Blygruppe av metaller. Bly: oksidasjonstilstand, kjemiske egenskaper, formel, bruk

Bly er et kjemisk grunnstoff med atomnummer 82 og symbolet Pb (fra latin plumbum - ingot). Det er et tungmetall med en tetthet som er større enn de fleste vanlige materialer; Bly er mykt, formbart og smelter ved relativt lave temperaturer. Nyskåret bly har en blåhvit fargetone; den matt til en matt grå når den utsettes for luft. Bly har det nest høyeste atomnummeret av de klassisk stabile grunnstoffene og står ved enden av de tre store forfallskjedene til de tyngre grunnstoffene. Bly er et relativt ikke-reaktivt element etter overgang. Dens svake metalliske karakter illustreres av dens amfotere natur (blyoksider og bly reagerer med både syrer og baser) og tendensen til å danne kovalente bindinger. Blyforbindelser er vanligvis i +2 i stedet for +4 oksidasjonstilstand, typisk med lettere karbongruppemedlemmer. Unntak er hovedsakelig begrenset til organiske forbindelser. Som de lettere medlemmene av denne gruppen, har bly en tendens til å binde seg til seg selv; det kan danne kjeder, ringer og polyedriske strukturer. Bly utvinnes lett fra blymalm og var allerede kjent for forhistoriske mennesker i Vest-Asia. Hovedmalmen av bly, galena, inneholder ofte sølv, og interessen for sølv bidro til storskala utvinning av bly og bruken av det i det gamle Roma. Blyproduksjonen gikk ned etter Romerrikets fall og nådde ikke de samme nivåene før den industrielle revolusjonen. For tiden er den globale blyproduksjonen rundt ti millioner tonn per år; sekundærproduksjon fra foredling utgjør mer enn halvparten av dette beløpet. Bly har flere egenskaper som gjør det nyttig: høy tetthet, lav temperatur smelting, plastisitet og relativ treghet til oksidasjon. Kombinert med dens relative overflod og lave kostnader førte disse faktorene til utbredt bruk av bly i konstruksjon, rørleggerarbeid, batterier, kuler, vekter, loddemetaller, tinn-blylegeringer, smeltbare legeringer og strålingsskjerming. På slutten av 1800-tallet ble bly anerkjent som svært giftig, og siden har bruken gradvis blitt redusert. Bly er et nevrotoksin som samler seg i bløtvev og bein, skader nervesystemet og forårsaker hjerneskade og, hos pattedyr, blodsykdommer.

Fysiske egenskaper

Atomegenskaper

Blyatomet har 82 elektroner arrangert i elektronkonfigurasjonen 4f145d106s26p2. Den kombinerte første og andre ioniseringsenergien - den totale energien som kreves for å fjerne to 6p elektroner - er nær energien til tinn, blyets øvre nabo i karbongruppen. Dette er uvanlig; Ioniseringsenergier beveger seg generelt nedover i gruppen ettersom elementets ytre elektroner blir lenger borte fra kjernen og mer skjermet av mindre orbitaler. Likheten mellom ioniseringsenergier skyldes reduksjonen av lantanider - en reduksjon i radiene til grunnstoffer fra lantan (atomnummer 57) til lutetium (71) og de relativt små radiene til grunnstoffer etter hafnium (72). Dette skyldes dårlig skjerming av kjernen av lantanidelektroner. De kombinerte fire første ioniseringsenergiene til bly overgår tinns, i motsetning til spådommer om periodiske trender. Relativistiske effekter, som blir betydelige i tyngre atomer, bidrar til denne oppførselen. En slik effekt er den inerte pareffekten: 6s elektronene til bly er motvillige til å delta i bindingen, noe som gjør avstanden mellom nærliggende atomer i krystallinsk bly uvanlig lang. De lettere karbongruppene av bly danner stabile eller metastabile allotroper med en tetraedrisk koordinert og kovalent bundet diamantkubisk struktur. Energinivåene til deres ytre s- og p-orbitaler er nær nok til å tillate blanding med de fire sp3-hybridorbitalene. I bly øker den inerte pareffekten avstanden mellom dens s- og p-orbitaler, og gapet kan ikke bygges bro over energien som vil bli frigjort av ytterligere bindinger etter hybridisering. I motsetning til den kubiske diamantstrukturen, danner bly metalliske bindinger der bare p-elektroner delokaliseres og deles mellom Pb2+ ioner. Derfor har bly en ansiktssentrert kubisk struktur, som de toverdige metallene av samme størrelse, kalsium og strontium.

Store volumer

Rent bly har en lys sølvfarge med et hint av blått. Den blekner ved kontakt med fuktig luft og skyggen avhenger av de rådende forholdene. Karakteristiske egenskaper bly inkluderer høy tetthet, duktilitet og høy motstand mot korrosjon (på grunn av passivering). Den tette kubikkstrukturen og høye atomvekten til bly resulterer i en tetthet på 11,34 g/cm3, som er større enn for vanlige metaller som jern (7,87 g/cm3), kobber (8,93 g/cm3) og sink (7,14 g) /cm3). Noen sjeldnere metaller har høyere tetthet: wolfram og gull - 19,3 g/cm3, og osmium - det tetteste metallet - har en tetthet på 22,59 g/cm3, som er nesten det dobbelte av bly. Bly er et veldig mykt metall med en Mohs-hardhet på 1,5; den kan ripes med en negl. Den er ganske formbar og noe plastisk. Bulkmodulen til bly, et mål på dens lette komprimerbarhet, er 45,8 GPa. Til sammenligning er bulkmodulen til aluminium 75,2 GPa; kobber - 137,8 GPa; og bløtt stål – 160-169 GPa. Strekkfasthet ved 12-17 MPa er lav (for aluminium er det 6 ganger høyere, for kobber er det 10 ganger høyere, og for bløtt stål er det 15 ganger høyere); det kan styrkes ved å tilsette en liten mengde kobber eller antimon. Blyets smeltepunkt, 327,5 °C (621,5 °F), er lavt sammenlignet med de fleste metaller. Kokepunktet er 1749 °C (3180 °F), det laveste av karbongruppeelementene. Den elektriske resistiviteten til bly ved 20 °C er 192 nanometer, som er nesten en størrelsesorden høyere enn for andre industrielle metaller (kobber ved 15,43 nΩ·m, gull 20,51 nΩ·m og aluminium ved 24,15 nΩ·m). Bly er en superleder ved temperaturer under 7,19 K, den høyeste kritiske temperaturen av alle Type I-superledere. Bly er den tredje største elementære superlederen.

