Pb (plumbum), металлический химический элемент IVА группы периодической системы элементов, член семейства C, Si, Ge, Sn, Pb. Известен с древних времен. Наиболее важное применение находит в производстве свинцовых электрических аккумуляторов, в припоях и для производства тетраэтилсвинца - антидетонационной присадки к бензину. Свинец широко распространен в природе, но редко встречается в самородном состоянии. Важнейшим минералом свинца является галенит (свинцовый блеск) PbS; к другим рудам, также имеющим промышленное значение, относятся англезит PbSO4 и церуссит PbCO3. Отложения свинцовых руд обычно встречаются вместе с рудами других металлов - сурьмы, мышьяка, висмута, меди, серебра и цинка. Ведущим производителем свинца в мире является Австралия, к другим крупным производителям относятся США, Россия, Китай, Канада, Перу, Мексика, ЮАР и Швеция. См. также СВИНЦОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ .
Свойства. Чистый свинец - серебристо-белый, но на воздухе быстро покрывается синевато-серым налетом. Это мягкий, плотный, легкоплавкий металл, он пластичен выше 300? C, что используют для изготовления оболочек кабелей, выдавливания проволоки и трубок, а также в запорных устройствах водопроводных сетей. Свинец иногда формуют, но из-за низкой прочности на разрыв он плохо поддается ковке. На воздухе свинец образует компактную адгезионную пленку оксидов, защищающую его от дальнейшего окисления. Хотя Pb нерастворим в чистой воде при обычной температуре, он растворяется в воде, насыщенной кислородом. Поэтому свинец непригоден для трубопроводов с питьевой водой. Свинец хорошо растворим в разбавленной азотной кислоте: 3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O. Хлороводородная (соляная) кислота слабо действует на свинец. Разбавленная серная кислота на свинец не действует, а горячая концентрированная реагирует энергично. В щелочной среде свинец является сильным восстановителем и хорошим восстановителем в кислых растворах. Все растворимые в воде соединения свинца ядовиты.
Соединения. Свинец проявляет степени окисления +2 и +4, образуя соответственно соединения Pb(II) и Pb(IV). В обеих степенях окисления свинец может проявлять металлические и неметаллические свойства, образуя четыре типа солей, в которых ионы Pb(II) и Pb(IV) выступают в роли катионов или находятся в составе анионов (плюмбатов).
Оксиды. Свинец образует с кислородом четыре оксида. PbO, оксид Pb(II), называют свинцовым глётом, это желтый или бурожелтый порошок, образуется при нагревании металла на воздухе. При растворении в кислоте образует ионы Pb2+, а в щелочной среде - ионы PbO22-. Свинцовый глёт используют в технологии резины, стекла, глазурей, эмалей, красок и в производстве аккумуляторов. PbO2 - оксид Pb(IV), коричневый порошок, - образуется при действии сильного окислителя на соли Pb(II). PbO2 сам является сильным окислителем, ему соответствуют два типа кислот - ортосвинцовая H4PbO4 (соли - ортоплюмбаты) и метасвинцовая H2PbO3 (соли - метаплюмбаты) кислоты. Красный свинец (сурик) состава Pb3O4 известен как яркокрасный пигмент, используемый для защиты железа и стали от ржавления; сурик можно рассматривать как смешанный оксид 2PbO?PbO2 и как соль ортосвинцовой кислоты Pb2PbO4. Сурик получают прокаливанием PbO при температурах ниже 500? C. Смешанный оксид Pb2O3 (т.е. PbO?PbO2) - красновато-желтый порошок - можно рассматривать как соль метасвинцовой кислоты PbPbO3.
Свинцовый сахар. Ацетат свинца, или свинцовый сахар, Pb(CH3COO)2?3H2O существует в виде бесцветных кристаллов или белого порошка, медленно выветривающегося с потерей гидратной воды. Соединение хорошо растворимо в воде. Оно обладает вяжущим действием, но так как содержит ионы ядовитого свинца, то применяется как наружное в ветеринарии. Ацетат применяют также в аналитической химии, крашении, ситценабивном деле, как наполнитель шелка и для получения других соединений свинца. Основной ацетат свинца Pb(CH3COO)2?Pb(OH)2 - менее растворимый в воде белый порошок - используется для обесцвечивания органических растворов и очистки растворов сахара перед анализом.
Свинцовые белила - основной карбонат Pb(OH)2?PbCO3, плотный белый порошок, - получается из свинца на воздухе под действием углекислого газа и уксусной кислоты. Использование свинцовых белил в качестве красящего пигмента теперь не так распространено, как ранее, из-за их разложения под действием сероводорода. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлевки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.
Другие соединения. Арсенат и арсенит свинца применяют в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых - вредителей сельского хозяйства (непарного шелкопряда и хлопкового долгоносика). Борат свинца Pb(BO2)2?H2O, нерастворимый белый порошок, используют для сушки картин и лаков, а вместе с другими металлами - в качестве покрытий стекла и фарфора. Хлорид свинца PbCl2, белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде, растворах других хлоридов и особенно хлорида аммония. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей.
Хромат свинца PbCrO4 известен как хромовый желтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве желтых пигментов. Нитрат свинца Pb(NO3)2 - белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Это вяжущее ограниченного применения. В промышленности его используют в спичечном производстве, крашении и набивке текстиля, окраске рогов и гравировке. Сульфат свинца Pb(SO4)2, нерастворимый в воде белый порошок, применяют как пигмент в аккумуляторах, литографии, в технологии набивных тканей.
Сульфид свинца PbS, черный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца. Тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(C2H5)4 - бесцветная жидкость, нерастворимая в воде, хорошо растворяется в бензине с образованием этилированного бензина. ТЭС широко используется как антидетонационная добавка к моторным топливам.
Продукты радиоактивного распада. Три из четырех стабильных изотопов свинца (Pb206, Pb207, Pb208) являются продуктами радиоактивного распада U и Th. На этом типе распада основана методика определения возраста пород. Поскольку четвертый изотоп свинца Pb204 стабилен, он не участвует в процессе радиоактивного распада и его количество с момента рудообразования можно считать постоянным. После определения изотопного состава свинца в породе можно рассчитать возраст породы, сопоставляя содержание Th, U и их продуктов распада. См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ; РАДИОАКТИВНОСТЬ.
Применение. Благодаря мягкости свинца его широко используют в чистом виде. Обычно промышленный свинец после рафинирования содержит 0,05-0,1% примесей. Наибольшее количество свинца расходуется на изготовление пластин свинцовых аккумуляторов, затем на оболочку электрических кабелей, внутреннее покрытие резервуаров, покрытие медных листов кровельного материала и особенно в химической промышленности, где он почти незаменим в производстве и хранении серной кислоты. Все эти области применения объясняются коррозионной стойкостью свинца. Свинец на воздухе практически сразу покрывается тонкой защитной пленкой оксида свинца, поэтому поверхность металла становится очень инертной. Поскольку свинец хорошо поглощает ?-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках и в ядерных реакторах.
Значительное применение находят сплавы свинца. Пьютер (сплав олова со свинцом), содержащий 85-90% Sn и 10-15% Pb, формуется, недорог и используется в производстве домашней утвари. Припой, содержащий 67% Pb и 33% Sn, применяют в электротехнике. Сплавы свинца с сурьмой используют в производстве пуль и типографского шрифта, а сплавы свинца, сурьмы и олова - для фигурного литья и подшипников. Сплавы свинца с сурьмой обычно применяют для оболочек кабелей и пластин электрических аккумуляторов. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину.