Министерство образования и науки РФ
Реферат
«Свинец и его свойства»
Выполнил:
Проверил:
-2007
СВИНЕЦ (лат. Plumbum), Pb, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 82, атомная масса 207,2.
1.Свойства
Свинец обычно имеет грязно-серый цвет, хотя свежий его разрез имеет синеватый отлив и блестит. Однако блестящий металл быстро покрывается тускло-серой защитной пленкой оксида. Плотность свинца (11,34 г/см3) в полтора раза больше, чем у железа, вчетверо больше, чем у алюминия; даже серебро легче свинца. Недаром в русском языке «свинцовый» – синоним тяжелого: «Ненастной ночи мгла по небу стелется одеждою свинцовой»; «И как свинец пошел ко дну» – эти пушкинские строки напоминают, что со свинцом неразрывно связано понятие гнета, тяжести.
Свинец очень легко плавится – при 327,5° С, кипит при 1751° С и заметно летуч уже при 700° С. Этот факт очень важен для работающих на комбинатах по добыче и переработке свинца. Свинец – один из самых мягких металлов. Он легко царапается ногтем и прокатывается в очень тонкие листы. Свинец сплавляется со многими металлами. С ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца жидкая.
2.Химические свойства
По химическим свойствам свинец – малоактивный металл: в электрохимическом ряду напряжений он стоит непосредственно перед водородом. Поэтому свинец легко вытесняется другими металлами из растворов его солей. Если опустить в подкисленный раствор ацетата свинца цинковую палочку, свинец выделяется на ней в виде пушистого налета из мелких кристалликов, имеющего старинного название «сатурнова дерева». Если затормозить реакцию, обернув цинк фильтровальной бумагой, вырастают более крупные кристаллы свинца. Наиболее типична для свинца степень окисления +2; соединения свинца(IV) значительно менее устойчивы. В разбавленных соляной и серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата. С крепкой серной кислотой (при концентрации более 80%) свинец реагирует с образованием растворимого гидросульфата Pb(HSO4)2, а в горячей концентрированной соляной кислоте растворение сопровождается образованием комплексного хлорида H4
PbCl6
. Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется:
Pb + 4HNO3
= Pb(NO3
)2
+ 2NO2
+ H2
O.
Разложение нитрата свинца(II) при нагревании – удобный лабораторный метод получения диоксида азота:
2Pb(NO3
)2
= 2PbO + 4NO2
+ O2
.
В присутствии кислорода свинец растворяется также в ряде органических кислот. При действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(CH3
COO)2
(старинное название – «свинцовый сахар»). Свинец заметно растворим также в муравьиной, лимонной и винной кислотах. Растворимость свинца в органических кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде, луженной или паянной свинцовым припоем. Растворимые соли свинца (нитрат и ацетат) в воде гидролизуются:
Pb(NO3
)2
+ H2
O = Pb(OH)NO3
+ HNO3
.
Взвесь основного ацетата свинца («свинцовая примочка») имеет ограниченное медицинское применение в качестве наружного вяжущего средства. Свинец медленно растворяется и в концентрированных щелочах с выделением водорода:
Pb + 2NaOH + 2H2
O = Na2
Pb(OH)4
+ H2
что указывает на амфотерные свойства соединений свинца. Белый гидроксид свинца(II), легко осаждаемый из растворов его солей, также растворяется как в кислотах, так и в сильных щелочах:
Pb(OH)2
+ 2HNO3
= Pb(NO3
)2
+ 2H2
O;
Pb(OH)2
+ 2NaOH = Na2
Pb(OH)4
При стоянии или нагревании Pb(OH)2
разлагается с выделением PbO. При сплавлении PbO со щелочью образуется плюмбит состава Na2
PbO2
. Из щелочного раствора тетрагидроксоплюмбата натрия Na2Pb(OH)4 тоже можно вытеснить свинец более активным металлом. Если в такой нагретый раствор положить маленькую гранулу алюминия, быстро образуется серый пушистый шарик, который насыщен мелкими пузырьками выделяющегося водоро
– желтая жидкость, дымящая на воздухе из-за гидролиза, а при нагревании разлагающаяся на PbCl2
и Cl2
. (Галогениды PbBr4
и PbI4
не существуют, так как Pb(IV) – сильный окислитель, который окислил бы бромид- и иодид-анионы.) Тонкоизмельченный свинец обладает пирофорными свойствами – вспыхивает на воздухе. При продолжительном нагревании расплавленного свинца он постепенно переходит сначала в желтый оксид PbO (свинцовый глет), а затем (при хорошем доступе воздуха) – в красный сурик Pb3
O4
или 2PbO·PbO2
. Это соединение можно рассматривать также как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb2
[PbO4
]. С помощью сильных окислителей, например, хлорной извести, соединения свинца(II) можно окислить до диоксида:
Pb(CH3
COO)2
+ Ca(ClO)Cl + H2
O = PbO2
+ CaCl2
+ 2CH3
COOH
Диоксид образуется также при обработке сурика азотной кислотой:
Pb3
O4
+ 4HNO3
= PbO2
+ 2Pb(NO3
)2
+ 2H2
O.
Если сильно нагревать коричневый диоксид, то при температуре около 300° С он превратится в оранжевый Pb2
O3
(PbO·PbO2
), при 400° С – в красный Pb3
O4
, а выше 530° С – в желтый PbO (разложение сопровождается выделением кислорода). В смеси с безводным глицерином свинцовый глет медленно, в течение 30–40 минут реагирует с образованием водоупорной и термостойкой твердой замазки, которой можно склеивать металл, стекло и камень. Диоксид свинца – сильный окислитель. Струя сероводорода, направленная на сухой диоксид, загорается; концентрированная соляная кислота окисляется им до хлора:
PbO2
+ 4HCl = PbCl2
+ Cl2
+ H2
O,
сернистый газ – до сульфата:
PbO2
+ SO2
= PbSO4
,
а соли Mn2+
– до перманганат-ионов:
5PbO2
+ 2MnSO4
+ H2
SO4
= 5PbSO4
+ 2HMnO4
+ 2H2
O.
Диоксид свинца образуется, а затем расходуется при зарядке и последующем разряде самых распространенных кислотных аккумуляторов. Соединения свинца(IV) обладают еще более типичными амфотерными свойствами. Так, нерастворимый гидроксид Pb(OH)4
бурого цвета легко растворяется в кислотах и щелочах:
Pb(OH)4
+ 6HCl = H2
PbCl6
;
Pb(OH)4
+ 2NaOH = Na2
Pb(OH)6
.
Диоксид свинца, реагируя со щелочью, также образует комплексный плюмбат(IV):
PbO2
+ 2NaOH + 2H2
O = Na2
[Pb(OH)6
].
Если же PbO2 сплавить с твердой щелочью, образуется плюмбат состава Na2PbO3. Из соединений, в которых свинец(IV) входит в состав катиона, наиболее важен тетраацетат. Его можно получить кипячением сурика с безводной уксусной кислотой:
Pb3
O4
+ 8CH3
COOH = Pb(CH3
COO)4
+ 2Pb(CH3
COO)2
+ 4H2
O.
При охлаждении из раствора выделяются бесцветные кристаллы тетраацетата свинца. Другой способ – окисление ацетата свинца(II) хлором:
2Pb(CH3
COO)2
+ Cl2
= Pb(CH3
COO)4
+ PbCl2
.
Водой тетраацетат мгновенно гидролизуется до PbO2
и CH3
COOH. Тетраацетат свинца находит применение в органической химии в качестве селективного окислителя. Например, он весьма избирательно окисляет только некоторые гидроксильные группы в молекулах целлюлозы, а 5-фенил-1-пентанол под действием тетраацетата свинца окисляется с одновременной циклизацией и образованием 2-бензилфурана. Органические производные свинца – бесцветные очень ядовитые жидкости. Один из методов их синтеза – действие алкилгалогенидов на сплав свинца с натрием:
4C2
H5
Cl + 4PbNa = (C2
H5
)4
Pb + 4NaCl + 3Pb
Действием газообразного HCl можно отщеплять от тетразамещенных свинца один алкильный радикал за другим, заменяя их на хлор. Соединения R4Pb разлагаются при нагревании с образованием тонкой пленки чистого металла. Такое разложение тетраметилсвинца было использовано для определения времени жизни свободных радикалов. Тетраэтилсвинец – антидетонатор моторного топлива.
3.Применение
Используют для изготовления пластин для аккумуляторов (около 30% выплавляемого свинца), оболочек электрических кабелей, защиты от гамма-излучения (стенки из свинцовых кирпичей), как компонент типографских и антифрикционных сплавов, полупроводниковых материалов