Свинець

хімічний елемент з атомним номером 82

Свине́ць, плю́мбум[1] (хімічний знак — , лат. plumbum), в нефаховій літературі плю́мбій[2] — хімічний елемент з атомним номером 82, що належить до 14-ї групи, 6-го періоду періодичної системи елементів.

Свинець
(Pb)
Атомний номер82
Зовнішній вигляд простої речовини дуже м'який,
вязкий метал
синювато-білого кольору
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)207,2 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома175 пм
Енергія іонізації (перший електрон)715,2(7,41) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус147 пм
Радіус іона(+4e) 84 (+2e) 120 пм
Електронегативність (за Полінгом)1,8
Електродний потенціалPb←Pb2+ -1,26В
Pb←Pb4+ 0,80В
Ступені окиснення4, 2
Термодинамічні властивості
Густина11,35 г/см³
Молярна теплоємність26.65 Дж/(К·моль)
Теплопровідність35,3 Вт/(м·К)
Температура плавлення600,65 К
Теплота плавлення4,77 кДж/моль
Температура кипіння2013 К
Теплота випаровування177,8 кДж/моль
Молярний об'єм18,3 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґраткикубічна
гранецентрована
Період ґратки4,950 Å
Відношення с/аn/a
Температура Дебая88,00 К
Інші властовості
Критична точкан/д
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
CMNS: Свинець у Вікісховищі

Проста речовина свине́ць[3] (нефахове застаріле о́ливо[2][4][Заввага 1]) — важкий, м'який, ковкий, сірий метал.

Густина свинцю 11,34 г/см³; tплав 327,6 °С, tкип 1745 °С. Свинець хімічно малоактивний. На повітрі досить швидко покривається тонкою плівкою оксиду. Кристалічна ґратка кубічна гранецентрована.

Зазвичай свинець трапляється у вигляді руди галеніту, іноді у вигляді самородків; є кінцевим, стабільним продуктом розпаду урану. Свинець — найм'якший і найслабший з використовуваних металів із низькою точкою плавлення, поганий провідник електрики, стійкий до кислотної корозії, може бути отруйним, накопичується в організмі під час уживання води зі свинцевих труб, використання фарби на основі свинцю і бензину з його добавками. Є ефективним захистом проти радіації, використовується в гальванічних елементах, склі, кераміці і сплавах типу олова й у припої.

Походження назви

ред.
 
Сатурн як алхімічний символ свинцю

Українське слово «свинець» є похідним від прасл. *svinecь, від якого також походять назви цього металу у деяких слов'янських мовах: біл. свінец, рос. свинец, дав.-рус. і церк.-слов. свинҍць, словен. svinc (більшість слов'янських назв свинцю споріднені з українським словом «олово»). Праслов'янське *svinecь споріднене з лит. švinas («свинець») та латис. svins (так само), подальші зв'язки неясні[6]. Припускалася спорідненість з грец. κυανος («синя речовина»), яке порівнюють, у свою чергу, з хеттськ. kuuanna(n) («мідний купорос», «коштовний камінь»). Інша версія пов'язує *svinecь з ос. (ӕ)фсӕн («леміш», «залізо») та пушту ospina‎ («залізо»)[7].

Слово «оливо» походить від прасл. *olovo («олово», «свинець»), похідними від якого є назви цього металу у більшості слов'янських мов: біл. волава, пол. ołów, хорв., чеськ. і словац. olovo, болг. і мак. олово, серб. олово/olovo.

Наукова назва свинцю — «плюмбум» — походить від лат. plumbum, яке давніми римлянами уживалося щодо двох металів: свинцю (plumbum nigrum — «чорний плюмбум») та олова (plumbum candidum — «білий плюмбум»).

Історія

ред.

Свинець відомий ще з бронзової доби. Поряд із стибієм та арсеном його використовували для виготовлення бронзи. Пізніше його замінили оловом. Ще стародавні вавилоняни виготовляли вази зі свинцю. Римляни використовували його для виготовлення посуду, водопровідних труб. Свинець був відомий також народам Месопотамії і Єгипті 6-7 тис. років до н. е.

Алхіміки вважали свинець сировиною для трансмутації (перетворення його на золото).

Отримання

ред.
 

Металічний свинець отримують окиснювальним випаленням сульфідних руд з подальшим відновленням PbO до чорнового металу і рафінуванням останнього. У чорновому свинці міститься до 98 % Pb, в рафінованому 99,8-99,9 %. Свинець з 99,99 % Pb отримують електролізом.

Із галеніту свинець отримують у дві стадії:

  1. Прожарювання:
    2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 ΔH0
    r
    =−836 кДж/моль
  2. Відновлення коксом:
    PbO + C → Pb + CO ΔH0
    r
    =+107 кДж/моль
    PbO + CO → Pb + CO2 ΔH0
    r
    =−66 кДж/моль

Утворюються свинцеві злитки з вмістом 95–97 % Pb, які потім очищують (рафінують) за допомогою переплавлення з флюсом, чи електролізом.

Виробництво

ред.

Більшість свинцевої руди містить дуже низький відсоток свинцю, який повинен бути більш концентрованим під час обробки.[8]

Країни, що видобувають найбільше свинцю станом на 2015 рік[9]
Країна Видобуток
(тисячі
тон)
  КНР 2300
  Австралія 633
  США 385
  Перу 300
  Мексика 240
  Індія 130
  Росія 90
  Болівія 82
  Швеція 76
  Туреччина 54
  Північна Корея 45
  Польща 40
  ПАР 40
  Казахстан 38
  Ірландія 33
Інші країни 226

Поширення

ред.

