Размещено на http://www.allbest.ru/

Олово и свинец

олово свинец структура химический

Происхождение слова «свинец» неясно. По мнению Г. М. Тележко, слово «свинец» скорее всего родственно «свин», то есть свинец -- «грязный металл.

Латинское plumbum дало английское слово plumber -- водопроводчик (в Древнем Риме трубы водопровода были именно из этого металла, как наиболее подходящего для ковки полос и пайки).

В классическую эпоху (и даже до XVII века), олово часто не отличали от свинца: римляне называли свинец plumbum nigrum («черный свинец»), а олово - plumbum candidum («светлый свинец»). Связь свинца и олова можно проследить и в других языках: слово «olovo» на чешском языке означает «свинец», но на русском языке родственное олово означает «олово».

Латинское название stannum, связанное с санскритским словом, означающим «стойкий, прочный», первоначально относилось к сплаву свинца и серебра, а позднее к другому, имитирующему его сплаву, содержащему около 67 % олова; к IV веку н. э. этим словом стали называть собственно олово.

Слово олово -- общеславянское, является суффиксальным образованием от корня ol- (ср. древневерхненемецкое elo -- «жёлтый», лат. albus -- «белый» и пр.), так что металл назван по цвету.

История

Металлические свинцовые бусины, относящиеся к 7000-6500 г. до н.э., найденные в Малой Азии, могут представлять собой первый пример плавки металлов. В то время, у свинца было несколько применений (если вообще было) из-за его мягкости и блеклого внешнего вида. Основной причиной распространения производства свинца была его связь с серебром, получали свинец, главным образом, как побочный продукт плавки серебра из галенита (общего свинцового минерала).

Самым крупным производителем свинца доиндустриальной эпохи был Древний Рим. Римляне широко применяли свинец в производстве труб для водопроводов, свинцовые трубы часто имели надписи римских императоров. Правда, ещё Плиний и Витрувий считали, что это нехорошо для общественного здоровья.

Свинцовый сахар (Ацетат свинца, свинцовая соль уксусной кислоты) ещё с римских времён добавляли в вино для улучшения его вкусовых качеств, это стало широко распространено и продолжалось даже после запрета папской буллой в 1498 году. Такое использование свинца в средние века приводило к эпидемиям свинцовой колики.

В 15-18 веках свинец, несмотря на то, что был дороже железа, стал основным материалом для изготовления пуль. Он был менее опасен для железных орудийных стволов, имел более высокую плотность (что способствовало лучшему удержанию скорости), а его более низкая точка плавления упрощала производство пуль, поскольку они могли быть изготовлены с использованием древесного огня.

В Древней Руси свинец использовали для покрытия крыш церквей, а также широко применяли в качестве материала навесных печатей к грамотам. Позднее, в 1633 году, в Кремле был сооружён водопровод со свинцовыми трубами, вода по которому шла из Водовзводной башни, он просуществовал до 1737 года.

Во времена промышленной революции свинец широко использовался для водопроводов и изготовления красок. В это время больше людей (рабочий класс) контактировали с металлами и увеличивались случаи отравления свинцом. Это привело к исследованию влияния потребления свинца на организм. Свинец оказался более опасным в своей дымовой форме, чем твердый металл.

В 19-20 века страны Европы и США приступили к усилиям по сокращению количества свинца, с которым люди вступали в контакт. Последним основным воздействием свинца на человека было добавление тетраэтилового эфира к бензину в качестве антидетонационного вещества. Добавка была постепенно прекращена в Соединенных Штатах и Европейском союзе к 2000 году. Большинство европейских стран запретили свинцовую краску, обычно используемую из-за ее непрозрачности и водонепроницаемости для украшения интерьеров к 1930 году. Воздействие было значительным: в последней четверти 20-го века процент людей с избыточным уровнем свинца в крови снизился с более чем трех четвертей населения Соединенных Штатов до немногим более двух процентов.

Олово было известно человеку уже в IV тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, поэтому изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Олово является (наряду с медью) одним из компонентов оловяннистой бронзы, изобретённой в конце или середине III тысячелетия до н. э. Поскольку бронза являлась наиболее прочным из известных в то время металлов и сплавов, олово было «стратегическим металлом» в течение всего «бронзового века», более 2000 лет (очень приблизительно: XXXV--XI века до н. э.).

Химическая классификация

Свинец - тяжёлый металл IV группы периодической таблицы Д.И. Менделеева. Находится в окружении наиболее сходных по свойствам металлов - Sn, Sb, Bi, Tl.

Это пластичный, мягкий, серый металл. Атомный номер 82. Атомный вес 207,19.

Число изотопов - 41. Преобладают 4 стабильных изотопа (в %): 204Pb (1,48), 206Pb (23,60), 207Pb (22,60), 208Pb (52,30) и следы трех радионуклидов 205Pb (Т1/2 = 1,51 ·107 лет), 210Pb (Т1/2 = 22,3 года) и 214Pb (Т1/2 = 26,8 ч.). Изотоп 204Pb естественный, нерадиогенный, тогда как изотоп 206Pb произошёл за счёт радиоактивного распада 238U, изотоп 207Pb - за счёт распада 235U, изотоп 208Pb - за счёт распада 232Th. Поэтому количество первичного изотопа 204Pb в течение геологической истории Земли (4,5 млрд лет) остаётся постоянным, тогда как количество трёх других изотопов всё время увеличивается. Анализ изотопного состава свинца в горных породах и минералах позволяет решать вопросы возраста и генезиса природных объектов.

Большое количество изотопов согласуется с тем, что число атомов свинца является четным. Свинец имеет магическое число протонов (82), для которых модель ядерной оболочки точно предсказывает особенно стабильное ядро. Свинец-208 имеет 126 нейтронов, то есть является дважды магическим, что может объяснить, почему свинец-208 необычайно устойчив. Учитывая его высокий атомный номер, свинец является самым тяжелым элементом, естественные изотопы которого считаются стабильными.

ОЛОВО - элемент IV группы периодической таблицы Д.И. Менделеева, токсичный, мягкий, пластичный металл. Атомный номер 50. Атомный вес 118,710.

Число изотопов - 37, среди них 10 стабильных (в %): 112Sn (0,96), 114Sn (0,66), 115Sn (0,35), 116Sn (14,30), 117Sn (7,61), 118Sn (24,03), 119Sn (8,58), 120Sn (32,85), 122Sn (4,72), 124Sn (5,94) (из всех химических элементов олово имеет самое большое число стабильных изотопов). Большое количество стабильных изотопов считается прямым результатом атомного числа 50, «магического числа» в ядерной физике.

Геохимическая классификация

По классификации Гольдшмита свинец относится к халькофильным элементам. Характеризуются сродством к сере, т.е. образуют сульфиды, селениды, теллуриды. Олово является типичным литофильным элементом и накапливается в кислых породах, особенно в редкометалльных гранитах и связанных с ними пегматитах

По классификации Вернадского к циклическим элементам

По классификации Заварицкого относятся к элементам сульфидных руд.

В современной геохимической классификации относятся к высокозарядным элементам (высокзарядные элементы наименее подвижны при различных наложенных процессах).

Распространённость в земных оболочках

Кларк свинца в земной коре 0,0016%, в ультраосновных породах его 1х10-5, в основных - 0,0008, в средних - 0,0015, в кислых и в осадочных - по 0,002%. Содержание свинца в морской воде 0,03 мкг/л. Концентрация свинца возрастает от вещества верхней мантии к гранитному слою земной коры.

Олово -- редкий рассеянный элемент, по распространенности в земной коре олово занимает 47-е место. Кларк олова для земной коры равен 0,00025%. В ультраосновных породах содержание олова 5Ч10-5, в основных - 1,5Ч10-4, в кислых - 3Ч10-4, в осадочных - 0,001%. В морской воде 0,0008 мг олова на литр, в речных водах 0,5 мкг/л.

Минералы

Известно 315 минералов свинца, из них больше половины гипергенные, халькогенидов более 139. Наиболее важный минерал Рb и его руда - галенит PbS; в зоне окисления сульфидных месторождений образуются сульфат свинца (англезит) PbSO4 и карбонат свинца (церуссит) РbСО3.

В зоне окисления галенита происходит следующая трансформация его соединений: PbS (галенит) > PbSO4 (англезит) > РbСО3 (церусит).

Известно 77 минералов олова. Преобладают халькогениды. Собственных минералов у олова 16. Главные промышленные минералы - это касситерит SnO2, станин (оловянный колчедан) Cu2FeSnS4, цилиндрит - Pb4FeSn4Sb2S16, тиллит - PbSnS2.

Породы

Олово накапливается в кислых породах, особенно в редкометалльных гранитах и связанных с ними пегматитах. Судя по таблицам кларков, ультрабазиты содержат 0,5 г/т Sn, базиты 1,5, средние породы 1,6, гранодиориты 2,5, граниты 3.

По новым оценкам, в основных породах около 3 г/т Sn. Внутриплитные базальты содержат до 5 г/т Sn, а базальты океанического дна - всего 1 г/т. Наиболее высокие значения приводятся для щелочных габброидов (эссекситов-тешенитов) - 5-30 г/т.

В эффузивах концентрация олова повышается с 0,7 г/т в андезитах до 3,7-5,4 г/т в риолитах и дацитах, в оловоносных гранитоидах - до 14-30 г/т, в Li-F-гранитах и пегматитах - до 1015 г/т.

Процессы

Прото- и мезокристаллизация ведут к накоплению олова в остаточном расплаве, при охлаждении которого олово разделяется на две части - пегматитовую и пневматолитовую. Классические месторождения олова связаны с пневматолитами - кварцевыми жилами и кварцевым грейзеном.

Если кислотность понижена воздействием карбонатных пород, происходит задержка в осаждении касситерита.

В гипергенных условиях олово образует россыпи при выветривании породы, что приводит к накоплению касситерита. Элемент слабо подвижный в любой обстановке.

Факторы, благоприятствующие промышленной концентрации свинца: дифференциация кислой магмы, медленная кристаллизация гидротермальных растворов, наличие тектонических структур, наличие карбонатных пород - лучших осадителей свинца.

Геохимические барьеры свинца: щёлочный, сорбционный, термодинамический. Мигрирует в кислых водах окислительной и восстановительно-глеевой обстановок.

Месторождения

Основные месторождения свинца связаны с гидротермальными и гипергенными процессами. Главные промышленные типы свинцовых месторождений связаны со скарнами, с пластовыми залежами свинцовых руд в карбонатных толщах, с метасоматическими полиметаллическими рудами в эффузивно-осадочных породах.

Месторождения, в которых добывают свинец, обычно комплексные, полиметаллические. Главные типы месторождений - колчеданно-полиметаллические и стратиформные. Концентрация Рb в полиметаллических рудах составляет 0,5- 12 %; руды, как правило, комплексные (Ag-Pb-Zn ± Сu).

Наше крупнейшее свинцово-цинковое Холоднинское месторождение не разрабатывается по причине близости к оз. Байкал, происхождение его рассматривается как гидротермально-стратиформно-метаморфогенное. Источником руд служили подводные вулканы - "черные курильщики", чьи рудные отложения переслаивались с осадками, а затем при складчатости и метаморфизме руды перекристаллизовывались и обогащались.

Одно применений свинца - защита от радиации. Обладая большой плотностью, свинец полностью поглощает все виды излучений (15-20-сантиметровой пластины свинца достаточно для полной защиты).

В современной технике используется такое важное свойство свинца, как сверхпроводимость. У него самая высокая по сравнению с другими металлами температура (7,17 К), при которой Рb начинает проводить ток без малейшего сопротивления.

Используется свинец в аккумуляторах (около трети всего добываемого свинца)

Месторождения олова бывают коренными (эндогенными) и россыпными (экзогенными). Основной промышленный тип олова - кварц-касситеритовые жилы и штокверки, касситерит-сульфидные жилы и метасоматические залежи, а также и касситеритовые россыпи. Главный мировой район добычи олова - Юго-Восточная Азия (Китай, Индонезия, Таиланд, Малайзия).

Основной район на олово в России - Восточная и Северо-Восточная Сибирь, Хабаровский и Приморский края, Якутия.

Используется олово в различных сплавах - с медью (бронза), с медью и цинком (латунь), с сурьмой (баббит), со свинцом (припой), с титаном (лопатки турбин) и т. д. Широко применяется олово в качестве антикоррозийного покрытия в консервной промышленности, куда идёт почти половина всего получаемого олова.

Экология

Свинец ? особо токсичный элемент. Отравление свинцом приводит к поражению центральной нервной системы, заболеванию мозга, печени, почек, половых органов. Для растений растворённый свинец токсичен.

Соединения свинца токсичны, опасна доза в 1 мг, летальная доза около 10 г. ПДК свинца в воздухе составляет 0,003 мг/м3. ПДК для воды - 0,03 мг/л.

ПДК на SnO2 в воздухе 6 мг/м3. Для консервированных продуктов ПДК на олово составляет 0,1 г/кг.

Суточное потребление с пищей - 0,2-3,5 мг и 38 мг при регулярном употреблении консервированной пищи. Период полувыведения - 56-400 суток. Частично поступает с пылью воздуха. Аккумулируется в печени, почках, скелете, мышцах. С возрастом накапливается в организме. Интоксикация организма начинается при содержании 250 мг/кг.

Размещено на http://www.allbest.ru/