Isotoper av bly

Naturlig bly består av fire stabile isotoper med massetall 204, 206, 207 og 208, og spor av fem kortlivede radioisotoper. Det store antallet isotoper stemmer overens med at antallet blyatomer er jevnt. Bly har et magisk antall protoner (82), som atomskallmodellen nøyaktig forutsier en spesielt stabil kjerne for. Lead-208 har 126 nøytroner, et annet magisk tall som kan forklare hvorfor bly-208 er uvanlig stabil. Gitt sitt høye atomnummer, er bly det tyngste grunnstoffet hvis naturlige isotoper anses som stabile. Denne tittelen ble tidligere holdt av vismut, som har atomnummer 83, inntil det ble oppdaget i 2003 at dens eneste opprinnelige isotop, vismut-209, forfaller veldig sakte. De fire stabile isotoper av bly kan teoretisk gjennomgå alfa-forfall til kvikksølvisotoper, og frigjøre energi, men dette har aldri blitt observert deres forutsagte halveringstider fra 1035 til 10189 år. Tre stabile isotoper forekommer i tre av de fire store forfallskjedene: bly-206, bly-207 og bly-208 er sluttproduktene av forfallet av henholdsvis uran-238, uran-235 og thorium-232; disse forfallskjedene kalles uranserier, aktiniumserier og thoriumserier. Deres isotopkonsentrasjon i en naturlig steinprøve er sterkt avhengig av tilstedeværelsen av disse tre foreldreisotopene av uran og thorium. For eksempel kan den relative mengden av bly-208 variere fra 52 % i normale prøver til 90 % i thoriummalm, så standard atommasse av bly er gitt med bare én desimal. Over tid øker forholdet mellom bly-206 og bly-207 og bly-204 ettersom de to førstnevnte blir supplert med radioaktivt forfall av tyngre grunnstoffer, mens sistnevnte ikke er det; dette gjør at bly-til-bly-bindinger kan oppstå. Når uran forfaller til bly, endres deres relative mengde; dette er grunnlaget for å lage uran-bly. I tillegg til de stabile isotopene som utgjør nesten alt av bly som finnes naturlig, er det spormengder av flere radioaktive isotoper. En av dem er bly-210; selv om halveringstiden bare er 22,3 år, er bare små mengder av denne isotopen til stede i naturen fordi bly-210 produseres gjennom en lang nedbrytningssyklus som begynner med uran-238 (som har vært tilstede på jorden i milliarder av år). Forfallskjedene til uran-235, thorium-232 og uran-238 inneholder bly-211, -212 og -214, så spor av alle tre av disse blyisotopene finnes naturlig. Små spor av bly-209 oppstår fra det svært sjeldne klyngeforfallet til radium-223, et av datterproduktene til naturlig uran-235. Bly-210 er spesielt nyttig for å hjelpe til med å identifisere prøvenes alder ved å måle forholdet til bly-206 (begge isotoper tilstede i samme forfallskjede). Totalt 43 blyisotoper ble syntetisert, med massetall 178-220. Bly-205 er den mest stabile med en halveringstid på ca 1,5×107 år. [I] Den nest mest stabile er bly-202, som har en halveringstid på omtrent 53 000 år, lengre enn noen naturlig forekommende radioisotop. Begge er utdødde radionuklider som ble produsert i stjerner sammen med stabile isotoper av bly, men som for lengst har forfalt.

Kjemi

Et stort volum bly utsatt for fuktig luft danner et beskyttende lag med varierende sammensetning. Sulfitt eller klorid kan også være tilstede i urbane eller marine miljøer. Dette laget gjør et stort volum bly effektivt kjemisk inert i luften. Finpulverisert bly, som mange metaller, er pyrofor og brenner med en blåhvit flamme. Fluor reagerer med bly ved romtemperatur og danner bly(II)fluorid. Reaksjonen med klor er lik, men krever oppvarming, siden det resulterende kloridlaget reduserer reaktiviteten til elementene. Smeltet bly reagerer med kalkogener og danner bly(II) kalkogenider. Blymetallet angripes ikke av fortynnet svovelsyre, men løses opp i konsentrert form. Den reagerer sakte med saltsyre og kraftig med salpetersyre for å danne nitrogenoksider og bly(II)nitrat. Organiske syrer som eddiksyre løser opp bly i nærvær av oksygen. Konsentrerte alkalier løser opp bly og danner plumbiter.

Uorganiske forbindelser

Bly har to hovedoksidasjonstilstander: +4 og +2. Den tetravalente tilstanden er felles for karbongruppen. Den toverdige tilstanden er sjelden for karbon og silisium, liten for germanium, viktig (men ikke dominerende) for tinn, og mer viktig for bly. Dette forklares av relativistiske effekter, spesielt den inerte pareffekten, som oppstår når det er stor forskjell i elektronegativitet mellom bly og oksid, halogenid eller nitridanioner, noe som resulterer i betydelige partielle positive ladninger på bly. Som et resultat er det en sterkere sammentrekning av 6s orbital av bly enn 6p orbital, noe som gjør bly svært inert i ioniske forbindelser. Dette er mindre aktuelt for forbindelser der bly danner kovalente bindinger med elementer med lignende elektronegativitet, for eksempel karbon i organoleptiske forbindelser. I slike forbindelser er 6s- og 6p-orbitalene like store, og sp3-hybridisering er fortsatt energetisk gunstig. Bly er, i likhet med karbon, overveiende fireverdig i slike forbindelser. Den relativt store forskjellen i elektronegativitet til bly(II) ved 1,87 og bly(IV) er 2,33. Denne forskjellen fremhever den motsatte trenden med økende stabilitet av +4-oksidasjonstilstanden med synkende karbonkonsentrasjon; tinn, til sammenligning, har verdier på 1,80 i +2-oksidasjonstilstanden og 1,96 i +4-tilstanden.

Bly(II)-forbindelser er karakteristiske for uorganisk blykjemi. Selv sterke oksidasjonsmidler som fluor og klor reagerer med bly ved romtemperatur, og danner bare PbF2 og PbCl2. De fleste er mindre ioniske enn andre metallforbindelser og er derfor stort sett uløselige. Bly(II)-ioner er vanligvis fargeløse i løsning og blir delvis hydrolysert for å danne Pb(OH)+ og til slutt Pb4(OH)4 (hvor hydroksylionene fungerer som broligander). I motsetning til tinn(II)-ioner er de ikke reduksjonsmidler. Metoder for å identifisere tilstedeværelsen av Pb2+-ion i vann er vanligvis avhengig av utfelling av bly(II)klorid ved bruk av fortynnet saltsyre. Siden kloridsaltet er lett løselig i vann, forsøkes det deretter å utfelle bly(II)sulfid ved å boble hydrogensulfid gjennom løsningen. Blymonoksid finnes i to polymorfer: rød α-PbO og gul β-PbO, sistnevnte kun stabil over 488 °C. Dette er den mest brukte blyforbindelsen. Bly(II)hydroksid kan bare eksistere i løsning; det er kjent å danne plumbitte anioner. Bly reagerer vanligvis med tyngre kalkogener. Blysulfid er en halvleder, fotoleder og ekstremt følsom infrarød detektor. De to andre kalkogenidene, blyselenid og blytellurid, er også fotoledere. De er uvanlige ved at fargen deres blir lysere jo lavere gruppen er. Blydihalogenider er godt beskrevet; disse inkluderer diastatid og blandede halogenider som PbFCl. Den relative uløseligheten til sistnevnte er nyttig grunnlag for gravimetrisk bestemmelse av fluor. Difluorid var den første faste ioneledende forbindelsen som ble oppdaget (i 1834 av Michael Faraday). Andre dihalogenider brytes ned når de utsettes for ultrafiolett eller synlig lys, spesielt dijodid. Mange blypseudohalogenider er kjent. Bly(II) danner et stort antall som 2-, 4- og n5n-kjedeanion. Bly(II)sulfat er uløselig i vann, som sulfater av andre tunge toverdige kationer. Bly(II)nitrat og bly(II)acetat er svært løselige, og dette brukes i syntese av andre blyforbindelser.

Flere uorganiske bly(IV)-forbindelser er kjent, og de er vanligvis sterke oksidasjonsmidler eller eksisterer bare i sterkt sure løsninger. Bly(II)oksid gir et blandet oksid ved videre oksidasjon, Pb3O4. Det er beskrevet som bly(II,IV)oksid eller strukturelt 2PbO·PbO2 og er den best kjente blandede valensblyforbindelsen. Blydioksid er et sterkt oksidasjonsmiddel som er i stand til å oksidere saltsyre til klorgass. Dette er fordi den forventede PbCl4 som skal produseres er ustabil og spaltes spontant til PbCl2 og Cl2. I likhet med blymonoksid er blydioksid i stand til å danne skummede anioner. Blydisulfid og blydiselenid er stabile ved høye trykk. Blytetrafluorid, et gult krystallinsk pulver, er stabilt, men mindre enn difluorid. Blytetraklorid (gul olje) spaltes ved romtemperatur, blytetrabromid er enda mindre stabilt, og eksistensen av blytetrajodid er omstridt.

Andre oksidasjonstilstander

Noen blyforbindelser eksisterer i andre formelle oksidasjonstilstander enn +4 eller +2. Bly(III) kan produseres som et mellomledd mellom bly(II) og bly(IV) i større organoleptiske komplekser; denne oksidasjonstilstanden er ustabil fordi både bly(III)-ionet og de større kompleksene som inneholder det er radikaler. Det samme gjelder bly(I), som kan finnes i slike arter. Tallrike blandede oksider av bly (II, IV) er kjent. Når PbO2 varmes opp i luft, blir det Pb12O19 ved 293°C, Pb12O17 ved 351°C, Pb3O4 ved 374°C og til slutt PbO ved 605°C. Et annet seskvioksid, Pb2O3, kan produseres ved høyt trykk sammen med flere ikke-støkiometriske faser. Mange av disse viser defekte fluorittstrukturer der noen oksygenatomer er erstattet av tomrom: PbO kan sees på å ha denne strukturen, med hvert alternativt lag av oksygenatomer som mangler. Negative oksidasjonstilstander kan forekomme som Zintl-faser, som enten i tilfellet med Ba2Pb, hvor bly formelt er bly(-IV), eller som i tilfellet med oksygenfølsomme ringformede eller polyedriske klyngeioner, slik som det trigonale bipyramidale ionet Pb52-i, hvor to blyatomer er bly (- I), og tre er bly (0). I slike anioner sitter hvert atom på et polyedrisk toppunkt og bidrar med to elektroner til hver kovalent binding ved kanten av deres sp3 hybridorbitaler, mens de resterende to er et ytre ensomt par. De kan dannes i flytende ammoniakk ved å redusere bly med natrium.