Кларк в земній корі 1,6×10−3 % за масою. Існує близько 180 мінералів свинцю, серед яких найбільш важливе значення мають галеніт PbS (86,6 % Pb), що зазвичай містить домішку Sb, Bi і Ag, джемсоніт Pb4FeSb6S14 (40,16 %), буланжерит Pb5Sb4S11 (55,42 %), бурноніт CuPbSbS3 (42,6 %); в зоні окиснення — церусит PbCO3 (77,6 %) і англезит PbSO4 (68,3 %). Свинець і цинк спільно з іншими металами (мідь, золото, срібло) утворюють поліметалічні руди. Відомі свинцево-цинкові руди з різним співвідношенням цих металів; рідше зустрічаються самостійні родовища цинкових або свинцевих руд.

Ізотопи

ред.
Докладніше: Ізотопи свинцю

Природній свинець складається з чотирьох різних ізотопів. З них 3 стабільні, а ще 1 має надзвичайно довгий період розпаду.

Масове число Частка у природному свинці Період напіврозпаду
204 1,4 % >= 1,4×1017 років
206 24,1 %
207 22,1 %
208 52,4 %

Загалом відомо 60 ізотопів свинцю з масовими числами від 178 до 220, 17 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, що не зустрічаються в природі, найбільші періоди напіврозпаду мають 205Pb (17,3 млн років) і 202Pb (52500 років)[10].

Застосування

ред.

Використовується у виробництві акумуляторів.

Свинець відіграє важливу роль як компонент припійних сплавів. Із самого початку масового виробництва електроніки, олов'яно-свинцеві припої стали досить поширеними в електротехнічній та приладобудівній галузях завдяки своїй низькій вартості, зручності використання та гарним фізичним характеристикам.[11][12][13] Крім того, до 1980-х років вони були популярним матеріалом для формування з'єднань сантехнічної трубопровідної арматури в країнах Заходу. Разом зі зростанням уваги суспільства до питань екології, використання в припоях свинцю починає поступово обмежуватися. Зокрема, Євросоюз директивою «щодо обмеження вмісту шкідливих речовин» (RoHS) передбачає з 1 липня 2006 р. загальний перехід виробництв побутової електроніки на використання безсвинцевих припоїв.[14]

Біологічна роль

ред.

Сполуки свинцю токсичні, ГДК 0,01 мг/дм³.

Накопичення свинцю в організмі людини може викликати як свинцеві енцефалопатії, виродження периферичних нервів, венозний стаз, псевдомосклероз, серцеву гіпертонію, цироз печінки тощо.

Див. також

ред.

Джерела та література

ред.
  • Ф. А. Деркач. Хімія. — Л., 1968.

Посилання

ред.

Завваги

ред.
  1. На думку лексикографа Святослава Караванського, слово «оливо» у словнику неправильно витлумачене як «олово»[5]

Примітки

ред.
  1. Національний стандарт України ДСТУ 2439:2018 «Хімічні елементи та прості речовини. Терміни та визначення основних понять, назви й символи». — [Чинний від 01.10.2019.] — К. : ДП «УкрНДНЦ», 2019. — С. 2.
  2. а б свине́ц [Архівовано 5 листопада 2021 у Wayback Machine.] // Ганіткевич М., Кінаш Б. Російсько-український словник з інженерних технологій: Понад 40 000 термінів / Технічний комітет стандартизації науково-технічної термінології Міністерства економ. розвитку і торгівлі та Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. — 2-е вид. — Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2013. — 1021 с. — (Термінографічна серія СловоСвіт; № 9). — ISBN 978-617-607-385-7.
  3. Свинець // Словник української мови : в 11 т. — Київ : Наукова думка, 1970—1980.
  4. Оливо // Словник української мови : в 11 т. — Київ : Наукова думка, 1970—1980.
  5. Караванський, Святослав (1991). Пошук українського слова або боротьба за національне «я». Київ: Літературна Україна. с. 102.
  6. Этимологический словарь русского языка. — М.: Прогресс М. Р. Фасмер 1964—1973.
  7. Етимологічний словник української мови : в 7 т. / редкол.: О. С. Мельничук (гол. ред.) та ін. — К. : Наукова думка, 2006. — Т. 5 : Р — Т / укл.: Р. В. Болдирєв та ін. — 704 с. — ISBN 966-00-0785-X.
  8. Greenwood and Earnshaw, p. 369
  9. U.S. Geological Survey (2016). Lead (PDF) (Звіт). Архів оригіналу (PDF) за 13 грудня 2016. Процитовано 20 лютого 2016.
  10. Isotopes of the Element Lead [Архівовано 27 листопада 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  11. Говард Г. Манко (1968). Пайка та припої. Матеріали, конструкції, технологія та методи розрахунку (російська) . Москва: Машиностроение. с. 42—43.
  12. ГОСТ 21930-76. Припої олов'яно-свинцеві в чушках. Технічні умови (російська) . Москва: Видавництво стандартів. 1989. Архів оригіналу за 5 листопада 2013. Процитовано 14 серпня 2013.
  13. Петрунін І.Є. (2003). Справочник по пайке [Довідник з пайки] (російська) . Москва: Машиностроение. с. 84. ISBN 5-217-03167-0.
  14. Медведєв А.М. (2007). Сборка и монтаж электронных устройств [Збірка та монтаж електронних пристроїв]. Мир электроники (російською) . Москва: Техносфера. с. 107. ISBN 978-5-94836-131-4.