Плюмбум как химический элемент¶

Плюмбум (от лат. plumbum) — международное и традиционное наименование химического элемента свинца, обозначаемого символом Pb. В периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева занимает 82-е место, относится к 14-й группе (в старой нумерации — IV группа, главная подгруппа), шестому периоду. Атомный номер — 82, относительная атомная масса — 207,2. Плюмбум представляет собой тяжёлый металл серебристо-серого цвета с синеватым оттенком, мягкий, пластичный, легко поддающийся обработке. Латинское название plumbum дало начало международному обозначению Pb, а также ряду терминов — «плюмбат», «плюмбизм» (отравление свинцом) и «плюмбум» в качестве самого элемента в научной и технической литературе.

¶История и происхождение названия

Свинец известен человечеству с глубокой древности — это один из первых металлов, освоенных людьми. Археологические находки свидетельствуют, что изделия из свинца изготовлялись уже в VII тысячелетии до н. э. В Древнем Египте, Месопотамии, Греции и Риме металл широко применялся для изготовления водопроводных труб, посуды, монет, грузил и красок.

Латинское слово plumbum, по мнению лингвистов, имеет неясную этимологию; часть исследователей связывает его с греческим «молибдос» (molybdos), которым обозначали и свинец, и некоторые другие металлы. Именно от plumbum произошло английское lead, немецкое Blei и русское «свинец» через посредство общеславянских форм. В химической номенклатуре XVIII–XIX веков, когда формировалась единая система наименований, за элементом закрепилось латинское обозначение Pb.

В России свинец добывали с древности на Урале и в Сибири. Промышленная разработка месторождений началась при Петре I, когда были открыты рудники в Нерчинском крае. В XIX веке свинец стал важным экспортным товаром, а в XX веке — стратегическим материалом.

¶Физические и химические свойства

Плюмбум — типичный тяжёлый металл. Его плотность составляет 11,34 г/см³, температура плавления — 327,5 °C, температура кипения — 1749 °C. Твёрдость по Моосу — около 1,5. Металл обладает высокой пластичностью, легко прокатывается в тонкие листы и проволоку, но имеет низкую механическую прочность.

В химическом отношении свинец относительно инертен: на воздухе покрывается оксидной плёнкой, устойчив к действию воды и разбавленных кислот (кроме азотной и уксусной). В соединениях проявляет степени окисления +2 и +4, причём соединения Pb(II) более устойчивы. Характерные соединения — оксиды PbO и PbO₂, сульфид PbS (галенит), сульфат PbSO₄, хромат PbCrO₄ и азид Pb(N₃)₂.

Свинец образует сплавы с оловом (припой), сурьмой (типографский металл, баббиты), медью (бронза), кальцием и другими металлами.

¶Распространение в природе и получение

Кларк свинца в земной коре составляет около 0,0016 % по массе. В природе элемент встречается преимущественно в виде сульфидных руд, главная из которых — галенит (свинцовый блеск) PbS. Реже встречаются англезит PbSO₄, церуссит PbCO₃, пироморфит и другие минералы.

Основные месторождения расположены в России (Урал, Сибирь, Дальний Восток), Казахстане, Австралии, США, Перу, Мексике и Китае. Россия занимает заметное место в мировой добыче и производстве свинца.

Металлургический процесс включает обогащение руды флотацией, обжиг концентрата с получением оксида, восстановительную плавку с коксом и последующее рафинирование для удаления примесей (меди, сурьмы, висмута, серебра).

¶Применение

Свинец находит широкое применение благодаря своим уникальным свойствам:

Аккумуляторы. Свинцово-кислотные аккумуляторы — крупнейший потребитель металла. Они используются в автомобилях, системах бесперебойного питания, на железнодорожном транспорте.
Радиационная защита. Высокая плотность и атомный номер делают свинец эффективным экраном от рентгеновского и гамма-излучения. Из него изготовляют защитные костюмы, экраны, контейнеры для радиоактивных материалов.
Сплавы. Баббиты применяются в подшипниках скольжения, припои — в электронике и пайке, типографские сплавы ранее использовались в полиграфии.
Химическая промышленность. Свинец идёт на изготовление сернокислотных реакторов, труб, облицовки ванн.
Строительство и кабели. Ранее свинец использовался для оболочек кабелей, кровельных материалов, водопроводных труб.

В XX веке тетраэтилсвинец добавляли в бензин как антидетонатор, однако из-за высокой токсичности его применение в большинстве стран запрещено с 1970–1990-х годов.

¶Токсичность и экологические аспекты

Свинец и его соединения токсичны. Попадая в организм, металл накапливается в костях, печени, почках и головном мозге, вызывая хроническое отравление — плюмбизм. Симптомы включают анемию, поражение нервной системы, расстройства пищеварения, повышенное артериальное давление. Особенно опасен свинец для детей, у которых он вызывает задержку умственного развития.

Основные источники загрязнения — выбросы металлургических предприятий, отработанные аккумуляторы, старая краска на свинцовой основе, загрязнённая почва и вода. В России и других странах действуют нормативы предельно допустимых концентраций свинца в воздухе, воде и почве, а также программы утилизации свинецсодержащих отходов.

¶Свинец в культуре и науке

В алхимии свинец символизировал планету Сатурн и считался низшим металлом, который алхимики стремились превратить в золото. В мифологии и литературе свинец ассоциируется с тяжестью, мраком, инертностью. В современной науке изотопы свинца (Pb-206, Pb-207, Pb-208) используются для радиоизотопного датирования геологических пород (уран-свинцовый метод) и для изучения происхождения метеоритов.

Название «плюмбум» сохраняется в международной терминологии: так обозначают элемент в таблицах, а производные термины — плюмбит, плюмбат, плюмбизм — употребляются в химии и медицине.

Источники: Большая российская энциклопедия; Химическая энциклопедия; справочник по неорганической химии; материалы по металлургии свинца; данные Всемирной организации здравоохранения о токсичности свинца.