Головна   Додати в закладки Свинець (Плюмбум) | Реферат


Безкоштовні Реферати, курсові, дипломи - referatbank.com.ua Безкоштовні Реферати, курсові, дипломи - referatbank.com.ua | Реферат банк.
 Пошук: 

 

 




Свинець (Плюмбум) - Реферат


Категорія: Реферати
Розділ: Хімія
Розмір файла: 18 Kb
Кількість завантажень:
51
Кількість переглядів:
2013
Описання роботи: Реферат на тему Свинець (Плюмбум)
Дивитись
Завантажити


Загальна характеристика

Свинець (від латинського Plumbum), Pb, хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 82, атомна маса 207,2. Свинець - важкий метал голубувато-сірого кольору, дуже пластичний, м"який (ріжеться ножем, навіть дряпається нігтем). Природний свинець складається з п’яти стабільних ізотопів з масовими числами 202, 204 (1,5%), 206 (23,6%), 207 (22,6%), 208 (52,3%). Останні три ізотопи - кінцеві продукти радіоактивних перетворень 238U, 235U і 232Th. При ядерних реакціях утворюються численні радіоактивні ізотопи свинцю.

В біосфері свинець в основному розсіюється, його мало в живій речовині (5·10-5%), морській воді (3·10-9%). З природних вод свинець частково взаємодіє з глинами і осідає сірководнем, тому він нагромаджується в морському мулові і в чорних глинах, що утворилися з них, і сланцях.

Електронна будова атома Pb:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p2

[Bohr Model of Lead]

Назва: Плюмбум

Хімічний символ: Pb

Атомний номер: 82

Атомна маса: 207,2

Температура плавлення: 327.5°C

Температура кипіння: 1740°C

Число протонів/електронів: 82

Число нейтронів: 125

Густина: (293), 11.34 г/см3

Колір: Голубувато-сірий

Історія відкриття

Свинець був відомий за 6-7 тисяч років до н.е. народам Месопотамії, Єгипту і народам інших країн стародавнього світу. Він служив для виготовлення статуй, предметів домашнього побуту, табличок для писання. Римляни користувалися свинцевими трубами для водопроводів. Алхіміки називали свинець Сатурном і позначали його знаком цієї планети. З"єднання свинцю - "свинцева зола" РbО, свинцеві фарби 2РbСО3·Рb(OH)2 застосовувалися в Стародавній Греції і Римі як складові частини ліків і фарб. Коли було винайдено вогнепальну зброю, свинець почали застосовувати як матеріал для куль. Отруйність свинцю відзначили ще в 1 столітті н.е. грецький лікар Діоскорід і Пліній Старший.

Фізичні властивості елементу

Свинець кристалізується в гранецентричній кубічній решітці (а = 4,9389Е), алотропних модифікацій не має. Атомний радіус 1,75Е, іонні радіуси: Рb2+ 1,26Е, Рb4+ 0,76Е; густина 11,34 г/см3(20 °С); температура плавлення 327,4 °С; температура кипіння 1725 °С; питома теплоємність при 20 °С 0,128 кДж/(кг·К) [0,0306 кал/г·°С] теплопровідність 33,5 вт/(м·К) [0,08 кал/см·сек·°С]; температурний коефіцієнт лінійного розширення 29,1·10-6 при кімнатній температурі; твердість по Брінеллю 25-40 мН/м2 (2,5-4 кгс/мм2); межа міцності при розтягуванні 12-13 мН/м2, при стисненні близько 50 мН/м2; відносне подовження при розриві 50-70%. Напаювання не підвищує механічних властивостей Свинцю, оскільки температура його рекристалізації лежить нижче кімнатній (близько -35 °С при ступені деформації 40% і вище). Свинець діамагнітний, його магнітна сприйнятливість -0,12·10-6, а при 7,18 К стає надпровідником.

Хімічні властивості елементу

Конфігурація зовнішніх електронних оболонок атома Pb 6s26р2, відповідно він проявляє ступені окислення +2 і +4. Свинець порівняно малоактивний. Металевий блиск свіжого розрізу свинцю поступово зникає на повітрі унаслідок утворення якнайтоншої плівки РbО, що оберігає його від подальшого окислення. В цю плівку входять PbO, Рb(OH)2. З киснем утворює ряд оксидів Рb2О, РbО, РbО2, Рb3О4 і Рb2О3. За відсутності О2 , вода при кімнатній температурі на свинець не діє, але він розкладає гарячий водяний пар з утворенням оксиду свинцю і водню. Відповідні оксидам РbО і РbО2 гідрооксиди Рb(ОН)2 і Рb(ОН)4 мають амфотерний характер. З"єднання свинцю з воднем РbН4 виходить в невеликих кількостях при дії розбавленої соляної кислоти на Mg2Pb. PbH4 - безбарвний газ, який дуже легко розкладається на Pb і Н2. При нагріванні свинець з"єднується з галогенами, утворюючи галогеніди РbХ2 (X - галоген). Всі вони малорозчинні у воді. Отримані також галогеніди РbХ4: тетрафторид PbF4 - безбарвні кристали і тетрахлорид РbСl4- жовта масляниста рідина. Обидва з"єднання легко розкладаються, виділяючи F2 або Cl2; гідролізуються водою. З азотом свинець не реагує. Азід свинцю Pb(N3)2 одержують взаємодією розчинів азиду натрію NaN3 і солей Рb(II); безбарвні голчаті кристали, важкорозчинні у воді; при ударі або нагріванні розкладається на Pb і N2 з вибухом. Сірка діє на свинець при нагріванні з утворенням сульфіду PbS - чорного аморфного порошку. Сульфід може бути отриманий також при пропусканні сірководню в розчини солей Pb(II); в природі зустрічається у вигляді свинцевого блиску - галеніту. У ряді напруг Pb знаходиться вище водню. Проте свинець не витісняє водень з розбавленої соляної і сірчаної кислот, унаслідок перенапруження Н2 на Pb, а також утворення на поверхні металу захисних плівок важкорозчинних хлориду РbCl2 і сульфату PbSO4. Концентровані H2SO4 і НCl при нагріванні діють на Pb, причому виходять розчинні комплексні з"єднання складу Pb(HSO4)2 і Н2[РbCl4]. Азотна, оцтова, а також деякі органічних кислоти (наприклад лимонна) розчиняють свинець з утворенням солей Рb(II). За розчинністю у воді солі діляться на розчинні (ацетат, нітрат і хлорат свинцю), малорозчинні (хлорид і фторид) і нерозчинні (сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молібдат і сульфід). Солі Pb(IV) можуть бути отримані електролізом сильно підкислених H2SO4 розчинів солей Рb(II); найважливіші з солей Pb(IV) - сульфат Pb(SO4)2 і ацетат Рb(С2Н3О2)4. Солі Pb(IV) схильні приєднувати надмірні негативні іони з утворенням комплексних аніонів, наприклад, плюмбатів (РbО3)2- і (РbО4)4-, хлороплюмбатів (РbCl6)2-, гідроксоплюмбатів [Рb(ОН)6]2 - та інших. Концентровані розчини їдких лугів при нагріванні реагують з Pb з виділенням водню і гідроксоплюмбитів типу Х2[Рb(ОН)4].

Найважливіші сполуки

З різних з"єднань свинцю найбільше токсикологічне значення мають арсенат хлорид і ряд інших солей цього металу. З розчинних солей найбільше практичне значення мають нітрат свинцю Рb(NО3)2 і ацетат свинцю Рb(СНзСОО)2. З нерозчинних солей - сульфат свинцю РbSО4, хромат свинцю PbCrO4 та карбонат свинцю PbCO3.

