Свинец, Pb

1. Свинец, Pb

2. Проводник (металл)

3. 6 период, IV А - группа периодической системы, порядковый номер 82.

            Строение атома:1S²2S²2p⁶3S²3p⁶3d¹⁰4S²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5S²5p⁶5d¹⁰6S²6p²

             Металл --- металлический тип связи, кристаллический, с типичной для металлов кристаллической решеткой (кубическая центрированная в гранях).

          4.  Относительная атомная масса - (А_r-207,2)

          5. Свинец в природе в свободном состоянии не встречается. Важнейшей свинцовой рудой является свинцовый блеск PbS, находящийся во многих местах земного шара. Свинец содержится в урановых и ториевых минералах, так как является конечным продуктом радиоактивного распада. В технике свинец получают полным или неполным обжигом свинцового блеска. Образующийся при полном обжиге оксид свинца (II) восстанавливают углем:      PbS  + 3O₂  = 2PbO +2SO₂

              2C + 2PbO = 2CO + 2Pb

 В случае неполного обжига восстановление происходит оставшимся в неизменном состоянии сульфидом свинца:

                 PbS +  2PbO  =3 Pb + SO₂ 

6. Физические свойства

 Свинец - синевато-серебристый металл, быстро тускнеющий на воздухе. Свинец один из легкоплавких металлов, тяжелый цветной металл. Он очень мягок и режется ножом; плотность его 11,34 г/см³, температура плавления 327⁰ С, температура кипения 1740⁰ С.Свинец плохой проводник тепла и электричества. Теплопроводность 33,5Вт/мК (менее 10% от теплопроводности серебра. Удельное электросопротивление 20,648мкОмсм при 20⁰ С. При 7,2К свинец переходит в сверхпроводящее состояние.

Электрическая проводимость --- ~ 5 .10⁶ См м^-1. Свинец диамагнитен, магнитная восприимчивость - 0,12 . 10⁶.

Химические свойства: свинец-металл ( Е⁰ ( Pb²⁺/ Pb ) = - о,126 В. В соединениях проявляет степень окисления  +2,+4. C кислородом свинец образует соединения: PbО,  PbО₂ , и комбинации этих оксидов друг с другом: оксид свинца (II, IV) Pb₂O₃ (PbО. PbО₂) Pb₃О₄ (2 PbО.PbО₂). Свинец окисляется кислородом : 2 Pb +О₂ =2 PbО (монооксид желтого цвета), параллельно идет образование ярко-красного   Pb₃О₄ (сурик),    который можно рассматривать как соль  Pb₂⁺²( Pb⁺⁴О₄) ортосвинцовой кислоты. При действии на сурик азотной кислоты образуется PbО₂:

  Pb₃О₄ +4НNO₃ =PbO₂  + 2Pb (NO₃)₂  +2 H₂O

 Свинец с галогенами образует соединения, соответствующие двухвалентному свинцу, а именно фторид PbF₂ , хлорид  PbCl_2,   бромид  PbBr₂, иодит PbI₂ свинца. Получают путем растворения оксида свинца (II) в кислоте, например: PbО +2НСl =PbCl₂ + H₂O, либо осаждением обменной реакцией: Pb (NO₃)₂ +2KJ =PbJ₂ +2KNO_3/

 PbF₄ (к)-очень гигроскопичен, т. пл.600⁰С; PbCl₄ - желтая дымящая на воздухе жидкость, т. пл.-15⁰С, взрывается при 105⁰ С. PbBr₄ и PbI₄ не получены,что объясняется неспособностью Br₂  и  J₂  окислить  Pb(II)---Pb(IV)

Свинец образует с серой сульфид свинца(II) PbS - черный продукт, практически не растворимый в воде.

Свинец, особенно при повышении температуры, подвергается в воде окислению. Свинец реагирует с растворами щелочей по уравнению реакции:

                 Pb + 2NaOH+2H₂O = Na₂ [ Pb(OH)₄ ] + H₂

 Согласно нормального электродного потенциала Е⁰ ( Pb²⁺/ Pb ) = - о,126В,

свинец должен взаимодействовать с соляной и серной разбавленными кислотами:  Pb + 2HCl = PbCl₂  + H₂

                      Pb + H₂SO₄  =Pb SO₄  + H₂ , однако  не растворимые в воде PbCl₂

 и Pb SO₄   образуют поверхностную пленку, что защищает свинец от дальнейшего окисления. Концентрированные кислоты, в особенности при нагревании, действуют на свинец очень энергично:

Pb +4 H₂SO_4(конц.) = Pb( HSO₄)₂  +2SO₂ +4 H₂O

Pb +4 HNO_3(конц.) = Pb(NO₃)₂  +2 NO₂ +2 H₂O

3Pb  +8HNO_3(разб.)  =  3 Pb(NO₃)₂  +2 NO +4 H₂O

            Pb +3 HCl _(конц.) = H[ PbCl₃] + H₂

 Царская водка ( HNO₃ + HCl ) будет действовать на свинец:

  3Pb +2HNO₃ +9 HCl  = 3 H[ PbCl₃] +2 NO + 4H₂O

  Свинец проявляет хорошую склонность к сплавообразованию. Особенно интересны припои (специальные сплавы, применяемые для соединения металлических деталей методом пайки) на основе свинца. Известны мягкие и твердые припои. При пайке токоведущих частей надо учитывать электрическую проводимость и другие свойства припоя. К мягким припоям относятся оловянно- свинцовые сплавы, содержащие олово от 18 (ПОС-18) до 90% (ПОС-90). Их электрическая проводимость примерно на порядок меньше электрической проводимости чистой меди. Свинец входит в состав наиболее легкоплавкого припоя --- сплав Вуда (12,5% Sn , 25% Pb , 11,5% Cd   50% Bi )

  Свинец отличается высокой коррозионной стойкостью благодаря склонности к пассивированию. Пассивность в основном вызывается образованием на поверхности свинца окисных или иных защитных слоев, поскольку большинство соединений свинца нерастворимы.

  Свинец используется:

1.   В виде многочисленных сплавов (баббиты, бронзы припои, типографские сплавы).

2. Для пластин кислотных аккумуляторов.

3. Для защиты кабелей от коррозии.

4. PbS  применяют в качестве детектора. Из него  в 1941 году было приготовлено  фотосопротивление. Это полупроводниковый прибор, уменьшающий свое электрическое сопротивление под действием светового потока. Фототок, протекающий через прибор ,зависит от интенсивности лучистого потока. Максимум чувствительности фотосопротивления из PbS находится в инфракрасной области. Монокристаллы PbS, PbSe, PbTe выращивают из 0,36свинца чувствительны к инфракрасному излучению. Чувствительность возрастает от обработки образцов в кислороде. Частично оксидированный PbS применяется также в видиконах в тех случаях, когда необходимо создать телевизионную трубку с чувствительностью в инфракрасной области. Слои оксида PbО идут на мишени в видиконах для сильно проницающего (рентгеновского) излучения. 5. Твердые растворы на основе халькогенитов свинца и олова ( PbTe-SnTe, PbTe-SnSe, PbSe-SnSe), плюмбит магния Mg₂Pb, твердые растворы на его основе (Mg₂Pb - Mg₂Sn, Mg₂Pb -Mg₂Ge) имеют значение как полупроводники с узкой запрещенной зоной. Ширина запрещенной зоны Mg₂Pb~0,1эВ , Mg₂Sn ~ 0,36эВ. У твердых растворов этих веществ она плавно изменяется между значениями для обоих компонентов. Использование таких материалов значительно увеличивает КПД термоэлектрических преобразователей. Они нужны для разработки полупроводниковых оптических квантовых генераторов и фотоэлектрических приемников, использующих эффект собственной фотопроводимости, для диапазона длин волн не выше 5---7 мкм.

Свинец и его соединения токсичны. Попадая в организм, свинец накапливается в костях, вызывая их разрушение. ПДК в атмосфере воздуха соединений свинца 0,003мг/м³ , в воде 0,03 мг/м³,в почве 20,0мг/кг.

- Контрольные работы на заказ