Treść artykułu
OŁÓW- pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego. Względna masa atomowa ( A r = 207,2) to średnia mas kilku izotopów: 204Pb (1,4%), 206Pb (24,1%), 207Pb (22,1%) i 208Pb (52,4%). Ostatnie trzy nuklidy to końcowe produkty naturalnych przemian promieniotwórczych uranu, aktynu i toru. Znanych jest również ponad 20 radioaktywnych izotopów ołowiu, z których najdłużej żyjące to 202 Pb i 205 Pb (czas półtrwania 300 tysięcy i 15 milionów lat). W naturze powstają również krótkotrwałe izotopy ołowiu o liczbach masowych 209, 210, 212 i 214, których okres półtrwania wynosi odpowiednio 3,25 godziny, 27,1 lat, 10,64 godziny i 26,8 minuty. Stosunek różnych izotopów w różnych próbkach rud ołowiu może się nieznacznie różnić, co uniemożliwia określenie wartości dla ołowiu A r z większą precyzją.
Ołowiu w skorupie ziemskiej jest niewiele - 0,0016% masy, ale ten jeden z najcięższych metali jest znacznie bardziej powszechny niż jego najbliżsi sąsiedzi - złoto, rtęć i bizmut. Dzieje się tak, ponieważ różne izotopy ołowiu są końcowymi produktami rozpadu uranu i toru, więc zawartość ołowiu w skorupie ziemskiej powoli wzrastała przez miliardy lat.
Istnieje wiele złóż rud bogatych w ołów, a metal jest łatwo oddzielany od minerałów. W sumie znanych jest ponad sto minerałów ołowiu. Spośród nich głównymi są galena (połysk ołowiu) PbS i produkty jej przemian chemicznych - kątsyt (witriol ołowiu) PbSO 4 i cerusyt („biała ruda ołowiu”) PbCO 3. Mniej powszechne są piromorfit („ruda zielonego ołowiu”) PbCl 2 3Pb 3 (PO 4) 2, mimetyt PbCl 2 3Pb 3 (AsO 4) 2, krokoit („ruda czerwonego ołowiu”) PbCrO 4, wulfenit („ruda żółtego ołowiu ” ) PbMoO 4 , Stolzyt PbWO 4 . W rudach ołowiu często spotyka się również inne metale - miedź, cynk, kadm, srebro, złoto, bizmut itp. W miejscu występowania rud ołowiu wzbogaca się w ten pierwiastek glebę (do 1% Pb), rośliny i wodę .
W silnie utleniającym, alkalicznym środowisku stepów i pustyń możliwe jest tworzenie się dwutlenku ołowiu, minerału plattnerytu. I niezwykle rzadki rodzimy metaliczny ołów.
Historia.
Pochodzenie słowa „ołów” jest niejasne. W dawnych czasach ołów nie zawsze był wyraźnie odróżniany od cyny. W większości języków słowiańskich (bułgarski, serbsko-chorwacki, czeski, polski) ołów nazywa się cyną. Nasz „ołów” występuje tylko w językach grupy bałtyckiej: svinas (litewski), svin (łotewski). Dla niektórych niefortunnych tłumaczy doprowadziło to do zabawnych nieporozumień, na przykład do „cynowych baterii” w samochodach. Angielska nazwa ołowiu i holenderska nazwa ołowiu są prawdopodobnie związane z naszym „druciarzem”. Łaciński plumbum (również niejasnego pochodzenia) nadał angielskiemu słowu hydraulik – hydraulik (kiedyś rury wybijano miękkim ołowiem. I jeszcze jedno zamieszanie związane z ołowiem. Starożytni Grecy nazywali ołów „molybdos” (nazwa ta zachowała się we współczesnej grece Stąd - łac. molibdaena: tak w średniowieczu nazywano ołowiany połysk PbS i rzadszy połysk molibdenu (MoS 2) oraz inne podobne minerały, które pozostawiały czarny ślad na jasnej powierzchni. ślad pozostawił grafit i sam ołów.Cienkie ołowiane pręty mogły pisać na pergaminie, nie bez powodu niemieckim ołówkiem - Bleistift, czyli ołowianym prętem.
Ołów obok złota, srebra, miedzi, cyny, żelaza i rtęci jest jednym z siedmiu metali znanych od starożytności. Metale te porównano ze znanymi wówczas planetami (Saturn odpowiadał ołowiu). Uważa się, że po raz pierwszy ludzie wytopili ołów z rud 8 tysięcy lat temu. Wykopaliska w starożytnym Egipcie odkryły srebrne i ołowiane artefakty w pochówkach sprzed okresu dynastycznego. Podobne znaleziska dokonane w Mezopotamii pochodzą z tego samego okresu. Wspólne znaleziska przedmiotów srebrnych i ołowianych nie są zaskakujące. Już w czasach prehistorycznych uwagę ludzi przyciągały piękne ciężkie kryształy o ołowianym połysku. Złoża tego minerału znaleziono w górach Armenii, w centralnych regionach Azji Mniejszej. A mineralna galena często zawiera znaczne zanieczyszczenia srebra. Jeśli włożysz kawałki tego minerału do ognia, siarka wypali się i popłynie stopiony ołów (węgiel drzewny zapobiega utlenianiu ołowiu). Już wiele tysiącleci przed nową erą w Mezopotamii w Egipcie odlewano z niej posągi.
W VIw. PNE. bogate złoża galeny odkryto w Lavrion, górzystym obszarze niedaleko Aten. Podczas wojen punickich (264-146 p.n.e.) na terenie współczesnej Hiszpanii działały liczne kopalnie ołowiu, które założyli Grecy i Fenicjanie. Później rozwinęli je Rzymianie; Inżynierowie rzymscy używali ołowiu do wyrobu starożytnych rur instalacyjnych. Starożytny grecki historyk Herodot (V wpne) pisał o metodzie wzmacniania żelaznych i brązowych zszywek w kamiennych płytach poprzez wypełnianie otworów topliwym ołowiem. Później, podczas wykopalisk w Mykenach, w kamiennych ścianach znaleziono ołowiane wsporniki.
Otrzymując ołów, starożytni metalurdzy najpierw kalcynowali rudę, podczas gdy zachodziły reakcje
2PbS + 3O 2 ® 2PbO + 2SO 2 i PbS + 2O 2 ® PbSO 4 . Następnie podniesiono temperaturę, co doprowadziło do wytopu ołowiu:
PbS + 2PbO® 3Pb + SO2; PbS + PbSO4® 2Pb + 2SO2. Pierwsze piece do topienia, wykonane z gliny i kamieni, były bardzo prymitywne. Próbowali zainstalować je na zboczach wzgórz, gdzie wieją wiatry, które pomagają w strzelaniu. Wytopiony ołów z reguły zawierał srebro - czasem do 0,5% lub więcej. Przy powolnym chłodzeniu takiego wytopu czysty ołów najpierw krystalizuje, a ciecz wzbogaca się w srebro - do około 2%. Do wyizolowania srebra zastosowano metodę kupelacji: roztopiony ołów utleniano w porowatym glinianym naczyniu - chrzcielnicach, a następnie jego tlenek ponownie redukowano do metalu. Mechanizm tego procesu zbadano dopiero w 1833 roku.
Ołowiu używano również do oczyszczania złota i srebra metodą kupelacji. Aby to zrobić, metal szlachetny, który miał być oczyszczony, został stopiony z ołowiem. Ołów i inne zanieczyszczenia łatwo utleniały się w wysokiej temperaturze; powstałe tlenki zostały zdmuchnięte przez strumień powietrza i częściowo wchłonięte przez pory czcionki, a na dnie pozostała sztabka czystego srebra lub złota. Tlenek ołowiu można następnie przekształcić z powrotem w metal, ogrzewając go węglem drzewnym. Znaleziska archeologiczne w Ur i Troi świadczą o tym, że kupelacja była znana w północno-zachodniej części Azji Mniejszej już w pierwszej połowie III tysiąclecia pne. A greckim rzemieślnikom udało się wydobyć prawie całe srebro z ołowiu wydobywanego w Lavrion: według współczesnych analiz tylko 0,02% pozostało w ołowiu! Kunszt starożytnych metalurgów jest godny zaskoczenia: wszak nie mieli oni ani możliwości kontrolowania temperatury na różnych etapach procesu, ani przeprowadzania analiz chemicznych. A jednak w hałdach kopalnianych było dużo niewydobytego ołowiu. Jeszcze lepsze wyniki osiągnęli rzymscy metalurdzy, zmniejszając o połowę resztkową ilość srebra. Oczywiście nie martwili się o czystość ołowiu, ale o kompletność wydobycia z niego szlachetnego metalu. Co więcej, jak zeznał grecki historyk Strabon, przetwarzając stare hałdy w Lavrion, Rzymianie byli w stanie wydobyć całkiem sporo zarówno ołowiu, jak i srebra, pozostawiając na hałdach około dwóch milionów ton odpadowej rudy. Potem kopalnie zostały opuszczone na prawie dwa tysiąclecia, ale w 1864 r. Zaczęto ponownie przetwarzać hałdy - teraz ze względu na samo srebro (pozostało w nich około 0,01%). W nowoczesnych zakładach metalurgicznych w ołowiu pozostaje setki razy mniej srebra.
Starożytni garncarze, szlifując ołowiany połysk gliną i wodą, polewali tą mieszanką gliniane naczynia przeznaczone do wypalenia. W wysokich temperaturach powierzchnię naczynia pokrywano topliwym szkłem ołowiowym. W 1673 roku angielski szklarz George Ravenscroft, dodając do składu szkła tlenek ołowiu, wynalazł szkło kryształowe, które łatwo się topi, jest doskonale obrabialne i ma szczególny blask, który zbliża je do prawdziwego kryształu górskiego. Później, stapiając czysty biały piasek, potaż i tlenek ołowiu, uzyskali kryształ górski (na zlecenie żyjącego pod koniec XVIII wieku jubilera Strassa) - rodzaj szkła o tak silnym połysku, że imitował diament no i z domieszką różnych pigmentów - innych kamieni szlachetnych.
Drewniane kadłuby starożytnych statków były osłonięte cienkimi ołowianymi płytami. Jeden taki statek grecki, zbudowany w III wieku. BC, został znaleziony w 1954 roku na dnie Morza Śródziemnego w pobliżu Marsylii. Rzymianie robili też z ołowiu fajki o długości 3 metrów i różnych, ale ściśle określonych średnicach (w sumie było 15 wariantów). Jest to pierwszy w historii przykład znormalizowanej produkcji przemysłowej. Najpierw odlano z ołowiu płytkę, owinięto wokół drewnianego pręta, a szew zapieczętowano lutem cynowo-ołowiowym (jego skład praktycznie nie zmienił się od tego czasu). W rurach często znajdowano nieszczelności, które trzeba było naprawiać. Do tej pory podczas wykopalisk we Włoszech i Anglii takie rury znajdują się w bardzo dobrym stanie. Rzymski architekt i inżynier Marcus Vitruvius Pollio zalecał zastąpienie rur ołowianych rurami ceramicznymi wykonanymi z wypalanej gliny. Zwrócił uwagę na chorobę robotników zajmujących się wytopem ołowiu i uważał, że ołów „pozbawia siłę krwi”. Jednak nie wszyscy podzielali tę opinię. Tak więc rzymski mąż stanu, naukowiec i pisarz Pliniusz, autor słynnej „Historii naturalnej”, pisał o zaletach preparatów ołowiowych, że maść ołowiowa pomaga usuwać blizny, leczyć wrzody i choroby oczu.
W średniowieczu dachy kościołów i pałaców często pokrywano odpornymi na warunki pogodowe blachami ołowianymi. Już w 669 r. dach kościoła klasztornego w Yorku pokryto ołowiem, a w 688 r. biskup Northumberland nakazał obłożenie dachu i ścian kościoła blachami ołowianymi. Słynne witraże w katedrach montowano za pomocą ołowianych ram z rowkami, w których wzmocniono tafle kolorowego szkła. Wykonano z ołowiu, na wzór Rzymian, oraz rury wodno-kanalizacyjne, a także kanalizacyjne. Tak więc w 1532 roku w Pałacu Westminsterskim zainstalowano ołowiane rynny o przekroju kwadratowym. Wszystkie te produkty w tamtych czasach nie były walcowane, ale odlewane w formach, na dnie których wylewano drobno przesiany piasek. Z czasem na wyrobach ołowianych pojawiła się mocna warstwa ochronna - patyna. Niektóre wyłożone ołowiem średniowieczne iglice przetrwały prawie siedemset lat. Niestety, pożar z 1561 roku w Londynie zniszczył taką iglicę najwspanialszej katedry św. Piotra.
Kiedy pojawiła się broń palna, używano dużych ilości ołowiu do robienia kul i śrutu, a ołów zaczął być również kojarzony ze śmiertelnym niebezpieczeństwem: „Niszczycielski ołów będzie gwizdał wokół mnie” (A. Puszkin), „Do twojego okopu inny wojownik położył skrzynia pod złym przewodem” ( K. Simonov). Najpierw śrut odlano w wyjmowanych formach. W 1650 roku angielski książę Rupert wynalazł szybszy i wygodniejszy sposób. Odkrył, że jeśli do ołowiu dodano trochę arszeniku, a stop wlano przez coś w rodzaju dużego durszlaka do zbiornika z wodą, kule śrutu uformowały się w regularne kuliste kształty. A po wynalezieniu przez Johannesa Gutenberga sposobu drukowania książek za pomocą ruchomych metalowych znaków w 1436 r. drukarze przez setki lat odlewali litery z tzw. stopu drukarskiego na bazie ołowiu (z domieszką cyny i antymonu).
Spośród związków ołowiu czerwony ołów Pb 3 O 4 i zasadowy węglan ołowiu (biel ołowiowa) były używane od czasów starożytnych jako czerwona i biała farba. Niemal wszystkie obrazy dawnych mistrzów malowane są farbami przygotowanymi na bazie białego ołowiu. Oryginał stanowił dawny sposób ich pozyskiwania: garnki z mocnym octem umieszczano w oborniku, a nad nimi zawieszano cienkie ołowiane blaszki skręcone w spiralę. Rozkładając się, obornik oddawał ciepło (jest ono niezbędne do wzmożonego odparowywania kwasu octowego) i dwutlenek węgla. Wspólne działanie tych substancji na ołów, a także tlen atmosferyczny, dało biel. Oprócz toksyczności te białka z czasem ciemnieją, ponieważ reagują ze śladami siarkowodoru, który jest zawsze obecny w powietrzu: 2PbCO 3 Pb (OH) 2 + 3H 2 S ® 3PbS + 2CO 2 + 4H 2 O. Kiedy renowując takie obrazy, zaciemnione miejsca dokładnie potraktowano roztworem H 2 O 2, który przekształca czarny siarczek w biały siarczan: PbS + 4H 2 O 2 ® PbSO 4 + 4H 2 O. Obecnie trującą biel ołowiową zastąpiono droższą , ale nieszkodliwa biel tytanowa. Ograniczone zastosowanie (np. jako pigmenty do artystycznych farb olejnych) mają pigmenty zawierające ołów: ołowiana korona cytrynowa 2PbCrO 4 PbSO 4, ołowiana korona żółta 13PbCrO 4 PbSO 4 , czerwona ołowiowo-molibdenianowa korona 7PbCrO 4 PbSO 4 PbMoO 4 .
właściwości ołowiu.
