä kutsuttiin aiemmin Saturnukseksi. Keskiajalla metallia käytettiin raskaan painonsa vuoksi usein alkemiallisiin kokeisiin. Hänelle annettiin usein kyky muuttua kullaksi. Lyijy on metalli, joka sekoitettiin hyvin usein tinaan, ja se jatkui 1600-luvulle asti. Ja muinaisilla slaavilaisilla kielillä hän kantoi tätä nimeä.

Se on saavuttanut nykyaikaisen tšekin kielen, jossa tätä raskasta metallia kutsutaan nimellä olovo. Jotkut kielitieteen asiantuntijat uskovat, että nimi Plumbum liittyy tiettyyn kreikkalaiseen paikkakuntaan. Venäjän alkuperä sana "lyijy" tutkijoille on edelleen epäselvä. Jotkut kielitieteilijät yhdistävät sen liettuaan sanaan "scwinas".

Lyijyn perinteinen käyttö historiassa on luotien, laukausten ja erilaisten muiden ammusten valmistus. Sitä käytettiin alhaisten kustannusten ja alhaisen sulamispisteen vuoksi. Aikaisemmin ammusten valmistuksessa ei lisätty metalliin suuri määrä arseeni.

Lyijyä käytettiin myös muinaisessa Egyptissä. Siitä tehtiin rakennuspalikoita, jaloihmisten patsaita, kolikot lyötiin kokonaan. Egyptiläiset olivat varmoja, että lyijyllä oli erityinen energia. He tekivät siitä pieniä lautasia ja käyttivät niitä suojellakseen itseään pahantahtoisilta. Ja muinaiset roomalaiset eivät vain tehneet vesiputkia. Tästä metallista valmistettiin myös kosmetiikkaa, vaikka he eivät edes aavistaneet allekirjoittavansa tällä omaa kuolemantuomiota. Joka päivä kehoon joutuessaan lyijy aiheutti kuitenkin vakavia sairauksia.

Entä tämän päivän ympäristö?

On aineita, jotka tappavat ihmiskunnan hitaasti mutta varmasti. Ja tämä ei koske vain antiikin valistamattomia esi-isiä. Nykyään myrkyllisen lyijyn lähteitä ovat tupakansavu, asuinrakennusten pöly. Myös maalien ja lakkojen höyryt ovat vaarallisia. Mutta suurin haitta on autojen pakokaasut, jotka sisältävät suuria määriä lyijyä.

Mutta vaarassa eivät ole vain megakaupunkien asukkaat, vaan myös kylissä asuvat. Täällä metalli voi kertyä maaperään ja joutua sitten hedelmien ja vihannesten koostumukseen. Tämän seurauksena ihminen saa yli kolmanneksen lyijystä ruoan kautta. Tässä tapauksessa vastalääkkeenä voivat toimia vain voimakkaat antioksidantit: magnesium, kalsium, seleeni, A-, C-vitamiinit. Jos käytät niitä säännöllisesti, voit luotettavasti neutraloida itsesi metallin haitallisilta vaikutuksilta.

Vahingoittaa

Jokainen opiskelija tietää, mitä lyijy on. Mutta kaikki aikuiset eivät pysty vastaamaan kysymykseen, mikä on sen haittaa. Sen hiukkaset pääsevät kehoon hengityselinten kautta. Sitten hän alkaa olla vuorovaikutuksessa veren kanssa, reagoida sen kanssa erilaisia ​​osia organismi. Tuki- ja liikuntaelimistö kärsii tästä eniten. Tässä on 95% kaikesta ihmisen kuluttamasta lyijystä.

Korkeatasoinen sen pitoisuus kehossa johtaa henkisen kehityksen viiveeseen, ja aikuisilla se ilmenee muodossa masennusoireet. Ylimääräisyydestä kertoo hajamielisyys, väsymys. Myös suolet kärsivät - lyijyn vuoksi voi usein esiintyä kouristuksia. Tämä raskasmetalli vaikuttaa myös negatiivisesti lisääntymisjärjestelmään. Naisten on vaikea kantaa sikiötä, ja miehillä voi olla ongelmia siittiöiden laadussa. Se on myös erittäin vaarallista munuaisille. Joidenkin tutkimusten mukaan se voi aiheuttaa pahanlaatuiset kasvaimet. Kuitenkin enintään 1 mg:n määrinä lyijy voi olla hyödyllistä keholle. Tutkijat ovat havainneet, että tällä metallilla voi olla bakterisidinen vaikutus näköelimiin - kannattaa kuitenkin muistaa, mikä lyijy on, ja käyttää sitä vain annoksina, jotka eivät ylitä sallittuja.

Johtopäätöksenä

Kuten jo mainittiin, muinaisina aikoina Saturnusta pidettiin tämän metallin suojelijana. Mutta Saturnus astrologiassa on kuva yksinäisyydestä, surusta ja kovasta kohtalosta. Siksikö lyijy ei ole ihmisen paras kumppani? Ehkä hänen ei pitäisi pakottaa yhteiskuntaansa, kuten muinaiset ihmiset intuitiivisesti ehdottivat, kun he kutsuivat lyijyä Saturnukseksi. Loppujen lopuksi tämän metallin keholle aiheuttama vahinko voi olla korjaamaton.

Lyijy (Pb) on pehmeä hopeanvalkoinen tai harmahtava jaksollisen järjestelmän 14. (IVa) ryhmän metalli, jonka atominumero on 82. Se on hyvin muokattava, muovinen ja tiheä aine, joka ei johda hyvin sähköä. Lyijyn elektroninen kaava on [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2. Antiikin aikana tunnettu ja alkemistien mielestä vanhin metalli, se on erittäin kestävä ja korroosionkestävä, mistä on osoituksena muinaisten roomalaisten asentamien vesiputkien jatkuva käyttö. Symboli Pb lyijyn kemiallisessa kaavassa on lyhenne latinalaisesta sanasta plumbum.

Esiintyminen luonnossa

Lyijy mainitaan usein varhaisissa Raamatun teksteissä. Babylonialaiset käyttivät metallia kirjoituslevyjen valmistukseen. Roomalaiset tekivät siitä vesiputkia, kolikoita ja jopa keittiövälineitä. Jälkimmäisen seurauksena oli väestön myrkytys lyijyllä keisari Augustus Caesarin aikakaudella. Valkoisena lyijynä tunnettua yhdistettä käytettiin koristepigmenttina jo 200 eaa. e.

Painolla mitattuna maankuoren lyijypitoisuus vastaa tinaa. Avaruudessa on 0,47 lyijyatomia jokaista 106 piiatomia kohden. Tämä on verrattavissa cesiumin, praseodyymin, hafniumin ja volframin pitoisuuteen, joista jokaista pidetään melko niukkana alkuaineena.

Kaivostoiminta

Vaikka lyijyä ei ole runsaasti, luonnolliset keskittymisprosessit ovat johtaneet merkittäviin kaupallisesti arvokkaisiin esiintymiin erityisesti Yhdysvalloissa, Kanadassa, Australiassa, Espanjassa, Saksassa, Afrikassa ja Etelä-Amerikassa. Harvoin löytyy puhdas muoto lyijyä on useissa mineraaleissa, mutta ne kaikki ovat vähäisiä, lukuun ottamatta PbS-sulfidia (galena), joka on päälähde teollisuustuotanto tästä kemiallisesta alkuaineesta maailmanlaajuisesti. Metallia löytyy myös kulmasiitistä (PbSO 4) ja cerussiitista (PbCO 3). XXI-luvun alkuun mennessä. Maailman johtavia lyijyrikasteen tuottajia olivat muun muassa Kiina, Australia, USA, Peru, Meksiko ja Intia.

Lyijy voidaan ottaa talteen paahtamalla malmi, jonka jälkeen sulatetaan masuunissa tai suorasulattamalla. Epäpuhtaudet poistetaan lisäpuhdistuksen aikana. Lähes puolet kaikesta jalostetusta lyijystä saadaan talteen kierrätetystä romusta.

Kemialliset ominaisuudet

Alkuainelyijy voidaan hapettaa Pb 2+ -ioniksi vetyioneilla, mutta sen liukenemattomuus useimpiin suoloihin tekee siitä vastustuskyvyn monille hapoille. Hapettaminen emäksisessä ympäristössä on helpompaa ja edistää liukoisten yhdisteiden muodostumista, joiden lyijyhapetusaste on +2. Oksidi PbO 2 Pb 4+ -ionin kanssa on yksi happamassa liuoksessa, mutta se on verrattain heikko emäksisessä liuoksessa. Lyijyn hapettumista helpottaa kompleksien muodostuminen. Galvanointi on parasta tehdä vesiliuokset sisältää lyijyheksafluorisilikaattia ja heksafluorisilikaattihappoa.

Ilmalle joutuessaan metalli hapettuu nopeasti muodostaen himmeän harmaan pinnoitteen, jota aiemmin luultiin Pb 2 O -suboksideksi. Nykyään se on yleisesti hyväksytty Pb- ja PbO-oksidin seos, joka suojaa metallia lisäkorroosiolta. Vaikka lyijy liukenee laimeaan typpihappoon, suola- tai rikkihappo hyökkää siihen vain pintapuolisesti, koska muodostuvat liukenemattomat kloridit (PbCl 2 ) tai sulfaatit (PbSO 4 ) estävät reaktion jatkumisen. Kemialliset ominaisuudet lyijy, joka määrää sen kokonaisresistanssin, mahdollistaa metallin käytön kattomateriaalien valmistukseen, maahan tai veden alle sijoitettujen sähkökaapeleiden vaippaan sekä tiivisteenä vesiputkille ja -rakenteille, joita käytetään syövyttävien aineiden kuljettamiseen ja käsittelyyn. aineita.

Pääsovellus

Tästä kemiallisesta alkuaineesta tunnetaan vain yksi kiteinen muunnos, jossa on tiheästi pakattu metallihila. Vapaassa tilassa lyijyn (kuten minkä tahansa muun aineen) hapetustila on nolla. Elementin perusmuodon laaja käyttö johtuu sen plastisuudesta, hitsauksen helppoudesta, alhaisesta sulamispisteestä, suuresta tiheydestä ja kyvystä absorboida gamma- ja röntgensäteitä. Sula lyijy on erinomainen liuotin ja mahdollistaa vapaan hopean ja kullan väkevöinnin. Lyijyn rakenteellisia sovelluksia rajoittaa sen alhainen vetolujuus, väsymys ja juoksevuus myös kevyessä kuormituksessa.

Elementtiä käytetään akkujen valmistuksessa, ammuksissa (laukaukset ja luodit), juotoksen, painatuksen, laakerin, kevyiden metalliseosten ja tinaseosten koostumuksessa. Raskaissa ja teollisissa laitteissa lyijyyhdisteistä valmistettuja osia voidaan käyttää vähentämään melua ja tärinää. Koska metalli imee tehokkaasti lyhytaaltoisen sähkömagneettisen säteilyn, sitä käytetään ydinreaktorien, hiukkaskiihdyttimien, röntgenlaitteiden sekä kuljetus- ja varastointisäiliöiden suojaukseen. Koostumuksessa oksidin (PbO 2) ja seoksena antimonia kanssa tai kalsiumia, elementtiä käytetään tavanomaisissa akuissa.

Toiminta kehossa

Kemiallinen alkuaine lyijy ja sen yhdisteet ovat myrkyllisiä ja kerääntyvät elimistöön pitkän ajan kuluessa ( Tämä ilmiö tunnetaan kumulatiivisena myrkytyksenä), kunnes saavutetaan tappava annos. Myrkyllisyys lisääntyy yhdisteiden liukoisuuden kasvaessa. Lapsilla lyijyn kerääntyminen voi johtaa kognitiiviseen heikkenemiseen. Aikuisilla se aiheuttaa progressiivista munuaissairautta. Myrkytysoireita ovat vatsakipu ja ripuli, joita seuraa ummetus, pahoinvointi, oksentelu, huimaus, päänsärky ja yleinen heikkous. Hoitoon riittää yleensä kontaktin poistaminen lyijylähteen kanssa. Kemikaalin poistaminen hyönteismyrkkyistä ja pigmenttimaaleista sekä hengityssuojainten ja muiden suojalaitteiden käyttö altistuskohdissa ovat vähentäneet huomattavasti lyijymyrkytysten ilmaantuvuutta. Havaitseminen, että tetraetyylilyijy Pb (C 2 H 5) 4 nakutusta estävän lisäaineen muodossa bensiinissä saastutti ilmaa ja vettä, johti sen lopettamiseen 1980-luvulla.

Biologinen rooli

Lyijyllä ei ole biologista roolia elimistössä. Tämän kemiallisen alkuaineen myrkyllisyys johtuu sen kyvystä jäljitellä metalleja, kuten kalsiumia, rautaa ja sinkkiä. Lyijyn vuorovaikutus samojen proteiinimolekyylien kanssa kuin nämä metallit johtaa niiden normaalin toiminnan päättymiseen.

ydinominaisuudet

Kemiallinen alkuaine lyijy muodostuu sekä neutronien absorptioprosessien että raskaampien alkuaineiden radionuklidien hajoamisen seurauksena. On 4 stabiilia isotooppia. 204 Pb:n suhteellinen runsaus on 1,48 %, 206 Pb - 23,6 %, 207 Pb - 22,6 % ja 208 Pb - 52,3 %. Stabiilit nuklidit ovat uraanin (206 Pb asti), toriumin (208 Pb asti) ja aktiniumin (207 Pb:iin asti) luonnollisen radioaktiivisen hajoamisen lopputuotteita. Yli 30 lyijyn radioaktiivista isotooppia tunnetaan. Näistä 212 Pb (toriumsarja), 214 Pb ja 210 Pb (uraanisarja) ja 211 Pb (aktiniumsarja) osallistuu luonnollisen hajoamisprosesseihin. Luonnollisen lyijyn atomipaino vaihtelee lähteestä toiseen riippuen sen alkuperästä.

monooksidit

Yhdisteissä lyijyn hapetusasteet ovat pääasiassa +2 ja +4. Tärkeimpiä niistä ovat oksidit. Tämä on PbO, jossa alkuaine on +2-tilassa, PbO 2 -dioksidi, jossa korkein tutkinto lyijyn hapetus (+4) ja tetroksidi, Pb304.

Monoksidia on kahdessa muunnelmassa - litharga ja litharge. Litharg (alfa-lyijyoksidi) on punainen tai punertavankeltainen kiinteä aine, jolla on tetragonaalinen kiderakenne ja joka esiintyy stabiilissa muodossa alle 488 °C:n lämpötiloissa. Lithar (beeta-lyijymonoksidi) on keltainen kiinteä aine ja sillä on ortorombinen kiderakenne. Sen stabiili muoto esiintyy yli 488 °C:n lämpötiloissa.

Molemmat muodot ovat veteen liukenemattomia, mutta liukenevat happoihin muodostaen suoloja, jotka sisältävät Pb 2+ -ionin, tai emäksiin muodostaen plumbiteja, joissa on PbO 2 2- ioni. Lithargi, joka muodostuu lyijyn reaktiossa ilmakehän hapen kanssa, on tämän kemiallisen alkuaineen tärkein kaupallinen yhdiste. Ainetta käytetään suuria määriä suoraan ja lähtöaineena muiden lyijyyhdisteiden valmistukseen.

Merkittävä määrä PbO:ta kuluu lyijyakkulevyjen valmistuksessa. Laadukkaat lasitavarat (kristalli) sisältävät jopa 30 % lithargia. Tämä lisää lasin taitekerrointa ja tekee siitä kiiltävän, kestävän ja resonoivan. Lithargia toimii myös lakkojen kuivausaineena ja sitä käytetään natriumlyijyn valmistuksessa, jota käytetään poistamaan bensiinistä pahanhajuisia tioleja (rikkiä sisältäviä orgaanisia yhdisteitä).

Dioksidi

Luonnossa PbO 2 esiintyy ruskeamustana mineraaliplattneriittina, jota valmistetaan kaupallisesti trialaditetroksidista hapettamalla kloorilla. Se hajoaa kuumentuessaan ja tuottaa happea ja oksideja, joilla on alhaisempi lyijyn hapetusaste. PbO 2:ta käytetään hapettavana aineena väriaineiden, kemikaalien, pyroteknisten tuotteiden ja alkoholien valmistuksessa sekä polysulfidikumien kovettimena.

Trileaditetroksidia Pb 3 O 4 (tunnetaan nimellä tai miniumi) saadaan hapettamalla edelleen PbO:ta. Se on oranssinpunaisesta tiilenpunaiseen pigmenttiä, jota käytetään korroosionkestävissä maaleissa, joita käytetään suojaamaan paljaana rautaa ja terästä. Se reagoi myös rautaoksidin kanssa muodostaen ferriittiä, jota käytetään kestomagneettien valmistuksessa.

Asetaatti

Myös taloudellisesti merkittävä hapetusaste +2 lyijyyhdiste on asetaatti Pb(C 2 H 3 O 2) 2 . Se on vesiliukoinen suola, joka saadaan liuottamalla lithargia väkevään etikkahappoon. Yleinen muoto, trihydraatti, Pb (C 2 H 3 O 2) 2 3H 2 O, jota kutsutaan lyijysokeriksi, käytetään kiinnitysaineena kankaiden värjäyksessä ja kuivausaineena joissakin maaleissa. Lisäksi sitä käytetään muiden lyijyyhdisteiden valmistuksessa ja kullan syanidointilaitoksissa, joissa se PbS:n muodossa toimii liukoisten sulfidien saostamiseen liuoksesta.

Muut suolat

Emäksistä lyijykarbonaattia, sulfaattia ja silikaattia käytettiin aikoinaan laajasti valkoisten ulkomaalien pigmentteinä. Kuitenkin 1900-luvun puolivälistä lähtien käyttää ns. Valkoisten lyijypigmenttien määrä on vähentynyt merkittävästi niiden myrkyllisyydestä ja ihmisten terveydelle aiheutuvista vaaroista huolestuneena. Samasta syystä lyijyarsenaatin käyttö hyönteismyrkkyissä on käytännössä loppunut.

Päähapetusasteiden (+4 ja +2) lisäksi lyijyllä voi olla negatiivisia voimia-4, -2, -1 Zintl-faaseissa (esim. BaPb, Na8Ba8Pb6) ja +1 ja +3 organolead-yhdisteissä, kuten heksametyylidiplumbaani Pb2(CH3)6.

(nm, koordinaatioluvut on annettu suluissa) Рb 4+ 0,079 (4), 0,092 (6), Рb 2+ 0,112 (4), 0,133 (6).

Lyijypitoisuus maankuoressa on 1,6-10 3 massaprosenttia, Maailmanmerellä 0,03 µg/l (41,1 miljoonaa tonnia), joissa 0,2-8,7 µg/l. Tunnettu n. 80 sisältäviä lyijyä, joista tärkein on galenia eli lyijykiilto, PbS. Pienet tanssiaiset. anglesite PbSO 4 ja cerus-site PbSO 3 ovat tärkeitä. Lyijyn mukana on Cu, Zn; Cd, Bi, Te ja muut arvokkaat elementit. Luonnollinen tausta 2,10 -9 -5,10 -4 µg/m3. Aikuisen kehossa on 7-15 mg lyijyä.

Ominaisuudet. Lyijy on sinertävän harmaa metalli, joka kiteytyy puoliksi. kuutio Cu-tyyppinen hila, a - = 0,49389 nm, z = 4, välilyöntejä. Fm3m ryhmä. Lyijy on yksi sulavia, raskas; sp. 327,50 °С, kp. 1751 °С; tiheys, g/cm3: 11,3415 (20 °C), 10,686 (327,6 °C), 10,536 (450 °C), 10,302 (650 °C), 10,078 (850 °C);26,65 J/(K); 4,81 kJ / ,177,7 kJ/; 64,80 JDmol K); , Pa: 4,3 10 -7 (600 K), 9,6 10 -5 (700 K), 5,4 10 -2 (800 K). 1,2 10 -1 (900 K), 59,5 (1200 K), 8,2 10 2 (1500 K), 12,8 10 3 (1800 K). Lyijy johtaa huonosti lämpöä ja sähköä; 33,5 W/(m K) (alle 10 % Ag:tä); lämpötilakerroin. lyijyn lineaarinen laajeneminen (puhtaus 99,997 %) alueella t-r 0-320 °C kuvataan yhtälöllä: a \u003d 28,15 10 -6 t + 23,6 10 -9 t 2 °C -1; 20 °C:ssa r 20,648 μOhm cm (alle 10 % r Ag:sta), 300 °C:ssa ja 460 °C:ssa, vastaavasti. 47,938 ja 104,878 μΩ cm. -258,7 °C:ssa r lyijy laskee arvoon 13,11·10-3 µOhm·cm; 7,2 K:ssa se siirtyy suprajohtavaan tilaan. Lyijy on diamagneettista, magneettista. herkkyys -0,12·10 -6 . SISÄÄN nestemäinen tila lyijy on nestemäistä, h alueella t-r 330-800 °C vaihtelee välillä 3,2-1,2 mPa s; g alueella 330-1000 °C on alueella (4,44-4,01) 10-3 N/m.

KANSSA viini on pehmeää, muovista, rullautuu helposti ohuimpiin levyihin. Brinellin mukaan 25-40 MPa; s rast 12-13 MPa, s pakkaa n. 50 MPa; liittyy. murtovenymä 50-70 %. Lisää merkittävästi ja johtaa Na, Ca ja Mg, mutta vähentää sen kemikaalia. kestävyys. lisää lyijyn korroosionkestävyyttä (H 2 SO 4 :n vaikutuksesta). Sb:n kanssa myös lyijyn haponkestävyys H 2 SO 4 :lle kasvaa. Vähennä lyijyn Bi:n ja Zn:n haponkestävyyttä, ja Cd, Te ja Sn lisäävät lyijyn väsymiskestävyyttä. Lyijyssä, käytännössä ei soolia. N2, CO, CO 2, 02, SO 2, H2.

Julkaisussa chem. lyijy on melko inerttiä. Vakiojohto on -0,1265 V Pb 0 /Pb 2+:lle. Kuivana se ei hapetu, märässä se haalistuu ja peittyy kalvolla, joka muuttuu läsnäoloksi. CO 2 pääasiallisesti 2РbСО 3 ·Рb(OH) 2 . Lyijy muodostaa sarjan: Pb 2 O, PbO (), PbO 2, Pb 3 O 4 () ja Pb 2 O 3 (katso). Huoneenlämmössä lyijy ei reagoi razb:n kanssa. rikki- ja kloorivetyhapolla, koska sen pinnalle muodostuneet niukkaliukoiset PbSO 4 - ja PbC1 2 -kalvot estävät etenemisen. Kons. H 2SO 4 (> 80 %) ja HC1 ladattaessa. vuorovaikutusta lyijyllä muodostaen p-rimy Comm. Pb(HS04)2 ja H4 [PbCl6]. Lyijy kestää fluorivetyhappoa, NH 3:n vesiliuoksia ja monia muita. org. sinne. Parhaat ratkaisut lead-razb:lle. HNO3 ja CH3COOH. Tässä tapauksessa muodostuu Pb(NO3)2 ja Pb(CH3COO)2. Lyijy selvästi sol. myös sitruunassa, muurahaismassassa ja viinissä.

Pb + PbO2 + 2H2SO4: 2PbSO4 + 2H2O

Vuorovaikutuksessa Muodostuu vastaavasti Pb(IV) ja Pb(II) suolojen kanssa. plumbites (IV) ja plumbites (II),esim. Na2PbO3, Na2PbO2. Johda hitaasti sol. kons. liuokset, joissa H2 vapautuu ja M4 muodostuu [Pb (OH) 6].

Kuumennettaessa lyijy reagoi ja muodostuu. Hydratsoehapolla lyijy antaa Pb (N 3) 2:ta, kuormituksella - PbS (katso Lyijykalkogenidit). lyijy ei ole tyypillistä. Joillakin alueilla esiintyy tetrahydridiä RbH 4 - bestsv. , hajoaa helposti Pb:ksi ja H2:ksi; muodostaa toiminnan suolahappoa sinulle Mg 2 Pb:llä. Katso myös Orgaaniset lyijyyhdisteet.

Kuitti. Main polymetallin lyijysulfidilähde. . Selektiivisesti 1-5 % Pb:tä sisältävistä saadaan lyijyä ja muita konsentraatteja. Lyijyrikaste sisältää yleensä 40-75 % Pb, 5-10 % Zn, jopa 5 % Cu ja myös Bi. OK. 90 % lyijystä saadaan tekniikalla, mukaan lukien vaiheet: sulfidirikasteiden sintraus, kaivoksen talteenotto. sintrin ja raakalyijyn sulatus. Autogeenisiä sulatusprosesseja kehitetään palamislämmön hyödyntämiseksi.

Agglomeroituminen perinteiseen lyijyn valmistus tapahtuu suoralinjaisilla koneilla puhaltamalla tai imemällä. Tässä tapauksessa PbS hapettuu pääasiassa. nestemäisessä tilassa: 2PbS + 3O 2: 2PbO + 2SO 2. Panokseen lisätään sulatteita (SiO 2 , CaCO 3 , Fe 2 O 3 ), rukiin, jotka reagoivat keskenään ja PbO:n kanssa muodostaen nestefaasin, joka sementoi panoksen. Valmiissa agglomeraatissa lyijyä DOSissa. tiivistetty lyijysilikaattilasiin, joka vie jopa 60 % agglomeraatin tilavuudesta. Zn, Fe, Si, Ca kiteytyy monimutkaisten yhdisteiden muodossa muodostaen lämmönkestävän rungon. Taajaman tehokas (työ)alue koneet 6-95 m2.

Valmis agglomeraatti sisältää 35-45 % Pb:tä ja 1,2-3 % S:tä, joista osa on muodossa. Taajaman tuottavuus agglomeraattikoneet riippuu panoksen S-pitoisuudesta ja vaihtelee välillä 10 (huonot rikasteet) - 20 t/(m 2 vrk) (rikkaat rikasteet); palaneen S:n mukaan se on välillä 0,7-1,3 t / (m 2 · vrk). Osaa, joka sisältää 4-6 % SO 2:ta, käytetään H2SO4:n valmistukseen. Käyttöaste S on 40-50 %.

Tuloksena oleva agglomeraatti lähetetään talteen. sulattaa kaivoksissa. lyijyn sulattamiseen on suorakaiteen muotoinen akseli, joka muodostuu vesijäähdytteisistä laatikoista (kesoneista). (tai ilma-happiseos) syötetään erikoisputken kautta. suuttimet (hormit), jotka sijaitsevat koko kehällä alaosassa. rivi kesoneja. Vuonna sulatusmaksu sisältyvät tärkeimmät. agglomeraattia ja joskus paakkuisia kierrätys- ja uusioraaka-aineita lastataan. Oud. sintterin sulatus 50-80 t/(m 2 vrk). Lyijyn suora uutto vedossa 90-94%.

Sulatuksen tarkoituksena on uuttaa lyijyä mahdollisimman paljon karkeaksi ja Zn ja tyhjentää kuonaksi. Main lyijyagglomeraatin kaivossulatuksen p-tio: PbO + CO: Pb + + CO 2. Kun maksu otetaan käyttöön. Hän ottaa osan lyijystä takaisin suoraan. Lyijy vaatii heikkoa pelkistystä. (0210-6-10-8 Pa). Kulutus agglomeraatin painoon kaivoksen sulatuksessa 8-14 %. Näissä olosuhteissa Zn ja Fe eivät pelkisty ja siirtyvät kuonaksi. läsnä agglomeraatissa CuO:n ja CuS:n muodossa. kaivossulatuksen olosuhteissa se pelkistyy helposti lyijyksi ja muuttuu lyijyksi. Kun agglomeraatissa on korkea Cu- ja S-pitoisuus akselin sulamisen aikana, muodostuu itsenäinen sintraus. faasi-matta.

Main kuonaa muodostavat kuonakomponentit (80-85 paino-% kuonasta) - FeO, Si02, CaO ja ZnO - lähetetään jatkokäsittelyyn Zn:n uuttamiseksi. Kuonaan siirtyy jopa 2-4 % Pb:tä ja ~20 % Cu:ta, näiden pitoisuus vastaavasti. 0,5-3,5 ja 0,2-1,5 %. Muodostunut kaivossulatuksen (ja agglomeroinnin) aikana toimii raaka-aineena harvinaisten ja.

Autogeenisten lyijynsulatusprosessien ytimessä on eksoterminen. p-tion PbS + O 2: Pb + SO 2, joka koostuu kahdesta vaiheesta:

2PbS + 3O2 : 2PbO + 2SO 2 PbS + 2PbO: 3Pb + SO 2

Autogeenisten menetelmien edut perinteisiin verrattuna. tekniikka: taajama ei sisälly. , eliminoi tarpeen laimentaa rikastetta juoksuteilla, mikä vähentää kuonan saantoa, käyttää lämpöä ja eliminoi (osittain) kulutuksen, lisää rikkidioksidin talteenottoa, mikä yksinkertaistaa niiden käyttöä ja parantaa laitosten turvallisuutta. Teollisuudessa käytetään kahta autogeenista prosessia: KIVCET-TSS, joka on kehitetty Neuvostoliitossa ja otettu käyttöön Ust-Kamenogorskin tehtaalla ja Italiassa Porto-Vesmen tehtaalla, sekä amerikkalainen QSL-prosessi.

KIVCET-TSS-menetelmän mukainen sulatustekniikka: hienoksi jauhettu, hyvin kuivattu panos sisältävä rikaste, kierrättävä ja polttimen avulla tekninen O 2 ruiskutetaan sulatuskammioon, jossa saadaan lyijyä ja muodostuu kuonaa. (sisältää 20-40 % SO 2 ) puhdistuksen jälkeen sulatuksesta palautetaan panokseen, ne menevät H 2 SO 4:n tuotantoon. Vetolyijy ja kuona erottuvat. jakovirtaus sähkötermisessä. laskeutusuunissa, josta ne vapautuvat hanareikien kautta. tarjoillaan seoksessa ylimäärää varten sulamisalueella.

QSL-prosessi suoritetaan muunnintyyppisessä yksikössä. jaettu osiolla vyöhykkeisiin. Sulamisvyöhykkeellä rakeet ladataan. rikaste, sulatus ja tekninen O 2 . Kuona tulee toiselle vyöhykkeelle, jossa se puhalletaan lyijyä varten jauhetulla hiiliseoksella lansseja käyttäen. Kaikissa pääsulatusmenetelmissä Zn:n määrä (~80 %) siirtyy kuonaan. Zn:n sekä jäljellä olevan lyijyn ja harvinaisen lyijyn uuttamiseksi kuona käsitellään savuttamalla tai valssaamalla.

Blisterlyijy, joka on saatu tavalla tai toisella, sisältää 93-98 % Pb:tä. Mustan lyijyn epäpuhtaudet: Cu (1-5 %), Sb, As, Sn (0,5-3 %), Al (1-5 kg/t), Au (1-30 %), Bi (0,05-0,4 %) . Raakalyijyn puhdistus suoritetaan pyrometallurgisesti tai (joskus) elektrolyyttisesti.

Pyrometallurginen menetelmä mustasta lyijystä poistetaan peräkkäin: 1) kupari-kaksi operaatiota: erottelu ja käyttämällä alkuaine S, muodostaen Cu 2 S. Alustava. (karkea) puhdistus Cu:sta 0,5-0,7 %:n pitoisuuteen suoritetaan heijastavassa tai sähkötermisessä syvälyijyllä, jonka korkeusero on lämpötilaero. vuorovaikutusta pinnalle lyijysulfiditiivisteellä Cu-Pb-matta muodostamiseksi. Matto lähetetään kuparin tuotantoon tai itsenäiseen tuotantoon. hydrometallurginen. käsittelyä.

2) Telluurivaikutteinen metalli. Na läsnäollessa NaOH. olla vuorovaikutuksessa valikoivasti. Teen kanssa muodostaen Na 2 Te:tä, kelluu pinnalla ja liukenee NaOH:hon. Sula menee prosessointiin Te:n uuttamiseksi.

3), ja niiden tai O 2:n antimonihapettuminen heijastuu. 700-800 °C:ssa tai NaNO 3:lla läsnä ollessa. NaOH 420 °C:ssa. Alkaliset sulatteet lähetetään hydrometallurgiaan. niiden käsittely NaOH ja Sb:n ja Sn:n uuttaminen; As poistetaan Ca 3 (AsO 4) 2 -muodossa, joka lähetetään haudattavaksi.

4) ja kulta - Zn:n avulla, jotka reagoivat selektiivisesti lyijyyn liuenneiden kanssa; AuZn 3 , AgZn 3 muodostuu, kelluu pinnalla. Syntyneet poistot poistetaan pinnalta viimeiseksi. käsitellä niitä

Lyijy on kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 82 ja symboli Pb (latinan sanasta plumbum - harkko). Se on raskasmetalli, jonka tiheys on suurempi kuin useimpien tavanomaisten materiaalien; lyijy on pehmeää, muokattavaa ja sulaa suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa. Juuri leikatussa lyijyssä on sinertävänvalkoinen sävy; se himmenee himmeän harmaaksi joutuessaan alttiiksi ilmalle. Lyijyllä on toiseksi suurin atominumero Klassisen vakaat elementit ja seisoo raskaampien alkuaineiden kolmen tärkeimmän hajoamisketjun päässä. Lyijy on suhteellisen ei-reaktiivinen siirtymän jälkeinen elementti. Sen heikkoa metallista luonnetta kuvaa sen amfoteerisuus (lyijy ja lyijyoksidit reagoivat sekä happojen että emästen kanssa) ja taipumus muodostaa kovalenttisia sidoksia. Lyijyyhdisteet ovat yleensä hapetustilassa +2 mieluummin kuin +4, tyypillisesti hiiliryhmän kevyempien jäsenten kanssa. Poikkeukset ovat enimmäkseen rajallisia orgaaniset yhdisteet. Kuten tämän ryhmän kevyemmät jäsenet, lyijy pyrkii sitoutumaan itsensä kanssa; se voi muodostaa ketjuja, renkaita ja monitahoisia rakenteita. Lyijyä uutetaan helposti lyijymalmeista, ja sen esihistorialliset ihmiset tunsivat jo Länsi-Aasiassa. Lyijyn päämalmi, galenia, sisältää usein hopeaa, ja kiinnostus hopeaa kohtaan on johtanut lyijyn laajamittaiseen louhintaan ja sen käyttöön Antiikin Rooma. Lyijyn tuotanto väheni Rooman valtakunnan kaatumisen jälkeen ja saavutti saman tason vasta teollisessa vallankumouksessa. Tällä hetkellä maailman lyijyntuotanto on noin kymmenen miljoonaa tonnia vuodessa; jalostuksen jälkituotannon osuus tästä määrästä on yli puolet. Lyijyllä on useita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä hyödyllisen: korkea tiheys, matala lämpötila sulaminen, plastisuus ja suhteellinen inertti hapettumiselle. Yhdessä suhteellisen runsauden ja alhaisten kustannusten kanssa nämä tekijät ovat johtaneet lyijyn laajaan käyttöön rakentamisessa, putkistoissa, akuissa, luoteissa, vaakoissa, juotoksissa, tinaseoksissa, sulavissa seoksissa ja säteilysuojauksissa. 1800-luvun lopulla lyijy tunnustettiin erittäin myrkylliseksi, ja sen jälkeen sen käytöstä on luovuttu. Lyijy on hermomyrkky, joka kerääntyy pehmytkudokset ja luita vahingoittaen hermostoa ja aiheuttaen aivosairauksia ja nisäkkäillä verisairauksia.

Fyysiset ominaisuudet

Atomiominaisuudet

Lyijyatomissa on 82 elektronia, jotka on järjestetty elektroniseen konfiguraatioon 4f145d106s26p2. Yhdistetty ensimmäinen ja toinen ionisaatioenergia - kahden 6p elektronin poistamiseen tarvittava kokonaisenergia - on lähellä tinan, lyijyn ylimmän naapurin hiiliryhmässä, energiaa. Se on epätavallista; ionisaatioenergiat laskevat yleensä ryhmää, kun elementin ulkoiset elektronit tulevat kauemmaksi ytimestä ja pienemmät kiertoradat suojaavat niitä paremmin. Ionisaatioenergioiden samankaltaisuus johtuu lantanidien vähenemisestä - alkuaineiden säteiden pienenemisestä lantaanista (atominumero 57) lutetiumiin (71) ja suhteellisen pienistä alkuaineiden säteistä hafniumin (72) jälkeen. Tämä johtuu ytimen huonosta suojauksesta lantanidielektroneilla. Lyijyn neljä ensimmäistä ionisaatioenergiaa yhteenlaskettuina ylittävät tinan energiat, toisin kuin ajoittain ennustetaan. Relativistiset vaikutukset, jotka tulevat merkittäviksi raskaammissa atomeissa, vaikuttavat tähän käyttäytymiseen. Eräs tällainen vaikutus on inertti parivaikutus: lyijyn 6s-elektronit ovat haluttomia osallistumaan sitoutumiseen, mikä tekee kiteisen lyijyn lähimpien atomien välisestä etäisyydestä epätavallisen pitkän. Kevyemmät lyijyhiiliryhmät muodostavat stabiileja tai metastabiileja allotrooppeja, joilla on tetraedrisesti koordinoitu ja kovalenttisesti sidottu timanttikuutiorakenne. Niiden ulompien s- ja p-orbitaalien energiatasot ovat riittävän lähellä, jotta ne voivat sekoittua neljän sp3-hybridiorbitaalin kanssa. Lyijyssä inertti parivaikutus kasvattaa sen s- ja p-orbitaalien välistä etäisyyttä, eikä aukkoa voida ylittää energialla, joka vapautuu lisäsidoksilla hybridisaation jälkeen. Toisin kuin timanttikuutiorakenne, lyijy muodostaa metallisia sidoksia, joissa vain p-elektroneja siirretään ja jaetaan Pb2+-ionien kesken. Siksi lyijyllä on pintakeskeinen kuutiorakenne, kuten samankokoiset kaksiarvoiset metallit, kalsium ja strontium.

Suuret volyymit

Puhtaalla lyijyllä on kirkkaan hopeanhohtoinen väri, jossa on aavistus sinistä. Se tummuu joutuessaan kosketuksiin kostean ilman kanssa, ja sen sävy riippuu vallitsevista olosuhteista. Lyijyn tunnusomaisia ​​ominaisuuksia ovat suuri tiheys, sitkeys ja korkea korroosionkestävyys (passivoinnista johtuen). Lyijyn tiheä kuutiorakenne ja suuri atomipaino johtavat 11,34 g/cm3:n tiheyteen, joka on suurempi kuin tavalliset metallit, kuten rauta (7,87 g/cm3), kupari (8,93 g/cm3) ja sinkki (7,14 g/cm3). ). Jotkut harvinaisemmista metalleista ovat tiheämpiä: volframi ja kulta ovat 19,3 g/cm3, kun taas osmiumin, tiheimmän metallin, tiheys on 22,59 g/cm3, mikä on lähes kaksi kertaa lyijyn tiheys. Lyijy on erittäin pehmeä metalli, jonka Mohs-kovuus on 1,5; sitä voi raapia kynnellä. Se on melko muokattava ja jonkin verran taipuisa. Lyijyn bulkkimoduuli, joka mittaa sen puristuvuuden helppoutta, on 45,8 GPa. Vertailun vuoksi alumiinin bulkkimoduuli on 75,2 GPa; kupari - 137,8 GPa; ja pehmeä teräs - 160-169 GPa. Vetolujuus 12-17 MPa:ssa on alhainen (6 kertaa korkeampi alumiinille, 10 kertaa suurempi kuparille ja 15 kertaa korkeampi pehmeälle teräkselle); sitä voidaan parantaa lisäämällä pieni määrä kuparia tai antimonia. Lyijyn sulamispiste, 327,5 °C (621,5 °F), on alhainen useimpiin metalleihin verrattuna. Sen kiehumispiste on 1749 °C (3180 °F) ja se on alhaisin hiiliryhmän alkuaineista. Lyijyn sähkövastus 20 °C:ssa on 192 nanometriä, mikä on lähes suuruusluokkaa suurempi kuin muiden teollisuusmetallien (kupari 15,43 nΩ m, kulta 20,51 nΩ m ja alumiini 24,15 nΩ m). Lyijy on suprajohde alle 7,19 K:n lämpötiloissa, mikä on kaikkien tyypin I suprajohteiden korkein kriittinen lämpötila. Lyijy on kolmanneksi suurin alkuainesuprajohde.

Lyijy-isotoopit

Luonnollinen lyijy koostuu neljästä stabiilista isotoopista, joiden massaluvut ovat 204, 206, 207 ja 208, ja viidestä lyhytikäisestä radioisotoopista. Isotooppien suuri määrä vastaa sitä tosiasiaa, että lyijyatomien lukumäärä on parillinen. Lyijyssä on maaginen määrä protoneja (82), jolle ydinkuorimalli ennustaa tarkasti erityisen vakaan ytimen. Lyijy-208:ssa on 126 neutronia, toinen maaginen luku, joka saattaa selittää, miksi lyijy-208 on epätavallisen vakaa. Korkean atomiluvun vuoksi lyijy on raskain alkuaine, jonka luonnollisia isotooppeja pidetään stabiileina. Tätä titteliä hallitsi aiemmin vismutti, jonka atominumero on 83, kunnes sen ainoa alkuperäinen isotooppi, vismutti-209, havaittiin vuonna 2003 hajoavan hyvin hitaasti. Lyijyn neljä stabiilia isotooppia voisivat teoriassa läpikäydä alfahajoamisen elohopean isotoopeiksi, jotka vapauttavat energiaa, mutta tätä ei ole havaittu missään, ja ennustetut puoliintumisajat vaihtelevat 1035-10189 vuoteen. Kolmessa stabiilia isotooppia esiintyy kolmessa neljästä päähajoamisketjusta: lyijy-206, lyijy-207 ja lyijy-208 ovat uraani-238:n, uraani-235:n ja torium-232:n lopulliset hajoamistuotteet; näitä hajoamisketjuja kutsutaan uraanisarjaksi, aktiniumsarjaksi ja toriumsarjaksi. Niiden isotooppipitoisuus luonnollisessa kivinäytteessä riippuu suuresti näiden kolmen uraanin ja toriumin emoisotoopin läsnäolosta. Esimerkiksi lyijy-208:n suhteellinen määrä voi vaihdella 52 %:sta normaaleissa näytteissä 90 %:iin toriummalmeissa, joten lyijyn standardiatomimassa annetaan vain yhdellä desimaalilla. Ajan myötä lyijy-206:n ja lyijy-207:n suhde lyijy-204:ään kasvaa, kun kahta edellistä täydentää raskaampien alkuaineiden radioaktiivinen hajoaminen, kun taas jälkimmäinen ei. tämä mahdollistaa lyijy-lyijysidokset. Kun uraani hajoaa lyijyksi, niiden suhteellinen määrä muuttuu; tämä on perusta uraanilyijylle. Pysyvien isotooppien lisäksi, jotka muodostavat lähes kaiken luonnossa esiintyvän lyijyn, on olemassa pieniä määriä useita radioaktiivisia isotooppeja. Yksi niistä on lyijy-210; vaikka sen puoliintumisaika on vain 22,3 vuotta, vain pieniä määriä tätä isotooppia löytyy luonnosta, koska lyijy-210 syntyy pitkällä hajoamissyklillä, joka alkaa uraani-238:sta (joka on ollut maapallolla miljardeja vuosia). Uraani-235:n, torium-232:n ja uraani-238:n hajoamisketjut sisältävät lyijyä-211, -212 ja -214, joten jälkiä kaikista kolmesta lyijy-isotoopista löytyy luonnostaan. Pienet lyijy-209-jäämät syntyvät hyvin harvinaisesta radium-223:n klusterin hajoamisesta, joka on yksi luonnonuraani-235:n tytärtuotteista. Lyijy-210 on erityisen hyödyllinen näytteiden iän tunnistamisessa mittaamalla sen suhde lyijy-206:een (molemmat isotoopit ovat läsnä samassa hajoamisketjussa). Lyijyn isotooppia syntetisoitiin yhteensä 43 kappaletta massaluvuilla 178-220. Lyijy-205 on stabiilin, sen puoliintumisaika on noin 1,5 × 107 vuotta. [I] Toiseksi stabiilin on lyijy-202, jonka puoliintumisaika on noin 53 000 vuotta, pidempi kuin minkään luonnollisesti esiintyvän radioisotoopin hiven. Molemmat ovat sukupuuttoon kuolleita radionuklideja, joita tuotettiin tähdissä yhdessä stabiilien lyijyn isotooppien kanssa, mutta jotka ovat hajonneet kauan sitten.

Kemia

Suuri määrä lyijyä, joka altistuu kostealle ilmalle, muodostaa suojakerroksen, jonka koostumus vaihtelee. Sulfiittia tai kloridia voi esiintyä myös kaupunki- tai meriympäristöissä. Tämä kerros tekee suuren määrän lyijyä tehokkaasti kemiallisesti inertiksi ilmassa. Hienoksi jauhettu lyijy, kuten monet metallit, on pyroforista ja palaa sinertävänvalkoisella liekillä. Fluori reagoi lyijyn kanssa huoneenlämpötilassa muodostaen lyijy(II)fluoridia. Reaktio kloorin kanssa on samanlainen, mutta vaatii kuumennusta, koska tuloksena oleva kloridikerros vähentää alkuaineiden reaktiivisuutta. Sula lyijy reagoi kalkogeenien kanssa muodostaen lyijy(II)kalkogenideja. Laimea rikkihappo ei hyökkää lyijymetalliin, vaan se liukenee tiivistetyssä muodossa. Se reagoi hitaasti suolahapon kanssa ja voimakkaasti typpihapon kanssa muodostaen typen oksideja ja lyijy(II)nitraattia. Orgaaniset hapot, kuten etikkahappo, liuottavat lyijyä hapen läsnä ollessa. Väkevät emäkset liuottavat lyijyä ja muodostavat plumbiteja.

epäorgaaniset yhdisteet

Lyijyllä on kaksi päähapetustilaa: +4 ja +2. Neliarvoinen tila on yhteinen hiiliryhmälle. Kaksiarvoinen tila on harvinainen hiilelle ja piille, merkityksetön germaniumille, tärkeä (mutta ei vallitseva) tinalle ja tärkeämpi lyijylle. Tämä johtuu relativistisista vaikutuksista, erityisesti inerttien parien vaikutuksesta, joka ilmenee, kun havaitaan iso ero lyijyn ja oksidi-, halogenidi- tai nitridianionien välisessä elektronegatiivisuudessa, mikä johtaa merkittäviin osittaisiin positiivisiin varauksiin lyijyssä. Tämän seurauksena lyijyn 6s-radan voimakkaampi supistuminen havaitaan kuin 6p-radan, mikä tekee lyijystä erittäin inerttiä ioniyhdisteissä. Tämä pätee vähemmän yhdisteisiin, joissa lyijy muodostaa kovalenttisia sidoksia samankaltaisten elektronegatiivisten alkuaineiden, kuten organoleptisten yhdisteiden hiilen, kanssa. Tällaisissa yhdisteissä 6s- ja 6p-orbitaalit ovat samankokoisia, ja sp3-hybridisaatio on edelleen energeettisesti suotuisa. Lyijy, kuten hiili, on pääasiassa neliarvoista tällaisissa yhdisteissä. Suhteellisen suuri ero elektronegatiivisuudessa lyijyn (II):n 1,87 ja lyijyn (IV) välillä on 2,33. Tämä ero korostaa +4-hapetustilan stabiilisuuden kasvun kääntymistä hiilen pitoisuuden pienentyessä; Vertailun vuoksi tinan arvot ovat 1,80 hapetustilassa +2 ja 1,96 tilassa +4.

Lyijy(II)-yhdisteet ovat tyypillisiä ei orgaaninen kemia johtaa. Jopa vahvat hapettimet, kuten fluori ja kloori, reagoivat lyijyn kanssa huoneenlämpötilassa muodostaen vain PbF2:ta ja PbCl2:ta. Useimmat niistä ovat vähemmän ionisia kuin muut metalliyhdisteet ja ovat siksi suurelta osin liukenemattomia. Lyijy(II)-ionit ovat tavallisesti värittömiä liuoksessa ja hydrolysoituvat osittain muodostaen Pb(OH)+:n ja lopuksi Pb4(OH)4:n (jossa hydroksyyli-ionit toimivat silloitusligandeina). Toisin kuin tina(II)-ionit, ne eivät ole pelkistäviä aineita. Menetelmät Pb2+-ionin läsnäolon tunnistamiseksi vedessä perustuvat yleensä lyijy(II)kloridin saostukseen laimealla kloorivetyhapolla. Koska kloridisuola liukenee heikosti veteen, lyijy(II)sulfidia yritetään saostaa kuplittamalla rikkivetyä liuoksen läpi. Lyijymonoksidia on kaksi polymorfia: punainen α-PbO ja keltainen β-PbO, jälkimmäinen on stabiili vain yli 488 °C:ssa. Se on yleisimmin käytetty lyijyyhdiste. Lyijyhydroksidi (II) voi esiintyä vain liuoksessa; sen tiedetään muodostavan plumbite-anioneja. Lyijy reagoi yleensä raskaampien kalkogeenien kanssa. Lyijysulfidi on puolijohde-, valojohde- ja erittäin herkkä infrapunailmaisin. Kaksi muuta kalkogenidia, lyijy-selenidi ja lyijy-tellidi, ovat myös valonjohteita. Ne ovat epätavallisia siinä mielessä, että niiden väri muuttuu vaaleammaksi mitä matalampi ryhmä. Lyijydihalogenidit on kuvattu hyvin; niihin sisältyvät diastatidi ja sekahalogenidit, kuten PbFCl. Jälkimmäisen suhteellinen liukenemattomuus on käyttökelpoinen perusta fluorin gravimetriselle määritykselle. Difluoridi oli ensimmäinen kiinteä ioneja johtava yhdiste, joka löydettiin (Michael Faraday vuonna 1834). Muut dihalogenidit hajoavat joutuessaan alttiiksi ultraviolettivalolle tai näkyvälle valolle, erityisesti dijodidi. Useita lyijyn pseudohalogenideja tunnetaan. Lyijy (II) muodostaa suuren määräna, kuten 2-, 4- ja anionin n5n-ketjuja. Lyijy(II)sulfaatti on veteen liukenematon, kuten muidenkin raskaiden kaksiarvoisten kationien sulfaatit. Lyijy(II)nitraatti ja lyijy(II)asetaatti ovat hyvin liukoisia, ja tätä käytetään muiden lyijyyhdisteiden synteesissä.

Useita epäorgaaniset yhdisteet lyijy(IV) ja ne ovat yleensä vahvoja hapettimia tai niitä esiintyy vain vahvasti happamissa liuoksissa. Lyijy(II)oksidi antaa sekaoksidin, kun se hapetetaan edelleen, Pb3O4. Sitä kuvataan lyijy(II, IV)oksidiksi tai rakenteellisesti 2PbO PbO2:ksi ja se on tunnetuin sekavalenssilyijyyhdiste. Lyijydioksidi on voimakas hapetin, joka pystyy hapettamaan suolahapon kloorikaasuksi. Tämä johtuu siitä, että odotettu tuotettava PbCl4 on epästabiili ja hajoaa spontaanisti PbCl2:ksi ja Cl2:ksi. Lyijymonoksidin tapaan lyijydioksidi pystyy muodostamaan vaahdotettuja anioneja. Lyijydisulfidi ja lyijydiselenidi ovat stabiileja korkeissa paineissa. Lyijytetrafluoridi, keltainen kiteinen jauhe, on stabiili, mutta vähäisemmässä määrin kuin difluoridi. Lyijytetrakloridi (keltainen öljy) hajoaa huoneenlämpötilassa, lyijytetrabromidi on vielä vähemmän stabiili, ja lyijytetrajodidin olemassaolo on kiistanalainen.

Muut hapetustilat

Jotkut lyijyyhdisteet ovat muissa hapetusasteissa kuin +4 tai +2. Lyijy(III) voidaan saada välituotteena lyijy(II):n ja lyijy(IV):n välillä suuremmissa organoleptisissa komplekseissa; tämä hapetustila on epästabiili, koska sekä lyijy(III)-ioni että sitä sisältävät suuremmat kompleksit ovat radikaaleja. Sama koskee lyijyä (I), jota löytyy tällaisista lajeista. Useita lyijyn sekaoksideja (II, IV) tunnetaan. Kun Pb02:ta kuumennetaan ilmassa, siitä tulee Pb12O19 293 °C:ssa, Pb12O17 351 °C:ssa, Pb304 374 °C:ssa ja lopuksi PbO 605 °C:ssa. Toinen seskvioksidi, Pb2O3, voidaan saada korkeapaine sekä useita ei-stoikiometrisiä vaiheita. Monissa näistä on viallisia fluoriittirakenteita, joissa jotkin happiatomit on korvattu tyhjillä: PbO:lla voidaan katsoa olevan tämä rakenne, jolloin jokainen vaihtoehtoinen happiatomikerros puuttuu. Negatiiviset hapetustilat voivat esiintyä Zintl-faaseina, kuten joko Ba2Pb:n tapauksessa, jossa lyijy on muodollisesti lyijy(-IV), tai kuten happiherkkien rengas- tai polyhedraalisten klusteri-ionien, kuten trigonaalisen bipyramidaalisen ionin Pb52-i tapauksessa. , jossa kaksi lyijyatomia - lyijy (- I) ja kolme - lyijy (0). Tällaisissa anioneissa kukin atomi on monitahoisessa kärjessä ja antaa kaksi elektronia kuhunkin kovalenttiseen sidokseksi sp3-hybridiorbitaalien reunalla, ja kaksi muuta ovat ulompi yksittäinen pari. Ne voidaan muodostaa nestemäisessä ammoniakissa pelkistämällä lyijyä natriumilla.

Orgaaninen lyijy

Lyijy voi muodostaa moninkertaisia ​​ketjuja, ominaisuus, joka jakaa kevyemmän homologinsa, hiilen, kanssa. Sen kyky tehdä tämä on paljon pienempi, koska Pb-Pb-sidoksen energia on kolme ja puoli kertaa pienempi kuin C-C-sidoksen. Lyijy voi itsessään muodostaa metalli-metalli-sidoksia kolmanteen kertaluokkaan asti. Hiilen kanssa lyijy muodostaa lyijyorgaanisia yhdisteitä, jotka ovat samanlaisia, mutta yleensä vähemmän stabiileja kuin tyypilliset orgaaniset yhdisteet (Pb-C-sidoksen heikkouden vuoksi). Tämä tekee lyijyn organometallista kemiaa paljon vähemmän leveäksi kuin tinan. Lyijy muodostaa pääasiassa orgaanisia yhdisteitä (IV), vaikka muodostuminen alkaisikin epäorgaanisilla lyijy (II) reagensseilla; Organolaatti(II)-yhdisteitä tunnetaan hyvin vähän. Parhaiten luonnehditut poikkeukset ovat Pb 2 ja Pb (η5-C5H5)2. Yksinkertaisimman orgaanisen yhdisteen, metaanin, lyijyanalogi on plumbaani. Plumbania voidaan saada metallisen lyijyn ja atomivedyn välisessä reaktiossa. Kaksi yksinkertaista johdannaista, tetrametyyliadiini ja tetraetyyliidelidi, ovat tunnetuimpia organoleadiyhdisteitä. Nämä yhdisteet ovat suhteellisen stabiileja: tetraetylidi alkaa hajota vasta 100 °C:ssa tai joutuessaan alttiiksi auringonvalolle tai ultraviolettisäteilylle. (Tetrafenyylilyijy on vieläkin lämpöstabiilimpaa, ja se hajoaa 270 °C:ssa.) Natriummetallin kanssa lyijy muodostaa helposti ekvimolaarisen seoksen, joka reagoi alkyylihalogenidien kanssa muodostaen organometallisia yhdisteitä, kuten tetraetylidiä. Myös monien organo-orgaanisten yhdisteiden hapettavaa luonnetta hyödynnetään: lyijytetra-asetaatti on tärkeä laboratorioreagenssi hapetuksessa orgaanisessa kemiassa, ja tetraetyylielidia on tuotettu suurempia määriä kuin muita organometalliyhdisteitä. Muut orgaaniset yhdisteet ovat kemiallisesti vähemmän stabiileja. Monille orgaanisille yhdisteille ei ole lyijyanalogia.

Alkuperä ja levinneisyys

Avaruudessa

Lyijyn runsaus hiukkasta kohden aurinkokunnassa on 0,121 ppm (miljardia). Tämä luku on kaksi ja puoli kertaa suurempi kuin platinalla, kahdeksan kertaa suurempi kuin elohopealla ja 17 kertaa suurempi kuin kullalla. Lyijyn määrä universumissa kasvaa hitaasti, kun raskaimmat atomit (jotka kaikki ovat epävakaita) hajoavat vähitellen lyijyksi. Lyijyn määrä aurinkokunnassa on lisääntynyt noin 0,75 % sen muodostumisesta 4,5 miljardia vuotta sitten. Aurinkokunnan isotooppien runsaustaulukko osoittaa, että lyijyä on suhteellisen korkeasta atomiluvustaan ​​huolimatta runsaammin kuin useimmat muut alkuaineet, joiden atomiluku on suurempi kuin 40. Alkuperäinen lyijy, joka sisältää isotoopit lyijy-204, lyijy-206, lyijy-207, ja lyijy -208- syntyivät pääasiassa tähdissä tapahtuvien toistuvien neutronien sieppausprosessien seurauksena. Kaksi pääasiallista kaappaustilaa ovat s- ja r-prosessit. S-prosessissa (s tarkoittaa "hidasta") sieppaukset erotetaan vuosien tai vuosikymmenten välein, jolloin vähemmän vakaat ytimet pääsevät läpi beetahajoamisen. Tallium-203:n vakaa ydin voi vangita neutronin ja muuttua tallium-204:ksi; tämä aine käy läpi beetahajoamista, jolloin saadaan stabiili lyijy-204; kun toinen neutroni vangitaan, siitä tulee lyijy-205, jonka puoliintumisaika on noin 15 miljoonaa vuotta. Lisäsieppaukset johtavat lyijy-206, lyijy-207 ja lyijy-208 muodostumiseen. Kun toinen neutroni vangitaan, lyijy-208 muuttuu lyijy-209:ksi, joka hajoaa nopeasti vismutti-209:ksi. Kun toinen neutroni vangitaan, vismutti-209:stä tulee vismutti-210, jonka beeta hajoaa polonium-210:ksi ja jonka alfa hajoaa lyijyksi-206:ksi. Siksi sykli päättyy lyijy-206:een, lyijy-207:ään, lyijy-208:aan ja vismutti-209:ään. R-prosessissa (r tarkoittaa "nopeaa") sieppaukset ovat nopeampia kuin ytimet voivat hajota. Tämä tapahtuu ympäristöissä, joissa on korkea neutronitiheys, kuten supernova tai kahden fuusio neutronitähdet. Neutronivuo voi olla luokkaa 1022 neutronia neliösenttimetriä kohti sekunnissa. R-prosessi ei tuota yhtä paljon lyijyä kuin s-prosessi. Sillä on taipumus pysähtyä heti, kun neutronirikkaat ytimet saavuttavat 126 neutronin. Tässä vaiheessa neutronit sijaitsevat täydessä kuoressa atomin ytimessä, ja niiden lisääminen energeettisesti on vaikeampaa. Kun neutronivirta laantuu, niiden beeta-ytimet hajoavat stabiileiksi osmiumin, iridiumin ja platinan isotoopeiksi.

Maassa

Lyijy luokitellaan kalkofiiliksi Goldschmidtin luokituksen mukaan, mikä tarkoittaa, että sitä esiintyy yleensä yhdessä rikin kanssa. Sitä tavataan harvoin luonnollisessa metallimuodossaan. Monet lyijymineraalit ovat suhteellisen kevyitä ja ovat maapallon historian aikana pysyneet maankuoressa sen sijaan, että ne olisivat uppoaneet syvemmälle maan sisäosiin. Tämä selittää suhteellisen korkean lyijypitoisuuden kuoressa, 14 ppm; se on 38. yleisin alkuaine kuoressa. Tärkein lyijymineraali on galenia (PbS), jota löytyy pääasiassa sinkkimalmeista. Useimmat muut lyijymineraalit ovat jollain tavalla sukua galeenille; boulangeriitti, Pb5Sb4S11, on galeenista johdettu sekasulfidi; Anglesiitti, PbSO4, on galeenin hapettumistuote; ja serusiitti tai valkoinen lyijymalmi, PbCO3, on galeenin hajoamistuote. Arseeni, tina, antimoni, hopea, kulta, kupari ja vismutti ovat yleisiä lyijymineraalien epäpuhtauksia. Maailman johtavat resurssit ylittävät 2 miljardia tonnia. Merkittäviä lyijyesiintymiä on löydetty Australiasta, Kiinasta, Irlannista, Meksikosta, Perusta, Portugalista, Venäjältä ja Yhdysvalloista. Maailmanvarat – taloudellisesti kannattavia resursseja – vuonna 2015 olivat 89 miljoonaa tonnia, josta 35 miljoonaa on Australiassa, 15,8 miljoonaa Kiinassa ja 9,2 miljoonaa Venäjällä. Tyypilliset lyijyn taustapitoisuudet ilmakehässä eivät ylitä 0,1 µg/m3; 100 mg/kg maaperässä; ja 5 µg/l makeassa vedessä ja merivedessä.

Etymologia

Nykyaikainen englanninkielinen sana "lyijy" (lyijy) on germaanista alkuperää; se tulee keskienglannista ja vanhasta englannista (pituusaste vokaalin "e" yläpuolella, mikä tarkoittaa, että kyseisen kirjaimen vokaali on pitkä). Vanhanenglannin sana tulee hypoteettisesta rekonstruoidusta protogermaanisesta *lauda- ("lyijy") sanasta. Hyväksytyn kieliteorian mukaan tämä sana "synnytti" jälkeläisiä useilla germaanisilla kielillä, joilla on täsmälleen sama merkitys. Protogermaanisen *laudan alkuperä ei ole selvä kieliyhteisössä. Erään hypoteesin mukaan tämä sana on johdettu proto-indoeurooppalaisesta *lAudh- ("lyijy"). Toisen hypoteesin mukaan sana on lainasana protokelttilaisesta *ɸloud-io- ("lyijy"). Tämä sana liittyy latinan sanaan plumbum, joka antoi tälle alkuaineelle kemiallisen merkin Pb. Sana *ɸloud-io- voi olla myös protogermaanisen *bliwa- (joka tarkoittaa myös "lyijyä") lähde, josta saksalainen Blei on peräisin. Kemiallisen alkuaineen nimi ei liity saman kirjoituksen verbiin, joka on johdettu protogermaanisesta *layijan- ("johtaa").

Tarina

Tausta ja varhainen historia

Metalliset lyijyhelmet, jotka ovat peräisin 7000–6500 eKr. ja löydetty Vähästä Aasiasta, voivat edustaa ensimmäistä esimerkkiä metallin sulatuksesta. Tuohon aikaan lyijyllä oli vähän käyttöä (jos ollenkaan) sen pehmeyden ja tylsän ulkonäön vuoksi. Pääsyy lyijytuotannon leviämiseen oli sen yhdistäminen hopeaan, jota voidaan saada polttamalla galeenia (yleinen lyijymineraali). Muinaiset egyptiläiset käyttivät ensimmäisiä lyijyä kosmetiikassa, mikä levisi antiikin Kreikkaan ja sen ulkopuolelle. Egyptiläiset ovat saattaneet käyttää lyijyä upottajana kalaverkoissa sekä lasiteissa, laseissa, emaleissa ja koruissa. Useat hedelmällisen puolikuun sivilisaatiot käyttivät lyijyä kirjoitusmateriaalina, rahana ja rakentamisessa. Lyijyä käytettiin muinaisessa Kiinan kuninkaallisessa hovissa piristeenä, valuutana ja ehkäisyvälineenä. Indus-laakson sivilisaatiossa ja mesoamerikkalaisissa lyijyä käytettiin amulettien valmistukseen; Itä- ja Etelä-Afrikan kansat käyttivät lyijyä langan vetämisessä.

klassinen aikakausi

Koska hopeaa käytettiin laajalti koristemateriaalina ja vaihtovälineenä, lyijyä alettiin työstää Vähässä-Aasiassa vuodesta 3000 eKr. myöhemmin lyijyesiintymiä kehitettiin Egeanmeren ja Lorionin alueilla. Nämä kolme aluetta yhdessä hallitsivat louhitun lyijyn tuotantoa noin vuoteen 1200 eaa. Vuodesta 2000 eKr. foinikialaiset ovat työskennelleet Iberian niemimaan esiintymien parissa; vuoteen 1600 eaa lyijykaivostoimintaa oli Kyproksella, Kreikassa ja Sisiliassa. Rooman alueellinen laajentuminen Euroopassa ja Välimeren alueella sekä kaivosteollisuuden kehittyminen johtivat alueen suurimmaksi johtavaksi tuottajaksi klassisella aikakaudella, jonka vuotuinen tuotanto nousi 80 000 tonniin. Edeltäjänsä tavoin roomalaiset saivat lyijyä pääasiassa hopeansulatuksen sivutuotteena. Johtavat kaivostyöläiset olivat Keski-Eurooppa, Iso-Britannia, Balkanin maat, Kreikka, Anatolia ja Espanja, joiden osuus maailman lyijytuotannosta oli 40 %. Lyijyä käytettiin vesiputkien valmistukseen Rooman valtakunnassa; Tämän metallin latinalainen sana plumbum on peräisin englanninkielisestä sanasta plumbing (plumbing). Tämän metallin helppo käsittely ja korroosionkestävyys ovat johtaneet sen laajaan käyttöön muilla alueilla, mukaan lukien lääkkeet, kattomateriaalit, valuutta ja sotilaallinen tuki. Sen ajan kirjoittajat, kuten Cato Vanhin, Columella ja Plinius Vanhin, suosittelivat lyijyastioita viiniin ja ruokaan lisättyjen makeutus- ja säilöntäaineiden valmistukseen. Lyijy antoi miellyttävän maun johtuen "lyijysokerin" muodostumisesta (lyijy(II)asetaatti), kun taas kupari- tai pronssiastiat saattoivat antaa ruoalle kitkerän maun verdigreen muodostumisen vuoksi. Tämä metalli oli ylivoimaisesti yleisin materiaali Klassisessa antiikissa, ja on tarkoituksenmukaista viitata (roomalaiseen) lyijyn aikakauteen. Lyijy oli roomalaisten yleisessä käytössä kuten muovi meillä. Roomalainen kirjailija Vitruvius kertoi vaaroista, joita lyijy voi aiheuttaa terveydelle, ja nykyaikaiset kirjailijat ovat ehdottaneet, että lyijymyrkytyksellä oli tärkeä rooli Rooman valtakunnan rappeutumisessa.[l]Toiset tutkijat ovat kritisoineet tällaisia ​​väitteitä ja huomauttaneet esimerkiksi, että kaikki vatsakivut eivät johtuneet lyijymyrkytyksestä. Arkeologisen tutkimuksen mukaan roomalainen lyijyputket lisäsivät lyijypitoisuuksia vesijohtovedessä, mutta sellainen vaikutus "tuskin olisi ollut todella haitallinen". Lyijymyrkytysten uhrit tunnettiin "saturniineina" jumalten kauhean isän Saturnuksen kunniaksi. Tämän kanssa lyijy pidettiin kaikkien metallien "isänä". Hänen asemansa roomalaisessa yhteiskunnassa oli alhainen, koska hän oli helposti saatavilla ja halpa.

Tina ja antimoni sekaannus

Klassisella aikakaudella (ja jopa 1600-luvulle asti) tina oli usein mahdoton erottaa lyijystä: roomalaiset kutsuivat lyijyä plumbum nigrumiksi ("musta lyijy") ja tinaa plumbum candidum ("kevyt lyijy"). Lyijyn ja tinan yhteys voidaan jäljittää myös muilla kielillä: sana "olovo" tarkoittaa tšekin kielellä "lyijyä", mutta venäjäksi sukua oleva tina tarkoittaa "tinaa". Lisäksi lyijy on läheistä sukua antimonille: molemmat alkuaineet esiintyvät yleensä sulfideina (galena ja stibniitti), usein yhdessä. Plinius kirjoitti väärin, että stibniitti tuottaa kuumennettaessa lyijyä antimonin sijaan. Esimerkiksi Turkissa ja Intiassa antimonin alkuperäinen persialainen nimi viittasi antimonisulfidiin tai lyijysulfidiin, ja joissakin kielissä, kuten venäjänä, sitä kutsuttiin antimoniksi.

Keskiaika ja renessanssi

Lyijyn louhinta Länsi-Euroopassa väheni Länsi-Rooman valtakunnan kaatumisen jälkeen, ja Arabian Iberia oli ainoa alue, jolla oli merkittävää lyijytuotantoa. Suurin lyijyn tuotanto havaittiin etelässä ja Itä-Aasia erityisesti Kiinassa ja Intiassa, joissa lyijyn louhinta lisääntyi huomattavasti. Euroopassa lyijytuotanto alkoi elpyä vasta 1000- ja 1100-luvuilla, jolloin lyijyä käytettiin jälleen katto- ja putkistoissa. 1200-luvulta lähtien lyijyä käytettiin lasimaalausten luomiseen. Eurooppalaisessa ja arabialaisessa alkemian perinteessä lyijyä (eurooppalaisessa perinteessä Saturnuksen symboli) pidettiin epäpuhtaana perusmetallina, joka erottamalla, jalostamalla ja tasapainottamalla sen ainesosia voitiin muuttaa puhtaaksi kullaksi. Tänä aikana lyijyä käytettiin yhä enemmän viinin saastuttamiseen. Tällaisten viinien käyttö kiellettiin paavin määräyksellä vuonna 1498, koska sitä pidettiin sopimattomana pyhissä riiteissä, mutta sen juonti jatkui, mikä johti joukkomyrkytyksiin 1700-luvun loppuun asti. Lyijy oli avainmateriaali osissa painokonetta, joka keksittiin noin 1440; painotyöntekijät hengittivät rutiininomaisesti lyijypölyä, mikä aiheutti lyijymyrkytyksen. Samoihin aikoihin keksittiin tuliaseet, ja vaikka lyijy oli rautaa kalliimpaa, siitä tuli päämateriaali luotien valmistuksessa. Se oli vähemmän vaurioittava rauta-asepiipuille, sen tiheys oli suurempi (edistäen parempaa nopeuden säilymistä), ja sen matalampi sulamispiste helpotti luotien valmistamista, koska ne voitiin valmistaa puulla. Venetsialaisen keramiikan muodossa olevaa lyijyä käytettiin laajalti kosmetiikassa länsieurooppalaisen aristokratian keskuudessa, sillä valkaistuja kasvoja pidettiin vaatimattomuuden merkkinä. Tämä käytäntö laajeni myöhemmin valkoisiin peruukkeihin ja eyelinereihin ja katosi vasta Ranskan vallankumouksen aikana, 1700-luvun lopulla. Samanlainen muoti ilmestyi Japanissa 1700-luvulla geishojen ilmaantumisen myötä, käytäntö, joka jatkui koko 1900-luvun. "Valkoiset kasvot ilmensivät japanilaisten naisten hyvettä", kun taas lyijyä käytettiin yleisesti valkaisuaineena.

Euroopan ja Aasian ulkopuolella

Uudessa maailmassa lyijyä alettiin tuottaa pian eurooppalaisten uudisasukkaiden saapumisen jälkeen. Varhaisin kirjattu lyijyn tuotanto on peräisin vuodelta 1621 Englannin Virginian siirtokunnasta, neljätoista vuotta sen perustamisen jälkeen. Australiassa ensimmäinen siirtolaisten avaama kaivos mantereella oli lippulaivakaivos vuonna 1841. Afrikassa lyijyn louhinta ja sulatus tunnettiin Benue Taurassa ja Kongon ala-altaassa, missä lyijyä käytettiin kauppaan eurooppalaisten kanssa ja valuuttana 1600-luvulla, kauan ennen taistelua Afrikasta.

Teollinen vallankumous

1700-luvun jälkipuoliskolla teollinen vallankumous tapahtui Britanniassa ja sitten Manner-Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun lyijytuotanto ylitti Rooman tuotannon. Iso-Britannia oli johtava lyijyn tuottaja, mutta se menetti asemansa 1800-luvun puoliväliin mennessä kaivostensa ehtyessä ja lyijykaivostoiminnan kehittyessä Saksassa, Espanjassa ja Yhdysvalloissa. Vuoteen 1900 mennessä Yhdysvallat oli maailman johtava lyijyntuotannon valmistaja, ja muut Euroopan ulkopuoliset maat – Kanada, Meksiko ja Australia – aloittivat merkittävän lyijyntuotannon; tuotanto Euroopan ulkopuolella kasvoi. Suuri osa lyijykysynnästä oli putkistoa ja maalia – lyijymaalia käytettiin silloin säännöllisesti. Siihen aikaan enemmän ihmisiä(työväenluokka) joutui kosketuksiin metallien kanssa ja lisääntyi lyijymyrkytystapauksia. Tämä johti tutkimukseen lyijyn saannin vaikutuksista kehoon. Lyijy osoittautui savumuodossaan vaarallisemmaksi kuin kiinteä metalli. Lyijymyrkytyksen ja kihdin välillä on havaittu yhteys; Brittiläinen lääkäri Alfred Baring Garrod totesi, että kolmasosa hänen kihtipotilaistaan ​​oli putkimiehiä ja taiteilijoita. Kroonisen lyijyaltistuksen seurauksia, mukaan lukien mielenterveyshäiriöt, tutkittiin myös 1800-luvulla. Ensimmäiset lait, joilla vähennettiin lyijymyrkytysten esiintyvyyttä tehtaissa, säädettiin 1870- ja 1880-luvuilla Yhdistyneessä kuningaskunnassa.

uusi aika

Lisää todisteita lyijyn aiheuttamasta uhasta löydettiin 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa. Haittojen mekanismit on ymmärretty paremmin, ja lyijysokeus on myös dokumentoitu. Euroopan maat ja Yhdysvallat ovat ryhtyneet toimiin vähentääkseen lyijyn määrää, jonka kanssa ihmiset joutuvat kosketuksiin. Vuonna 1878 Yhdistynyt kuningaskunta otti käyttöön pakolliset tarkastukset tehtaissa ja nimitti tehtaan ensimmäisen lääketieteellisen tarkastajan vuonna 1898; Tämän seurauksena lyijymyrkytysten määrä väheni 25-kertaisesti vuodesta 1900 vuoteen 1944. Viimeinen suuri ihmisen altistuminen lyijylle oli tetraetyylieetterin lisääminen bensiiniin nakutusnestoaineena, mikä käytäntö syntyi Yhdysvalloissa vuonna 1921. Se poistettiin käytöstä Yhdysvalloissa ja Euroopan unionissa vuoteen 2000 mennessä. Useimmat Euroopan maat kielsivät lyijymaalin, jota käytetään yleisesti sen opasiteetin ja vedenkestävyyden vuoksi, sisustukseen sisätilojen koristeluun vuoteen 1930 mennessä. Vaikutus on ollut merkittävä: 1900-luvun viimeisellä neljänneksellä niiden ihmisten osuus, joilla on liiallinen veren lyijypitoisuus, laski yli kolmesta neljäsosasta Yhdysvaltojen väestöstä hieman yli kahteen prosenttiin. 1900-luvun lopulla tärkein lyijytuote oli lyijyakku, joka ei aiheuttanut välitöntä uhkaa ihmisille. Vuosina 1960-1990 länsiblokin lyijyntuotanto kasvoi kolmanneksella. Globaalin lyijyntuotannon osuus itäblokissa kolminkertaistui 10 prosentista 30 prosenttiin vuodesta 1950 vuoteen 1990, jolloin Neuvostoliitto oli maailman suurin lyijyntuottaja 1970-luvun puolivälissä ja 1980-luvun puolivälissä ja Kiina aloitti laajan lyijyntuotannon 20-luvun lopulla. vuosisadalla. Toisin kuin Euroopan kommunistiset maat, Kiina oli 1900-luvun puolivälissä enimmäkseen ei-teollistunut maa; vuonna 2004 Kiina ohitti Australian suurimmana lyijyn tuottajana. Kuten Euroopan teollistumisen yhteydessä, lyijy on vaikuttanut terveyteen Kiinassa.

