Ta video bo nadaljeval zgodbo o lastnostih svinca:

Električna prevodnost

Toplotna in električna prevodnost kovin sta med seboj precej dobro povezani. Svinec slabo prevaja toploto in tudi ni eden najboljših prevodnikov elektrike: upornost je 0,22 ohm-sq. mm/m z uporom istega bakra 0,017.

Odpornost proti koroziji

Svinec je navadna kovina, vendar je njegova stopnja kemične inertnosti blizu te. Nizka aktivnost in sposobnost prekrivanja z oksidnim filmom določata dostojno odpornost proti koroziji.

V vlažnem, suhem ozračju kovina praktično ne korodira. Poleg tega v slednjem primeru vodikov sulfid, anhidrid ogljikovega dioksida in žveplova kislina - običajni "krivci" korozije, ne vplivajo na to.

Indikatorji korozije v različnih atmosferah so naslednji:

• v mestih (smog) – 0,00043–0,00068 mm/leto,
• v morju (sol) – 0,00041–0,00056 mm/leto;
• podeželje – 0,00023–,00048 mm/leto.

Ničelna izpostavljenost sveži ali destilirani vodi.

• Kovina je odporna na kromovo, fluorovodikovo, koncentrirano ocetno, žveplovo in fosforjevo kislino.
• Toda v razredčenem ocetu ali dušiku s koncentracijo manj kot 70% se hitro zruši.
• Na enak način deluje tudi koncentrirana – več kot 90 % – žveplova kislina.

Plini - klor, žveplov dioksid, vodikov sulfid nimajo vpliva na kovino. Vendar pa pod vplivom vodikovega fluorida svinec korodira.

Na njegove korozivne lastnosti vplivajo druge kovine. Tako stik z železom nikakor ne vpliva na odpornost proti koroziji, vendar dodatek bizmuta zmanjša odpornost snovi na kislino.

Toksičnost

Tako svinec kot vse njegove organske spojine uvrščamo med kemično nevarne snovi 1. razreda. Kovina je zelo strupena, zastrupitev je možna med številnimi tehnološkimi procesi: taljenjem, proizvodnjo svinčenih barv, rudarjenjem rud in tako naprej. Še nedolgo nazaj, pred manj kot 100 leti, zastrupitve v gospodinjstvih niso bile nič manj pogoste, saj so svinec dodajali celo beli vodi za obraz.

Največjo nevarnost predstavljajo kovinski hlapi in prah, saj v tem stanju najlažje prodrejo v telo. Glavna pot je dihalni trakt. Nekateri se lahko absorbirajo skozi prebavila in celo kožo z neposrednim stikom - enako belilo in barve.

• Ko pride v pljuča, se svinec absorbira v kri, se porazdeli po telesu in se kopiči predvsem v kosteh. Njegov glavni toksični učinek je povezan z motnjami v sintezi hemoglobina. Tipični znaki zastrupitve s svincem so podobni slabokrvnosti - utrujenost, glavoboli, motnje spanja in prebave, vendar jih spremlja stalna boleča bolečina v mišicah in kosteh.
• Dolgotrajna zastrupitev lahko povzroči "svinčeno paralizo". Akutna zastrupitev povzroča zvišanje pritiska, otrdelost krvnih žil itd.

Zdravljenje je specifično in dolgotrajno, saj težke kovine ni enostavno odstraniti iz telesa.

Spodaj bomo obravnavali, kakšne okoljske lastnosti ima svinec.

Značilnosti okolja

Onesnaževanje okolja s svincem velja za enega najnevarnejših. Vsi izdelki, ki vsebujejo svinec, zahtevajo posebno odlaganje, ki ga izvajajo samo pooblaščeni servisi.

Žal onesnaženja s svincem ne povzročajo samo dejavnosti podjetij, kjer je to vsaj regulirano. V mestnem zraku prisotnost svinčevih hlapov zagotavlja zgorevanje goriva v avtomobilih. Glede na to se zdi, da prisotnost svinčenih stabilizatorjev v tako znanih strukturah, kot je kovinsko-plastično okno, ni več vredna pozornosti.

Svinec je kovina, ki ima. Kljub svoji strupenosti se preveč uporablja v narodnem gospodarstvu, da bi kovino lahko zamenjali s čim.

Ta videoposnetek vam bo povedal o lastnostih svinčevih soli:

Svinec je kovina, ki je poznana že od antičnih časov. Človek ga uporablja že od 2-3 tisoč let pred našim štetjem, prvič pa so ga odkrili v Mezopotamiji. Tam so iz svinca izdelovali majhne opeke, figurice in razne gospodinjske predmete. Že takrat so ljudje s tem elementom pridobivali bron in ga izdelovali tudi za pisanje z ostrimi predmeti.

Kakšne barve je kovina?

Je element IV skupine periode 6 periodnega sistema, kjer ima zaporedno številko 82. Kaj je svinec v naravi? Je najpogosteje najden galenit in ima formulo PbS. Drugače se galenit imenuje svinčeni lesk. Čisti element je mehka in voljna kovina umazano sive barve. Na zraku se njegov rez hitro prekrije z majhno plastjo oksida. Oksidi zanesljivo ščitijo kovino pred nadaljnjo oksidacijo v mokrem in suhem okolju. Če kovinsko površino, prevlečeno z oksidi, očistite, bo pridobila sijoč odtenek z modrim odtenkom. To čiščenje lahko izvedete tako, da svinec vlijete v vakuum in ga zaprete v vakuumsko bučko.

Interakcija s kislinami

Žveplova in klorovodikova kislina zelo slabo vplivata na svinec, vendar se kovina zlahka raztopi v dušikovi kislini. Vse kovinske kemične spojine, ki so lahko topne, so strupene. Dobiva se v glavnem iz rud: najprej žgejo svinčeni lesk, dokler ne preide v svinčev okis, nato pa se ta snov s premogom reducira v čisto kovino.

Splošne lastnosti elementa

Gostota svinca je 11,34 g/cm3. To je 1,5-kratna gostota železa in štirikrat večja od lahkega aluminija. Ni brez razloga, da je v ruščini beseda "svinec" sinonim za besedo "težak". Svinec se tali pri temperaturi 327,5 o C. Kovina postane hlapna že pri temperaturi okolja 700 C°. Ta informacija je zelo pomembna za tiste, ki se ukvarjajo z rudarjenjem te kovine. Zelo enostavno ga je opraskati tudi z nohtom in ga je enostavno zviti v tanke lističe. To je zelo mehka kovina.

Interakcija z drugimi kovinami, segrevanje

Specifična toplotna kapaciteta svinca je 140 J/kg. Po kemijskih lastnostih je nizko aktivna kovina. V napetostnem nizu se nahaja pred vodikom. Svinec se iz njegovih soli zlahka nadomesti z drugimi kovinami. Na primer, lahko izvedete poskus: potopite cinkovo ​​palico v raztopino acetata tega elementa. Nato se bo usedel na cinkovo ​​paličico v obliki puhastih kristalov, ki jih kemiki imenujejo »Saturnov les«. Kakšna je specifična toplota svinca? Kaj to pomeni? Ta številka je 140 J/kg. To pomeni naslednje: za segrevanje kilograma kovine za 1 o C je potrebnih 140 joulov toplote.

Razširjenost v naravi

V zemeljski skorji te kovine ni tako veliko - le 0,0016% mase. Vendar že ta vrednost kaže, da ga je več kot živega srebra, bizmuta in zlata. Znanstveniki to pripisujejo dejstvu, da so različni izotopi svinca razpadni produkti torija in urana, zato so se ravni svinca v zemeljski skorji skozi milijone let počasi povečevale. Trenutno je znanih veliko svinčevih rud - to je že omenjeni galenit, pa tudi rezultati njegovih kemičnih transformacij.

Slednji vključujejo svinčev sulfat, cerusit (drugo ime je beli mimetit, stoltsit. Rude vsebujejo tudi druge kovine - kadmij, baker, cink, srebro, bizmut. Kjer se pojavljajo svinčeve rude, ni le zemlja nasičena s to kovino, ampak tudi vodna telesa, rastline.Kaj je svinec v naravi?Vedno je specifična spojina.To kovino najdemo tudi v rudah radioaktivnih kovin – uranu in toriju.

Heavy metal v industriji

V industriji se najpogosteje uporablja spojina svinca in kositra. Navadna spajka, imenovana "terciarna", se pogosto uporablja za povezovanje cevovodov in električnih žic. Ta spojina vsebuje en del svinca in dva dela kositra. Plašči za telefonske kable in deli baterij lahko vsebujejo tudi svinec. Tališče nekaterih njegovih spojin je zelo nizko - na primer zlitine s kadmijem ali kositrom se talijo pri 70 o C. Iz takih spojin je izdelana oprema za gašenje požarov. Kovinske zlitine se pogosto uporabljajo v ladjedelništvu. Običajno so obarvani svetlo sivo. Ladje so pogosto prevlečene z zlitinami kositra in svinca za zaščito pred korozijo.

Pomen za ljudi iz preteklosti in uporaba

Rimljani so to kovino uporabljali za izdelavo cevi v cevovodih. V starih časih so ljudje povezovali svinec s planetom Saturn, zato so ga prej imenovali Saturn. V srednjem veku so kovino zaradi velike teže pogosto uporabljali za alkimistične poskuse. Pogosto so mu pripisovali sposobnost spreminjanja v zlato. Svinec je kovina, ki so jo zelo pogosto zamenjevali s kositrom, kar se je nadaljevalo vse do 17. stoletja. In v starih slovanskih jezikih je nosila to ime.

Dosegla je sodobno češčino, kjer se ta težka kovina imenuje olovo. Nekateri jezikoslovci menijo, da je ime Plumbum povezano z določenim grškim območjem. rusko poreklo Beseda "svinec" je znanstvenikom še vedno nejasna. Nekateri jezikoslovci jo povezujejo z litovsko besedo "scwinas".

Tradicionalna uporaba svinca v zgodovini je bila proizvodnja nabojev, izstrelkov za šibrovke in raznih drugih izstrelkov. Uporabljali so ga, ker je bil poceni in je imel nizko tališče. Prej, ko so izdelovali strele, niso dodajali kovine veliko število arzen.

Svinec so uporabljali tudi v starem Egiptu. Iz njega so izdelovali gradnike, kipe plemenitih ljudi, kovali kovance. Egipčani so bili prepričani, da ima svinec posebno energijo. Iz njega so naredili krožnike in se z njimi zaščitili pred nepridipravi. In stari Rimljani niso izdelovali samo vodovodnih cevi. Izdelovali so tudi kozmetiko iz te kovine, ne da bi sploh sumili, da podpisujejo lastno smrtno obsodbo. Konec koncev, ko je svinec vsak dan vstopil v telo, je povzročil resne bolezni.

Kaj pa sodobno okolje?

Obstajajo snovi, ki počasi, a zanesljivo ubijajo človeštvo. In to ne velja le za nerazsvetljene prednike antike. Današnji viri strupenega svinca so cigaretni dim in mestni prah iz stanovanjskih zgradb. Nevarni so tudi hlapi barv in lakov. Največ škode pa povzročajo avtomobilski izpušni plini, ki vsebujejo velike količine svinca.

Toda ogroženi niso le prebivalci velemest, ampak tudi tisti, ki živijo v vaseh. Tu se lahko kovina kopiči v tleh in nato konča v sadju in zelenjavi. Posledično človek prejme več kot tretjino svinca s hrano. V tem primeru lahko kot protistrup služijo le močni antioksidanti: magnezij, kalcij, selen, vitamini A, C. Če jih uporabljate redno, se lahko zanesljivo nevtralizirate pred škodljivimi učinki kovine.

škoda

Vsak šolar ve, kaj je svinec. Toda vsi odrasli ne morejo odgovoriti na vprašanje, kakšna je njegova škoda. Njegovi delci vstopajo v telo skozi dihala. Nato začne delovati s krvjo in reagira z razne dele telo. Pri tem najbolj trpi mišično-skeletni sistem. Tu konča 95 % vsega svinca, ki ga zaužijemo ljudje.

Visoka stopnja njegova vsebnost v telesu vodi v duševno zaostalost, pri odraslih pa se kaže v obliki depresivni simptomi. Presežek se kaže z odsotnostjo in utrujenostjo. Trpi tudi črevesje – zaradi svinca se pogosto lahko pojavijo krči. Ta težka kovina negativno vpliva tudi na reproduktivni sistem. Ženske težko nosijo otroka, moški pa imajo lahko težave s kakovostjo sperme. Zelo nevaren je tudi za ledvice. Po nekaterih raziskavah lahko povzroči maligni tumorji. V količinah, ki ne presegajo 1 mg, pa je svinec lahko koristen za telo. Znanstveniki so ugotovili, da lahko ta kovina deluje baktericidno na organe vida - vendar se morate spomniti, kaj je svinec, in ga uporabljati le v odmerkih, ki ne presegajo dovoljenih.

Kot zaključek

Kot smo že omenili, je v starih časih planet Saturn veljal za pokrovitelja te kovine. Toda Saturn v astrologiji je podoba osamljenosti, žalosti in težke usode. Ali zato svinec ni najboljši spremljevalec človeka? Morda ne bi smel vsiljevati svoje družbe, kot so starodavni intuitivno predvidevali, ko so vodilnega imenovali Saturn. Navsezadnje je lahko škoda telesu zaradi te kovine nepopravljiva.

Svinec (Pb) je mehka, srebrnobela ali sivkasta kovina 14. skupine (IVa) periodnega sistema z atomskim številom 82. Je zelo kovljiva, duktilna in gosta snov, ki je slab prevodnik električnega toka. Elektronska formula svinca je [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2. Alkimisti so jo poznali že v starih časih in jo imeli za najstarejšo kovino, zato je zelo trpežna in odporna proti koroziji, kar dokazuje nadaljnja uporaba vodovodnih cevi, ki so jih namestili stari Rimljani. Simbol Pb v kemijski formuli svinca je okrajšava latinske besede plumbum.

Razširjenost v naravi

Svinec se pogosto omenja v zgodnjih svetopisemskih besedilih. Babilonci so za izdelavo pisalnih plošč uporabljali kovino. Rimljani so ga uporabljali za izdelavo vodovodnih cevi, kovancev in celo kuhinjskih pripomočkov. Posledica slednjega je bila zastrupitev prebivalstva s svincem v času cesarja Avgusta Cezarja. Spojina, znana kot svinčev belin, je bila uporabljena kot dekorativni pigment že leta 200 pr. e.

Po masi vsebnost svinca v zemeljski skorji ustreza kositru. V vesolju je na vsakih 10 6 atomov silicija 0,47 atomov svinca. To je primerljivo z vsebnostjo cezija, prazeodimija, hafnija in volframa, ki veljajo za dokaj redek element.

Proizvodnja

Čeprav svinca ni v izobilju, so naravni procesi koncentracije povzročili znatna nahajališča komercialnega pomena, zlasti v Združenih državah, Kanadi, Avstraliji, Španiji, Nemčiji, Afriki in Južni Ameriki. Redko najdemo v čista oblika svinec je prisoten v več mineralih, vendar so vsi majhnega pomena, z izjemo PbS sulfida (galenit), ki je glavni vir industrijske proizvodnje tega kemičnega elementa po vsem svetu. Kovino najdemo tudi v anglezitu (PbSO 4) in cerusitu (PbCO 3). Do začetka 21. stoletja. Vodilne svetovne proizvajalke svinčevega koncentrata so bile države, kot so Kitajska, Avstralija, ZDA, Peru, Mehika in Indija.

Svinec se lahko pridobiva s praženjem rude, ki mu sledi taljenje v plavžu, ali z neposrednim taljenjem. Pri dodatnem čiščenju se odstranijo nečistoče. Skoraj polovica vsega rafiniranega svinca se pridobi iz recikliranih odpadkov.

Kemijske lastnosti

Elementarni svinec lahko vodikovi ioni oksidirajo v ion Pb 2+, vendar je zaradi netopnosti večine njegovih soli ta kemični element odporen na številne kisline. Oksidacija v alkalnem okolju poteka lažje in daje prednost tvorbi topnih spojin pri oksidacijskem stanju svinca +2. Oksid PbO 2 z ionom Pb 4+ je eden izmed v kisli raztopini, vendar je razmeroma šibek v alkalni raztopini. Oksidacijo svinca olajša tvorba kompleksov. Elektrodepozicijo je najbolje izvesti iz vodne raztopine, ki vsebuje svinčev heksafluorosilikat in heksafluorosilikatno kislino.

Na zraku kovina hitro oksidira in tvori motno sivo prevleko, za katero so prej mislili, da je suboksid Pb 2 O. Zdaj je splošno sprejeto, da gre za mešanico oksida Pb in PbO, ki ščiti kovino pred nadaljnjo korozijo. Čeprav je svinec topen v razredčeni dušikovi kislini, je klorovodikova ali žveplova kislina le površinsko prizadeta, ker nastali netopni kloridi (PbCl 2) ali sulfati (PbSO 4) preprečujejo nadaljevanje reakcije. Kemijske lastnosti svinec, ki določata njegovo splošno odpornost, omogočata uporabo kovine za izdelavo strešnih materialov, plašče električnih kablov v tleh ali pod vodo ter kot oblogo vodovodnih cevi in ​​konstrukcij, ki se uporabljajo za transport in obdelavo jedkih snovi. .

Vodilne aplikacije

Znana je samo ena kristalna modifikacija tega kemičnega elementa z gosto zapakirano kovinsko mrežo. V prostem stanju ima svinec ničelno oksidacijsko stanje (kot katera koli druga snov). Široka uporaba elementarne oblike elementa je posledica njegove duktilnosti, enostavnosti varjenja, nizkega tališča, visoke gostote in sposobnosti absorpcije gama in rentgenskega sevanja. Staljeni svinec je odlično topilo in omogoča koncentracijo prostega srebra in zlata. Strukturna uporaba svinca je omejena z nizko natezno trdnostjo, utrujenostjo in lastnostmi tečenja tudi pri majhnih obremenitvah.

Element se uporablja pri izdelavi akumulatorskih baterij, v strelivu (streli in krogle), v spajkah, tiskarstvu, ležajih, lahkih zlitinah in zlitinah s kositrom. Težka in industrijska oprema lahko uporablja dele iz svinčene spojine za zmanjšanje hrupa in vibracij. Ker kovina učinkovito absorbira kratkovalovno elektromagnetno sevanje, se uporablja za zaščitno zaščito jedrskih reaktorjev, pospeševalnikov delcev, rentgenske opreme ter posod za transport in shranjevanje.Sestavljena iz oksida (PbO 2) in zlitine z antimonom ali kalcijem , element se uporablja v običajnih baterijah.

Vpliv na telo

Kemični element svinec in njegove spojine so strupeni in se v telesu kopičijo v daljšem časovnem obdobju ( ta pojav znano kot kumulativna zastrupitev), dokler ni dosežen smrtonosni odmerek. Toksičnost se poveča, ko se poveča topnost spojin. Pri otrocih lahko kopičenje svinca vodi do kognitivnih motenj. Pri odraslih povzroča progresivno ledvično bolezen. Simptomi zastrupitve vključujejo bolečine v trebuhu in drisko, ki ji sledijo zaprtje, slabost, bruhanje, omotica, glavobol in splošna šibkost. Za zdravljenje običajno zadostuje odprava izpostavljenosti viru svinca. Odstranitev kemičnega elementa iz insekticidov in pigmentnih barv ter uporaba respiratorjev in drugih zaščitnih naprav na mestih izpostavljenosti je znatno zmanjšala pojavnost zastrupitev s svincem. Spoznanje, da tetraetil svinec Pb(C 2 H 5) 4 v obliki aditiva proti detonaciji v bencinu onesnažuje zrak in vodo, je v osemdesetih letih 20. stoletja povzročilo prenehanje njegove uporabe.

Biološka vloga

Svinec nima nobene biološke vloge v telesu. Toksičnost tega kemičnega elementa je posledica njegove sposobnosti posnemanja kovin, kot so kalcij, železo in cink. Interakcija svinca z enakimi beljakovinskimi molekulami kot te kovine vodi do prenehanja njihovega normalnega delovanja.

Jedrske lastnosti

Kemični element svinec nastane tako kot posledica procesov absorpcije nevtronov kot pri razpadu radionuklidov težjih elementov. Obstajajo 4 stabilni izotopi. Relativna vsebnost 204 Pb je 1,48 %, 206 Pb - 23,6 %, 207 Pb - 22,6 % in 208 Pb - 52,3 %. Stabilni nuklidi so končni produkti naravnega radioaktivnega razpada urana (do 206 Pb), torija (do 208 Pb) in aktinija (do 207 Pb). Znanih je več kot 30 radioaktivnih izotopov svinca. Od tega 212 Pb (torijeva serija), 214 Pb in 210 Pb (uranova serija) ter 211 Pb (aktinijeva serija) sodelujejo v naravnih procesih razpada. Atomska teža naravno prisotnega svinca se razlikuje od vira do vira glede na njegov izvor.

Monoksidi

V spojinah sta oksidacijski stopnji svinca večinoma +2 in +4. Najpomembnejši med njimi so oksidi. To je PbO, v katerem je kemijski element v stanju +2, PbO 2 dioksid, v katerem se pojavi najvišja stopnja oksidacija svinca (+4) in tetroksid, Pb 3 O 4.

Monoksid obstaja v dveh modifikacijah - litarga in litarga. Litarg (alfa svinčev oksid) je rdeča ali rdečkasto-rumena trdna snov s tetragonalno kristalno strukturo, katere stabilna oblika obstaja pri temperaturah pod 488 °C. Lite (beta svinčev monoksid) je rumena trdna snov in ima ortorombično kristalno strukturo. Njegova stabilna oblika obstaja pri temperaturah nad 488 °C.

Obe obliki sta netopni v vodi, vendar se raztopita v kislinah, da tvorita soli, ki vsebujejo ion Pb 2+, ali v alkalijah, da tvorita plumbite, ki imajo ion PbO 2 2-. Litarg, ki nastane pri reakciji svinca z atmosferskim kisikom, je najpomembnejša tržna spojina tega kemičnega elementa. Snov se uporablja v velikih količinah neposredno in kot začetni material za proizvodnjo drugih svinčevih spojin.

Znatna količina PbO se porabi pri izdelavi svinčenih akumulatorskih plošč. Visokokakovostna steklovina (kristal) vsebuje do 30% kamna. To poveča lomni količnik stekla in ga naredi sijočega, trpežnega in prozornega. Litarg služi tudi kot sušilno sredstvo v lakih in se uporablja pri proizvodnji natrijevega svinca, ki se uporablja za odstranjevanje smrdljivih tiolov (organskih spojin, ki vsebujejo žveplo) iz bencina.

dioksid

V naravi PbO 2 obstaja kot rjavo-črni mineral plattnerit, ki se komercialno proizvaja iz triallad tetroksida z oksidacijo s klorom. Pri segrevanju razpade in proizvaja kisik in okside z nižjo stopnjo oksidacije svinca. PbO 2 se uporablja kot oksidant pri proizvodnji barvil, kemikalij, pirotehnike in alkoholov ter kot utrjevalec polisulfidnih gum.

Trisvinčev tetroksid Pb 3 O 4 (znan kot ali minij) se proizvaja z nadaljnjo oksidacijo PbO. Je oranžno rdeč do opečnato rdeč pigment, ki ga najdemo v barvah, odpornih proti koroziji, ki se uporabljajo za zaščito izpostavljenega železa in jekla. Reagira tudi z železovim oksidom in tvori ferit, ki se uporablja pri izdelavi trajnih magnetov.

Acetat

Tudi ekonomsko pomembna svinčeva spojina z oksidacijskim stanjem +2 je Pb(C 2 H 3 O 2) 2 acetat. Je vodotopna sol, pridobljena z raztapljanjem kamenja v koncentrirani ocetni kislini. Splošni obrazec, trihidrat, Pb(C 2 H 3 O 2) 2 · 3H 2 O, imenovan svinčev sladkor, se uporablja kot fiksativ pri barvanju tkanin in kot sušilno sredstvo v nekaterih barvah. Uporablja se tudi pri proizvodnji drugih svinčevih spojin in v obratih za cianidacijo zlata, kjer v obliki PbS služi za obarjanje topnih sulfidov iz raztopine.