Добування простої речовини та найважливіших сполук

Добування Свинцю.Металевий свинець одержують окислювальним випаленням PbS з подальшим відновленням РbО до сирого Pb ("веркблея") і рафінуванням (очищенням) останнього. Окислювальне випалення концентрату ведеться в агломераційних стрічкових машинах безперервної дії. При випаленні PbS переважає реакція:

2PbS + ЗО2 = 2РbО + 2SO2

Крім того, виходить і небагато сульфату PbSO4, які переводять в силікат PbSiO3, для чого в шихту додають кварцовий пісок. Одночасно окислюються і сульфіди інших металів (Cu, Zn, Fe), присутні як домішки. В результаті випалення замість порошкоподібної суміші сульфідів одержують агломерат - пористу суцільну масу, що спеклася і складається переважно з оксидів РbО, CuO, ZnO, Fe2O3. Шматки агломерату змішують з коксом і вапняком, після чого цю суміш завантажують у ватержакетну пічку, в яку знизу через труби подають повітря під тиском. Кокс і оксид вуглецю (II) відновлюють РbО до Pb вже при невисоких температурах (до 500 °С). А при більш високих температурах йдуть реакції:

СаСО3 = СаО + СО2

2РbSiO3 + 2СаО + С = 2Рb + 2CaSiO3+ CO2.

Оксиди Zn і Fe частково переходять в ZnSiO3 і FeSiO3, які разом з CaSiO3 утворюють шлак, спливаючий на поверхню. Оксиди свинцю відновлюються до металу. Сирий свинець містить 92-98% Pb, інше - домішки Cu, Ag (іноді Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe. Домішки Cu і Fe видаляють зейгерованням. Для видалення Sn, As, Sb через розплавлений метал продувають повітря. Виділення Ag (і Au) проводиться добавленням Zn, який утворює "цинкову піну", що складається із з"єднань Zn з Ag (і Au), більш легких, ніж Рb, і плавких при 600-700 °С. Надлишок Zn видаляють з розплавленого Рb пропусканням повітря, водяного пару або хлору. Для очищення від Bi до рідкого Рb додають Са або Mg, які дають важко плавкі з"єднання Ca3Bi2 і Mg3Bi2. Рафінований цими способами Свинець містить 99,8-99,9% Рb. Подальше очищення проводиться електролізом, внаслідок чого досягається чистота не менше 99,99%.

Добування найважливіших сполук. При розчиненні свинцю в азотній і оцтовій кислотах утворюються розчинні солі двовалентного свинцю. Нерозчинні солі двовалентного свинцю одержують по обмінній реакції взаємодією відповідних солей в розчинах. З розчинних солей найбільше практичне значення мають нітрат свинцю Рb(NО3)2 і ацетат свинцю Рb(СНзСОО)2. З нерозчинних солей - сульфат свинцю РbSО4 і хромат свинцю PbCrO4. Нітрат свинцю виходить при розчиненні свинцю або оксиду свинцю у гарячій розбавленій азотній кислоті. Його застосовують як висхідний матеріал для отримання інших свинцевих з"єднань, в піротехніці - при виготовленні освітлювальних, запалювальних, сигнальних, трасуючих і димових складів (як окислювач). Розчиненням свинцю або оксиду свинцю в оцтовій кислоті одержують ацетат свинцю. Він добре розчинний у воді. Це з"єднання отруйне, але знаходить широке застосування в лабораторній практиці, оскільки є початковим продуктом для отримання різних з’єднань свинцю. Ацетат свинцю за солодкуватий смак відомий під назвою «свинцевий цукор». Його двовідсотковий водний розчин використовують в медицині для примочок запалених поверхонь тіла, оскільки він володіє терпкими і болезаспокійливими властивостями. Практично нерозчинні у воді сульфат і хром від свинцю одержують за реакцією обміну розчинів свинцевих солей з розчинами сульфатів і дихроматів. Сульфат свинцю в аналітичній хімії служить для кількісного виявлення свинцю. Осад у вигляді сульфату свинцю служить якісною реакцією на іон свинцю і на сульфат-іон. Хромат свинцю застосовується в якості жовтої мінеральної фарби і пігменту для масляних фарб і як окислювач органічних з"єднань, що важко окисляються, в препаратній хімії. З солей чотиривалентного свинцю найбільш характерний сульфат свинцю Рb(SO4)2. Сульфат свинцю може бути отриманий електролізом концентрованої сірчаної кислоти з свинцевим катодом. З"єднання нестійкі і легко гідролізуються, є дуже сильним окислювачем. На високих окислювальних властивостях сульфату свинцю в кислому середовищі і його переході в більш стійкий двовалентний стан заснована робота свинцевого акумулятора.