Organisk blyforbindelse

Bly kan danne flerkoblede kjeder, en egenskap det deler med sin lettere homolog, karbon. Dens evne til å gjøre dette er mye mindre fordi Pb-Pb-bindingsenergien er tre og en halv ganger lavere enn C-C-bindingen. Med seg selv kan bly bygge metall-til-metall-bindinger opp til tredje orden. Med karbon danner bly blyorganiske forbindelser som ligner på, men vanligvis mindre stabile enn typiske organiske forbindelser (på grunn av svakheten til Pb-C-bindingen). Dette gjør den organometalliske kjemien til bly mye mindre bred enn den til tinn. Bly danner fortrinnsvis organiske forbindelser (IV), selv om denne dannelsen begynner med uorganiske bly(II)-reagenser; svært få organolat(II)-forbindelser er kjent. De best karakteriserte unntakene er Pb 2 og Pb (η5-C5H5)2. Blyanalogen til den enkleste organiske forbindelsen, metan, er plumbane. Plumbane kan produseres ved reaksjonen mellom metallisk bly og atomært hydrogen. To enkle derivater, tetrametyladin og tetraetylalid, er de best kjente organoleblyforbindelsene. Disse forbindelsene er relativt stabile: tetraetylid begynner å brytes ned først ved 100 °C eller når det utsettes for sollys eller ultrafiolett stråling. (Tetrafenylbly er enda mer termisk stabilt, og brytes ned ved 270 °C). Med natriummetall danner bly lett en ekvimolar legering, som reagerer med alkylhalogenider for å danne organometalliske forbindelser som tetraetylalid. Den oksidative naturen til mange organiske forbindelser brukes også: blytetraacetat er et viktig laboratoriereagens for oksidasjon i organisk kjemi, og tetraetylalid har blitt produsert i store mengder enn noen annen metallorganisk forbindelse. Andre organiske forbindelser er mindre kjemisk stabile. For mange organiske forbindelser finnes det ingen blyanalog.

Opprinnelse og utbredelse

I verdensrommet

Forekomsten av bly per partikkel i solsystemet er 0,121 ppm (deler per milliard). Dette tallet er to og en halv ganger høyere enn platina, åtte ganger høyere enn kvikksølv og 17 ganger høyere enn gull. Mengden bly i universet øker sakte ettersom de tyngste atomene (som alle er ustabile) gradvis forfaller til bly. Forekomsten av bly i solsystemet har økt med omtrent 0,75 % siden det ble dannet for 4,5 milliarder år siden. Solsystemets isotopoverflodstabell viser at bly, til tross for det relativt høye atomnummeret, er mer rikelig enn de fleste andre grunnstoffer med atomtall større enn 40. Primordialt bly, som inneholder isotopene bly-204, bly-206, bly-207, og bly -208- ble hovedsakelig skapt gjennom gjentatte nøytronfangstprosesser som skjer i stjerner. De to viktigste fangstmodusene er s- og r-prosesser. I s-prosessen (s står for sakte), er fangstene atskilt med år eller tiår, noe som gjør at mindre stabile kjerner kan gjennomgå beta-forfall. En stabil kjerne av thallium-203 kan fange et nøytron og bli thallium-204; dette stoffet gjennomgår beta-forfall, og gir stabil bly-204; når den fanger opp et annet nøytron, blir det bly-205, som har en halveringstid på rundt 15 millioner år. Ytterligere innfangninger fører til dannelsen av bly-206, bly-207 og bly-208. Når et annet nøytron fanges, blir bly-208 til bly-209, som raskt forfaller til vismut-209. Når et annet nøytron blir fanget, blir vismut-209 til vismut-210, hvis beta-forfall til polonium-210 og alfa-forfall til bly-206. Syklusen ender derfor på bly-206, bly-207, bly-208 og vismut-209. I r-prosessen (r står for "rask"), skjer fangst raskere enn kjernene kan forfalle. Dette skjer i miljøer med høy tetthet nøytroner, for eksempel en supernova eller sammenslåing av to nøytronstjerner. Nøytronfluksen kan være i størrelsesorden 1022 nøytroner per kvadratcentimeter per sekund. R-prosessen danner ikke like mye bly som s-prosessen. Den har en tendens til å stoppe når nøytronrike kjerner når 126 nøytroner. På dette tidspunktet er nøytronene plassert i hele skall i atomkjernen, og det blir vanskeligere å energisk inneholde flere av dem. Når nøytronfluksen avtar, forfaller deres beta-kjerner til stabile isotoper av osmium, iridium og platina.

På jorden

Bly er klassifisert som en kalkofil i henhold til Goldschmidt-klassifiseringen, noe som betyr at det vanligvis forekommer i kombinasjon med svovel. Det er sjelden funnet i sin naturlige metalliske form. Mange blymineraler er relativt lette og forble i løpet av jordens historie i jordskorpen i stedet for å synke dypere inn i jordens indre. Dette forklarer det relativt høye blynivået i barken, 14 ppm; det er det 38. mest tallrike elementet i cortex. Det viktigste blymineralet er galena (PbS), som hovedsakelig finnes i sinkmalm. De fleste andre blymineraler er relatert til galena på en eller annen måte; boulangeritt, Pb5Sb4S11, er et blandet sulfid avledet fra galena; anglesite, PbSO4, er et produkt av galena-oksidasjon; og serusitt eller hvit blymalm, PbCO3, er et produkt av nedbrytningen av galena. Arsen, tinn, antimon, sølv, gull, kobber og vismut er vanlige urenheter i blymineraler. Verdens blyressurser overstiger 2 milliarder tonn. Det er oppdaget betydelige reserver av bly i Australia, Kina, Irland, Mexico, Peru, Portugal, Russland og USA. Globale reserver - ressurser som er økonomisk levedyktige å utvinne - utgjorde 89 millioner tonn i 2015, hvorav 35 millioner er i Australia, 15,8 millioner i Kina og 9,2 millioner i Russland. Typiske bakgrunnskonsentrasjoner av bly overstiger ikke 0,1 μg/m3 i atmosfæren; 100 mg/kg i jord; og 5 µg/L i ferskvann og sjøvann.

Etymologi

Moderne engelsk ord"bly" (bly) er av germansk opprinnelse; det kommer fra mellomengelsk og gammelengelsk (med et langt tegn over vokalen "e", som indikerer at vokallyden til den bokstaven er lang). Det gamle engelske ordet kommer fra en hypotetisk rekonstruert proto-germansk *lauda- ("bly"). I følge akseptert lingvistisk teori "fødte" dette ordet etterkommere på flere germanske språk med nøyaktig samme betydning. Opprinnelsen til proto-germansk *lauda er ikke klar i det språklige samfunnet. I følge en hypotese er dette ordet avledet fra proto-indoeuropeisk *lAudh- ("bly"). En annen hypotese er at ordet er et lånord fra protokeltisk *ɸloud-io- ("bly"). Ordet er relatert til det latinske plumbum, som ga grunnstoffet det kjemiske symbolet Pb. Ordet *ɸloud-io- kan også være kilden til proto-germansk *bliwa- (som også betyr "bly"), som tysk Blei er avledet fra. Navnet på det kjemiske elementet er ikke relatert til verbet med samme skrivemåte, avledet fra proto-germansk *layijan- ("å lede").

Historie

Bakgrunn og tidlig historie

Metallblyperler som dateres tilbake til 7000-6500 f.Kr. funnet i Lilleasia kan representere det første eksemplet på metallsmelting. På den tiden hadde bly få (om noen) bruksområder på grunn av dets mykhet og falmede utseende. utseende. Hovedårsaken til spredningen av blyproduksjon var dens tilknytning til sølv, som kunne produseres ved å brenne galena (et vanlig blymineral). De gamle egypterne var de første som brukte bly i kosmetikk, som spredte seg til Antikkens Hellas og utover. Egypterne kan ha brukt bly som søkke i fiskegarn og til å lage glasurer, glass, emaljer og smykker. Ulike sivilisasjoner i den fruktbare halvmåne brukte bly som skrivemateriale, som valuta og i konstruksjon. Bly ble brukt i det gamle kinesiske kongehuset som et sentralstimulerende middel, som valuta og som prevensjonsmiddel. I Indus Valley Civilization og mesoamerikanere ble bly brukt til å lage amuletter; Øst- og sørafrikanske folk brukte bly i trådtrekking.

Klassisk tid

Fordi sølv ble mye brukt som et dekorativt materiale og byttemiddel, begynte blyavsetninger å bli bearbeidet i Lilleasia fra 3000 f.Kr. senere ble blyavsetninger utviklet i Egeerhavet og Lorion-regionene. Disse tre regionene dominerte til sammen produksjonen av utvunnet bly frem til omtrent 1200 f.Kr. Siden 2000 f.Kr. har fønikere arbeidet i gruvene på den iberiske halvøy; innen 1600 f.Kr Blygruvedrift eksisterte på Kypros, Hellas og Sicilia. Romas territorielle ekspansjon i Europa og Middelhavet, samt utviklingen av gruvedrift, førte til at området ble den største produsenten av bly i den klassiske epoken, med en årlig produksjon på 80 000 tonn. Som sine forgjengere skaffet romerne bly primært som et biprodukt av sølvsmelting. De ledende produsentene var Sentral-Europa, Storbritannia, Balkan, Hellas, Anatolia og Spania, og sto for 40 % av den globale blyproduksjonen. Bly ble brukt til å lage vannrør i Romerriket; Det latinske ordet for dette metallet, plumbum, er kilden til det engelske ordet plumbing. Metallets enkle håndtering og motstand mot korrosjon har ført til utstrakt bruk i andre applikasjoner, inkludert legemidler, takmaterialer, valuta og militære applikasjoner. Forfattere på den tiden som Cato den eldste, Columella og Plinius den eldste anbefalte blykar for tilberedning av søtningsmidler og konserveringsmidler tilsatt vin og mat. Bly ga en behagelig smak på grunn av dannelsen av "blysukker" (bly(II)acetat), mens kobber- eller bronsekar kunne gi en bitter smak til maten på grunn av dannelsen av irre Dette metallet var det desidert vanligste materialet i den klassiske antikken, og Det er passende å referere til den (romerske) blytiden var like mye brukt for romerne som plast er for oss har antydet at blyforgiftning spilte en rolle. viktig rolle i Romerrikets forfall. [l] Andre forskere har kritisert slike påstander, og peker for eksempel på at ikke alle magesmerter var forårsaket av blyforgiftning. Romerske blyrør økte blynivået i springvann, men effekten var "usannsynlig å være virkelig skadelig," ifølge arkeologisk forskning. Ofre for blyforgiftning begynte å bli kalt "Saturnines", til ære for gudenes forferdelige far, Saturn. Ved tilknytning til dette ble bly ansett som "faren" til alle metaller. Dens status i det romerske samfunnet var lav fordi den var lett tilgjengelig og billig.

