Свинец (Plumbum)
Ат. вес 207,21. Свинец встречается в природе в виде различных соединений. Наиболее важная руда, из которой добывается свинец, — свинцовый блеск PbS.
Крупные месторождения свинцовых руд имеются в Австралии, США, Канаде, Мексике и Германии. В СНГ месторождения свинца находятся в Казахстане и Восточной Сибири, в Северной Осетии, на Алтае и в других местах.
Получение свинца из свинцового блеска можно вести обычным способом, обжигая руду для превращения ее в окись свинца и затем восстанавливая полученную окись свинца углем.
Существует и другой способ восстановления свинца из руды, при котором обходятся совсем без угля. Для этого руду сперва подвергают неполному обжиганию, умеренно нагревая ее в специальных печах при доступе воздуха так, чтобы только часть PbS окислилась. При этом происходят следующие реакции:
2PbS + 3O2 = 2РbО + 2SO2 PbS + 2O4 = PbSO4
Затем, продолжая нагревание, доступ воздуха прекращают. Оставшийся неизменным сульфид реагирует с образовавшимися окисью и сульфатом, переходя в металлический свинец:
PbS + 2РbО + 3Рb + SO2 PbS + PbSO4 = 2Pb + 2SO2
Распространенность свинца в земной коре выражается величиной того же порядка, что и распространенность олова (1,6 • 10-3 весовых процента).
Свинец—голубовато-белый тяжелый металл уд. веса 11,34. Он очень мягок, легко режется ножом. Температура плавления свинца 327,4°. На воздухе свинец быстро покрывается тонким слоем окиси, защищающим его от дальнейшего окисления. В ряду напряжений свинец стоит непосредственно перед водородом. Его нормальный потенциал равняется —0,126 вольта.
Вода сама по себе не взаимодействует со свинцом, но в присутствии воздуха свинец постепенно разрушается водой с образованием гидроокиси свинца:
2Pb + O2 + 2Н2O = 2Рb(ОН)2
Однако при соприкосновении с жесткой водой свинец покрывается защитной пленкой нерастворимых солей (главным образом сульфата и основного карбоната свинца), препятствующей дальнейшему действию воды и образованию Рb(ОН)2.
Разбавленная соляная и серная кислоты почти не действуют на свинец вследствие малой растворимости соответствующих свинцовых солей. Легко растворяется свинец в азотной кислоте. Органические кислоты, особенно уксусная, также растворяют свинец в присутствии кислорода воздуха. Процесс протекает аналогично процессу растворения меди в кислотах ).
Свинец растворяется также и в щелочах, образуя плумбиты.
Все растворимые соединения свинца ядовиты. Свинец широко используется в технике. Главными потребителями свинца являются кабельная и аккумуляторная промышленности, где свинец применяется для изготовления оболочек для кабелей и пластин аккумуляторов. На сернокислотных заводах из свинца изготовляют кожухи башен, змеевики холодильников и другие ответственные части аппаратуры. Свинец идет на изготовление боеприпасов, например винтовочных и шрапнельных пуль, а также на выделку дроби. Он входит в состав многих сплавов, например сплавов для подшипников (баббитов), типографского сплава (гарта), паяльного металла и др. Свинец хорошо поглощает γ-лучи и широко используется для защиты от γ-излучения при работе с радиоактивными веществами.
В 1957 г. выплавка свинца в капиталистических странах составила 2,1 млн. т.
В своих соединениях свинец является главным образом положительно двухвалентным. Однако, подобно другим элементам подгруппы германия, он может быть и положительно четырехвалентным. Соединения четырехвалентного свинца значительно менее устойчивы, чем соединения, в которых он двухвалентен.
Доказана возможность образования летучего соединения свинца с водородом РbH4, которое еще менее устойчиво, чем SnH4.
Свинец образует два простых окисла РbО и РbO2, отвечающих его двух- и четырехвалентному состояниям, и два смешанных окисла Рb2O3 и Рb3O4, в которых одновременно проявляются обе степени валентности свинца. Известно и очень неустойчивое соединение свинца с кислородом РЬ20 (закись свинца).
Соединения двухвалентного свинца. Окись свинца РbО представляет собой желтый порошок, образующийся при нагревании расплавленного свинца на воздухе. После прокаливания примерно при 500° она приобретает красновато-желтый цвет и в таком виде называется глетом. Окись свинца имеет различное применение: из нее получают другие соединения свинца, она служит для заполнения ячеек в аккумуляторных пластинах, применяется при выработке некоторых сортов стекла и т. п.
Гидрат окиси свинца Рb(ОН)2
Образуется при действии щелочей на растворимые соли двухвалентного свинца. Он имеет амфотерный характер и в кислотах растворяется с образованием солей двухвалентного свинца, а в щелочах с образованием солей, называемых плумбитами:
Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2PbO2 (плумбит натрия) + 2Н2O
Однако более вероятно, что при растворении в щелочах образуются гидроксисоли по уравнению:
Pb(OH)2 + NaOH = Na[Pb(OH)3]
Соли двухвалентного свинца
1. Хлорид свинца (II), или хлористый свинец, РbСl2 получается в виде белого осадка при действии на растворы свинцовых солей соляной кислотой или растворимыми хлоридами. Он мало растворим в холодной воде, но довольно значительно растворяется в горячей воде.
2. Иодид свинца (II), или йодистый свинец, PbJ2 выпадает в виде желтого осадка из растворов свинцовых солей при введении в них ионов иода. В холодной воде он практически нерастворим, но довольно хорошо растворяется в горячей воде, образуя бесцветный раствор. При охлаждении последнего йодистый свинец выделяется в виде блестящих золотисто-желтых кристаллов.
3. Ацетат свинца (II), или уксуснокислый свинец, Рb(СН3СОO2)2 — одна из немногих легко растворимых солей свинца, широко применяется в лабораторной практике. Ввиду интенсивного сладкого вкуса ацетат свинца называется также свинцовым сахаром. Он применяется при крашении тканей и для получения других соединений свинца.
4. Сульфат свинца (II), или сернокислый свинец, PbSO4 выпадает в виде белого порошкообразного осадка при прибавлении серной кислоты к растворам свинцовых солей. В воде и разбавленных кислотах сульфат свинца почти нерастворим, но довольно легко растворяется в концентрированных растворах щелочей с образованием плумбитов. Концентрированная серная кислота также растворяет сульфат свинца, превращая его в кислую соль Pb(HSO4)2.
5. Сульфид свинца (II), или сернистый свинец, PbS образуется в виде черного осадка при действии сероводорода на соли свинца. Поэтому бумажка, смоченная раствором свинцовой соли, быстро темнеет, если в воздухе присутствуют даже незначительные количества сероводорода, чем часто пользуются для обнаружения последнего. В природе PbS встречается в больших количествах в виде свинцового блеска.
6. Основной карбонат свинца (II) Рb3(ОН)2(СO3)2 осаждается из растворов свинцовых солей при действии соды. Раньше широко применялся для изготовления белой масляной краски, обладающей высокой кроющей способностью, известной под названием свинцовых белил. От действия сероводорода эта краска темнеет вследствие образования черного сульфида свинца (II) PbS (причина потемнения старинных картин, писанных масляными красками).
Так как свинец лишь с трудом может быть переведен из двухвалентного состояния в четырехвалентное, то в отличие от солей олова соли двухвалентного свинца практически не обладают восстановительными свойствами.
Соединения, четырехвалентного свинца
Двуокись свинца РbО2 — темнобурый порошок, образующийся при действии сильных окислителей на окись свинца и соли двухвалентного свинца. В химическом отношении двуокись свинца, подобно двуокиси олова, представляет собой амфотерный окисел с преобладанием кислотных свойств. Двуокиси свинца соответствуют орто- и метасвинцовая кислоты H4PbO4 и Н2РbO3, не существующие в свободном состоянии, но образующие довольно прочные соли. Так, например, при сплавлении двуокиси свинца с едким кали получается калийная соль метасвинцовой кислоты K2PbO3.
Основные свойства двуокиси свинца проявляются в образовании очень неустойчивых солей четырехвалентного свинца. Так, при действии на двуокись свинца соляной кислоты в первый момент образуется хлорид свинца (IV) PbCl4, который, однако, легко отщепляет хлор, переходяв РbСl2:
РbО2 + 4НСl ⇄ РbСl4 + 2Н2O PbCl4 ⇄ PbCl2 + Cl2
Обе реакции обратимы. Если действовать хлором на суспен-зию РbСl2 в соляной кислоте, то можно получить тетрахлорид свинца в виде маслянистой жидкости, застывающей при —15° в кристаллическую массу.
Известен также сульфат четырехвалентного свинца Pb(SO4)2. Сурик Рb3O4 — вещество яркокрасного цвета, применяемое для приготовления обыкновенной красной масляной краски. Сурик получается при продолжительном нагревании окиси свинца на воздухе. Его можно рассматривать как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Рb2РbO4.
При нагревании с разбавленной азотной кислотой сурик разлагается с выделением бурой двуокиси свинца:
Рb2РbO4 + 4HNO3 = 2Pb(NO3)2 + PbO2 + 2H2O Другой смешанный окисел свинца Рb2O3 можно рассматривать как свинцовую соль метасвинцовой кислоты РbРbО3.
Двуокись свинца и все соединения четырехвалентного свинца ввиду их неустойчивости являются энергичными окислителями.
Вы читаете, статья на тему Свинец (Plumbum)