Ołów ma zwykle brudnoszary kolor, chociaż jego świeży szlif ma niebieskawy odcień i połysk. Jednak błyszczący metal szybko pokrywa się matową warstwą ochronną z szarego tlenku. Gęstość ołowiu (11,34 g / cm 3) jest półtora raza większa niż żelaza, czterokrotnie większa niż aluminium; nawet srebro jest lżejsze od ołowiu. Nie bez powodu po rosyjsku „ołów” jest synonimem ciężkiego: „Deszczowa noc, ciemność rozlewa się po niebie ołowianymi ubraniami”; „I jak ołów poszedł na dno” - te wersety Puszkina przypominają nam, że koncepcja ucisku, ciężaru jest nierozerwalnie związana z ołowiem.
Ołów topi się bardzo łatwo – w temperaturze 327,5°C, wrze w temperaturze 1751°C i jest zauważalnie lotny już w temperaturze 700°C. Fakt ten jest bardzo ważny dla osób pracujących w zakładach wydobywczych i przetwórczych ołowiu. Ołów jest jednym z najdelikatniejszych metali. Łatwo zarysowuje się paznokciem i zwija w bardzo cienkie arkusze. Stopy ołowiu z wieloma metalami. Z rtęcią daje amalgamat, który przy niewielkiej zawartości ołowiu jest płynny.
Zgodnie ze swoimi właściwościami chemicznymi ołów jest metalem nieaktywnym: w elektrochemicznym szeregu napięć stoi bezpośrednio przed wodorem. Dlatego ołów jest łatwo wypierany przez inne metale z roztworów jego soli. Jeśli cynkowy sztyft zanurzy się w zakwaszonym roztworze octanu ołowiu, ołów uwalnia się na nim w postaci puszystej powłoki z małych kryształków, która ma starą nazwę „drzewo Saturna”. Jeśli reakcja zostanie zatrzymana przez owinięcie cynku bibułą filtracyjną, urosną większe kryształy ołowiu.
Najbardziej typowy stopień utlenienia ołowiu to +2; związki ołowiu (IV) są znacznie mniej stabilne. W rozcieńczonych kwasach solnym i siarkowym ołów praktycznie się nie rozpuszcza, w tym z powodu tworzenia się na powierzchni nierozpuszczalnego filmu chlorkowego lub siarczanowego. W przypadku silnego kwasu siarkowego (w stężeniu większym niż 80%) ołów reaguje z utworzeniem rozpuszczalnego wodorosiarczanu Pb (HSO 4) 2, aw gorącym stężonym kwasie chlorowodorowym rozpuszczaniu towarzyszy tworzenie złożonego chlorku H 4 PbCl 6 . Ołów łatwo utlenia się rozcieńczonym kwasem azotowym:
Pb + 4HNO 3 ® Pb (NO 3) 2 + 2NO 2 + H 2 O. Rozkład azotanu ołowiu (II) po podgrzaniu jest wygodną laboratoryjną metodą otrzymywania dwutlenku azotu:
2Pb(NO 3) 2 ® 2PbO + 4NO 2 + O 2 .
W obecności tlenu ołów rozpuszcza się również w wielu kwasach organicznych. Pod działaniem kwasu octowego powstaje łatwo rozpuszczalny octan Pb (CH 2 COO) 2 (stara nazwa to „cukier ołowiowy”). Ołów jest również wyraźnie rozpuszczalny w kwasie mrówkowym, cytrynowym i winowym. Rozpuszczalność ołowiu w kwasach organicznych mogła wcześniej prowadzić do zatrucia, jeśli żywność była gotowana w naczyniach cynowanych lub lutowanych ołowiem. Rozpuszczalne w wodzie sole ołowiu (azotany i octany) ulegają hydrolizie:
Pb (NO 3) 2 + H2O Pb (OH) NO 3 + HNO 3. Zawiesina zasadowego octanu ołowiu („balsam ołowiowy”) ma ograniczone zastosowanie medyczne jako zewnętrzny środek ściągający.
Ołów powoli rozpuszcza się w stężonych alkaliach z wydzielaniem wodoru: Pb + 2NaOH + 2H 2 O ® Na 2 Pb (OH) 4 + H 2, co wskazuje na amfoteryczne właściwości związków ołowiu. Biały wodorotlenek ołowiu (II), który łatwo wytrąca się z roztworów jego soli, jest również rozpuszczalny zarówno w kwasach, jak i mocnych zasadach:
Pb(OH)2 + 2HNO3® Pb(NO3)2 + 2H2O; Pb (OH) 2 + 2NaOH ® Na 2 Pb (OH) 4. Podczas stania lub ogrzewania Pb (OH) 2 rozkłada się z uwolnieniem PbO. Po stopieniu PbO z alkaliami powstaje pionbit o składzie Na 2 PbO 2.
Z alkalicznego roztworu tetrahydroksoplumbanu sodu Na 2 Pb (OH) 4 ołów można również zastąpić bardziej aktywnym metalem. Jeśli w tak ogrzanym roztworze zostanie umieszczona mała granulka aluminium, szybko uformuje się szara puszysta kula, która nasycona jest małymi pęcherzykami wydzielającego się wodoru i dlatego unosi się w górę. Jeśli aluminium zostanie wzięte w postaci drutu, uwolniony na nim ołów zamienia go w szarego „węża”.
Po podgrzaniu ołów reaguje z tlenem, siarką i halogenami. Tak więc w reakcji z chlorem powstaje tetrachlorek PbCl 4 - żółta ciecz, która dymi w powietrzu w wyniku hydrolizy, a po podgrzaniu rozkłada się na PbCl 2 i Cl 2. (Halogenki PbBr 4 i PbI 4 nie istnieją, ponieważ Pb (IV) jest silnym utleniaczem, który utleniałby aniony bromkowe i jodkowe.) Drobno zmielony ołów ma właściwości piroforyczne - płonie w powietrzu. Przy dłuższym ogrzewaniu stopionego ołowiu stopniowo zamienia się on najpierw w żółty tlenek PbO (litharge ołowiu), a następnie (przy dobrym dostępie powietrza) w czerwone mini Pb 3 O 4 lub 2PbO PbO 2. Związek ten można również uznać za sól ołowiu kwasu ortoołowiowego Pb 2 . Za pomocą silnych utleniaczy, na przykład wybielacza, związki ołowiu (II) można utlenić do dwutlenku:
Pb (CH3COO) 2 + Ca (ClO) Cl + H2O® PbO2 + CaCl2 + 2CH3COOH. Dwutlenek powstaje również, gdy czerwony ołów jest traktowany kwasem azotowym:
Pb 3 O 4 + 4HNO 3 ® PbO 2 + 2Pb (NO 3) 2 + 2H 2 O. Jeśli brązowy dwutlenek zostanie mocno podgrzany, to w temperaturze około 300 ° C zmieni się w pomarańczowy Pb 2 O 3 (PbO PbO 2), w temperaturze 400°C - do czerwonego Pb 3 O 4, a powyżej 530° C - do żółtego PbO (rozkładowi towarzyszy wydzielanie tlenu). W mieszaninie z bezwodną gliceryną lit ołowiowy powoli reaguje w ciągu 30-40 minut, tworząc wodoodporną i żaroodporną stałą szpachlę, którą można stosować do klejenia metalu, szkła i kamienia.
Dwutlenek ołowiu jest silnym utleniaczem. Strumień siarkowodoru skierowany na suchy dwutlenek zapala się; stężony kwas solny jest przez niego utleniany do chloru:
PbO 2 + 4HCl ® PbCl 2 + Cl 2 + H 2 O, dwutlenek siarki - do siarczanów: PbO 2 + SO 2 ® PbSO 4, oraz sole Mn 2+ - do jonów nadmanganianowych: 5PbO 2 + 2MnSO 4 + H 2 SO 4 ® 5PbSO 4 + 2HMnO 4 + 2H 2 O. Dwutlenek ołowiu jest tworzony, a następnie zużywany podczas ładowania i późniejszego rozładowywania najpopularniejszych akumulatorów kwasowych. Związki ołowiu(IV) mają jeszcze bardziej typowe właściwości amfoteryczne. Tak więc nierozpuszczalny brązowy wodorotlenek Pb (OH) 4 jest łatwo rozpuszczalny w kwasach i zasadach: Pb (OH) 4 + 6HCl ® H 2 PbCl 6; Pb (OH) 4 + 2NaOH ® Na 2 Pb (OH) 6. Dwutlenek ołowiu, reagując z alkaliami, również tworzy złożony ołowian (IV):
PbO2 + 2NaOH + 2H2O® Na2. Jeśli PbO 2 zostanie zmieszany ze stałą zasadą, powstanie pion o składzie Na 2 PbO 3. Spośród związków, w których ołów(IV) jest kationem, najważniejszy jest tetraoctan. Można go otrzymać przez gotowanie czerwonego ołowiu z bezwodnym kwasem octowym:
Pb 3 O 4 + 8CH 3 COOH ® Pb (CH 3 COO) 4 + 2 Pb (CH 3 COO) 2 + 4H 2 O. Po schłodzeniu z roztworu odcinają się bezbarwne kryształy tetraoctanu ołowiu. Innym sposobem jest utlenianie octanu ołowiu (II) chlorem: 2Pb (CH 3 COO) 2 + Cl 2 ® Pb (CH 3 COO) 4 + PbCl 2. Czterooctan wody natychmiast hydrolizuje do PbO 2 i CH 3 COOH. Czterooctan ołowiu znajduje zastosowanie w chemii organicznej jako selektywny środek utleniający. Na przykład bardzo selektywnie utlenia tylko niektóre grupy hydroksylowe w cząsteczkach celulozy, podczas gdy 5-fenylo-1-pentanol utlenia się pod działaniem tetraoctanu ołowiu z jednoczesną cyklizacją i tworzeniem 2-benzylfuranu.
Organiczne pochodne ołowiu to bezbarwne, wysoce toksyczne ciecze. Jedną z metod ich syntezy jest działanie halogenków alkilowych na stop ołowiu z sodem:
4C2H5Cl + 4PbNa® (C2H5) 4Pb + 4NaCl + 3Pb. Dzięki działaniu gazowego HCl, jeden po drugim rodniki alkilowe mogą być odszczepiane od tetrapodstawionego ołowiu, zastępując je chlorem. Związki R4Pb rozkładają się podczas ogrzewania, tworząc cienką warstwę czystego metalu. Ten rozkład tetrametyloołowiu wykorzystano do określenia czasu życia wolnych rodników. Tetraetyloołów jest przeciwstukowym paliwem silnikowym.
Zdobywanie leadu.
Ilość produkowanego ołowiu stale rośnie. Jeśli w 1800 roku na całym świecie otrzymano około 30 000 ton, to w 1850 - 130 000 ton, w 1875 - 320 000 ton, w 1900 - 850 000 ton, w 1950 - prawie 2 miliony ton, a obecnie wydobywa się około 5 milionów ton rocznie Pod względem produkcji ołów zajmuje czwarte miejsce wśród metali nieżelaznych – po aluminium, miedzi i cynku.
Głównym źródłem ołowiu są polimetaliczne rudy siarczkowe zawierające od 1 do 5% ołowiu. Rudę zatęża się do zawartości ołowiu 40 - 75%, następnie praży: 2PbS + 3O 2 ® 2PbO + 2SO 2 i redukuje ołów koksem i tlenkiem węgla (II). Bardziej ekonomiczna metoda tzw. autogeniczna polega na przeprowadzeniu reakcji PbS + 2PbO ® 3Pb + SO 2 (PbO powstaje podczas częściowego prażenia PbS). Ołów pozyskiwany z rudy zawiera od 3 do 7% zanieczyszczeń w postaci miedzi, antymonu, arsenu, cyny, aluminium, bizmutu, a także złota i srebra. Ich usunięcie (lub izolacja, jeśli jest to ekonomicznie opłacalne) wymaga skomplikowanych i czasochłonnych operacji. Ołów można również oczyszczać metodą rafinacji elektrochemicznej. Elektrolitem jest wodny roztwór fluorokrzemianu ołowiu PbSiF 6 . Czysty ołów osadza się na katodzie, a zanieczyszczenia gromadzą się w szlamie anodowym, który zawiera wiele cennych składników, które następnie są izolowane.
Ołów w organizmie człowieka.
Związki ołowiu są trujące. Ale to nie było od razu oczywiste. W przeszłości pokrywanie ceramiki szkliwem ołowianym, wykonywanie ołowianych fajek wodnych, używanie białego ołowiu (zwłaszcza do celów kosmetycznych) oraz używanie ołowianych rur w skraplaczach pary w destylarniach prowadziło do gromadzenia się ołowiu w organizmie. Starożytni Grecy wiedzieli, że wina i kwaśnych soków nie można przechowywać w szkliwionych glinianych naczyniach (glazura zawierała ołów), ale Rzymianie zignorowali tę zasadę. James Lind, który w 1753 roku zalecił angielskiej Admiralicji sok z cytryny jako lekarstwo na szkorbut dla żeglarzy odbywających długie podróże, przestrzegał przed przechowywaniem soku w szkliwionych naczyniach. Niemniej jednak przypadki zatruć, w tym śmiertelne, obserwowano z tego samego powodu dwieście lat później.
Ołów dostaje się do organizmu przez przewód pokarmowy lub układ oddechowy, a następnie jest przenoszony wraz z krwią po całym organizmie. Ponadto wdychanie pyłu ołowiu jest znacznie bardziej niebezpieczne niż obecność ołowiu w żywności. W powietrzu miast zawartość ołowiu wynosi średnio od 0,15 do 0,5 µg/m 3 . Na terenach, gdzie zlokalizowane są zakłady przeróbki rud polimetali, stężenie to jest wyższe.
Ołów gromadzi się w kościach, częściowo zastępując wapń w fosforanach Ca 3 (PO 4) 2. Dostanie się do tkanek miękkich – mięśni, wątroby, nerek, mózgu, węzłów chłonnych, ołowiu powoduje chorobę – wodniak. Podobnie jak wiele innych metali ciężkich, ołów (w postaci jonów) blokuje działanie niektórych enzymów. Stwierdzono, że ich aktywność spada 100-krotnie wraz ze wzrostem stężenia ołowiu we krwi 10-krotnie - od 10 do 100 mikrogramów na 100 ml krwi. W tym samym czasie rozwija się niedokrwistość, wpływa na układ krwiotwórczy, nerki i mózg, zmniejsza się inteligencja. Oznaką przewlekłego zatrucia jest szara obwódka na dziąsłach, zaburzenie układu nerwowego. Ołów jest szczególnie niebezpieczny dla dzieci, ponieważ powoduje opóźnienia rozwojowe. Jednocześnie dziesiątki milionów dzieci na całym świecie w wieku poniżej 6 lat ma zatrucie ołowiem; głównym powodem jest połknięcie farby zawierającej ołów w ustach. Sól wapniowa kwasu etylenodiaminotetraoctowego może służyć jako antidotum na zatrucia. W zatrutym organizmie wapń jest zastępowany przez jony ołowiu, które są bardzo mocno zatrzymywane w tej soli iw tej postaci są wydalane.