Druge soli

Osnovni svinčev karbonat, sulfat in silikat so se nekoč pogosto uporabljali kot pigmenti za bele zunanje barve. Vendar pa od sredine dvajsetega stoletja. uporaba t.i svinčenih belih pigmentov se je znatno zmanjšalo zaradi skrbi glede njihove toksičnosti in s tem povezanih nevarnosti za zdravje ljudi. Iz istega razloga je uporaba svinčevega arzenata v insekticidih praktično prenehala.

Poleg glavnih oksidacijskih stanj (+4 in +2) ima lahko svinec negativne moči-4, -2, -1 v fazah Zintl (na primer BaPb, Na 8 Ba 8 Pb 6) ter +1 in +3 v svinčevih organskih spojinah, kot je heksametildiplumban Pb 2 (CH 3) 6.

(nm, koordinacijska števila so podana v oklepaju) Pb 4+ 0,079 (4), 0,092 (6), Pb 2+ 0,112 (4), 0,133 (6).

Vsebnost svinca v zemeljski skorji je 1,6-10 3% mase, v Svetovnem oceanu 0,03 µg/l (41,1 milijona ton), v rekah 0,2-8,7 µg/l. Znan pribl. 80, ki vsebujejo svinec, najpomembnejši med njimi je galenit ali svinčev lesk PbS. Mala industrijska Pomembna sta anglesit PbSO 4 in cerus-site PbCO 3. Svinec spremljajo Cu, Zn; Cd, Bi, Te in drugi dragoceni elementi. Narava ozadja 2·10 -9 -5·10 -4 μg/m 3 . Telo odraslega človeka vsebuje 7-15 mg svinca.

Lastnosti. Svinec je modrikasto sive barve in kristalizira v fasete. kubični Mreža tipa Cu, a - = 0,49389 nm, z = 4, prostor. Fm3m skupina. Svinec je eden izmed taljivih, težkih; tal. 327,50 °C, vrel. 1751 °C; gostota, 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). Svinec je slab prevodnik toplote in elektrike; 33,5 W/(m K) (manj kot 10 % Ag); temperaturni koeficient linearna ekspanzija svinca (čistost 99,997 %) v temperaturnem območju 0-320 °C je opisana z enačbo: a = 28,15·10 -6 t + 23,6·10 -9 t 2 °C -1 ; pri 20 °C r 20,648 μOhm cm (manj kot 10 % r Ag), pri 300 °C oziroma 460 °C. 47,938 in 104,878 μΩ cm. Pri -258,7 °C r svinca pade na 13,11·10 -3 μΩ·cm; pri 7,2 K preide v superprevodno stanje. Svinec je diamagneten, mag. občutljivost -0,12·10 -6. IN tekoče stanje svinec je tekoč, h v temperaturnem območju 330-800 °C se spreminja v 3,2-1,2 mPa s; g v območju 330-1000 °C je v območju (4,44-4,01)·10 -3 N/m.

Z vino je mehko, prožno in se zlahka zvije v tanke lističe. po Brinellu 25-40 MPa; s dvig 12-13 MPa, s stiskanje pribl. 50 MPa; se nanaša raztezek pri pretrganju 50-70 %. Znatno povečajte vsebnost svinca Na, Ca in Mg, vendar zmanjšajte njegovo kemično vsebnost. vzdržljivost. poveča protikorozijsko odpornost svinca (na delovanje H 2 SO 4). S Sb se poveča tudi kislinska odpornost svinca proti H 2 SO 4. Bi in Zn zmanjšata kislinsko odpornost svinca, Cd, Te in Sn pa tudi povečajo odpornost svinca proti utrujenosti. V svincu praktično ni rešitve. N 2, CO, CO 2, O 2, SO 2, H 2.

V kem. Svinec je precej inerten. Standardni vodnik -0,1265 V za Pb 0 /Pb 2+. Ko je suha, ne oksidira, ko je mokra, zbledi in se prekrije s filmom, ki se spremeni v prisotnost. CO 2 v glavnem 2PbCO 3 ·Pb(OH) 2. C svinec tvori niz: Pb 2 O, PbO (), PbO 2, Pb 3 O 4 () in Pb 2 O 3 (glej). Pri sobni temperaturi svinec ne reagira z razredčeno snovjo. žveplove in klorovodikove kisline, saj na njeni površini nastala težko topna filma PbSO 4 in PbC1 2 preprečujeta nadaljnjo. Konc. H 2 SO 4 (>80 %) in HC1 pri segrevanju. interakcija s svincem tvori r-rim spojine. Pb(HSO 4) 2 in H 4 [PbCl 6 ]. Svinec je odporen na fluorovodikovo kislino, vodne raztopine NH 3 in mnoge druge. org. do tja. Najboljša svinčena razredčila. HNO 3 in CH 3 COOH. V tem primeru nastaneta Pb(NO 3) 2 in Pb(CH 3 COO) 2. Svinec je opazno raztopljen. tudi v limoninem, mravljičnem in vinskem soku.

Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 : 2PbSO 4 + 2H 2 O

Pri interakciji Nastanejo soli Pb(IV) oziroma Pb(II). plumbati (IV) in plumbiti (II),npr Na 2 PbO 3, Na 2 PbO 2. Svinec se počasi raztaplja. v konc. raztopina s sproščanjem H 2 in tvorbo M 4 [Pb(OH) 6 ].

Pri segrevanju svinec reagira z in nastane. Z dušikovo kislino svinec daje Pb (N 3) 2, s segrevanjem - PbS (glej svinčeve halkogenide). ni značilno za svinec. Na nekaterih območjih najdemo brezbarvni tetrahidrid PbH 4. , zlahka razpade na Pb in H 2; nastal z delovanjem dil. klorovodikova kislina za Mg 2 Pb. Glej tudi Organolovin spojine.

potrdilo o prejemu. Osnovno Vir svinca je polimetalni sulfid. . Svinčevi in ​​drugi koncentrati se proizvajajo selektivno iz tistih, ki vsebujejo 1-5 % Pb. Koncentrat svinca običajno vsebuje 40-75% Pb, 5-10% Zn, do 5% Cu, pa tudi Bi. V REDU. 90% svinca je pridobljeno s tehnologijo, ki vključuje naslednje faze: aglomeracija sulfidnih koncentratov, redukcija rudnika. taljenje sintra in surovega svinca. Avtogeni procesi taljenja se razvijajo za izkoriščanje toplote izgorevanja.

Združevanje s tradicionalnim Proizvodnja svinca se izvaja na ravnih strojih s pihanjem ali odsesavanjem. V tem primeru se oksidira predvsem PbS. v tekočem stanju: 2PbS + 3O 2: 2PbO + 2SO 2. V naboj so dodani fluksi (SiO 2, CaCO 3, Fe 2 O 3), ki ob reakciji med seboj in s PbO tvorijo tekočo fazo, ki cementira naboj. V gotovem aglomeratu je predvsem svinec koncentriran v svinčevo silikatnem steklu, ki zavzema do 60% prostornine aglomerata. Zn, Fe, Si, Ca kristalizirajo v obliki kompleksnih spojin, ki tvorijo toplotno odporen okvir. Učinkovito (delovno) območje aglomeracije. avtomobili 6-95 m 2.

Končni aglomerat vsebuje 35-45% Pb in 1,2-3% S, del reza je v obliki. Produktivnost sintranja stroji za sintranje so odvisni od vsebnosti S v šarži in znašajo od 10 (slabi koncentrati) do 20 t/(m 2 · dan) (bogati koncentrati); glede na zgoreli S se giblje v območju 0,7-1,3 t/(m 2 · dan). Del, ki vsebuje 4-6% SO 2, se uporablja za proizvodnjo H 2 SO 4. Stopnja izkoriščenosti S je 40-50 %.

Nastali aglomerat se pošlje v redukcijo. taljenje v rudnikih. za taljenje svinca je pravokotna gred, ki jo tvorijo vodno hlajene škatle (kesoni). (ali mešanica zrak-kisik) se dovaja preko posebnega šobe (tuyeres), ki se nahajajo po celotnem obodu na dnu. niz kesonov. Talilna mešanica vključuje predvsem naložene so aglomerat in včasih kosovne reciklirane in sekundarne surovine. Ud. taljenje sintranja 50-80 t/(m 2 dan). Neposredna ekstrakcija svinca v surovi nafti 90-94%.

Namen taljenja je iz surovega materiala izločiti čim več svinca, Zn in odpadne snovi pa odstraniti v žlindro. Osnovno Razmerje grednega taljenja svinčevega aglomerata: PbO + CO: Pb + + CO 2. Kot kakovost se v mešanico vnese . Nekaj ​​svinca se z njim neposredno zmanjša. Za svinec je potrebno rahlo redukcijsko sredstvo. (O 2 10 -6 -10 -8 Pa). Poraba na maso aglomerata med taljenjem gredi je 8-14%. Pod temi pogoji se Zn in Fe ne reducirata in se spremenita v žlindro. prisoten v aglomeratu v obliki CuO in CuS. v pogojih taljenja na gredi se zlahka reducira in spremeni v svinec. Pri visoki vsebnosti Cu in S v aglomeratu med taljenjem gredi pride do samotvorbe. mat faza.

Osnovno komponente žlindre, ki tvorijo žlindro (80-85% teže žlindre) - FeO, SiO 2, CaO in ZnO - se pošljejo v nadaljnjo predelavo za ekstrakcijo Zn. V žlindro preide do 2-4 % Pb in ~20 % Cu, vsebnost teh oz. 0,5-3,5 in 0,2-1,5 %. Nastane med taljenjem v gredi (in aglomeracijo) služi kot surovina za ekstrakcijo redkih in.

Osnova avtogenih procesov taljenja svinca je eksotermna. raztopina PbS + O 2 : Pb + SO 2, sestavljena iz dveh stopenj:

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

Prednosti avtogenih metod pred tradicionalnimi. tehnologija: aglomeracija je izključena. , odpade redčenje koncentrata s talili, kar zmanjša izkoristek žlindre, izrabi toploto in odpravi (delno) porabo, poveča ekstrakcijo SO 2, kar poenostavi njihovo uporabo in poveča varnost v napravi. Industrija uporablja dva avtogena procesa: KIVTSET-TSS, razvit v ZSSR in implementiran v tovarni Ust-Kamenogorsk in v Italiji v tovarni Porto Vesme, ter ameriški postopek QSL.

Tehnologija taljenja po metodi KIVTSET-TSS: fino zmleta, dobro posušena polnitev, ki vsebuje koncentrat, se reciklira in s pomočjo gorilnika vbrizga tehnični O 2 v talilno komoro, kjer se pridobiva svinec in nastaja žlindra. (vsebujejo 20-40% SO 2) po čiščenju, vrnjeni v polnilo za taljenje, vstopijo v proizvodnjo H 2 SO 4. Grobi svinec in žlindra bosta ločena. pregrada pušča v elektroterm. usedalno peč, od koder se izpuščajo skozi pipe. doveden v polnjenje za presežek v območju taljenja.

Postopek QSL se izvaja v enoti tipa pretvornika. razdeljen s pregrado na cone. Granule se naložijo v talilno cono. koncentrat, talilni in tehnični O2. Žlindra vstopi v drugo cono, kjer se s pomočjo tuyerjev vpiha z mešanico premoga v prahu za svinec. Pri vseh metodah taljenja glavnega količina Zn (~80%) preide v žlindro. Za pridobivanje Zn, pa tudi preostalega svinca in nekaterih redkih kovin, se žlindra obdeluje z dimljenjem ali valjanjem.

Tako ali drugače pridobljen surovi svinec vsebuje 93-98 % Pb. Nečistoče v surovem svincu: Cu (1-5%), Sb, As, Sn (0,5-3%), Al (1-5 kg/t), Au (1-30%), Bi (0,05 -0,4%) . Surovi svinec se čisti pirometalurško ali (včasih) elektrolitsko.

Pirometalurški metodi se grobi svinec zaporedno odstrani: 1) baker z dvema operacijama: segregacijo in s pomočjo elementarnega S, pri čemer nastane Cu 2 S. Predhodni. (grobo) čiščenje iz Cu do vsebnosti 0,5-0,7% se izvaja v odsevnem ali elektrotermalnem z globokim svincem, ki ima temperaturno razliko v višini. interakcija na površini s koncentratom svinčevega sulfida, da nastane Cu-Pb mat. Mat se pošlje v proizvodnjo bakra ali samostojno. hidrometalurški obravnavati.

2) Kovinski, ki deluje na telur. Ni prisoten NaOH. selektivna interakcija s Te, pri čemer nastane Na 2 Te, ki priplava na površje in se raztopi v NaOH. Talina gre v predelavo za ekstrakcijo Te.

3), in odraža se antimonova oksidacija le-teh ali O 2. pri 700-800 °C ali NaNO 3 v prisotnosti. NaOH pri 420 °C. Alkalne taline se pošiljajo v hidrometalurške obrate. predelava NaOH iz njih in ekstrakcija Sb in Sn; As se odstrani v obliki Ca 3 (AsO 4) 2, ki se pošlje v zakop.

4) in zlato - s pomočjo Zn, ki selektivno reagira z raztopljenim svincem; Nastaneta AuZn 3, AgZn 3, ki priplavata na površje. Nastale ostanke odstranimo s površine za zadnji. predelavo v

Svinec je kemijski element z atomskim številom 82 in simbolom Pb (iz latinskega plumbum - ingot). Je težka kovina z gostoto večjo od gostote večine običajnih materialov; Svinec je mehak, voljan in se topi pri relativno nizkih temperaturah. Sveže odrezan svinec ima modrikasto bel odtenek; ob stiku z zrakom postane motno siva. Svinec je drugi najvišji atomsko število klasično stabilnih elementov in stoji na koncu treh glavnih razpadnih verig težjih elementov. Svinec je razmeroma nereaktiven posttranzicijski element. Njegov šibek kovinski značaj ponazarja njegova amfoterna narava (svinčevi oksidi in svinec reagirajo s kislinami in bazami) in nagnjenost k tvorbi kovalentnih vezi. Svinčeve spojine so običajno v oksidacijskem stanju +2 in ne +4, običajno z lažjimi člani ogljikovih skupin. Izjeme so na splošno omejene organske spojine. Tako kot lažji člani te skupine se tudi svinec veže nase; lahko tvori verige, obroče in poliedrske strukture. Svinec se zlahka pridobiva iz svinčevih rud in so ga poznali že prazgodovinski ljudje v zahodni Aziji. Glavna ruda svinca, galenit, pogosto vsebuje srebro, zanimanje za srebro pa je spodbudilo obsežno pridobivanje svinca in njegovo uporabo v Stari Rim. Proizvodnja svinca se je zmanjšala po padcu Rimskega cesarstva in ni dosegla enake ravni vse do industrijske revolucije. Trenutno je svetovna proizvodnja svinca približno deset milijonov ton na leto; sekundarna proizvodnja iz predelave predstavlja več kot polovico tega zneska. Svinec ima več lastnosti, zaradi katerih je uporaben: visoka gostota, nizka temperatura taljenje, plastičnost in relativna inertnost na oksidacijo. V kombinaciji z njegovo relativno številčnostjo in nizkimi stroški so ti dejavniki pripeljali do široke uporabe svinca v gradbeništvu, vodovodnih napeljavah, baterijah, kroglah, tehtnicah, spajkah, zlitinah kositra in svinca, taljivih zlitinah in zaščiti pred sevanjem. Konec 19. stoletja je bil svinec prepoznan kot zelo strupen in od takrat se je njegova uporaba postopoma zmanjševala. Svinec je nevrotoksin, ki se kopiči v mehkih tkiv in kosti, poškodujejo živčni sistem in povzročajo možganske motnje, pri sesalcih pa krvne bolezni.

Fizične lastnosti

Atomske lastnosti

Atom svinca ima 82 elektronov, razporejenih v elektronsko konfiguracijo 4f145d106s26p2. Kombinirana prva in druga ionizacijska energija – skupna energija, potrebna za odstranitev dveh 6p elektronov – je blizu energije kositra, zgornjega soseda svinca v skupini ogljika. Nenavadno je; Energije ionizacije se običajno premikajo navzdol po skupini, ko se zunanji elektroni elementa bolj oddaljujejo od jedra in so bolj zaščiteni z manjšimi orbitalami. Podobnost ionizacijskih energij je posledica redukcije lantanidov - zmanjšanja polmerov elementov od lantana (atomsko število 57) do lutecija (71) in relativno majhnih radijev elementov po hafniju (72). To je posledica slabe zaščite jedra z elektroni lantanida. Kombinirane prve štiri ionizacijske energije svinca presegajo energije kositra v nasprotju z napovedmi periodičnih trendov. Relativistični učinki, ki postanejo pomembni pri težjih atomih, prispevajo k temu vedenju. Eden takšnih učinkov je učinek inertnega para: 6s elektroni svinca neradi sodelujejo pri vezavi, zaradi česar je razdalja med bližnjimi atomi v kristalnem svincu nenavadno dolga. Lažje ogljikove skupine svinca tvorijo stabilne ali metastabilne alotrope s tetraedrično koordinirano in kovalentno vezano diamantno kubično strukturo. Energijski nivoji njihovih zunanjih s in p orbital so dovolj blizu, da omogočajo mešanje s štirimi hibridnimi orbitalami sp3. Pri svincu učinek inertnega para poveča razdaljo med njegovima s in p orbitalama, vrzeli pa ni mogoče premostiti z energijo, ki se bo sprostila z dodatnimi vezmi po hibridizaciji. Za razliko od diamantne kubične strukture svinec tvori kovinske vezi, v katerih so samo p-elektroni delokalizirani in razdeljeni med ione Pb2+. Zato ima svinec kubično strukturo, osredotočeno na ploskev, kot dvovalentni kovini enake velikosti, kalcij in stroncij.

Velike količine

Čisti svinec je svetlo srebrne barve s pridihom modre barve. Ob stiku z vlažnim zrakom zbledi, njegova senca pa je odvisna od prevladujočih razmer. Značilne lastnosti svinca vključujejo visoko gostoto, duktilnost in visoko odpornost proti koroziji (zaradi pasivacije). Zaradi goste kubične strukture in visoke atomske mase svinca je gostota 11,34 g/cm3, kar je več kot pri običajnih kovinah, kot so železo (7,87 g/cm3), baker (8,93 g/cm3) in cink (7,14 g). /cm3). Nekatere redkejše kovine imajo večjo gostoto: volfram in zlato imata gostoto 19,3 g/cm3, osmij, najgostejša kovina, pa ima gostoto 22,59 g/cm3, kar je skoraj dvakrat več kot svinec. Svinec je zelo mehka kovina s trdoto po Mohsu 1,5; lahko ga opraskamo z nohtom. Je precej voljna in nekoliko plastična. Modul nasipnosti svinca, merilo njegove enostavnosti stisljivosti, je 45,8 GPa. Za primerjavo, nasipni modul aluminija je 75,2 GPa; baker – 137,8 GPa; in mehko jeklo – 160-169 GPa. Natezna trdnost pri 12-17 MPa je nizka (za aluminij je 6-krat večja, za baker je 10-krat večja, za mehko jeklo pa 15-krat večja); lahko ga okrepimo z dodatkom majhne količine bakra ali antimona. Tališče svinca, 327,5 °C (621,5 °F), je nizko v primerjavi z večino kovin. Njegovo vrelišče je 1749 °C (3180 °F), kar je najnižje od elementov skupine ogljika. Električna upornost svinca pri 20 °C je 192 nanometrov, kar je skoraj za red velikosti več kot pri drugih industrijskih kovinah (baker pri 15,43 nΩ·m, zlato 20,51 nΩ·m in aluminij pri 24,15 nΩ·m). Svinec je superprevodnik pri temperaturah pod 7,19 K, kar je najvišja kritična temperatura od vseh superprevodnikov tipa I. Svinec je tretji največji elementarni superprevodnik.

Izotopi svinca

Naravni svinec je sestavljen iz štirih stabilnih izotopov z masnimi števili 204, 206, 207 in 208 ter sledi petih kratkoživih radioizotopov. Veliko število izotopov je skladno z dejstvom, da je število atomov svinca sodo. Svinec ima magično število protonov (82), za katere model jedrske lupine natančno napove posebej stabilno jedro. Svinec-208 ima 126 nevtronov, še eno čarobno število, ki lahko pojasni, zakaj je svinec-208 nenavadno stabilen. Glede na njegovo visoko atomsko število je svinec najtežji element, katerega naravni izotopi veljajo za stabilne. Ta naziv je prej nosil bizmut, ki ima atomsko številko 83, dokler leta 2003 niso odkrili, da njegov edini prvotni izotop, bizmut-209, razpada zelo počasi. Štirje stabilni izotopi svinca bi teoretično lahko podvrženi alfa razpadu v izotope živega srebra, pri čemer bi se sprostila energija, vendar tega nikoli niso opazili; njihova predvidena razpolovna doba se giblje od 1035 do 10189 let. Trije stabilni izotopi se pojavljajo v treh od štirih glavnih razpadnih verig: svinec-206, svinec-207 in svinec-208 so končni produkti razpada urana-238, urana-235 in torija-232; te verige razpada se imenujejo uranove serije, aktinijeve serije in torijeve serije. Njihova izotopska koncentracija v vzorcu naravne kamnine je močno odvisna od prisotnosti teh treh matičnih izotopov urana in torija. Na primer, relativna vsebnost svinca-208 se lahko spreminja od 52 % v običajnih vzorcih do 90 % v torijevih rudah, zato je standardna atomska masa svinca podana samo na eno decimalno mesto. Sčasoma se razmerje med svincem-206 in svincem-207 ter svincem-204 poveča, saj se prva dva dopolnjujeta z radioaktivnim razpadom težjih elementov, drugi pa ne; to omogoča nastanek vezi med svincem. Ko uran razpade v svinec, se njihove relativne količine spreminjajo; to je osnova za ustvarjanje urana-svinca. Poleg stabilnih izotopov, ki sestavljajo skoraj ves svinec, ki obstaja v naravi, obstajajo količine več radioaktivnih izotopov v sledovih. Eden od njih je svinec-210; čeprav je njegova razpolovna doba le 22,3 leta, so v naravi prisotne le majhne količine tega izotopa, ker svinec-210 nastaja skozi dolg razpadni cikel, ki se začne z uranom-238 (ki je na Zemlji prisoten milijarde let). Razpadne verige urana-235, torija-232 in urana-238 vsebujejo svinec-211, -212 in -214, tako da sledi vseh treh teh izotopov svinca naravno najdemo. Majhni sledovi svinca-209 izhajajo iz zelo redkega grozdnega razpada radija-223, enega od hčerinskih produktov naravnega urana-235. Svinec-210 je še posebej uporaben za pomoč pri ugotavljanju starosti vzorcev z merjenjem njegovega razmerja do svinca-206 (oba izotopa sta prisotna v isti verigi razpadanja). Skupno je bilo sintetiziranih 43 izotopov svinca z masnimi števili 178-220. Svinec-205 je najbolj stabilen z razpolovno dobo približno 1,5×107 let. [I] Drugi najstabilnejši je svinec-202, katerega razpolovna doba je približno 53.000 let, kar je daljše od katerega koli naravno prisotnega radioizotopa v sledovih. Oba sta izumrla radionuklida, ki sta nastala v zvezdah skupaj s stabilnimi izotopi svinca, vendar sta že zdavnaj razpadla.

kemija

Velika količina svinca, izpostavljenega vlažnemu zraku, tvori zaščitno plast različne sestave. Sulfit ali klorid sta lahko prisotna tudi v mestnem ali morskem okolju. Zaradi te plasti je velika količina svinca v zraku dejansko kemično inertna. Svinec v drobnem prahu je tako kot mnoge kovine piroforen in gori z modrikasto belim plamenom. Fluor reagira s svincem pri sobni temperaturi in tvori svinčev (II) fluorid. Reakcija s klorom je podobna, vendar zahteva segrevanje, saj nastala kloridna plast zmanjša reaktivnost elementov. Staljeni svinec reagira s halkogeni in tvori svinčeve (II) halkogenide. Svinčeve kovine ne napade razredčena žveplova kislina, ampak je raztopljena v koncentrirani obliki. Počasi reagira s klorovodikovo kislino in močno z dušikovo kislino, pri čemer nastanejo dušikovi oksidi in svinčev (II) nitrat. Organske kisline, kot je ocetna kislina, raztopijo svinec v prisotnosti kisika. Koncentrirane alkalije raztopijo svinec in tvorijo plumbite.

Anorganske spojine

Svinec ima dve glavni oksidacijski stopnji: +4 in +2. Štirovalentno stanje je skupno ogljikovi skupini. Dvovalentno stanje je redko za ogljik in silicij, manjše za germanij, pomembno (vendar ne prevladujoče) za kositer in bolj pomembno za svinec. To je razloženo z relativističnimi učinki, zlasti učinkom inertnih parov, ki se manifestira, ko velika razlika v elektronegativnosti med svincem in oksidnimi, halogenidnimi ali nitridnimi anioni, kar ima za posledico znatne delne pozitivne naboje na svincu. Posledično pride do močnejše kontrakcije 6s orbitale svinca kot 6p orbitale, zaradi česar je svinec zelo inerten v ionskih spojinah. To manj velja za spojine, v katerih svinec tvori kovalentne vezi z elementi podobne elektronegativnosti, kot je ogljik v organoleptičnih spojinah. V takih spojinah sta orbitali 6s in 6p enake velikosti, hibridizacija sp3 pa je energijsko še vedno ugodna. Svinec je tako kot ogljik v takih spojinah pretežno štirivalenten. Relativno velika razlika v elektronegativnosti svinca (II) pri 1,87 in svinca (IV) je 2,33. Ta razlika poudarja nasprotni trend povečevanja stabilnosti oksidacijskega stanja +4 z zmanjševanjem koncentracije ogljika; kositer ima za primerjavo vrednosti 1,80 v oksidacijskem stanju +2 in 1,96 v stanju +4.

Svinčeve (II) spojine so značilne za ne- organska kemija svinec Tudi močni oksidanti, kot sta fluor in klor, reagirajo s svincem pri sobni temperaturi in tvorijo samo PbF2 in PbCl2. Večina je manj ionskih kot druge kovinske spojine in so zato večinoma netopne. Svinčevi (II) ioni so običajno brezbarvni v raztopini in so delno hidrolizirani, da tvorijo Pb(OH)+ in končno Pb4(OH)4 (v katerem hidroksilni ioni delujejo kot premostitveni ligandi). Za razliko od kositrovih(II) ionov niso reducenti. Metode za ugotavljanje prisotnosti iona Pb2+ v vodi običajno temeljijo na obarjanju svinčevega (II) klorida z uporabo razredčene klorovodikove kisline. Ker je kloridna sol rahlo topna v vodi, se nato poskuša oboriti svinčev (II) sulfid z mehurčenjem vodikovega sulfida skozi raztopino. Svinčev monoksid obstaja v dveh polimorfih: rdeči α-PbO in rumeni β-PbO, slednji je stabilen samo nad 488 °C. To je najpogosteje uporabljena spojina svinca. Svinčev (II) hidroksid lahko obstaja samo v raztopini; znano je, da tvori plumbitne anione. Svinec običajno reagira s težjimi halkogeni. Svinčev sulfid je polprevodnik, fotoprevodnik in izjemno občutljiv infrardeči detektor. Druga dva halkogenida, svinčev selenid in svinčev telurid, sta tudi fotoprevodnika. Nenavadni so v tem, da njihova barva postaja svetlejša, čim nižja je skupina. Svinčevi dihalidi so dobro opisani; ti vključujejo diastatid in mešane halogenide, kot je PbFCl. Relativna netopnost slednjega je uporabna osnova za gravimetrično določanje fluora. Difluorid je bila prva trdna ionsko prevodna spojina, ki jo je odkril (leta 1834 Michael Faraday). Drugi dihalidi se razgradijo, ko so izpostavljeni ultravijolični ali vidni svetlobi, zlasti dijodid. Znanih je veliko svinčevih psevdohalogenidov. Svinec(II) tvori veliko število halogenidnih koordinacijskih kompleksov, kot so 2-, 4- in n5n-verižni anion. Svinčev (II) sulfat je netopen v vodi, tako kot sulfati drugih težkih dvovalentnih kationov. Svinčev (II) nitrat in svinčev (II) acetat sta zelo topna in se uporabljata pri sintezi drugih svinčevih spojin.

Znanih je več anorganske spojine svinec (IV) in so običajno močni oksidanti ali obstajajo samo v močno kislih raztopinah. Svinčev (II) oksid daje pri nadaljnji oksidaciji mešani oksid, Pb3O4. Opisan je kot svinčev (II,IV) oksid ali strukturno 2PbO·PbO2 in je najbolj znana mešana valenčna spojina svinca. Svinčev dioksid je močan oksidant, ki lahko oksidira klorovodikovo kislino v plin klor. To je zato, ker je pričakovani PbCl4, ki naj bi nastal, nestabilen in se spontano razgradi na PbCl2 in Cl2. Podobno kot svinčev monoksid lahko tudi svinčev dioksid tvori penaste anione. Svinčev disulfid in svinčev diselenid sta stabilna pri visokih tlakih. Svinčev tetrafluorid, rumen kristalinični prah, je stabilen, vendar manj kot difluorid. Svinčev tetraklorid (rumeno olje) razpade pri sobni temperaturi, svinčev tetrabromid je še manj stabilen, obstoj svinčevega tetrajodida pa je sporen.

Druga oksidacijska stanja

Nekatere svinčeve spojine obstajajo v formalnih oksidacijskih stanjih, ki niso +4 ali +2. Svinec (III) se lahko proizvaja kot vmesni produkt med svincem (II) in svincem (IV) v večjih organoleptičnih kompleksih; to oksidacijsko stanje je nestabilno, ker so tako svinčev (III) ion kot večji kompleksi, ki ga vsebujejo, radikali. Enako velja za svinec(I), ki ga lahko najdemo v takih vrstah. Znani so številni mešani svinčevi oksidi (II, IV). Ko se PbO2 segreje na zraku, postane Pb12O19 pri 293 °C, Pb12O17 pri 351 °C, Pb3O4 pri 374 °C in končno PbO pri 605 °C. Drugi seskvioksid Pb2O3 je mogoče pridobiti z visok krvni pritisk skupaj z več nestehiometričnimi fazami. Številni od teh kažejo pomanjkljive strukture fluorita, v katerih so nekateri atomi kisika nadomeščeni s prazninami: PbO lahko vidimo, da ima to strukturo, pri čemer manjkajo vse nadomestne plasti atomov kisika. Negativna oksidacijska stanja se lahko pojavijo kot faze Zintl, kot v primeru Ba2Pb, pri čemer je svinec formalno svinec (-IV), ali kot v primeru na kisik občutljivih obročastih ali poliedrskih grozdnih ionov, kot je trigonalni bipiramidni ion Pb52-i, kjer sta dva atoma svinca svinec (- I), trije pa svinec (0). V takšnih anionih vsak atom sedi na poliedrskem vozlišču in prispeva dva elektrona k vsaki kovalentni vezi na robu svojih sp3 hibridnih orbital, pri čemer sta preostala dva zunanji osamljeni par. Nastanejo lahko v tekočem amoniaku z redukcijo svinca z natrijem.

Svinčevo organska spojina

Svinec lahko tvori veččlenske verige, lastnost, ki si jo deli s svojim lažjim homologom, ogljikom. Njegova sposobnost za to je veliko manjša, ker je energija vezi Pb-Pb triinpolkrat nižja od energije vezi C-C. Sam s seboj lahko svinec gradi vezi med kovino in kovino do tretjega reda. Z ogljikom svinec tvori svinčeve organske spojine, ki so podobne tipičnim organskim spojinam, vendar običajno manj stabilne (zaradi šibkosti vezi Pb-C). Zaradi tega je organokovinska kemija svinca veliko manj široka kot pri kositru. Svinec prednostno tvori organske spojine (IV), tudi če se ta tvorba začne z anorganskimi svinčevimi (II) reagenti; znanih je zelo malo organolatnih(II) spojin. Najbolje opredeljeni izjemi sta Pb 2 in Pb (η5-C5H5)2. Svinčev analog najpreprostejše organske spojine, metana, je plumban. Plumban lahko nastane z reakcijo med kovinskim svincem in atomskim vodikom. Dva enostavna derivata, tetrametiladin in tetraetil alid, sta najbolj znani organsko svinčevi spojini. Te spojine so relativno stabilne: tetraetilid začne razpadati šele pri 100 °C ali ko je izpostavljen sončni svetlobi ali ultravijoličnemu sevanju. (Tetrafenil svinec je še bolj termično stabilen, razpade pri 270 °C). S kovinskim natrijem svinec zlahka tvori ekvimolarno zlitino, ki reagira z alkil halidi in tvori organokovinske spojine, kot je tetraetil alid. Izkorišča se tudi oksidativna narava številnih organokovinskih spojin: svinčev tetraacetat je pomemben laboratorijski oksidacijski reagent v organski kemiji, tetraetil alid pa je bil proizveden v večjih količinah kot katera koli druga organokovinska spojina. Druge organske spojine so manj kemično stabilne. Za številne organske spojine ni analoga svinca.

Izvor in razširjenost

V vesolju

Obilje svinca na delec v sončnem sistemu je 0,121 ppm (delcev na milijardo). Ta številka je dvainpolkrat večja od platine, osemkrat večja od živega srebra in 17-krat večja od zlata. Količina svinca v vesolju se počasi povečuje, saj najteži atomi (ki so vsi nestabilni) postopoma razpadajo v svinec. Obilje svinca v sončnem sistemu se je od njegovega nastanka pred 4,5 milijarde let povečalo za približno 0,75 %. Tabela številčnosti izotopov sončnega sistema kaže, da je svinec kljub razmeroma visokemu atomskemu številu bolj razširjen kot večina drugih elementov z atomskim številom nad 40. Prvotni svinec, ki vsebuje izotope svinec-204, svinec-206, svinec-207, in svinec -208- sta nastala predvsem s ponavljajočimi se procesi zajemanja nevtronov, ki se pojavljajo v zvezdah. Dva glavna načina zajema sta s- in r-procesi. V procesu s (s pomeni počasen) so zajemi ločeni z leti ali desetletji, kar omogoča beta razpad manj stabilnih jeder. Stabilno jedro talija-203 lahko zajame nevtron in postane talij-204; ta snov je podvržena beta razpadu, pri čemer nastane stabilni svinec-204; ko zajame drug nevtron, postane svinec-205, katerega razpolovna doba je približno 15 milijonov let. Nadaljnja ujetja vodijo do nastanka svinca-206, svinca-207 in svinca-208. Ko je zajet še en nevtron, postane svinec-208 svinec-209, ki hitro razpade na bizmut-209. Ko je zajet še en nevtron, bizmut-209 postane bizmut-210, katerega beta razpade na polonij-210 in alfa razpade na svinec-206. Cikel se torej konča pri svincu-206, svincu-207, svincu-208 in bizmutu-209. V r-procesu (r pomeni "hiter") se zajem zgodi hitreje, kot lahko jedra razpadejo. To se zgodi v okoljih z visoko gostoto nevtronov, kot je supernova ali združitev dveh nevtronske zvezde. Nevtronski tok je lahko reda velikosti 1022 nevtronov na kvadratni centimeter na sekundo. Postopek R ne tvori toliko svinca kot postopek s. Ponavadi se ustavi, ko z nevtroni bogata jedra dosežejo 126 nevtronov. Na tej točki se nevtroni nahajajo v polnih lupinah v atomskem jedru in težje jih je energijsko zadržati. Ko se nevtronski tok zmanjša, njihova beta jedra razpadejo v stabilne izotope osmija, iridija in platine.

Na tleh

Svinec je razvrščen kot halkofil po Goldschmidtovi klasifikaciji, kar pomeni, da se običajno pojavlja v kombinaciji z žveplom. Redko ga najdemo v svoji naravni kovinski obliki. Številni svinčevi minerali so razmeroma lahki in so v zgodovini Zemlje ostali v skorji, namesto da bi potonili globlje v notranjost Zemlje. To pojasnjuje razmeroma visoko vsebnost svinca v lubju, 14 ppm; je 38. najpogostejši element v skorji. Glavni mineral svinca je galenit (PbS), ki ga najdemo predvsem v cinkovih rudah. Večina drugih mineralov svinca je na nek način povezanih z galenitom; bulangerit, Pb5Sb4S11, je mešani sulfid, pridobljen iz galenita; anglezit, PbSO4, je produkt oksidacije galenita; in serusit ali bela svinčena ruda, PbCO3, je produkt razgradnje galenita. Arzen, kositer, antimon, srebro, zlato, baker in bizmut so običajne nečistoče v svinčevih mineralih. Svetovni viri svinca presegajo 2 milijardi ton. Znatne zaloge svinca so odkrili v Avstraliji, na Kitajskem, na Irskem, v Mehiki, Peruju, na Portugalskem, v Rusiji in ZDA. Globalne zaloge – viri, ki jih je ekonomsko upravičeno črpati – so leta 2015 znašale 89 milijonov ton, od tega 35 milijonov v Avstraliji, 15,8 milijona na Kitajskem in 9,2 milijona v Rusiji. Tipične koncentracije svinca v ozadju ne presegajo 0,1 μg/m3 v ozračju; 100 mg/kg v tleh; in 5 µg/L v sladki vodi in morski vodi.

Etimologija

Sodobna angleška beseda "lead" je germanskega izvora; izvira iz srednje angleščine in stare angleščine (z dolgim ​​znakom nad samoglasnikom "e", kar pomeni, da je samoglasniški zvok te črke dolg). Stara angleška beseda izhaja iz hipotetično rekonstruirane protogermanske *lauda- (»svinec«). Po sprejeti lingvistični teoriji je ta beseda "rodila" potomce v več germanskih jezikih s popolnoma enakim pomenom. Izvor protogermanskega *lauda znotraj jezikovne skupnosti ni jasen. Po eni hipotezi ta beseda izhaja iz protoindoevropskega *lAudh- (»svinec«). Druga hipoteza je, da je beseda izposojenka iz protokeltskega *ɸloud-io- ("svinec"). Beseda je povezana z latinsko plumbum, ki je elementu dala kemični simbol Pb. Beseda *ɸloud-io- je lahko tudi vir protogermanskega *bliwa- (ki prav tako pomeni "svinec"), iz katerega izhaja nemški Blei. Ime kemijskega elementa ni povezano z glagolom istega črkovanja, ki izhaja iz protogermanskega *layijan- (»voditi«).

Zgodba

Ozadje in zgodnja zgodovina

Kovinske svinčene kroglice iz let 7000–6500 pred našim štetjem, najdene v Mali Aziji, lahko predstavljajo prvi primer taljenja kovin. Takrat je bil svinec malo (če sploh) uporaben zaradi svoje mehkobe in dolgočasnega videza. Glavni razlog za širjenje proizvodnje svinca je bila njegova povezava s srebrom, ki ga je bilo mogoče proizvesti z žganjem galenita (pogostega minerala svinca). Stari Egipčani so prvi začeli uporabljati svinec v kozmetiki, kar se je razširilo v staro Grčijo in še dlje. Egipčani so morda uporabljali svinec kot grezilo v ribiških mrežah in za izdelavo glazur, kozarcev, emajlov in nakita. Različne civilizacije v rodovitnem polmesecu so uporabljale svinec kot pisalni material, kot valuto in v gradbeništvu. Svinec so na starodavnem kitajskem kraljevem dvoru uporabljali kot stimulans, kot denar in kot kontracepcijsko sredstvo. V civilizaciji doline Inda in Mezoamerikancih so svinec uporabljali za izdelavo amuletov; Ljudstva vzhodne in južne Afrike so uporabljala svinec pri vlečenju žice.

Klasična doba

Ker se je srebro pogosto uporabljalo kot okrasni material in menjalno sredstvo, so od leta 3000 pr. n. št. v Mali Aziji začeli obdelovati nahajališča svinca; kasneje so bila nahajališča svinca razvita v regijah Egejskega morja in Loriona. Te tri regije so skupaj prevladovale v proizvodnji izkopanega svinca do približno leta 1200 pr. Od leta 2000 pred našim štetjem so Feničani delali v rudnikih na Iberskem polotoku; do leta 1600 pr Rudniki svinca so obstajali na Cipru, v Grčiji in na Siciliji. Teritorialna širitev Rima v Evropi in Sredozemlju ter razvoj rudarstva je privedla do tega, da je območje postalo največji proizvajalec svinca v klasični dobi, z letno proizvodnjo, ki je dosegla 80.000 ton. Tako kot njihovi predhodniki so tudi Rimljani pridobivali svinec predvsem kot stranski produkt pri taljenju srebra. Vodilni proizvajalci so bili Srednja Evropa, Velika Britanija, Balkan, Grčija, Anatolija in Španija, ki predstavljajo 40 % svetovne proizvodnje svinca. Svinec so v rimskem imperiju uporabljali za izdelavo vodovodnih cevi; Latinska beseda za to kovino, plumbum, je vir angleške besede plumbing. Enostavnost ravnanja s to kovino in njena odpornost proti koroziji sta zagotovili njeno široko uporabo na drugih področjih, vključno z farmacevtski izdelki, strešne kritine, denar in vojaške zaloge. Pisci tistega časa, kot so Cato Starejši, Columella in Plinij Starejši, so priporočali svinčene posode za pripravo sladil in konzervansov, dodanih vinu in hrani. Svinec je dal prijeten okus zaradi tvorbe "svinčevega sladkorja" (svinčev (II) acetat), bakrene ali bronaste posode pa so lahko dale jedem grenak okus zaradi tvorbe verdigrisa. Ta kovina je bila daleč najpogostejši material v klasični antiki in Primerno je omeniti (rimsko) svinčeno dobo. Rimljani so svinec uporabljali tako pogosto kot plastiko pri nas. Rimski avtor Vitruvij je poročal o nevarnostih, ki bi jih svinec lahko predstavljal za zdravje, sodobni pisci pa so predlagal, da je imela zastrupitev s svincem pomembno vlogo pri zatonu rimskega imperija.[l] Drugi raziskovalci so kritizirali takšne trditve in na primer poudarili, da ni vseh bolečin v trebuhu povzročila zastrupitev s svincem.Glede na arheološke raziskave so rimske svinčene cevi povečana vsebnost svinca v vodi iz pipe, vendar takšen učinek "ni verjetno res škodljiv." Žrtve zastrupitve s svincem so začeli imenovati "saturnini" v čast strašnega očeta bogov, Saturna. V povezavi s tem so svinec veljal za "očeta" vseh kovin. Njegov status v rimski družbi je bil nizek, ker je bil lahko dostopen in poceni.

Zmeda s kositrom in antimonom

V klasični dobi (in še pred 17. stoletjem) kositra pogosto niso razlikovali od svinca: Rimljani so svinec imenovali plumbum nigrum (»črni svinec«) in kositer plumbum candidum (»lahki svinec«). Povezavo med svincem in kositrom je mogoče zaslediti v drugih jezikih: beseda "olovo" v češčini pomeni "svinec", v ruščini pa sorodno olovo pomeni "kositer". Poleg tega je svinec tesno povezan z antimonom: oba elementa se običajno pojavljata v obliki sulfidov (galenit in stibnit), pogosto skupaj. Plinij je napačno zapisal, da stibnit pri segrevanju proizvaja svinec namesto antimona. V državah, kot sta Turčija in Indija, se je prvotno perzijsko ime za antimon nanašalo na antimonov sulfid ali svinčev sulfid, v nekaterih jezikih, kot je ruščina, pa so ga imenovali antimon.

Srednji vek in renesansa

Rudarstvo svinca v Zahodni Evropi se je po padcu Zahodnega rimskega cesarstva zmanjšalo, arabska Iberija je bila edina regija s precejšnjo proizvodnjo svinca. Največjo proizvodnjo svinca so opazili v Južni in Vzhodna Azija, zlasti na Kitajskem in v Indiji, kjer se je močno povečalo pridobivanje svinca. V Evropi je proizvodnja svinca začela oživljati šele v 11. in 12. stoletju, kjer so svinec spet uporabljali za kritine in cevi. Od 13. stoletja se svinec uporablja za izdelavo vitražov. V evropski in arabski tradiciji alkimije je veljal svinec (simbol Saturna v evropski tradiciji) za nečisto navadno kovino, ki se lahko z ločevanjem, čiščenjem in uravnoteženjem njegovih sestavnih delov spremeni v čisto zlato. V tem obdobju se je vse pogosteje uporabljal svinec za onesnaženje vina. Uporaba takega vina je bila leta 1498 z ukazom papeža prepovedana, saj je bilo ocenjeno kot neprimerno za uporabo pri svetih obredih, a so ga pili še naprej, kar je vodilo do množičnih zastrupitev vse do konca 18. stoletja. Svinec je bil ključni material v delih tiskarskega stroja, ki je bil izumljen okoli leta 1440; tiskarski delavci so redno vdihavali svinčev prah, kar je povzročalo zastrupitev s svincem. Približno v istem času so izumili strelno orožje in svinec, čeprav je bil dražji od železa, je postal glavni material za izdelavo nabojev. Bilo je manj nevarno za železne cevi pušk, imelo je večjo gostoto (kar je omogočilo boljše zadrževanje hitrosti), njegovo nižje tališče pa je olajšalo izdelavo nabojev, saj jih je bilo mogoče izdelati z lesnim ognjem. Svinec v obliki beneške keramike je bil med zahodnoevropskimi aristokracijami široko uporabljen v kozmetiki, saj so beljeni obrazi veljali za znak skromnosti. Praksa se je kasneje razširila na bele lasulje in črtala za oči in izginila šele med francosko revolucijo v poznem 18. stoletju. Podobna moda se je pojavila na Japonskem v 18. stoletju s prihodom gejš, praksa, ki se je nadaljevala v 20. stoletju. »Beli obrazi so poosebljali vrlino japonskih žensk,« in svinec so pogosto uporabljali kot belilno sredstvo.

Zunaj Evrope in Azije

V Novem svetu so svinec začeli proizvajati kmalu po prihodu evropskih naseljencev. Najzgodnejša zabeležena proizvodnja svinca sega v leto 1621 v angleški koloniji Virginia, štirinajst let po njeni ustanovitvi. V Avstraliji je bil prvi rudnik, ki so ga odprli kolonisti na celini, vodilni rudnik leta 1841. V Afriki je bilo rudarjenje in taljenje svinca znano v Benue-Taure in spodnjem delu reke Kongo, kjer so svinec uporabljali za trgovino z Evropejci in kot valuto do 17. stoletja, dolgo pred prepirom za Afriko.

Industrijska revolucija

V drugi polovici 18. stoletja je v Veliki Britaniji, kasneje pa še v celinski Evropi in ZDA, potekala industrijska revolucija. To je bilo prvič, da je stopnja proizvodnje svinca kjerkoli na svetu presegla tisto v Rimu. Velika Britanija je bila vodilni proizvajalec svinca, vendar je ta status izgubila do sredine 19. stoletja z izčrpanjem rudnikov in razvojem rudarjenja svinca v Nemčiji, Španiji in ZDA. Do leta 1900 so bile ZDA vodilne v svetu v proizvodnji svinca, druge neevropske države – Kanada, Mehika in Avstralija – pa so začele znatno proizvajati svinec; proizvodnja zunaj Evrope se je povečala. Pomemben del povpraševanja po svincu je bil za vodovodne instalacije in barve – takrat se je redno uporabljala svinčena barva. Takrat več ljudi(delavski razred) so bili izpostavljeni kovinam in povečali so se primeri zastrupitev s svincem. To je privedlo do raziskav o učinkih uživanja svinca na telo. Izkazalo se je, da je svinec bolj nevaren v obliki dima kot trdna kovina. Ugotovljena je bila povezava med zastrupitvijo s svincem in protinom; Britanski zdravnik Alfred Baring Garrod je ugotovil, da je bila tretjina njegovih bolnikov s protinom vodovodarji in umetniki. Učinke kronične izpostavljenosti svincu, vključno z duševnimi motnjami, so proučevali tudi v 19. stoletju. Prvi zakoni za zmanjšanje zastrupitev s svincem v tovarnah so bili uvedeni v 1870-ih in 1880-ih v Združenem kraljestvu.

Nov čas

Nadaljnji dokazi o nevarnosti, ki jo predstavlja svinec, so bili odkriti v poznem 19. in zgodnjem 20. stoletju. Mehanizmi škode so bili bolje razumljeni in svinčena slepota je bila dokumentirana. Države v Evropi in Združenih državah so si začele prizadevati za zmanjšanje količine svinca, s katerim ljudje pridejo v stik. Združeno kraljestvo je leta 1878 uvedlo obvezne inšpekcije v tovarnah in leta 1898 imenovalo prvega tovarniškega zdravstvenega inšpektorja; kot rezultat tega so poročali o 25-kratnem zmanjšanju primerov zastrupitve s svincem od leta 1900 do 1944. Zadnja večja izpostavljenost ljudi svincu je bil dodatek tetraetil etra bencinu kot sredstva proti detonaciji, praksa, ki se je začela v Združenih državah leta 1921. V ZDA in Evropski uniji so ga do leta 2000 opustili. Večina evropskih držav je do leta 1930 prepovedala svinčeno barvo, ki se zaradi neprosojnosti in vodoodpornosti običajno uporablja za notranjo dekoracijo. Vpliv je bil pomemben: v zadnji četrtini 20. stoletja je odstotek ljudi s preseženimi ravnmi svinca v krvi padel z več kot treh četrtin prebivalstva Združenih držav na nekaj več kot dva odstotka. Glavni svinčeni izdelek do konca 20. stoletja je bila svinčeno-kislinska baterija, ki ni predstavljala neposredne nevarnosti za ljudi. Od leta 1960 do 1990 se je proizvodnja svinca v zahodnem bloku povečala za tretjino. Delež vzhodnega bloka v svetovni proizvodnji svinca se je od leta 1950 do 1990 potrojil z 10 % na 30 %, pri čemer je bila Sovjetska zveza sredi 70. in 80. let največja svetovna proizvajalka svinca, Kitajska pa je začela obsežno proizvodnjo svinca v poznih 20. letih. stoletja. Za razliko od evropskih komunističnih držav je bila Kitajska sredi 20. stoletja večinoma neindustrializirana država; leta 2004 je Kitajska prehitela Avstralijo kot največja proizvajalka svinca. Tako kot pri evropski industrializaciji je tudi na Kitajskem svinec negativno vplival na zdravje.

Proizvodnja

Proizvodnja svinca po vsem svetu narašča zaradi njegove uporabe v svinčenih akumulatorjih. Obstajata dve glavni kategoriji izdelkov: primarni, iz rud; in sekundarno, iz odpadkov. V letu 2014 je bilo iz primarne proizvodnje proizvedenih 4,58 milijona ton svinca, iz sekundarne proizvodnje pa 5,64 milijona ton. Letos so vodilne tri proizvajalke izkopanega svinčevega koncentrata Kitajska, Avstralija in ZDA. Prve tri proizvajalke rafiniranega svinca vodijo Kitajska, ZDA in Južna Koreja. Glede na poročilo Mednarodnega združenja strokovnjakov za kovine iz leta 2010 je skupna količina uporabljenega svinca, ki se nakopiči, izpusti ali razprši v okolje na svetovni ravni na prebivalca, 8 kg. Pomemben del te količine se pojavi v razvitejših državah (20–150 kg na prebivalca) in ne v manj razvitih državah (1–4 kg na prebivalca). Proizvodni procesi za primarni in sekundarni svinec so podobni. Nekateri primarni proizvodni obrati svoje dejavnosti zdaj dopolnjujejo s svinčeno pločevino, kar je trend, ki se bo v prihodnosti verjetno povečal. Z ustreznimi proizvodnimi metodami se sekundarni svinec ne razlikuje od primarnega. Odpadne kovine iz gradbeništva so običajno precej čiste in jih je mogoče pretopiti brez potrebe po taljenju, čeprav je včasih potrebna destilacija. Tako je proizvodnja sekundarnega svinca glede na energetske potrebe cenejša od proizvodnje primarnega svinca, pogosto za 50 % ali več.

Osnove

Večina svinčevih rud vsebuje nizek odstotek svinca (visoko kakovostne rude imajo tipično vsebnost svinca 3–8 %), ki ga je treba za ekstrakcijo koncentrirati. Med začetno predelavo so rude običajno podvržene drobljenju, ločevanju trdnih delcev, mletju, penasti flotaciji in sušenju. Nastali koncentrat, ki vsebuje 30-80% utežnega deleža svinca (običajno 50-60%), se nato pretvori v (nečisto) svinčeno kovino. Obstajata dva glavna načina za to: dvostopenjski postopek, ki vključuje žganje, ki mu sledi odstranitev iz plavža, ki se izvaja v ločenih posodah; ali neposredni postopek, pri katerem se ekstrakcija koncentrata izvede v eni posodi. Slednja metoda je postala pogostejša, čeprav je prva še vedno pomembna.

Dvostopenjski postopek

Najprej se sulfidni koncentrat praži na zraku, da oksidira svinčev sulfid: 2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 Prvotni koncentrat ni bil čisti svinčev sulfid, pri praženju pa nastanejo svinčev oksid in mešanica sulfatov in silikatov svinca in druge kovine, ki jih vsebuje ruda. Ta surovi svinčev oksid se v koksarni reducira v (spet nečisto) kovino: 2 PbO + C → Pb + CO2. Nečistoče so predvsem arzen, antimon, bizmut, cink, baker, srebro in zlato. Talino obdelamo v reverberacijski peči z zrakom, paro in žveplom, ki oksidira nečistoče, razen srebra, zlata in bizmuta. Oksidirani onesnaževalci plavajo na vrhu taline in se posnamejo. Kovinsko srebro in zlato se odstranita in pridobita ekonomično s postopkom Parkes, pri katerem se svincu doda cink. Cink raztaplja srebro in zlato, ki ju je mogoče ločiti in obnoviti, če se ne mešata s svincem. Razsrebreni svinec se sprosti z bizmutom po metodi Betterton-Kroll, pri čemer se obdela s kovinskim kalcijem in magnezijem. Nastala žlindra, ki vsebuje bizmut, se lahko odstrani. Zelo čist svinec je mogoče pridobiti z elektrolitsko obdelavo taljenega svinca po Bettsovem postopku. Nečiste svinčeve anode in čiste svinčeve katode so nameščene v svinčev fluorosilikatni (PbSiF6) elektrolit. Po uporabi električnega potenciala se nečisti svinec na anodi raztopi in odloži na katodo, pri čemer ostane velika večina nečistoč v raztopini.

Neposredni postopek

Pri tem postopku se svinčev ingot in žlindra pridobi neposredno iz svinčevih koncentratov. Koncentrat svinčevega sulfida se stopi v peči in oksidira v svinčev monoksid. Ogljik (koks ali premogov plin) se doda staljenemu naboju skupaj s talili. Tako se svinčev monoksid reducira v kovinski svinec sredi žlindre, bogate s svinčevim monoksidom. Do 80 % svinca v visoko koncentriranih krmnih koncentratih je mogoče dobiti v obliki ingotov; preostalih 20% tvori žlindro, bogato s svinčevim monoksidom. Pri surovinah nizke kakovosti se lahko ves svinec oksidira v žlindro visoke kakovosti. Svinec se nadalje proizvaja iz visokokakovostne (25-40 %) žlindre z zgorevanjem ali podmorskim vbrizgavanjem goriva, pomožno električno pečjo ali kombinacijo obeh metod.

Alternative

Raziskave se nadaljujejo v smeri čistejšega in manj energetsko intenzivnega postopka rudarjenja svinca; njegova glavna pomanjkljivost je, da se bodisi preveč svinca izgubi kot odpadek oz alternativne metode povzroči visoko vsebnost žvepla v nastali svinčevi kovini. Hidrometalurška ekstrakcija, pri kateri nečiste svinčeve anode potopimo v elektrolit in čisti svinec nanesemo na katodo, je metoda, ki ima lahko potencial.

Sekundarna metoda

Taljenje, ki je sestavni del primarne proizvodnje, se med sekundarno proizvodnjo pogosto preskoči. To se zgodi le, ko je svinčena kovina močno oksidirana. Ta postopek je podoben procesu primarne ekstrakcije v plavžu ali rotacijski peči, pri čemer je pomembna razlika večja variabilnost izkoristkov. Postopek taljenja svinca je več sodobna metoda, ki lahko deluje kot nadaljevanje primarne proizvodnje; Baterijska pasta iz odpadnih svinčeno-kislinskih baterij odstrani žveplo z obdelavo z alkalijami, nato pa se obdela v peči na premog v prisotnosti kisika, kar povzroči nastanek nečistega svinca, pri čemer je najpogostejša nečistoča antimon. Recikliranje sekundarnega svinca je podobno predelavi primarnega svinca; Nekateri postopki rafiniranja se lahko preskočijo, odvisno od obdelanega materiala in njegove morebitne kontaminacije, pri čemer sta bizmut in srebro najpogosteje sprejeti nečistoči. Med viri svinca za odlaganje so najpomembnejši svinčevi akumulatorji; Pomembni so tudi svinčene cevi, pločevina in kabelski plašč.

Aplikacije

V nasprotju s splošnim prepričanjem grafit v lesenih svinčnikih nikoli ni bil izdelan iz svinca. Ko je bil svinčnik ustvarjen kot orodje za navijanje grafita, se je posebna vrsta uporabljenega grafita imenovala plumbago (dobesedno za svinec ali svinčeno lutko).

Elementarna oblika

Svinčena kovina ima več uporabnih mehanskih lastnosti, vključno z visoko gostoto, nizkim tališčem, duktilnostjo in relativno inertnostjo. Številne kovine so v nekaterih od teh vidikov boljše od svinca, vendar jih je na splošno manj in jih je težje pridobiti iz njihovih rud. Toksičnost svinca je povzročila postopno opuščanje nekaterih njegovih uporab. Svinec se je uporabljal za izdelavo nabojev vse od izuma v srednjem veku. Svinec je poceni; njegovo nizko tališče pomeni, da je strelivo za osebno orožje mogoče uliti z minimalno uporabo tehnične opreme; Poleg tega je svinec gostejši od drugih običajnih kovin, kar mu omogoča boljše vzdrževanje hitrosti. Izraženi so bili pomisleki, da bi lahko svinčene krogle, ki se uporabljajo za lov, povzročile škodo okolju. Njegova visoka gostota in odpornost proti koroziji sta bili uporabljeni v številnih povezanih aplikacijah. Svinec se uporablja kot kobilica na ladjah. Njegova teža mu omogoča, da uravnava učinek napenjanja vetra na jadra; ker je tako gosta, zavzame malo volumna in zmanjša odpornost na vodo. Svinec se uporablja pri potapljanju, da prepreči sposobnost potapljača, da lebdi na površini. Leta 1993 so podnožje poševnega stolpa v Pisi stabilizirali s 600 tonami svinca. Zaradi svoje odpornosti proti koroziji se svinec uporablja kot zaščitni ovoj za podmorske kable. Svinec se uporablja v arhitekturi. Svinčene pločevine se uporabljajo kot strešni materiali, obloge, obrobe, žlebovi in ​​žlebovi ter strešni parapeti. Svinčene letve se uporabljajo kot dekorativni material za pritrditev svinčenih plošč. Svinec se še vedno uporablja pri izdelavi kipov in skulptur. V preteklosti so svinec pogosto uporabljali za uravnoteženje avtomobilskih koles; Zaradi okoljskih razlogov se ta uporaba postopoma opušča. Bakrovim zlitinam, kot sta medenina in bron, dodajajo svinec, da izboljšajo njihovo obdelovalnost in mazalne lastnosti. Ker je skoraj netopen v bakru, svinec tvori trde kroglice v nepopolnostih v zlitini, kot so meje zrn. V nizkih koncentracijah in tudi kot mazivo kroglice preprečujejo nastajanje odkruškov med delovanjem zlitine in s tem izboljšajo obdelovalnost. Ležaji uporabljajo bakrove zlitine z višjo koncentracijo svinca. Svinec zagotavlja mazanje, baker pa nosilno podporo. Zahvaljujoč svojemu visoka gostota, atomsko število in sposobnost oblikovanja, se svinec uporablja kot ovira za absorpcijo zvoka, vibracij in sevanja. Svinec nima naravnih resonančnih frekvenc, zato se svinčena pločevina uporablja kot zvočno izolirana plast v stenah, tleh in stropih zvočnih studiev. Organske piščale so pogosto narejene iz svinčeve zlitine, pomešane z različnimi količinami kositra za nadzor tona vsake pipe. Svinec je material za zaščito pred sevanjem, ki se uporablja v jedrski znanosti in v rentgenskih kamerah: gama žarke absorbirajo elektroni. Atomi svinca so gosto zapakirani in njihova elektronska gostota je visoka; Visoko atomsko število pomeni, da je na atom veliko elektronov. Staljeni svinec je bil uporabljen kot hladilno sredstvo za hitre reaktorje, hlajene s svincem. Največjo uporabo svinca so opazili v začetku 21. stoletja pri svinčenih akumulatorjih. Reakcije v akumulatorju med svincem, svinčevim dioksidom in žveplovo kislino zagotavljajo zanesljiv vir napetosti. Svinec v baterijah ni izpostavljen neposrednemu stiku z ljudmi in je zato povezan z manj strupeno nevarnostjo. Superkondenzatorji, ki vsebujejo svinčeve baterije, so bili nameščeni v kilovatih in megavatih v Avstraliji, na Japonskem in v ZDA na področju regulacije frekvence, glajenja sončna energija in za druge aplikacije. Te baterije imajo nižjo gostoto energije in učinkovitost praznjenja polnjenja kot litij-ionske baterije, vendar so bistveno cenejše. Svinec se uporablja v visokonapetostnih napajalnih kablih kot material za plašč za preprečevanje difuzije vode med toplotno izolacijo; takšna uporaba se zmanjšuje, ko se svinec postopoma opušča. Nekatere države prav tako zmanjšujejo uporabo svinca v elektronskih spajkah, da bi zmanjšale okolju nevarne odpadke. Svinec je ena od treh kovin, uporabljenih v testu Oddy za muzejsko gradivo, ki pomaga pri odkrivanju organske kisline, aldehidi in kisli plini.

Povezave

Svinčeve spojine se uporabljajo kot ali v barvilih, oksidantih, plastiki, svečah, steklu in polprevodnikih. Barvila na osnovi svinca se uporabljajo v keramičnih glazurah in steklu, zlasti za rdeče in rumene barve. Svinčev tetraacetat in svinčev dioksid se uporabljata kot oksidanta v organski kemiji. Svinec se pogosto uporablja v PVC prevlekah na električnih kablih. Uporablja se lahko za obdelavo stenja sveč, da se zagotovi daljše in enakomernejše gorenje. Zaradi toksičnosti svinca evropski in severnoameriški proizvajalci uporabljajo alternative, kot je cink. Svinčeno steklo je sestavljeno iz 12-28% svinčevega oksida. Spremeni optične lastnosti stekla in zmanjša prepustnost ionizirajočega sevanja. Svinčevi polprevodniki, kot so svinčev telurid, svinčev selenid in svinčev antimonid, se uporabljajo v fotovoltaičnih celicah in infrardečih detektorjih.

Biološki in okoljski učinki

Biološki učinki

Svinec nima dokazane biološke vloge. Njegova razširjenost v človeškem telesu je v povprečju 120 mg pri odraslem človeku - med njo presegata le cink (2500 mg) in železo (4000 mg). težke kovine. Svinčeve soli telo zelo učinkovito absorbira. Majhna količina svinca (1 %) bo shranjena v kosteh; preostanek se bo izločal z urinom in blatom še nekaj tednov po izpostavljenosti. Otrok bo lahko izločil le približno tretjino svinca iz telesa. Kronična izpostavljenost svincu lahko povzroči bioakumulacijo svinca.

Toksičnost

Svinec je izjemno strupena kovina (pri vdihavanju ali zaužitju), ki prizadene skoraj vse organe in sisteme v človeškem telesu. Pri koncentracijah v zraku 100 mg/m3 predstavlja neposredno nevarnost za življenje in telo. Svinec se hitro absorbira v krvni obtok. Glavni razlog za njegovo toksičnost je njegova nagnjenost k motnjam v pravilnem delovanju encimov. To doseže z vezavo na sulfhidrilne skupine, ki jih najdemo na številnih encimih, ali s posnemanjem in izpodrivanjem drugih kovin, ki delujejo kot kofaktorji v številnih encimskih reakcijah. Med glavnimi kovinami, s katerimi reagira svinec, so kalcij, železo in cink. Visoke ravni kalcija in železa na splošno zagotavljajo določeno zaščito pred zastrupitvijo s svincem; nizke ravni povzročajo večjo občutljivost.

Učinki

Svinec lahko resno poškoduje možgane in ledvice ter na koncu povzroči smrt. Tako kot kalcij lahko tudi svinec prehaja krvno-možgansko pregrado. Uniči mielinske ovojnice nevronov, zmanjša njihovo število, moti poti nevrotransmisije in zmanjša rast nevronov. Simptomi zastrupitve s svincem vključujejo nefropatijo, krčeče bolečine v trebuhu in morda šibkost v prstih, zapestjih ali gležnjih. Nizek krvni tlak se zviša predvsem pri ljudeh srednjih let in starejših, kar lahko povzroči anemijo. Pri nosečnicah lahko visoka izpostavljenost svincu povzroči spontani splav. Dokazano je, da kronična izpostavljenost visokim stopnjam svinca zmanjša plodnost pri moških. IN razvoj možganov otroka, svinec moti tvorbo sinaps v možganski skorji, nevrokemični razvoj (vključno z nevrotransmiterji) in organizacijo ionskih kanalov. Zgodnja izpostavljenost otrok svincu je povezana s povečanim tveganjem za motnje spanja in čezmerno dnevno zaspanost pozneje v življenju. otroštvo. Visoke ravni svinca v krvi so povezane z zapoznelo puberteto pri dekletih. Povečanje in zmanjšanje izpostavljenosti svincu v zraku zaradi zgorevanja tetraetil svinca v bencinu v 20. stoletju je povezano z zgodovinskim povečanjem in zmanjšanjem stopnje kriminala, vendar ta hipoteza ni splošno sprejeta.

Zdravljenje

Zdravljenje zastrupitve s svincem običajno vključuje dajanje dimerkaprola in sukcimera. Akutni primeri lahko zahteva uporabo kalcijevega dinatrijevega edetata, kalcijevega kelata dinatrijeve soli etilendiamintetraocetne kisline (EDTA). Svinec ima večjo afiniteto do svinca kot kalcij, zaradi česar se svinec kelira s presnovo in izloči z urinom, pri čemer ostane neškodljiv kalcij.

Viri vpliva

Izpostavljenost svincu je globalni problem, saj sta rudarjenje in taljenje svinca pogosta v mnogih državah po svetu. Do zastrupitve s svincem običajno pride zaradi zaužitja hrane ali vode, onesnažene s svincem, redkeje pa zaradi nenamernega zaužitja onesnažene zemlje, prahu ali barve na osnovi svinca. Izdelki z morsko vodo lahko vsebujejo svinec, če je voda izpostavljena industrijskim vodam. Sadje in zelenjava sta lahko onesnažena z visoko vsebnostjo svinca v tleh, v kateri ju gojita. Tla so lahko onesnažena zaradi kopičenja trdnih delcev iz svinca v ceveh, svinčene barve in ostankov emisij osvinčenega bencina. Uporaba svinca v vodovodnih ceveh je problematična na območjih z mehko ali kislo vodo. Trda voda tvori netopne plasti v ceveh, mehka in kisla voda pa raztopi svinčene cevi. Raztopljeni ogljikov dioksid v transportirani vodi lahko povzroči nastanek topnega svinčevega bikarbonata; kisikova voda lahko podobno raztopi svinec kot svinčev (II) hidroksid. Pitna voda lahko sčasoma povzroči zdravstvene težave zaradi strupenosti raztopljenega svinca. Bolj ko je voda trda, več bo vsebovala kalcijevega bikarbonata in sulfata ter več notranji del cevi bodo pokrite zaščitni sloj svinčev karbonat ali svinčev sulfat. Zaužitje svinčene barve je glavni vir izpostavljenosti svincu pri otrocih. Ko barva razpade, se lušči, zmelje v prah in nato vstopi v telo s stikom z rokami ali onesnaženo hrano, vodo ali alkoholom. Pogoltniti nekaj ljudska pravna sredstva lahko povzroči izpostavljenost svincu ali svinčevim spojinam. Vdihavanje je drugi pomemben način izpostavljenosti svincu, tudi za kadilce in zlasti za delavce, ki delajo s svincem. Cigaretni dim vsebuje med drugimi strupenimi snovmi tudi radioaktivni svinec-210. Skoraj ves vdihani svinec se absorbira v telo; za peroralno uporabo je stopnja 20-70 %, pri čemer otroci absorbirajo več svinca kot odrasli. Dermalna izpostavljenost je lahko pomembna za omejeno populacijo ljudi, ki delajo z organskimi svinčevimi spojinami. Stopnja absorpcije svinca v kožo je manjša pri anorganskem svincu.

Ekologija

Pridobivanje, proizvodnja, uporaba in odlaganje svinca in njegovih produktov je povzročilo znatno onesnaženje zemeljskih tal in voda. Emisije svinca v ozračje so bile na vrhuncu med industrijsko revolucijo, obdobje bencinskega svinca pa je bilo v drugi polovici dvajsetega stoletja. Povišane koncentracije svinca ostajajo v tleh in usedlinah v postindustrijskih in urbanih območjih; Industrijske emisije, vključno s tistimi, povezanimi z izgorevanjem premoga, se nadaljujejo v mnogih delih sveta. Svinec se lahko kopiči v tleh, zlasti tistih z visoko vsebnostjo organske snovi, kjer se obdrži več sto do tisoč let. V rastlinah lahko nadomesti druge kovine in se lahko kopiči na njihovih površinah ter tako upočasni fotosintezo in prepreči njihovo rast ali jih ubije. Onesnaženost tal in rastlin vpliva na mikroorganizme in živali. Prizadete živali imajo zmanjšano sposobnost sinteze rdečih krvnih celic, kar povzroča anemijo. Analitske metode Določanje svinca v okolju vključuje spektrofotometrijo, rentgensko fluorescenco, atomsko spektroskopijo in elektrokemijske metode. Na osnovi ionoforja S, S"-metilenbis (N, N-diizobutil ditiokarbamata) smo razvili specifično ionsko selektivno elektrodo.

Omejitev in okrevanje

Do sredine 1980-ih je prišlo do pomembnega premika v uporabi svinca. V Združenih državah okoljski predpisi zmanjšujejo ali odpravljajo uporabo svinca v izdelkih, ki niso baterijski, vključno z bencinom, barvami, spajkami in vodnimi sistemi. Naprave za nadzor trdnih delcev se lahko uporabljajo v elektrarnah na premog za zbiranje emisij svinca. Uporaba svinca je dodatno omejena z Direktivo Evropske unije o omejevanju nevarnih snovi. Uporaba svinčenih nabojev za lov in športno streljanje je bila na Nizozemskem prepovedana leta 1993, kar je povzročilo znatno zmanjšanje emisij svinca z 230 ton leta 1990 na 47,5 ton leta 1995. V Združenih državah je Uprava za varnost in zdravje pri delu določila mejo poklicne izpostavljenosti svincu na 0,05 mg/m3 na 8-urni delovnik; to velja za kovinski svinec, anorganske spojine svinca in svinčena mila. Ameriški nacionalni inštitut za varnost in zdravje pri delu priporoča, da so koncentracije svinca v krvi pod 0,06 mg na 100 g krvi. Svinec se lahko še vedno pojavlja v škodljivih količinah v keramiki, vinilu (ki se uporablja za obloge cevi in ​​izolacijo električnih kablov) in kitajski medenini. Starejši domovi lahko še vedno vsebujejo svinčeno barvo. Svinčena bela barva je bila v industrializiranih državah opuščena, rumeni svinčev kromat pa je še vedno v uporabi. Pri odstranjevanju stare barve z brušenjem nastane prah, ki ga lahko vdihnete.