Tuotanto

Lyijyn tuotanto kasvaa maailmanlaajuisesti, koska sitä käytetään lyijyakuissa. On olemassa kaksi päätuoteluokkaa: primaari, malmista; ja toissijainen, romusta. Vuonna 2014 alkutuotteista valmistettiin 4,58 miljoonaa tonnia lyijyä ja sekundäärituotteista 5,64 miljoonaa tonnia. Tänä vuonna Kiina, Australia ja Yhdysvallat nousivat kolmen suurimman louhitun lyijyrikasteen tuottajan kärkeen. Kolme suurinta jalostetun lyijyn tuottajaa ovat Kiina, Yhdysvallat ja Etelä-Korea. International Association of Metal Experts -järjestön vuonna 2010 julkaiseman raportin mukaan ympäristöön kertyneen, vapautuneen tai leviävän lyijyn kokonaiskäyttö on 8 kg henkeä kohti. Suurin osa tästä on kehittyneemmissä maissa (20-150 kg/asukas) vähemmän kehittyneissä maissa (1-4 kg/asukas). Valmistus prosessi primääri- ja toissijainen johto ovat samanlaisia. Eräät alkutuotantolaitokset täydentävät parhaillaan toimintaansa lyijylevyillä ja tämä suuntaus tulee lisääntymään tulevaisuudessa. Asianmukaisilla tuotantomenetelmillä kierrätettyä lyijyä ei voi erottaa neitsytlyijystä. Rakennusalan metalliromu on yleensä melko puhdasta ja uudelleensulatettua ilman sulatusta, vaikka joskus tarvitaan tislausta. Kierrätetyn lyijyn tuotanto on siis energiantarpeen kannalta halvempaa kuin primäärilyijyn tuotanto, usein 50 % tai enemmän.

Main

Suurin osa lyijymalmeista sisältää pienen prosenttiosuuden lyijyä (rikkaiden malmien tyypillinen lyijypitoisuus on 3-8 %), mikä on tiivistettävä talteen ottamista varten. Alkuprosessoinnin aikana malmit yleensä murskataan, erotetaan tiheät väliaineet, jauhetaan, vaahdotetaan ja kuivataan. Saatu konsentraatti, jonka lyijypitoisuus on 30-80 painoprosenttia (tyypillisesti 50-60 %), muunnetaan sitten (epäpuhdaksi) lyijymetalliksi. On kaksi päätapaa tehdä tämä: kaksivaiheinen prosessi, johon kuuluu paahtaminen ja sen jälkeen poisto masuunista, joka suoritetaan erillisissä astioissa; tai suora prosessi, jossa konsentraatin uuttaminen tapahtuu yhdessä astiassa. Jälkimmäinen menetelmä on yleistynyt, vaikka edellinen on edelleen merkittävä.

Kaksivaiheinen prosessi

Ensin sulfiditiiviste pasutetaan ilmassa lyijysulfidin hapettamiseksi: 2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO 2 malmi. Tämä raakalyijyoksidi pelkistetään koksiuunissa (jälleen, epäpuhdaksi) metalliksi: 2 PbO + C → Pb + CO2. Epäpuhtaudet ovat pääasiassa arseenia, antimonia, vismuttia, sinkkiä, kuparia, hopeaa ja kultaa. Sula käsitellään jälkikaiuntauunissa ilmalla, höyryllä ja rikillä, mikä hapettaa epäpuhtaudet hopeaa, kultaa ja vismuttia lukuun ottamatta. Hapetuneet epäpuhtaudet kelluvat sulatteen päällä ja poistetaan. Metallinen hopea ja kulta poistetaan ja otetaan talteen taloudellisesti Parkes-prosessilla, jossa sinkkiä lisätään lyijyyn. Sinkki liuottaa hopeaa ja kultaa, jotka molemmat voidaan erottaa ja ottaa talteen sekoittamatta lyijyn kanssa. Vismutti vapauttaa hopeatonta lyijyä Betterton-Kroll-menetelmällä käsittelemällä sitä metallilla kalsiumilla ja magnesiumilla. Saadut vismuttipitoiset kuonat voidaan poistaa. Erittäin puhdasta lyijyä voidaan saada elektrolyyttisesti käsittelemällä sulatettua lyijyä Betts-prosessilla. Epäpuhtaat lyijyanodit ja puhtaat lyijykatodit asetetaan lyijyfluorisilikaatti (PbSiF6) -elektrolyyttiin. Sähköpotentiaalin käyttämisen jälkeen anodin epäpuhdas lyijy liukenee ja kerrostuu katodille, jolloin suurin osa epäpuhtauksista jää liuokseen.

suora prosessi

Tässä prosessissa lyijyharkko ja kuona saadaan suoraan lyijyrikasteista. Lyijysulfidikonsentraatti sulatetaan uunissa ja hapetetaan lyijymonoksidiksi. Hiiltä (koksia tai hiilikaasua) lisätään sulaan panokseen yhdessä juoksutteen kanssa. Siten lyijymonoksidi pelkistyy lyijymetalliksi lyijymonoksidipitoisen kuonan keskellä. Jopa 80 % lyijystä erittäin tiivistetyissä alkurikasteissa voidaan saada harkkoina; loput 20 % muodostavat runsaasti lyijymonoksidia sisältävää kuonaa. Heikkolaatuisten raaka-aineiden osalta kaikki lyijy voidaan hapettaa korkealaatuiseksi kuonaksi. Metallilyijyä valmistetaan edelleen korkealaatuisista (25-40 %) kuonasta polttamalla tai merenalaisen polttoaineen ruiskutuksen avulla, apukäyttöisellä sähköuunilla tai molempien menetelmien yhdistelmällä.

Vaihtoehtoja

Puhtaamman ja vähemmän energiaa kuluttavan lyijyn louhintaprosessin tutkimus jatkuu; sen suurin haitta on, että joko liian paljon lyijyä häviää jätteenä tai vaihtoehtoisia menetelmiä johtaa korkeaan rikkipitoisuuteen tuloksena olevassa lyijymetallissa. Hydrometallurginen uutto, jossa epäpuhtaat lyijyanodit upotetaan elektrolyyttiin ja puhdas lyijy kerrostetaan katodille, on tekniikka, jolla voi olla potentiaalia.

toissijainen menetelmä

Sulatus, joka on olennainen osa alkutuotantoa, jätetään usein väliin jälkituotannon aikana. Tämä tapahtuu vain, kun metallinen lyijy on hapettunut merkittävästi. Tämä prosessi on samanlainen kuin primaarinen louhinta masuunissa tai kiertouunissa, ja merkittävä ero on tuottojen suurempi vaihtelu. Lyijyn sulatusprosessi on enemmän moderni menetelmä, joka voi toimia alkutuotannon jatkona; käytettyjen lyijyakkujen paristopasta poistaa rikin käsittelemällä sitä emäksellä ja sitten prosessoidaan hiilipolttouunissa hapen läsnä ollessa epäpuhdasta lyijyä muodostaen, ja antimoni on yleisin epäpuhtaus. Toissijaisen lyijyn kierrätys on samanlaista kuin primäärilyijyn kierrätys; Jotkut jalostusprosessit voidaan ohittaa kierrätetystä materiaalista ja sen mahdollisesta saastumisesta riippuen, ja vismutti ja hopea hyväksytään yleisimmin epäpuhtauksiksi. Hävitettävän lyijyn lähteistä tärkeimmät lähteet ovat lyijyakut; lyijyputki, levy ja kaapelin vaippa ovat myös merkittäviä.

Sovellukset

Vastoin yleistä käsitystä puukynien grafiittia ei koskaan valmistettu lyijystä. Kun lyijykynä luotiin grafiitin käämitystyökaluksi, tiettyä käytettyä grafiittityyppiä kutsuttiin plumbagoksi (kirjaimellisesti lyijy- tai lyijyasettelulle).

alkeismuoto

Lyijymetallilla on useita hyödyllisiä mekaanisia ominaisuuksia, kuten suuri tiheys, alhainen sulamispiste, sitkeys ja suhteellinen inertisyys. Monet metallit ovat joissakin näistä näkökohdista parempia kuin lyijy, mutta ne ovat yleensä harvinaisempia ja vaikeampia erottaa malmeista. Lyijyn myrkyllisyys on johtanut joidenkin sen käyttötapojen asteittaiseen lopettamiseen. Lyijyä on käytetty luotien valmistukseen niiden keksimisestä lähtien keskiajalla. Lyijy on edullista; sen alhainen sulamispiste tarkoittaa, että pienaseiden ampumatarvikkeita voidaan valaa käyttämällä mahdollisimman vähän teknisiä laitteita; Lisäksi lyijy on tiheämpää kuin muut tavalliset metallit, mikä mahdollistaa paremman nopeuden säilymisen. On herännyt huoli siitä, että metsästyksessä käytetyt lyijyluotit voivat vahingoittaa ympäristöön. Sen suurta tiheyttä ja korroosionkestävyyttä on käytetty useissa vastaavissa sovelluksissa. Lyijyä käytetään kölinä laivoissa. Sen paino mahdollistaa sen, että se tasapainottaa tuulen purjeisiin kohdistuvaa viritystä; Koska se on niin tiheä, se vie vähän tilaa ja minimoi vedenkestävyyden. Lyijyä käytetään laitesukelluksessa estämään sukeltajan kykyä kellua. Vuonna 1993 Pisan kalteva tornin pohja stabiloitiin 600 tonnilla lyijyä. Korroosionkestävyyden vuoksi lyijyä käytetään merenalaisten kaapelien suojavaipana. Lyijyä käytetään arkkitehtuurissa. Lyijylevyjä käytetään kattomateriaaleina, verhouksissa, sulatuksessa, vesikourujen ja syöksyputken liitosten valmistuksessa sekä kattokaiteissa. Lyijylistaa käytetään koristemateriaalina lyijylevyjen kiinnittämiseen. Lyijyä käytetään edelleen patsaiden ja veistosten valmistuksessa. Aiemmin lyijyä käytettiin usein tasapainottamaan auton pyöriä; ympäristösyistä tämä käyttö lopetetaan vaiheittain. Lyijyä lisätään kupariseoksiin, kuten messinkiin ja pronssiin, parantamaan niiden työstettävyyttä ja voitelevuutta. Koska lyijy ei käytännössä liukene kupariin, se muodostaa kovia palloja koko lejeeringin epätäydellisyyksiin, kuten raerajoihin. Pienillä pitoisuuksilla ja myös voiteluaineena pallot estävät halkeilua lejeeringin käytön aikana, mikä parantaa työstettävyyttä. Laakereissa käytetään kupariseoksia, joissa on korkeampi lyijypitoisuus. Lyijy voitelee ja kupari tukee. Sen ansiosta korkea tiheys, atomiluku ja muovattavuus, lyijyä käytetään esteenä äänen, tärinän ja säteilyn absorboimiseksi. Lyijyllä ei ole luonnollisia resonanssitaajuuksia, joten lyijylevyä käytetään äänieristyskerroksena äänistudioiden seinissä, lattioissa ja katoissa. Orgaaniset putket valmistetaan usein lyijyseoksesta, johon on sekoitettu vaihtelevia määriä tinaa kunkin putken sävyn säätelemiseksi. Lyijy on ydintieteessä ja röntgenkameroissa käytetty suojamateriaali: elektronit absorboivat gammasäteitä. Lyijyatomit ovat tiiviisti pakattuja ja niiden elektronitiheys on korkea; suuri atomiluku tarkoittaa, että atomia kohti on monta elektronia. Sulaa lyijyä on käytetty jäähdytysaineena lyijyjäähdytteisissä nopeissa reaktoreissa. Lyijyä käytettiin eniten 2000-luvun alussa lyijyakuissa. Akun reaktiot lyijyn, lyijydioksidin ja rikkihapon välillä tarjoavat luotettavan jännitelähteen. Akuissa oleva lyijy ei joudu suoraan kosketukseen ihmisten kanssa, ja siksi siihen liittyy pienempi myrkyllisyysuhka. Lyijyakkuja sisältäviä superkondensaattoreita on asennettu kilowatteina ja megawatteina Australiassa, Japanissa ja Yhdysvalloissa taajuudensäädön, tasoituksen alalla aurinkoenergia ja muihin sovelluksiin. Näillä akuilla on pienempi energiatiheys ja latauksen purkautumistehokkuus kuin litiumioniakuilla, mutta ne ovat huomattavasti halvempia. Lyijyä käytetään suurjännitekaapeleissa vaippamateriaalina estämään veden diffuusio lämmöneristyksen aikana; tämä käyttö vähenee, kun lyijy poistetaan käytöstä. Jotkut maat vähentävät myös lyijyn käyttöä elektroniikkajuotteissa vähentääkseen ympäristölle vaarallisen jätteen määrää. Lyijy on yksi kolmesta metallista, joita käytetään Oddi-testissä museomateriaalien havaitsemiseen orgaaniset hapot, aldehydit ja happamat kaasut.

Liitännät

Lyijyyhdisteitä käytetään väriaineina, hapettimina, muoveina, kynttilöinä, lasina ja puolijohteina. Lyijypohjaisia ​​väriaineita käytetään keraamisissa lasiteissa ja lasissa, erityisesti punaisissa ja keltaisissa. Lyijytetraasetaattia ja lyijydioksidia käytetään hapettimina orgaanisessa kemiassa. Lyijyä käytetään usein sähköjohtojen PVC-pinnoitteissa. Sitä voidaan käyttää kynttilän sydämessä pidemmän ja tasaisemman palamisen aikaansaamiseksi. Lyijyn myrkyllisyyden vuoksi eurooppalaiset ja pohjoisamerikkalaiset valmistajat käyttävät vaihtoehtoja, kuten sinkkiä. Lyijylasi koostuu 12-28 % lyijyoksidista. Se muuttaa lasin optisia ominaisuuksia ja vähentää ionisoivan säteilyn läpäisyä. Lyijypuolijohteita, kuten lyijy-telluridia, lyijyselenidia ja lyijyantimonidia, käytetään aurinkokennoissa ja infrapunailmaisimissa.

Biologiset ja ekologiset vaikutukset

Biologiset vaikutukset

Lyijyllä ei ole todistettua biologista roolia. Sen esiintyvyys ihmiskehossa on aikuisilla keskimäärin 120 mg - sen esiintyvyys ylittää vain sinkki (2500 mg) ja rauta (4000 mg). raskasmetallit. Lyijysuolat imeytyvät elimistössä erittäin tehokkaasti. Pieni määrä lyijyä (1 %) varastoituu luihin; loput erittyvät virtsaan ja ulosteisiin muutaman viikon kuluessa altistumisesta. Lapsi pystyy poistamaan vain noin kolmanneksen lyijystä kehosta. Pitkäaikainen altistuminen lyijylle voi johtaa lyijyn bioakkumulaatioon.

Myrkyllisyys

Lyijy on erittäin myrkyllinen metalli (joko hengitettynä tai nieltynä), joka vaikuttaa lähes kaikkiin ihmiskehon elimiin ja järjestelmiin. Ilmatasolla 100 mg/m3 se aiheuttaa välittömän vaaran hengelle ja terveydelle. Lyijy imeytyy nopeasti verenkiertoon. Pääsyy sen myrkyllisyyteen on sen taipumus häiritä entsyymien asianmukaista toimintaa. Se tekee tämän sitoutumalla monissa entsyymeissä esiintyviin sulfhydryyliryhmiin tai matkimalla ja syrjäyttämällä muita metalleja, jotka toimivat kofaktoreina monissa entsymaattisissa reaktioissa. Tärkeimpiä metalleja, joiden kanssa lyijy on vuorovaikutuksessa, ovat kalsium, rauta ja sinkki. Korkeat kalsium- ja rautapitoisuudet tarjoavat yleensä jonkin verran suojaa lyijymyrkytyksiä vastaan; alhaiset tasot lisäävät herkkyyttä.

tehosteita

Lyijy voi aiheuttaa vakavia vaurioita aivoille ja munuaisille ja johtaa lopulta kuolemaan. Kuten kalsium, lyijy voi ylittää veri-aivoesteen. Se tuhoaa hermosolujen myeliinivaipat, vähentää niiden määrää, häiritsee neurotransmissioreittiä ja hidastaa hermosolujen kasvua. Lyijymyrkytyksen oireita ovat nefropatia, vatsan koliikki ja mahdollisesti sormien, ranteiden tai nilkkojen heikkous. Matala verenpaine kohoaa erityisesti keski-ikäisillä ja vanhemmilla ihmisillä, mikä voi aiheuttaa anemiaa. Raskaana olevilla naisilla korkea lyijyaltistus voi aiheuttaa keskenmenon. Kroonisen altistumisen korkeille lyijypitoisuuksille on osoitettu vähentävän miesten hedelmällisyyttä. SISÄÄN kehittyvät aivot lapsi, lyijy häiritsee synapsien muodostumista aivokuoressa, neurokemiallista kehitystä (mukaan lukien välittäjäaineet) ja ionikanavien järjestäytymistä. Lasten varhainen altistuminen lyijylle liittyy lisääntyneeseen unihäiriöiden riskiin ja liialliseen päiväuneliaisuuteen myöhemmässä elämässä. lapsuus. Korkeat veren lyijypitoisuudet liittyvät tyttöjen murrosiän viivästymiseen. Ilmassa leviävälle lyijylle altistumisen lisääntyminen ja väheneminen bensiinin tetraetyylilyijyn palamisesta 1900-luvulla liittyy historialliseen rikollisuuden lisääntymiseen ja laskuun, mutta tämä hypoteesi ei ole yleisesti hyväksytty.

Hoito

Lyijymyrkytysten hoitoon kuuluu yleensä dimerkaprolin ja sukkimeerin antaminen. Akuutit tapaukset saattaa vaatia kalsiumdinatriumedetaatin, (EDTA) dinatriumkalsiumkelaatin käyttöä. Lyijyllä on suurempi affiniteetti lyijyyn kuin kalsiumilla, jolloin lyijy kelatoituu aineenvaihdunnan kautta ja erittyy virtsaan jättäen vaaratonta kalsiumia.

Vaikutuslähteet

Lyijylle altistuminen on maailmanlaajuinen huolenaihe, koska lyijyn louhinta ja sulatus ovat yleisiä monissa osissa maailmaa. Lyijymyrkytys johtuu yleensä lyijyllä saastuneen ruoan tai veden nauttimisesta ja harvemmin saastuneen maaperän, pölyn tai lyijypohjaisen maalin vahingossa nauttimisesta. Merivesituotteet voivat sisältää lyijyä, jos vesi altistuu teollisuusvesille. Hedelmät ja vihannekset voivat saastua korkeilla lyijypitoisuuksilla maaperässä, jossa niitä kasvatettiin. Maaperä voi olla saastunut putkien lyijyn, lyijymaalin ja lyijypitoisen bensiinin jäännöspäästöjen vuoksi. Lyijyn käyttö vesiputkissa on ongelmallista alueilla, joissa vesi on pehmeää tai hapanta. Kova vesi muodostaa putkiin liukenemattomia kerroksia, kun taas pehmeä ja hapan vesi liuottaa lyijyputkia. Liuennut hiilidioksidi kuljetettuun veteen voi johtaa liukoisen lyijybikarbonaatin muodostumiseen; hapetettu vesi voi samalla tavalla liuottaa lyijyä kuin lyijy(II)hydroksidi. Juomavesi voi aiheuttaa terveysongelmia ajan myötä liuenneen lyijyn myrkyllisyyden vuoksi. Mitä kovempaa vesi on, sitä enemmän se sisältää bikarbonaattia ja kalsiumsulfaattia ja sitä enemmän sisäosa putket peitetään suojaava kerros lyijykarbonaatti tai lyijysulfaatti. Lyijymaalin nieleminen on lasten tärkein lyijyaltistuksen lähde. Kun maali hajoaa, se hilseilee, jauheutuu pölyksi ja joutuu sitten kehoon käsikosketuksen tai saastuneen ruoan, veden tai alkoholin kautta. nielemässä joitain kansanhoidot voi johtaa altistumiseen lyijylle tai sen yhdisteille. Hengitys on toiseksi suurin lyijyaltistusreitti, myös tupakoitsijoilla ja erityisesti lyijytyöntekijöillä. Tupakan savu sisältää muiden myrkyllisten aineiden ohella radioaktiivista lyijy-210:tä. Melkein kaikki hengitetty lyijy imeytyy elimistöön; suun kautta otettaessa osuus on 20–70 %, ja lapset imevät enemmän lyijyä kuin aikuiset. Ihon kautta altistuminen voi olla merkittävä kapealle ihmisryhmälle, joka työskentelee orgaanisten lyijyyhdisteiden kanssa. Lyijyn imeytyminen ihossa on pienempi epäorgaanisen lyijyn kohdalla.

Ekologia

Lyijyn ja sen tuotteiden louhinta, tuotanto, käyttö ja hävittäminen on aiheuttanut merkittävää maaperän ja maaperän vesien saastumista. Ilmakehän lyijypäästöt olivat huipussaan teollisen vallankumouksen aikana, ja lyijybensiinin aika oli 1900-luvun jälkipuoliskolla. Maaperässä ja sedimenteissä on edelleen kohonneita lyijypitoisuuksia jälkiteollisilla alueilla ja kaupunkialueilla; teollisuuden päästöt, mukaan lukien hiilen polttoon liittyvät päästöt, jatkuvat monissa osissa maailmaa. Lyijy voi kertyä maaperään, erityisesti sellaiseen, jossa on korkea orgaaninen pitoisuus, missä se säilyy satoja tai tuhansia vuosia. Se voi syrjäyttää muiden metallien kasveissa ja kerääntyä niiden pinnoille hidastaen näin fotosynteesiprosessia ja estäen niitä kasvamasta tai tappamasta niitä. Maaperän ja kasvien saastuminen vaikuttaa mikro-organismeihin ja eläimiin. Sairastuneilla eläimillä on heikentynyt kyky syntetisoida punasoluja, mikä aiheuttaa anemiaa. Analyyttiset metodit Lyijyn ympäristömäärityksiä ovat spektrofotometria, röntgenfluoresenssi, atomispektroskopia ja sähkökemialliset menetelmät. Spesifinen ioniselektiivinen elektrodi kehitettiin perustuen ionoforiin S,S"-metyleenibis (N,N-di-isobutyyliditiokarbamaatti).

Rajoitus ja palauttaminen

1980-luvun puoliväliin mennessä lyijyn käytössä oli tapahtunut merkittävä muutos. Yhdysvalloissa ympäristömääräykset vähentävät tai poistavat lyijyn käyttöä muissa kuin akkutuotteissa, mukaan lukien bensiini-, maali-, juotos- ja vesijärjestelmät. Hiukkasten hallintalaitteita voidaan käyttää hiilivoimaloissa lyijypäästöjen keräämiseen. Lyijyn käyttöä rajoittaa edelleen Euroopan unionin RoHS-direktiivi. Lyijyluotien käyttö metsästykseen ja urheiluammuntaan kiellettiin Alankomaissa vuonna 1993, minkä seurauksena lyijypäästöt vähenivät merkittävästi vuoden 1990 230 tonnista 47,5 tonniin vuonna 1995. Amerikan yhdysvalloissa Occupational Safety and Health Administration on asettanut hyväksyttäväksi lyijyaltistusrajaksi työpaikalla 0,05 mg/m3 8 tunnin työpäivän aikana; tämä koskee metallista lyijyä, epäorgaanisia lyijyyhdisteitä ja lyijysaippuoita. Yhdysvaltain kansallinen työturvallisuus- ja työterveysinstituutti suosittelee, että veren lyijypitoisuudet ovat alle 0,06 mg / 100 g verta. Lyijyä löytyy edelleen haitallisia määriä keramiikasta, vinyylistä (käytetään putkien asennukseen ja sähköjohtojen eristämiseen) ja kiinalaisesta messingistä. Vanhemmissa taloissa saattaa edelleen olla lyijymaalia. Valkoinen lyijymaali on poistettu käytöstä teollisuusmaissa, mutta keltainen lyijykromaatti on edelleen käytössä. Vanhan maalin poistaminen hiomalla tuottaa pölyä, jonka ihminen voi hengittää.