Ołów może łatwo dostać się do organizmu z wodą pitną, jeśli wejdzie w kontakt z metalem: w obecności dwutlenku węgla rozpuszczalny wodorowęglan Pb (HCO 3) 2 powoli przechodzi do roztworu. W starożytnym Rzymie, gdzie do zaopatrzenia w wodę używano ołowianych rur, takie zatrucia były bardzo powszechne, na co wskazuje analiza szczątków Rzymian. Co więcej, to głównie zamożni Rzymianie byli truci, używali hydrauliki, przechowywali wino, oliwę z oliwek i inne produkty w ołowianych naczyniach oraz używali kosmetyków zawierających ołów. Wystarczy, że w litrze wody jest tylko jeden miligram ołowiu – a picie takiej wody staje się bardzo niebezpieczne. Ta ilość ołowiu jest tak mała, że nie zmienia zapachu ani smaku wody i tylko dokładne nowoczesne instrumenty mogą to wykryć.
Niektórzy historycy wyjaśniają również zachorowalność wielu rosyjskich carów zatruciem ołowiem. W 1633 r. na Kremlu moskiewskim zakończono budowę wodociągu. Woda dostawała się do niego ze studni na dolnym piętrze wieży Sviblova, która stała u zbiegu rzek Nieglinnaja i Moskwa. Wodę ze studni pompowano za pomocą maszyny podnoszącej - plutonu (od tego czasu ta kremlowska wieża nosi nazwę Vodovzvodnaya). Samochód był prowadzony przez konie. Wodę pompowano do dużego zbiornika, a stamtąd sama woda płynęła rurami do królewskiej kuchni, ogrodów i innych miejsc. Rury były wykonane z ołowiu; wnętrze zbiornika na wodę było również wyłożone ołowianymi blachami, aby woda z niego nie przedostawała się do szczelin. Szczególnie dużo ołowiu gromadziło się w wodzie w nocy, po jej nieruchomym staniu w zbiorniku ołowiu i rurach.
Kremlowska „ołowiana hydraulika” działała nieco ponad 100 lat - została zniszczona przez pożar w 1737 r. A podczas działania tej hydrauliki rosyjscy carowie żyli mniej niż zwykle. Tak więc car i wielki książę Iwan V Aleksiejewicz, syn cara Aleksieja Michajłowicza i jego pierwszej żony Miloslavskiej, żył tylko 29 lat. Krótko przed śmiercią wyglądał jak zgrzybiały staruszek. Od dzieciństwa był, jak pisano wówczas, „słaby i chorowity, słaby na ciele i na umyśle, jąkający się, w głowie żałobny, cierpiący na szkorbut i choroby oczu”. Z sześciu braci króla pięciu nie dożyło 20 lat. Niektórzy naukowcy uważają, że są to konsekwencje zatrucia ołowiem. Ale szósty brat, Piotr Aleksiejewicz, przyszły Piotr I, uniknął zatrucia - dzieciństwo i młodość spędził nie na Kremlu, ale we wsiach pod Moskwą. A później rzadko odwiedzał Kreml - dużo walczył, podróżował po Europie, a następnie całkowicie przeniósł stolicę nad brzeg Newy. Nawiasem mówiąc, pierwsza rura wodociągowa w Petersburgu, która dostarczała wodę do pałaców i fontann Ogrodu Letniego, była drewniana. Jego fajki były zrobione z kłód z wywierconymi w nich otworami. Piotr używał ołowiu do celów wojskowych - do odlewania kul.
A oto, jak współczesne podręczniki medyczne piszą o zatruciu ołowiem: letarg, apatia, utrata pamięci, dementia praecox, zaburzenia widzenia, pacjenci wyglądają na starszych niż ich lata. Zaskakująco przypomina stary opis cara Iwana Aleksiejewicza!
Kiedyś zatruwano je nie tylko „ołowianą wodą”. Ołów był szeroko stosowany w produkcji naczyń (glazura ołowiana), biel ołowiowa, której używano do malowania ścian domów. Takie użycie ołowiu jest obecnie surowo zabronione. Białe, na przykład, tworzą cynk lub tytan. Niemniej jednak ludzie w krajach uprzemysłowionych mają więcej ołowiu w swoich ciałach niż ludzie w krajach zacofanych i rozwijających się, a ludzie na obszarach miejskich mają więcej ołowiu niż ludzie na obszarach wiejskich. Różnica może być ogromna - setki razy.
Zanieczyszczenie ołowiem nabyte w XX wieku. charakter globalny. Nawet w śniegach Grenlandii jego zawartość wzrosła pięciokrotnie na przestrzeni stu lat, aw centrach dużych miast w glebie i roślinach jest 25 razy więcej ołowiu niż na obrzeżach! Zanieczyszczenie ołowiem obserwuje się na terenach wydobycia ołowiu, a także w zakładach przetwórczych i na autostradach, zwłaszcza jeśli nadal używa się benzyny ołowiowej. Dużo ołowiu osiada na dnie jezior w postaci śrutu myśliwskiego. Każdego roku ponad pół miliona ton tego trującego metalu trafia do oceanów wraz ze ściekami. A kto nie widział zużytych baterii wyrzucanych do śmietników, czy choćby po prostu do rowów! Dopóki ołów jest tani, zbieranie i przetwarzanie jego odpadów jest nieopłacalne. Niska rozpuszczalność większości związków ołowiu na szczęście nie pozwala na jego gromadzenie się w wodzie w znacznych ilościach. W wodach Oceanu Światowego zawiera średnio 0,03 μg/l (3 10 -9%). W żywej materii jest średnio niewiele ołowiu - 10-4%.
Zastosowanie ołowiu.
Pomimo toksyczności ołowiu nie sposób odmówić. Ołów jest tani - o połowę tańszy od aluminium, 11 razy tańszy od cyny. Po tym, jak francuski fizyk Gaston Plante wynalazł akumulator ołowiowy w 1859 r., do produkcji płyt akumulatorowych użyto od tego czasu miliony ton ołowiu; Obecnie do tych celów wykorzystuje się nawet 75% całego ołowiu produkowanego w wielu krajach! Stopniowo zmniejsza się zużycie ołowiu do produkcji bardzo trującego środka przeciwstukowego, tetraetyloołów. Zdolność tetraetyloołów do poprawy jakości benzyny została odkryta przez grupę młodych amerykańskich inżynierów w 1922 roku; w swoich poszukiwaniach kierowali się układem okresowym pierwiastków, systematycznie dochodząc do najskuteczniejszych środków. Od tego czasu produkcja tetraetyloołów stale rośnie; maksimum przypada na koniec lat 60., kiedy to w samych tylko USA wraz ze spalinami emitowano setki tysięcy ton ołowiu rocznie – po kilogramie na mieszkańca! W ostatnich latach w wielu regionach zakazano stosowania benzyny ołowiowej, a jej produkcja spada.
Miękki i ciągliwy ołów, który nie rdzewieje w obecności wilgoci, jest niezbędnym materiałem do produkcji osłon kabli elektrycznych; na świecie wydaje się do 20% ołowiu na te cele. Ołów niskoaktywny wykorzystywany jest do produkcji aparatury kwasoodpornej dla przemysłu chemicznego, np. do wyłożenia reaktorów, w których wytwarza się kwas solny i siarkowy. Ciężki ołów zatrzymuje szkodliwe dla człowieka promieniowanie, dlatego do ochrony pracowników w pracowniach rentgenowskich stosuje się ekrany ołowiane, aw ołowianych pojemnikach przechowuje się i transportuje preparaty radioaktywne. Ołów zawarty jest także w stopach łożyskowych babbitt, „miękkich” lutach (najsłynniejszy to „tretnik” – stop ołowiu i cyny).
W budownictwie ołów służy do uszczelniania połączeń i tworzenia fundamentów odpornych na trzęsienia ziemi. W technice wojskowej - do produkcji rdzeni odłamków i pocisków.
Ilja Leenson
Literatura:
Historia technologii. Tom. I – V. Oxford: Clarendon Press, 1956–1958
Chisolm JJ Zatrucie ołowiem. Amerykański naukowiec, 1971, luty
Ołów. Genewa: ONZ i WHO Press, 1980
Polański NG Ołów. M., "Nauka", 1986
Davydova S.L., Pimenov Yu.T., Milaeva ER. Rtęć, cyna, ołów i ich pochodne organiczne w środowisku. Astrachań, 2001
Ołów jest często nazywany jednym z najstarszych metali w historii, ponieważ ludzkość nauczyła się go wydobywać i przetwarzać już w 6400 pne. „Przemysłową” skalę przetwarzania ołowiu notowano już w starożytnym Rzymie (ok. 80 tys. ton rocznie), co tłumaczono dostępnością tego metalu i łatwością jego wytapiania. Rzymianie robili z niego fajki do swoich fajek wodnych, ale już wtedy wiedzieli o toksyczności tej substancji.
Właściwości fizyczne ołowiu
Ołów jest metalem ciężkim o masie atomowej 207,2 g/mol. Jednocześnie czyścić jest tak miękka, że można ją kroić nożem. Główne cechy fizyczne ołowiu:
- gęstość (brak danych) - 11,3415 g / cm³
- temperatura topnienia - 327,46°C (600,61 K)
- temperatura wrzenia - 1749°C (2022 K)
- przewodność cieplna (przy 300 K) – 35,3 W/(m·K)
- wytrzymałość na rozciąganie - 12-13 MPa
Ołów: właściwości chemiczne
W związkach chemicznych pierwiastek Pb osiąga dwa stopnie utlenienia: +2 i +4, w których może wykazywać zarówno właściwości metaliczne, jak i niemetaliczne. Rozpuszczalne sole ołowiu są reprezentowane przez:
- octan Pb (CH3COO) 2
- azotan Pb (NO 3) 2
- siarczan PbSO4
- chromian PbCrO 4
W zwykłych temperaturach ołów nie rozpuszcza się w czystej wodzie, czego nie można powiedzieć o wodzie nasyconej tlenem. Ponadto pierwiastek Pb szybko rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie azotowym i stężonym kwasie siarkowym. Rozcieńczony kwas siarkowy nie ma wpływu na ołów, podczas gdy kwas solny ma niewielki wpływ. Jeśli chodzi o media alkaliczne, w nich, a także w roztworach kwaśnych, ołów przekształca się w środek redukujący. Jednocześnie rozpuszczalny w wodzie ołów, w szczególności jego octan, jest bardzo toksyczny.
Aplikacja Lead
Czysty ołów znajduje zastosowanie w medycynie (aparaty rentgenowskie), geologii (jego izotopy pomagają określić wiek skał), ale najczęściej znajduje zastosowanie w związkach:
- siarczki i jodki ołowiu są wykorzystywane do produkcji akumulatorów
- azotany i azydki - do produkcji materiałów wybuchowych
- dwutlenków i chlorków - dla chemicznych źródeł prądowych
- arsenity i arseniany - w rolnictwie do niszczenia szkodliwych owadów
- tellurki - do produkcji generatorów termoelektrycznych i agregatów chłodniczych
Wiadomo również, że ołów opóźnia promieniowanie, co tłumaczy się jego zdolnością do doskonałego pochłaniania promieniowania grawitacyjnego. Dzięki temu Pb jest głównym pierwiastkiem do produkcji materiałów osłaniających przed promieniowaniem, wykorzystywanych przy tworzeniu reaktorów jądrowych i instalacji rentgenowskich.
Ołów (nazwa łacińska pion) to pierwiastek chemiczny, metal o liczbie atomowej 82. W czystej postaci substancja ma srebrzysty, lekko niebieskawy odcień.
Ze względu na to, że ołów jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie, łatwo go wydobywać i przetwarzać, metal ten jest znany ludzkości od czasów starożytnych. Wiadomo, że ludzie używali ołowiu już w VII tysiącleciu pne. Ołów był wydobywany i przetwarzany w starożytnym Egipcie, a później w starożytnym Rzymie. Ołów jest dość miękki i giętki, więc jeszcze przed wynalezieniem pieców do wytapiania używano go do wyrobu metalowych przedmiotów. Na przykład Rzymianie wykonywali rury z ołowiu do sieci wodociągowej.
W średniowieczu ołów był używany jako materiał na pokrycia dachowe oraz do produkcji uszczelek. Przez długi czas ludzie nie wiedzieli o niebezpieczeństwach związanych z tą substancją, dlatego mieszano ją z winem i wykorzystywano w budownictwie. Jeszcze w XX wieku ołów był dodawany do farb drukarskich i dodatków do benzyny.
Właściwości ołowiu
W naturze ołów najczęściej występuje w postaci związków wchodzących w skład rud. Rudy są wydobywane, a następnie czysta substancja jest izolowana przemysłowo. Sam metal, jak również jego związki, mają unikalne właściwości fizyczne i chemiczne, co tłumaczy szerokie zastosowanie ołowiu w różnych gałęziach przemysłu.
Ołów ma następujące właściwości:
- bardzo miękki, posłuszny metal, który można ciąć nożem;
- ciężki, gęstszy niż żelazo;
- topi się w stosunkowo niskich temperaturach (327 stopni);
- szybko utlenia się w powietrzu. Kawałek czystego ołowiu jest zawsze pokryty warstwą tlenku.
Toksyczność ołowiu
Ołów ma jedną nieprzyjemną cechę: on i jego związki są toksyczne. Zatrucie ołowiem ma charakter przewlekły: przy stałym przyjmowaniu do organizmu pierwiastek gromadzi się w kościach i narządach, powodując poważne zaburzenia. 
Przez długi czas lotny związek tetraetyloołów był używany do ulepszania benzyny, co powodowało zanieczyszczenie środowiska w miastach. Teraz w krajach cywilizowanych stosowanie tego dodatku jest zabronione.
Aplikacja Lead
Toksyczność ołowiu jest obecnie dobrze znana. Jednocześnie ołów i jego związki mogą być bardzo korzystne, jeśli są stosowane racjonalnie i kompetentnie.
Wysiłki naukowców i deweloperów mają na celu maksymalne wykorzystanie dobroczynnych właściwości ołowiu, zmniejszając jego zagrożenie dla człowieka. Ołów jest wykorzystywany w wielu gałęziach przemysłu, m.in.
— w medycynie oraz inne obszary, w których wymagana jest ochrona przed promieniowaniem. Ołów nie przepuszcza dobrze żadnego promieniowania, dlatego służy jako osłona. W szczególności ołowiane płytki są wszywane w fartuchy, które noszą pacjenci dla bezpieczeństwa podczas badań rentgenowskich. Właściwości ochronne ołowiu są wykorzystywane w przemyśle jądrowym, nauce i produkcji broni jądrowej;
— w branży elektrycznej. Ołów nie jest bardzo podatny na korozję - ta właściwość jest aktywnie wykorzystywana w elektrotechnice. Najczęściej stosowane są akumulatory kwasowo-ołowiowe. Montowane są w nich ołowiane płytki, zanurzone w elektrolicie. Proces galwaniczny umożliwia uzyskanie prądu elektrycznego wystarczającego do uruchomienia silnika samochodu. Przemysł baterii jest największym konsumentem ołowiu na świecie. Ponadto ołów wykorzystywany jest do zabezpieczania kabli, produkcji kabin kablowych, bezpieczników, nadprzewodników;
— w przemyśle militarnym. Ołów jest używany do wyrobu kul, śrutów i łusek. Azotan ołowiu wchodzi w skład mieszanek wybuchowych, azydek ołowiu służy jako detonator;
— w produkcji barwników i mieszanek budowlanych. Biel ołowiowa, niezwykle powszechna wcześniej, teraz ustępuje miejsca innym farbom. Ołów jest wykorzystywany do produkcji szpachli, cementu, powłok ochronnych do ceramiki. 
Ze względu na toksyczność ołowiu starają się ograniczyć użycie tego metalu, zastępując go materiałami alternatywnymi. Wiele uwagi poświęca się bezpieczeństwu produkcji związanej z ołowiem, utylizacji produktów zawierających ten pierwiastek, a także ograniczeniu kontaktu części ołowianych z człowiekiem i uwalnianiu substancji do środowiska.
właściwości fizyczne. Ołów jest ciężkim metalem nieżelaznym o niebieskawo-szarym kolorze, jego świeże pęknięcie ma silny metaliczny połysk. Podobnie jak większość metali, ołów krystalizuje w regularnym układzie, tworząc niedoskonałe kostki i ośmiościany.
Czysty ołów jest bardzo miękki i łatwy do prześledzenia paznokciem. Jego twardość zależy od sposobu chłodzenia i obecności zanieczyszczeń. Wolno schładzany ołów jest bardziej miękki niż szybko schładzany ołów.
Zanieczyszczenia znacznie zmieniają mechaniczne i fizykochemiczne właściwości ołowiu. Niektóre dodatki znacznie poprawiają właściwości mechaniczne (wytrzymałość, twardość, odporność na pełzanie) przy zachowaniu wysokiej odporności na korozję.
Ołów jest bardzo plastycznym metalem, łatwym do kucia i zwijania w najcieńszą folię. Ze względu na wyjątkową miękkość i plastyczność można go łatwo wytłaczać w pełne i puste cylindry w temperaturach poniżej jego temperatury topnienia. Ale jednocześnie ołów ma tak niską plastyczność, że wyciągnięcie z niego cienkiego drutu jest prawie niemożliwe, w wyniku czego drut jest wyciskany i ściskany w taki sam sposób, jak wykonuje się ołowiane rury.
Ołów dobrze poddaje się obróbce, ma dobre właściwości odlewnicze, ale niska wytrzymałość mechaniczna i stosunkowo duże pełzanie ograniczają jego zastosowanie jako materiału konstrukcyjnego.
Ołów łatwo łączy się z niektórymi metalami, dając proste i złożone stopy. Głównymi stopami ołowiu są stopy łożyskowe (babbity), kute (na osłony kabli), stopy drukarskie i luty. Babbity ołowiane zawierają oprócz głównego składnika - ołów, sód, wapń i inne pierwiastki. Babbity cyny, oprócz ołowiu i cyny, zawierają miedź, antymon, kadm, nikiel, tellur itp.
Babbity sodowo-wapniowe ołowiu mają dobre właściwości przeciwcierne mechaniczne, co pozwala na ich stosowanie do wypełniania łożysk.
Skład przerobionych plastycznie stopów ołowiu obejmuje jako dodatki cynę, miedź, tellur i antymon.
Stopy drukarskie na bazie ołowiu zawierają antymon, cynę i miedź.
Aby scharakteryzować właściwości fizyczne ołowiu, przedstawiamy dane liczbowe zaczerpnięte z literatury.
Temperatura topnienia ołowiu wynosi 327°C; temperatura wrzenia 1750°C. Prężność pary nasyconej ołowiu w zależności od temperatury przedstawia się następująco:
Gęstość nasypowa stałego ołowiu waha się od 11,273-11,48 g/cm3.
Gęstość nasypowa ciekłego ołowiu zmienia się wraz z temperaturą:
Ciepło topnienia ołowiu w temperaturze 327°C wynosi 5100 j/mol*°K. Zmianę ciepła topnienia w zależności od temperatury wyraża następująca zależność:
Zależność ciepła parowania ołowiu od temperatury jest następująca:
Średnie ciepło właściwe ołowiu:
- solidny:
- ciekły:
Napięcie powierzchniowe a temperatura:
Lepkość ołowiu w funkcji temperatury:
Twardość ołowiu według Brinella wynosi 3,8-4,2 kg/mm2.
Ciśnienie wypływu ołowiu wysokiej czystości 6,6 kg/mm2. Przepływ ciepła dla ołowiu stałego i płynnego w różnych temperaturach:
Z powyższych rysunków widać, że ołów jest metalem topliwym, ale już w niskich temperaturach wykazuje zauważalną lotność, która wzrasta wraz z temperaturą.
Od lotności ołowiu i jego związków rosną straty w produkcji hutniczej, co zmusza nas do podjęcia szeregu działań w celu wyłapania oparów ołowiu. Niektóre zanieczyszczenia, takie jak arsen i antymon, zwiększają lotność ołowiu.
Ołów jest bardzo płynnym metalem, jego lepkość jest tylko 2 razy większa niż wody. Ołów jest słabym przewodnikiem prądu elektrycznego, w stosunku do srebra jego przewodnictwo jest mniejsze niż 0,1.
Właściwości chemiczne. Ołów jest pierwiastkiem chemicznym IV grupy układu okresowego D.I. Mendelejew. Jego numer seryjny to 82. Masa atomowa to 207,21. Wartościowość 2 i 4. W całkowicie suchym powietrzu ołów nie zmienia się chemicznie. W wilgotnym powietrzu zawierającym dwutlenek węgla ołów matowieje, pokrywając się warstewką podtlenku azotu Pb2O, który powoli zamienia się w zasadowy węglan 3PbCO3 * Pb (OH) 2. Roztopiony ołów w obecności powietrza powoli utlenia się do podtlenku azotu, który pod wpływem temperatury zamienia się w tlenek PbO (litar).
Przy długotrwałym ogrzewaniu stopionego ołowiu w atmosferze powietrza w zakresie od 330 do 450 ° C powstały litarg zamienia się w trójtlenek ołowiu Рb2О3; w zakresie od 450 do 470°C powstaje minium Pb3O4. Zarówno Pb2O3, jak i Pb3O4 rozkładają się wraz ze wzrostem temperatury.
Dysocjacja Pb3O4 przebiega zgodnie z reakcją
Zależność pomiędzy ciśnieniem p dysocjacji Pb3O4 a temperaturą wyrażają liczby:
Wszystkie tlenki ołowiu, z wyjątkiem tlenku PbO, są nietrwałe w podwyższonych temperaturach i dysocjują na PbO i O2.
Dwutlenek węgla działa lekko utleniająco na ołów.
Czysta woda reaguje z ołowiem tylko w obecności tlenu i przy dłuższej ekspozycji tworzy luźny hydrat tlenku ołowiu.
Kwas solny i siarkowy działają tylko na powierzchnię ołowiu, ponieważ powstały chlorek (PbCl2) i siarczan (PbSO4) ołowiu są prawie nierozpuszczalne i chronią leżącą pod spodem warstwę metalu przed dalszym działaniem kwasów. Stężony kwas siarkowy rozpuszcza ołów dopiero w temperaturze powyżej 200°C. Ponadto ołów jest odporny chemicznie na następujące substancje; mieszaniny kwasów siarkowego i azotowego, nitrozy, alkalia, amoniak i sole amonowe, chlor i roztwory zawierające chlor, kwas fluorowodorowy i jego sole, większość kwasów organicznych, cyjanek potasu, bezwodnik fosforowy, stopiony boraks i oleje.
Najlepszym rozpuszczalnikiem ołowiu jest kwas azotowy.
Zastosowanie ołowiu. Ołów posiada szereg cennych właściwości, które zapewniają jego zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu.
Bardzo dużym konsumentem ołowiu jest przemysł baterii. Z ołowiu wytwarza się płyty akumulatorowe, których kratki wykonane są ze stopu ołowiu z antymonem i wypełnione mieszaniną ołowiu i litu. Zapotrzebowanie na akumulatory kwasowo-ołowiowe stale rośnie ze względu na wzrost produkcji samochodów i traktorów.
W przemyśle elektrycznym ołów jest wykorzystywany do produkcji kabli w celu pokrycia ich powłoką odporną na korozję.
Ołów jest wykorzystywany do produkcji związków chemicznych (ołów biały, czerwony, litarg, azotek) oraz do aparatury chemicznej i budowy maszyn. Ołów jest zużywany w dużych ilościach do produkcji kwasu siarkowego, soli bielących, sztucznego jedwabiu, celulozy itp. Ołów jest szeroko stosowany do produkcji związanego azotu, ałunu, w przemyśle tłuszczowym i mydlanym.
W produkcji hutniczej ołów wykorzystywany jest w wielu instalacjach hydrometalurgicznych, w rafinacji elektrolitycznej oraz w odpylaczach.
Powszechnie stosowane stopy ołowiu z innymi metalami zaliczane do licznej grupy brązów, mosiądzów, babbitów i lutów. Stopy te są stosowane w łożyskach w inżynierii mechanicznej i elektrotechnice. Ogromne znaczenie ma stop typograficzny.
Ołów jest lepszy od innych materiałów zdolnych do pochłaniania promieni gamma, dzięki czemu jest wykorzystywany w wykorzystaniu energii atomowej.
Ołów jest również wykorzystywany w nowoczesnej technice wojskowej.
Istotnym elementem zużycia ołowiu jest również stosowanie tetraetylu ołowiu jako dodatku do benzyny w celu zmniejszenia jej wybuchowości (przeciwstukowej) oraz poprawy jej jakości.
We współczesnej technologii istnieje tendencja do zastępowania ołowiu innymi materiałami. Do pokrycia kabli zamiast ołowiu stosuje się w coraz większych ilościach osłony aluminiowe i polietylenowe z tworzywa sztucznego.
Produkty z pigmentem ołowiowym zostały z powodzeniem zastąpione pigmentami na bazie tytanu.
Ołów stosowany do powłok antykorozyjnych można w niektórych przypadkach zastąpić syntetycznymi materiałami chemicznymi. Folia ołowiana została z powodzeniem zastąpiona folią aluminiową. Wprowadzenie stopów cynku w przemyśle poligraficznym. zamiast ołowiu antymonu należy również ograniczyć zużycie ołowiu.
Ten film będzie kontynuacją opowieści o właściwościach ołowiu:
Przewodnictwo elektryczne
Przewodność cieplna i elektryczna metali są ze sobą dość dobrze skorelowane. Ołów nie przewodzi zbyt dobrze ciepła i nie jest jednym z najlepszych przewodników elektryczności: rezystywność wynosi 0,22 ohm-sq. mm / m przy rezystancji tej samej miedzi 0,017.
Odporność na korozję
Ołów jest metalem nieszlachetnym, jednak pod względem obojętności chemicznej zbliża się do nich. Niska aktywność i zdolność do pokrywania się filmem tlenkowym oraz powoduje przyzwoitą odporność na korozję.
W wilgotnej, suchej atmosferze metal praktycznie nie koroduje. Co więcej, w tym drugim przypadku siarkowodór, bezwodnik węglowy i kwas siarkowy - zwykli „sprawcy” korozji, nie mają na to wpływu.
Wskaźniki korozji w różnych atmosferach są następujące:
- miejskie (smog) – 0,00043–0,00068 mm/rok,
- w morzu (sól) - 0,00041–0,00056 mm/rok;
- wiejskie – 0,00023–0,00048 mm/rok.
Brak kontaktu z wodą słodką lub destylowaną.
- Metal jest odporny na kwasy chromowy, fluorowodorowy, stężony octowy, siarkowy i fosforowy.
- Ale w rozcieńczonym octie lub azocie o stężeniu mniejszym niż 70% szybko się zapada.
- To samo dotyczy stężonego - ponad 90% kwasu siarkowego.
Gazy - chlor, dwutlenek siarki, siarkowodór nie mają wpływu na metal. Jednak pod wpływem fluorowodoru ołów koroduje.
Na jego właściwości korozyjne wpływają inne metale. Tak więc kontakt z żelazem nie wpływa w żaden sposób na odporność korozyjną, a dodatek bizmutu lub zmniejsza odporność substancji na działanie kwasów.
Toksyczność
Zarówno ołów, jak i wszystkie jego związki organiczne są substancjami niebezpiecznymi chemicznie klasy 1. Metal jest bardzo toksyczny, a zatrucie nim jest możliwe w wielu procesach technologicznych: wytopie, produkcji farb ołowiowych, wydobywaniu rud i tak dalej. Nie tak dawno temu, mniej niż 100 lat temu, zatrucia domowe były nie mniej powszechne, ponieważ ołów był dodawany nawet do wybielania twarzy.
Największym niebezpieczeństwem są opary metalu i jego pył, ponieważ w tym stanie najłatwiej przenikają do organizmu. Główną drogą jest droga oddechowa. Niektóre mogą też wchłaniać się przez przewód pokarmowy, a nawet przez skórę przy bezpośrednim kontakcie – tak samo biel ołowiana i farba.
- Po dostaniu się do płuc ołów jest wchłaniany do krwioobiegu, rozprzestrzenia się po całym ciele i gromadzi się głównie w kościach. Jej główne działanie zatruwające związane jest z zaburzeniami syntezy hemoglobiny. Typowe objawy zatrucia ołowiem są podobne do anemii - zmęczenie, bóle głowy, zaburzenia snu i trawienia, ale towarzyszą im ciągłe bóle mięśni i kości.
- Długotrwałe zatrucie może spowodować „paraliż ołowiu”. Ostre zatrucie powoduje wzrost ciśnienia, stwardnienie naczyń krwionośnych i tak dalej.
Zabieg jest specyficzny i długotrwały, ponieważ usunięcie metali ciężkich z organizmu nie jest łatwe.
Poniżej omówimy środowiskowe właściwości ołowiu.
Wydajność środowiskowa
Zanieczyszczenie ołowiem jest uważane za jedno z najbardziej niebezpiecznych. Wszystkie produkty, w których zastosowano ołów, wymagają specjalnej utylizacji, którą przeprowadzają wyłącznie licencjonowane serwisy.
Niestety zanieczyszczenie ołowiem to nie tylko działalność przedsiębiorstw, gdzie jest to przynajmniej jakoś uregulowane. W powietrzu miejskim obecność oparów ołowiu zapewnia spalanie paliwa w samochodach. Na tym tle obecność ołowianych stabilizatorów w tak znanych konstrukcjach, jak np. okno metalowo-plastikowe, nie wydaje się już godna uwagi.
Ołów to metal, który ma. Pomimo swojej toksyczności jest zbyt szeroko stosowany w gospodarce narodowej, aby móc czymś zastąpić metal.
Ten film opowie o właściwościach soli ołowiu:
