Плотность и физико-химические свойства свинца.

Среди всех металлов, издавна используемых человеком, особое место занимает свинец.

Свинец и его свойства
Мягкий и опасный свинец

В первую очередь это объясняется тем, что плотность свинца намного превышает плотность других металлов и составляет 11340 кг/м³. Плутоний, платина, осмий имеют плотность значительно больше – 21400, 19816 и 23000 кг/м³ соответственно, но это редкие и дорогостоящие металлы.

Немного истории

В местах, где находились месторождения свинца, после лесных пожаров люди находили свинцовые слитки. Это связано с его низкой температурой плавления, которая равна 327 °C. Похожий по этому параметру элемент — олово — был открыт гораздо позднее. Поэтому свинец стал самым первым металлом, который еще 3 тыс. лет назад научились выплавлять древние люди. Наши предки использовали его для отливки украшений, позднее — для изготовления посуды.

Древние украшения
Древняя монета и украшение из свинца

В Древнем Риме был построен водопровод из свинцовых труб.

Для производства орудий труда и оружия этот материал не был пригодным из-за своей мягкости. Достаточно провести по поверхности ногтем, чтобы на ней осталась царапина.

Древние алхимики отнесли этот металл вместе с золотом, ртутью, оловом, железом, серебром и медью к 7 «металлам жизни».

В природе он содержится в виде минералов. Всего их более 180 разновидностей, в промышленности чаще применяют:

  • галенит, или свинцовый блеск,
  • белую свинцовую руду церуссит,
  • свинцовый купорос англезит.

В разные исторические периоды свинец становился то очень популярным материалом, то интерес к нему ослабевал. Это объясняется его специфическими свойствами.

Механические и химические свойства

  • Сразу после выплавки цвет свинца может быть серебристым, но практически сразу поверхность слитка покрывается оксидной пленкой, и он приобретает своеобразный голубовато-серый цвет.
  • Среди металлов, применяемых в промышленных целях, свинец является самым непрочным на сжатие и разрыв. Он может выдержать временное напряжение 18 МПа, ближайшее к нему по свойствам олово – 27 МПа. Поэтому свинец нельзя использовать для изготовления прочных конструкций.
  • Пластичность свинца сравнима с пластичностью дорогостоящих золота и серебра, она в 1,5 раза выше, чем у железа.
  • Мягкость металла не позволяет увеличить его прочность наклепом или нагартовкой, как это делается для изделий из железа.
  • Благодаря оксидной пленке металл не вступает в химические реакции с концентрированными кислотами, проявляет коррозийную стойкость почти такую же, как и благородные металлы. Но уксусная и азотная кислоты с концентрацией менее 70% его разрушают.

Электротехнические свойства

К хорошим проводникам тока свинец отнести нельзя. Его удельное сопротивление ρ равно 0,218–0,22 Ом•мм² /м, что в 10 раз больше, чем у меди. Но именно он стал первым металлом, для которого удалось создать состояние сверхпроводимости.

Несмотря на большое удельное сопротивление, аккумуляторные клеммы изготавливаются именно из свинца, так как они за счет мягкости материала обеспечивают плотное соединение, контакт с медными проводами не вызывает коррозии.

На основе олова и свинца изготавливают низкотемпературные припои ПОС, вставки для плавких предохранителей.

Меры безопасности

Свинец в чистом виде и его соединения представляют серьезную опасность для здоровья человека, поэтому этот металл относят к первому классу опасности. Обычно отравление происходит при вдыхании пыли, содержащей частицы свинца, или через кожные покровы.

Опасность представляют все технологические этапы производства свинца и эксплуатации изделий из него: добыча руды, плавка, изготовление и использование деталей, красок и белил.

Долгое воздействие паров свинцовой краски, которая ранее использовалась в типографиях, вызывало у печатников развитие профессиональных заболеваний.

Основными признаками отравления являются:

  • головная боль, боль в суставах;
  • слабость;
  • расстройства пищеварительной системы;
  • повышенное давление.

Лечение сводится к выводу из организма токсичных веществ. Оно долгое и дорогостоящее.

В последнее время производители нефтепродуктов отказались от свинцовых присадок, которые ранее добавляли в бензин. Но везде заменить этот металл, несмотря на его токсичность и вред, наносимый окружающей среде, не удаётся, аналогов нет.

Применение свинца

  1. Одно из направлений применения свинца основано на том, что среди доступных металлов его плотность самая высокая. Это означает, что при минимальном объеме тела можно получить его максимальную массу. Поэтому с момента, когда появилось огнестрельное оружие, этот материал использовался для литья дроби, пуль и пушечных ядер. Используется он и для производства взрывчатых веществ и детонаторов.
  2. В электротехнической промышленности свинец используется для защиты электрических кабелей. Свинцовый экран обеспечивает гибкость кабеля, защищает внутренние слои от проникновения влаги и механических повреждений.
  3. В косметике, пока не стало известно об отравляющих действиях, свинец применялся для выработки белил и румян.
  4. Большая плотность и высокая степень поглощения свинцом всех видов излучений сделала его незаменимым материалом при строительстве радиационных убежищ и защитных сооружений на АЭС, при эксплуатации рентгеновских установок.
  5. Соли металла ранее добавлялись в стекло для изготовления поглощающих фильтров для компьютерных мониторов, а позже — и для изготовления ламповых мониторов.
  6. В технологических процессах производства хрустальных и керамических изделий применяются соли свинца.
  7. 1/3 всего добываемого свинца используется для производства аккумуляторов. В последнее время популярными становятся щелочные и кадмиево-никелевые аккумуляторы. Но они не могут дать большой пусковой ток, поэтому в автомобильной промышленности самыми востребованными остаются аккумуляторы со свинцовыми пластинами.


Adblock
detector