鉛,是化學(xué)元素,其化學(xué)符號(hào)是Pb(拉丁語Plumbum),原子序數(shù)為82。鉛是柔軟、延展性強(qiáng)的弱金屬,有毒,也是重金屬。鉛的本色為青白色,在空氣中表面很快被一層暗灰色的氧化物覆蓋。可用于建筑材料、鉛酸蓄電池、槍彈和炮彈、焊錫、獎(jiǎng)杯和某些合金。
鉛
康熙字典
◎ 康熙字典解釋【戌集上】【金字部】 鉛; 康熙筆畫:13; 頁碼:頁1328第06(點(diǎn)擊查看原圖)
【唐韻】與專切【集韻】【韻會(huì)】余專切,??音沿。【說文】靑金也。【玉篇】黑錫也。【正字通】錫類。生蜀郡平澤,今銀坑處皆有之。一名黑錫。錫白,故鉛爲(wèi)黑錫。李時(shí)珍曰:鉛,易沿流,故謂之鉛。【書·禹貢】鉛松怪石。【寶藏論】鉛有數(shù)種,波斯鉛堅(jiān)白,爲(wèi)第一。草節(jié)鉛出犍爲(wèi),銀之精也。銜銀鉛,銀坑中之鉛,內(nèi)含五色。上饒、樂平鉛次之,負(fù)版鉛鐵苗也。獨(dú)孤滔曰:雅州釣?zāi)_鉛,形如皁莢,大如蝌蚪子,黑色,生沙中,亦可乾汞。 又鉛粉,亦名胡粉。卽鉛華也。【曹植·洛神賦】鉛華勿御。【正字通】鉛粉,卽今化鉛所成。一曰粉錫,非以錫爲(wèi)之,其法縣鉛塊于酒缸中,封閉四十九日,鉛化爲(wèi)粉,不白者,炒爲(wèi)黃丹。蘇恭謂炒錫造之,朱震亨謂胡粉乃錫粉,以陶弘景化鉛之說爲(wèi)誤,??非也。 又縣名。【唐書·地理志】信州鉛山縣。 又與延同。人名。【前漢·古今人表】鉛陵卓子。 又【正韻】循也。【荀子·榮辱篇】鉛之重之。【註】謂撫循之申重之也。
化學(xué)元素解釋:
概述
【元素名稱】鉛
【元素符號(hào)】Pb
【晶體結(jié)構(gòu)】晶胞為面心立方晶胞。
【相對(duì)原子質(zhì)量】207.2
【元素類型】金屬元素
【物理性質(zhì)】帶藍(lán)色的銀白色重金屬,熔點(diǎn)327.502°C,沸點(diǎn)1740°C,密度11.3437克/厘米³,硬度1.5,質(zhì)地柔軟,抗張強(qiáng)度小。
【原子體積】18.17立方厘米/摩爾
【元素在太陽中的含量】0.01ppm
【元素在海水中的含量】太平洋表面 0.00001ppm
【氧化態(tài)】Main Pb+2, Pb+4
【晶胞參數(shù)】
a = 495.08 pm
b = 495.08 pm
c = 495.08 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
【莫氏硬度】1.5
【聲音在其中的傳播速率】1190m/S
【電離能 (kJ /mol) 】
M - M+ 715.5
M+ - M2+ 1450.4
M2+ - M3+ 3081.5
M3+ - M4+ 4083
M4+ - M5+ 6640
M5+ - M6+ 8100
M6+ - M7+ 9100
M7+ - M8+ 11800
M8+ - M9+ 13700
M9+ - M10+ 16700
【發(fā)現(xiàn)過程】早在公元前三千年左右就已被人類發(fā)現(xiàn)。
【元素描述】第一電離能7.416電子伏特。第二電離能15.874電子伏特。熔點(diǎn)327.5℃,沸點(diǎn)1740℃。密度13.34克/厘米3。銀灰色重金屬,質(zhì)柔軟,延性弱,展性強(qiáng)。空氣中表面易氧化而失去光澤,變灰暗。溶于硝酸,熱硫酸、有機(jī)酸和堿液。不溶于稀酸和硫酸。具有兩性:既能形成高鉛酸的金屬鹽,又能形成酸的鉛鹽。
【元素來源】主要存在于方鉛礦(PbS)及白鉛礦(PbCO3)中,經(jīng)煅燒得硫酸鉛及氧化鉛,再還原即得金屬鉛。
理化性質(zhì)
鉛為帶藍(lán)色的銀白色重金屬,熔點(diǎn)327.502°C,沸點(diǎn)1740°C,密度11.3437克/厘米3,硬度1.5,質(zhì)地柔軟,抗張強(qiáng)度小。
沒有氧化層的鉛色澤光亮,密度高,硬度非常低,延伸性很強(qiáng)。它的導(dǎo)電性能相當(dāng)?shù)停垢g性能很高,因此它往往用來作為裝腐蝕力強(qiáng)的物質(zhì)(比如硫酸)的容器。加入少量銻或其它金屬可以更加提高它的抗腐蝕力。
金屬鉛在空氣中受到氧、水和二氧化碳作用,其表面會(huì)很快氧化生成保護(hù)薄膜;
在加熱下,鉛能很快與氧、硫、鹵素化合;
鉛與冷鹽酸、冷硫酸幾乎不起作用,能與熱或濃鹽酸、硫酸反應(yīng);鉛與稀硝酸反應(yīng),但與濃硝酸不反應(yīng);鉛能緩慢溶于強(qiáng)堿性溶液。
發(fā)現(xiàn)歷史
早在7000年前人類就已經(jīng)認(rèn)識(shí)鉛了。它分布廣,容易提取,容易加工,即有很高的延展性,又很柔軟,而且熔點(diǎn)低。在《圣經(jīng)·出埃及記》中就已經(jīng)提到了鉛。
古羅馬使用鉛非常多。有人甚至認(rèn)為羅馬入侵不列顛的原因之一是因?yàn)榭滴譅柕貐^(qū)擁有當(dāng)時(shí)所知的最大的鉛礦。甚至在格陵蘭島上鉆出來的冰心中可以測(cè)量得出從前5世紀(jì)到3世紀(jì)地球大氣層中的鉛的含量增高。這個(gè)增高今天被認(rèn)為是羅馬人造成的。煉金術(shù)士以為鉛是最古老的金屬并將它與土星聯(lián)系到一起。在人類歷史上鉛是一種被廣泛應(yīng)用的金屬。
在英國(guó)博物館里藏有在埃及阿拜多斯清真寺發(fā)現(xiàn)的公元前3000年的鉛制塑像。在伊拉克烏爾城和其他一些城市發(fā)掘古跡所獲得的材料中,不僅找到屬于公元前4000年間的各種金屬物件,而且有古代波斯人所用的契型文字的黏土板文件記錄。這些記錄說明,在公元前2350年已經(jīng)從礦石中提煉出大量鐵、銅、銀和鉛。在公元前1792——前1750年巴比倫皇帝漢穆拉比統(tǒng)治時(shí)期,已經(jīng)有了大規(guī)模鉛的生產(chǎn)。在中國(guó)殷代墓葬中也發(fā)現(xiàn)有鉛制的酒器卣、爵、觚和戈等。
中國(guó)在商殷至漢代青銅器中鉛的含量有增大的趨勢(shì)。青銅中鉛的增加對(duì)于液態(tài)合金流動(dòng)性的提高起了重要作用,使鑄件紋飾畢露。不過,古代人對(duì)鉛和錫的分別并不是十分明確。羅馬人稱鉛為黑鉛,稱錫為白鉛,以致后來它的元素符號(hào)定為Pb。中外古煉金家和煉丹家們對(duì)鉛和鉛的一些化合物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),例如在魏伯陽所著的《周易參同契》中說:“胡粉投火中,色壞還為鉛。”用今天的化學(xué)方程式表示就是:Pb3O4 + 2C ——→ 3Pb + 2CO2↑
中國(guó)二里頭文化的青銅器中,即發(fā)現(xiàn)有加入鉛作為合金元素,并在整個(gè)青銅時(shí)代與錫一起,構(gòu)成了中國(guó)古代青銅器最主要的合金元素。
直到16世紀(jì)以前,在用石墨制造鉛筆以前,在歐洲,從希臘、羅馬時(shí)代起,人們就是手握夾在木棍里的鉛條在紙上寫字,這正是今天“鉛筆”這一名稱的來源。到中世紀(jì),在富產(chǎn)鉛的美國(guó),一些房屋,特別是教堂,屋頂是用鉛版建造,因?yàn)殂U具有化學(xué)惰性,耐腐蝕。最初制造硫酸使用的鉛室法也是利用鉛的這一特性。
從1980年代中開始,鉛的應(yīng)用開始驟然下降。主要原因是鉛的生理作用和它對(duì)環(huán)境的污染。今天汽油、染料、焊錫和水管一般都不含鉛了。
鍛造
自然界中純的鉛很少見。今天(截至2011年)鉛主要與鋅、銀和銅等金屬一起冶煉和提取。最主要的鉛礦石是方鉛礦(PbS),其含鉛量達(dá)86.6%。其它常見的含鉛的礦物有白鉛礦(PbCO3)和鉛礬(PbSO4)。鉛總年產(chǎn)量約800萬公噸,約一半是從廢料回收。截至2008年,世界上最大的產(chǎn)鉛國(guó)是澳大利亞、中國(guó)、美國(guó)、秘魯、加拿大、墨西哥、瑞典、摩洛哥、南非和朝鮮。
鉛礦一般用鉆或爆破的手段開采。礦石開采后磨碎,然后于水和其它化學(xué)藥品(比如表面活性劑黃原酸鈉)混合。在這個(gè)混合液的容器中有氣泡上升,含鉛的礦物隨氣泡上升到表面形成一層泡沫。這層泡沫可以收集。這個(gè)過程可以多次進(jìn)行,其結(jié)果含50%的鉛。收集后的泡沫烤干熔化后得到含97%的鉛。這個(gè)熔液被慢慢冷卻,雜質(zhì)比較輕上升到表面可以移去。剩下的鉛再次熔化。吹冷空氣入熔液,移除更多的上升雜質(zhì)后得到99.9%的鉛。
將除去雜質(zhì)的方鉛礦 ,在空氣中燃燒成氧化鉛,再與碳共熱還原得鉛。 化學(xué)式如下:
2PbS+3O2——>2PbO+2SO2
PbO+C——>Pb+CO
PbO+CO——>Pb+CO2
同位素
鉛有四種自然的、穩(wěn)定的同位素:Pb-204(1.4%)、Pb-206(24.1%)、Pb-207(22.1%)和Pb-208(52.4%)。后三種是鈾-238、鈾-235和釷-232經(jīng)過一系列裂變后的最終產(chǎn)物。這些反應(yīng)的半衰期分別是4.47×109年、7.04×108年和1.4×1010年。只有204Pb是自然存在的、非衰變產(chǎn)物。Pb-208在穩(wěn)定的同位素中質(zhì)量最大。
主要用途
鉛在許多工業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用,鉛板和鉛管廣泛用于制酸工業(yè)、蓄電池、電纜包皮及冶金工業(yè)設(shè)備的防腐襯里。
鉛能吸收放射性射線,可作原子能工業(yè)及X射線儀器設(shè)備的防護(hù)材料。
鉛能與銻、錫、鉍等配制成各種合金,如熔斷保險(xiǎn)絲、印刷合金、耐磨軸承合金、焊料、榴霰彈彈丸、易熔合金及低熔點(diǎn)合金模具等。
鉛的化合物四乙基鉛可作汽油抗爆添加劑和顏料。
可以作建筑工業(yè)隔音和裝備上的防震材料等。
2009年美國(guó)、日本和中國(guó)鉛酸蓄電池耗鉛量所占比例分別達(dá)到了86%、86% 和81.4%。基于環(huán)保的要求,其他領(lǐng)域中鉛的消費(fèi)都比較低。[1]
健康危害
鉛是一種有毒的金屬[2],它可以破壞兒童的神經(jīng)系統(tǒng),它可以導(dǎo)致血液循環(huán)系統(tǒng)和腦的疾病。長(zhǎng)期接觸鉛和它的鹽(尤其是可溶的和強(qiáng)氧化性的PbO2)可以導(dǎo)致腎病和類似絞痛的腹痛。有人認(rèn)為許多古羅馬皇帝的老年癡呆是由于當(dāng)時(shí)鉛被用來作為水管(以及鉛鹽被用來作為加入酒中的甜物)造成的。而且,鉛在人體里積蓄后很難自動(dòng)排除,只能通過某些藥物來清除。
攝入過多的鉛及其化合物會(huì)導(dǎo)致心悸,易激動(dòng),并會(huì)使神經(jīng)系統(tǒng)受損,甚至?xí)掳┖椭禄cU含量的超標(biāo)會(huì)對(duì)兒童產(chǎn)生非常大的負(fù)面影響。[3]
由于鉛被懷疑導(dǎo)致兒童智力衰退它的使用被縮減。在發(fā)達(dá)國(guó)家含鉛的油漆不再被出售。臺(tái)灣的醫(yī)學(xué)研究顯示,對(duì)于體內(nèi)鉛含量較高的腎臟疾病患者注射排鉛劑,能減慢腎病惡化速度,至少能延后洗腎四年;此研究很有機(jī)會(huì)有效降低臺(tái)灣的醫(yī)療支出。
含鉛鹽的陶瓷制品有可能導(dǎo)致中毒,尤其是假如容器內(nèi)的溶液是酸性的(比如果汁),這些溶液可以溶解陶瓷中的鉛離子。尤其對(duì)女孩子和年輕的婦女鉛的害處可能非常大。