Застосування

Незначна міцність і висока пластичність металу перешкоджають застосуванню його для виготовлення хімічної апаратури цілком з свинцю. Лише свинець марки C2 (99,95% свинцю) використовують для виготовлення труб і прокатки. З труб виготовляють теплообмінники і устаткування для охолоджування або нагрівання в агресивних середовищах. Свинцевими листами обкладають внутрішні стіни апаратів. Пластичність свинцю допускає виготовлення його і в рулонах (рольний свииець). Рольний свинець також застосовується для захисту металевих стін реакторів. Для захисту апаратів застосовують і свинцювання - безпосереднє нанесення на поверхню металлу гомогенного шару свинцю. Для захисту від атмосферної корозії товщина покриття повинна складати 0,1-0,2 мм. Для захисту хімічної апаратури товщина захисного шару досягає 1-6 мм. Реакційні камери, електролітичні ванни, акумуляторні грати, промивні башти, деталі апаратів і апарати на каркасах з свинцю знаходять широке застосування. М"якість і пластичність свинцю, водостійкість, низькі теплопровідність і електропровідність - все це необхідно для виготовлення захисних оболонок електричних кабелів. Велика густина свинцю використовується при виготовленні куль для стрілецької зброї. Металеву оболонку кулі роблять із сталі, міді, мельхіору і т.п., а сердечник з свинцю або сплаву свинцю з сурмою. Корпус шрапнелі і картечі наповнюють шароподібними кулями або стрижнями. Шріт для мисливських рушниць відливають з свинцю з добавленням миш’яку (до 1%). В зв"язку з густиною свинцю його застосовують як баласт і противагу при заливці фундаментних плит. Свинець і його з"єднання затримують рентгенівське і γ-випромінювання. Тому свинець, а також свинцеве скло, що містить оксид свинцю, застосовують при виготовленні екранів, огорож, устаткування, облицьовування стін помешкань, для захисту від γ-випромінювання і рентгенівського випромінювання. Для зберігання і транспортування радіоактивних ізотопів застосовують свинцеві контейнери. В гуму фартухів і рукавичок рентгенологів як наповнювач вводять свинець. Свинець і його з"єднання застосовують при виготовленні кислотних або свинцевих акумуляторів, які використовуються як джерела постійного струму. Свинцевий акумулятор складається з, двох пластин, поміщених в розчин сірчаної кислоти. В зарядженому стані позитивна пластина складається з оксиду свинцю PbO2, а негативна - з металевого свинцю. При з"єднанні пластин провідником через нього піде електричний струм, тобто потік електронів. При цьому кожний атом свинцю в оксиді приєднує два електрони і переходить в сульфат свинцю, тобто атоми свинцю, що мають окислювальне число +4, переходять в атоми з окислювальним числом +2:

Pb+4 + 2ē = Pb+2

Електрони з негативної пластини акумулятора переходять до позитивного полюса. При цьому атоми металевого свинцю втрачають електрони і переходять в сульфат свинцю:

РЬ + Н2S04 " РЬSО4 + Н+

Отже, в розрядженому стані обидві пластини складаються з сульфату свинцю. При зарядці пластини сполучають з джерелом постійного струму і через акумулятор пропускають електричний струм. На позитивних пластинах (електродах) відбувається окислення свинцю до оксиду свинцю РЬО2:

PbSO4 + Н2О " РbО2 + H2SO4

Виготовлення акумуляторів досить складний процес. З свинцю, що містить деяку кількість сурми, яка підвищує міцність металу, відливають пластини. В них є велика кількість отворів, у які запресовують порошкоподібний свинець з деякими добавками. Після збірки акумулятор заливають розчином сірчаної кислоти і проводять формування, тобто первинну зарядку. Акумулятори випускають в сухозарядженому вигляді - із зарядженого акумулятора кислоту виливають і пластини висушують. В такому стані (без кислоти) акумулятор може зберігатися тривалий час. Для того, щоб акумулятор привести в дію, в нього потрібно налити розбавлену сірчану кислоту концентрації близько 24%. Свинець в розплавленому стані розчиняє більшість металів. Найбільше практичне значення набули сплави з оловом, сурмою, миш"яком і міддю. Свинцеві сплави, як і свинець, застосовують в хімічній промисловості для виготовлення апаратури і устаткування. Технічні сплави стійки до розбавлених сірчаної, сірчистої, хромової, фосфорної, плавикової кислот. Сірководень, оксид сірки SO2, оксид сірки SО3 як в сухому, так і у вологому стані не взаємодіють із сплавами свинцю. Висока корозійна стійкість спостерігається при взаємодії з хлором (до 100°С) і водними розчинами хлоридів. Незначна кількість міді (не менше 0,06%) підвищує корозійну стійкість свинцю. Такий сплав стійкий до дії концентрованої сірчаної кислоти при температурах кипіння. Зменшуючі тертя сплави на основі свинцю застосовують для заливки підшипників і виготовлення вкладишів підшипників ковзання і деталей, що труться. Для цих цілей служить бабіт, що містить 72% свинцю, 15% сурми, 10% олова і 3% міді. М"якість свинцю, як основної частини сплаву, забезпечує ідеальне прироблення вкладишу до шийки валу. Сплав свинцю з сурмою (4-12% сурми) - «твердий свинець», або гарт, - відрізняється підвищеною твердістю. Хороші ливарні властивості, антикорозійність і мала усадка цього сплаву знайшли застосування в оборонній промисловості і в друкарській справі для відливання штампів, шрифтів, стереотипів, рядків машинного набору. Легкоплавкі сплави знайшли застосування в сигналізаційних приладах для захисту від перегріву й пожежі. Припої на основі свинцю володіють, окрім високої текучості, електро- і теплопровідністю. Застосовують їх при паянні радіаторів, електро- і радіоапаратури. Селенід свинцю PbSe і телурид свинцю PbТе володіють напівпровідниковими властивостями. Ці з"єднання представляють значний практичний інтерес унаслідок високих термоелектричних властивостей, використовуються для виготовлення фотоелектричних приладів і термоелементів. На основі свинцю виготовляють багато які свинцеві сплави. Оксид свинцю РbО вводять в кришталь і оптичне скло для отримання матеріалів з великим показником заломлення. Сурик, хромат (жовтий крон) і основні карбонат свинцю (свинцеві білила) - обмежено вживані пігменти. Хромат свинцю - окислювач, використовується в аналітичній хімії. Азід і стифіат (тринитрорезорцінат) - ініціюючі вибухові речовини. Тетраетілсвінец - антидетонатор. Ацетат Свинцю служить індикатором для виявлення H2S. В якості ізотопних індикаторів використовуються 204Рb (стабільний) і 212Рb (радіоактивний).

Висновок

Свинець дуже цікавий та потрібний метал у нашому житті, відомий людству з давніх-давен. Завдяки його властивостям він та його сполуки застосовуються у різних галузях промисловості, науки, використовуються в побуті. Широка сфера його застосування обумовлена поширеністю в природі, доступністю добування та специфікою фізико-хімічних властивостей.

План

* Загальна характеристика

* Історія відкриття

* Фізичні властивості елементу

* Хімічні властивості елементу

* Найважливіші сполуки

* Добування простої речовини та найважливіших сполук

* Застосування

* Висновок

Список використаної літератури

* «Под знаком углерода» Л.Вишневский, «Просвещение» 1974

* «Краткая Химическая Энциклопедия» Москва 1967

* «Українська Радянська Енциклопедія» Київ 1964

* «Основные законы химии» Р.Дикерсон, Г.Грей, Москва «Мир» 1982




 




 

Записник:
Вибранних робіт  

На данній час, в нашій базі:
Реферати: 5481
Розділи по алфавіту:
АБВГДЕЖЗ
ИЙКЛМНОП
РСТУФХЦЧ
ШЩЪЫЬЭЮЯ

 

Ключеві слова: Свинець (Плюмбум) | Реферат

РефератБанк © 2019 - Банк рефератів, дипломні, курсові роботи - безкоштовно.