Forvirring med tinn og antimon

I den klassiske epoken (og til og med før 1600-tallet) ble tinn ofte ikke skilt fra bly: Romerne kalte bly plumbum nigrum ("svart bly") og tinn plumbum candidum ("lett bly"). Forbindelsen mellom bly og tinn kan spores på andre språk: ordet "olovo" på tsjekkisk betyr "bly", men på russisk betyr den relaterte olovo "tinn". I tillegg er bly nært beslektet med antimon: begge grunnstoffene forekommer vanligvis i form av sulfider (galena og stibnitt), ofte sammen. Plinius skrev feil at stibnitt produserer bly i stedet for antimon når det varmes opp. I land som Tyrkia og India refererte det opprinnelige persiske navnet for antimon til antimonsulfid eller blysulfid, og på noen språk som russisk ble det kalt antimon.

Middelalder og renessanse

Blyutvinning i Vest-Europa gikk ned etter det vestromerske imperiets fall, med Arabian Iberia som den eneste regionen med betydelig blyproduksjon. Den største produksjonen av bly ble observert i Sør- og Øst-Asia, spesielt i Kina og India, hvor blyutvinningen økte sterkt. I Europa begynte blyproduksjonen først å gjenopplives på 1000- og 1100-tallet, hvor bly igjen ble brukt til taktekking og rør. Siden 1200-tallet har bly blitt brukt til å lage glassmalerier. I de europeiske og arabiske alkymitradisjonene ble bly (symbolet på Saturn i den europeiske tradisjonen) ansett som et urent uedelt metall, som ved å separere, rense og balansere det komponenter kunne gjøres om til rent gull. I denne perioden ble bly i økende grad brukt til å forurense vin. Bruken av slik vin ble forbudt i 1498 etter ordre fra paven, da den ble ansett som uegnet for bruk i hellige ritualer, men den fortsatte å drikkes, noe som førte til masseforgiftninger til slutten av 1700-tallet. Bly var nøkkelmaterialet i deler trykkpresse, som ble oppfunnet rundt 1440; trykkeriarbeidere inhalerte rutinemessig blystøv, noe som forårsaket blyforgiftning. Skytevåpen ble oppfunnet rundt samme tid, og bly, selv om det var dyrere enn jern, ble hovedmaterialet for å lage kuler. Det var mindre farlig å stryke pistolløp, hadde en høyere tetthet (som muliggjorde bedre hastighetsbevaring), og dets lavere smeltepunkt gjorde kuler lettere å produsere siden de kunne lages ved hjelp av vedfyring. Bly, i form av venetiansk keramikk, ble mye brukt i kosmetikk blant vesteuropeiske aristokratier, da blekede ansikter ble ansett som et tegn på beskjedenhet. Praksisen utvidet seg senere til hvite parykker og eyeliner og forsvant først under den franske revolusjonen på slutten av 1700-tallet. En lignende måte dukket opp i Japan på 1700-tallet med fremkomsten av geishaen, en praksis som fortsatte gjennom det 20. århundre. "Hvite ansikter symboliserte dyden til japanske kvinner," og bly ble ofte brukt som blekemiddel.

Utenfor Europa og Asia

I den nye verden begynte bly å bli produsert like etter ankomsten av europeiske nybyggere. Den tidligste registrerte produksjonen av bly dateres tilbake til 1621 i den engelske kolonien Virginia, fjorten år etter grunnleggelsen. I Australia var den første gruven som ble åpnet av kolonister på kontinentet den ledende gruven i 1841. I Afrika var blygruvedrift og smelting kjent i Benue-Taure og nedre Kongo-bassenget, hvor bly ble brukt til handel med europeere og som valuta på 1600-tallet, lenge før Scramble for Africa.

Industriell revolusjon

I andre halvdel av 1700-tallet skjedde den industrielle revolusjonen i Storbritannia, og senere på det kontinentale Europa og USA. Dette var første gang at blyproduksjonen noe sted i verden oversteg Romas. Storbritannia var en ledende produsent av bly, men den mistet denne statusen på midten av 1800-tallet med utarmingen av gruvene og utviklingen av blygruvedrift i Tyskland, Spania og USA. I 1900 ledet USA verden i blyproduksjon, og andre ikke-europeiske land – Canada, Mexico og Australia – begynte betydelig blyproduksjon; produksjonen utenfor Europa økte. En betydelig del av etterspørselen etter bly var til rørleggerarbeid og maling - blymaling ble regelmessig brukt den gang. I løpet av denne tiden ble flere mennesker (arbeiderklassen) utsatt for metaller og tilfeller av blyforgiftning økte. Dette førte til forskning på effekten av blyforbruk på kroppen. Bly har vist seg å være farligere i sin røykform enn det faste metallet. Det er funnet en sammenheng mellom blyforgiftning og gikt; Den britiske legen Alfred Baring Garrod bemerket at en tredjedel av pasientene hans med gikt var rørleggere og kunstnere. Effektene av kronisk blyeksponering, inkludert psykiske lidelser, ble også studert på 1800-tallet. De første lovene med sikte på å redusere blyforgiftning i fabrikker ble innført på 1870- og 1880-tallet i Storbritannia.

Ny tid

Ytterligere bevis på trusselen fra bly ble oppdaget på slutten av 1800- og begynnelsen av 1900-tallet. Skademekanismene ble bedre forstått, og blyblindhet ble dokumentert. Land i Europa og USA har startet arbeidet med å redusere mengden bly som folk kommer i kontakt med. Storbritannia innførte obligatoriske inspeksjoner i fabrikker i 1878 og utnevnte den første fabrikkens helseinspektør i 1898; som et resultat ble det rapportert om en 25-dobling i tilfeller av blyforgiftning fra 1900 til 1944. Den siste store menneskelige eksponeringen for bly var tilsetningen av tetraetyleter til bensin som et anti-bankemiddel, en praksis som begynte i USA i 1921. Det ble faset ut i USA og EU innen 2000. Flertall europeiske land forbudt blymaling, ofte brukt for sin tetthet og vanntette egenskaper for interiørdekorasjon, innen 1930. Virkningen var betydelig: I det siste kvartalet av det 20. århundre falt prosentandelen av mennesker med for mye bly i blodet fra mer enn tre fjerdedeler av USAs befolkning til litt over to prosent. Det viktigste blyproduktet på slutten av 1900-tallet var blybatteriet, som ikke utgjorde noen umiddelbar trussel mot mennesker. Fra 1960 til 1990 økte blyproduksjonen i vestblokken med en tredjedel. Østblokkens andel av den globale blyproduksjonen tredoblet seg fra 10 % til 30 % fra 1950 til 1990, med Sovjetunionen som verdens største blyprodusent på midten av 1970- og 1980-tallet og Kina begynte med omfattende blyproduksjon på slutten av 20-tallet århundre. I motsetning til europeiske kommunistland, var Kina stort sett et ikke-industrialisert land på midten av 1900-tallet; i 2004 passerte Kina Australia som den største hovedprodusenten. Som med europeisk industrialisering hadde bly negative helseeffekter i Kina.

Produksjon

Blyproduksjonen øker over hele verden på grunn av bruken i blybatterier. Det er to hovedkategorier av produkter: primære, fra malm; og sekundær, fra skrot. I 2014 ble det produsert 4,58 millioner tonn bly fra primærproduksjon, og 5,64 millioner tonn fra sekundærproduksjon. I år ble de tre beste produsentene av utvunnet blykonsentrat ledet av Kina, Australia og USA. De tre beste produsentene av raffinert bly ledes av Kina, USA og Sør-Korea. I følge en rapport fra 2010 fra International Association of Metal Experts, er den totale mengden bly brukt akkumulert, frigjort eller spredt ut i miljøet på globalt nivå per innbygger. En betydelig del av dette volumet forekommer i mer utviklede land (20-150 kg per innbygger) i stedet for i mindre utviklede land (1-4 kg per innbygger). Produksjonsprosessene for primært og sekundært bly er like. Noen primære produksjonsanlegg supplerer nå sin virksomhet med blyplater, en trend som sannsynligvis vil øke i fremtiden. Med tilstrekkelige produksjonsmetoder kan sekundært bly ikke skilles fra primært bly. Skrapmetallavfall fra byggebransjen er vanligvis ganske rent og kan omsmeltes uten behov for smelting, selv om destillering noen ganger er nødvendig. Dermed er produksjonen av sekundært bly billigere når det gjelder energibehov enn produksjonen av primært bly, ofte med 50 % eller mer.

Grunnleggende

De fleste blymalmer inneholder en lav prosentandel bly (høykvalitetsmalm har et typisk blyinnhold på 3-8%), som må konsentreres for utvinning. Under innledende bearbeiding gjennomgår malm typisk knusing, separering av faste stoffer, maling, skumflotasjon og tørking. Det resulterende konsentratet, som inneholder 30-80 vekt% bly (vanligvis 50-60%), omdannes deretter til (urent) blymetall. Det er to hovedmåter å gjøre dette på: en to-trinns prosess som involverer fyring etterfulgt av fjerning fra masovnen, utført i separate kar; eller en direkte prosess der ekstraksjonen av konsentratet skjer i ett kar. Den siste metoden har blitt mer vanlig, selv om den førstnevnte fortsatt er betydelig.

To-trinns prosess

Først brennes sulfidkonsentratet i luft for å oksidere blysulfidet: 2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 Det opprinnelige konsentratet var ikke rent blysulfid, og brenning produserer blyoksid og en blanding av sulfater og silikater av bly og andre metaller som finnes i malm. Dette rå blyoksidet reduseres i en koksovn til det (igjen urene) metallet: 2 PbO + C → Pb + CO2. Urenhetene er hovedsakelig arsen, antimon, vismut, sink, kobber, sølv og gull. Smelten behandles i en etterklangsovn med luft, damp og svovel, som oksiderer urenheter, med unntak av sølv, gull og vismut. Oksiderte forurensninger flyter på toppen av smelten og skummes av. Metallisk sølv og gull fjernes og gjenvinnes økonomisk gjennom Parkes-prosessen, der sink tilsettes bly. Sink løser opp sølv og gull, som begge kan separeres og gjenvinnes, uten å blandes i bly. Avsølvet bly frigjøres med vismut ved Betterton-Kroll-metoden, og behandler det med metallisk kalsium og magnesium. Det resulterende vismutholdige slagget kan fjernes. Svært rent bly kan oppnås ved elektrolytisk behandling av smeltet bly ved hjelp av Betts-prosessen. Urene blyanoder og rene blykatoder plasseres i en blyfluorosilikat (PbSiF6) elektrolytt. Etter påføring av et elektrisk potensial, løses det urene blyet ved anoden opp og avsettes på katoden, og etterlater det store flertallet av urenheter i løsning.

Direkte prosess

I denne prosessen oppnås blybarre og slagg direkte fra blykonsentrater. Blysulfidkonsentratet smeltes i en ovn og oksideres for å danne blymonoksid. Karbon (koks eller kullgass) tilsettes til den smeltede ladningen sammen med flussmidler. Dermed reduseres blymonoksid til metallisk bly i midten av det blymonoksidrike slagget. Opptil 80 % av blyet i høykonsentrerte fôrkraftfôr kan fås i form av ingots; de resterende 20 % danner slagg rik på blymonoksid. For lavverdige råvarer kan alt bly oksideres til høyverdig slagg. Blymetall produseres videre fra slagg av høy kvalitet (25-40 %) ved forbrenning eller undervannsinjeksjon, en elektrisk hjelpeovn eller en kombinasjon av begge metodene.

Alternativer

Forskningen fortsetter i en renere, mindre energikrevende blygruveprosess; dens største ulempe er at enten for mye bly går tapt som avfall eller alternative metoder føre til høyt svovelinnhold i det resulterende blymetallet. Hydrometallurgisk ekstraksjon, der urene blyanoder dyppes ned i en elektrolytt og rent bly avsettes på katoden, er en metode som kan ha potensial.

Sekundær metode

Smelting, som er en integrert del av primærproduksjonen, hoppes ofte over under sekundærproduksjonen. Dette skjer bare når blymetallet har gjennomgått betydelig oksidasjon. Denne prosessen ligner den primære utvinningsprosessen i en masovn eller roterende ovn, med den betydelige forskjellen den større variasjonen i utbytte. Blysmelteprosessen er mer moderne metode, som kan fungere som en fortsettelse av primærproduksjonen; Batteripasta fra brukte blybatterier fjerner svovel ved å behandle det med alkali og behandles deretter i en kullfyrt ovn i nærvær av oksygen, noe som resulterer i dannelse av urent bly, med antimon som den vanligste urenheten. Resirkulering av sekundært bly ligner på behandling av primært bly; Noen raffineringsprosesser kan hoppes over avhengig av materialet som behandles og dets potensielle forurensning, med vismut og sølv som de mest aksepterte urenhetene. Av blykilder for avhending er blybatterier de viktigste kildene; Blyrør, plate og kabelkappe har også betydning.

Søknader

I motsetning til hva mange tror, ​​ble grafitten i treblyanter aldri laget av bly. Da blyanten ble laget som et verktøy for å vikle grafitt, ble den spesifikke typen grafitt som ble brukt kalt plumbago (bokstavelig talt for bly eller blyattrapp).

Elementær form

Blymetall har flere nyttige mekaniske egenskaper, inkludert høy tetthet, lavt smeltepunkt, duktilitet og relativ treghet. Mange metaller er overlegne bly i noen av disse aspektene, men de er generelt mindre rikelig og vanskeligere å utvinne fra malmene. Blys toksisitet har ført til utfasing av noen av bruksområdene. Bly har blitt brukt til å lage kuler siden de ble oppfunnet i middelalderen. Bly er billig; det lave smeltepunktet gjør at håndvåpenammunisjon kan støpes med minimal bruk av teknisk utstyr; I tillegg er bly tettere enn andre vanlige metaller, noe som gjør at det bedre kan opprettholde hastigheten. Det er reist bekymring for at blykuler som brukes til jakt kan være skadelige for miljøet. Dens høye tetthet og korrosjonsmotstand har blitt brukt i en rekke relaterte applikasjoner. Bly brukes som kjøl på skip. Vekten gjør at den kan motvirke spenneffekten av vinden på seilene; er så tett at den tar opp lite volum og minimerer vannmotstanden. Bly brukes i dykking for å motvirke dykkerens evne til å flyte til overflaten. I 1993 ble bunnen av det skjeve tårnet i Pisa stabilisert med 600 tonn bly. På grunn av sin korrosjonsbestandighet brukes bly som en beskyttende kappe for undersjøiske kabler. Bly brukes i arkitektur. Blyplater brukes som takmateriale, kledning, inndækning, takrenner og fuger. avløpsrør, samt brystninger på taket. Blylister brukes som et dekorativt materiale for å sikre blyplater. Bly brukes fortsatt til å lage statuer og skulpturer. Før i tiden ble bly ofte brukt for å balansere bilhjul; Av miljøhensyn fases denne bruken ut. Bly tilsettes kobberlegeringer som messing og bronse for å forbedre deres bearbeidbarhet og smøreegenskaper. Siden bly er praktisk talt uløselig i kobber, danner det harde kuler i ufullkommenheter i hele legeringen, for eksempel korngrenser. I lave konsentrasjoner, og også som smøremiddel, hindrer kulene dannelse av spon når legeringen bearbeides, og forbedrer dermed bearbeidbarheten. Lagre bruker kobberlegeringer med høyere konsentrasjon av bly. Bly gir smøring og kobber gir bærende støtte. På grunn av sin høye tetthet, atomnummer og formbarhet, brukes bly som en barriere som absorberer lyd, vibrasjoner og stråling. Bly har ingen naturlige resonansfrekvenser, og som et resultat brukes blyplate som et lydisolerende lag i vegger, gulv og tak i lydstudioer. Organiske rør er ofte laget av en blylegering blandet med varierende mengder tinn for å kontrollere tonen i hvert rør. Bly er et strålingsskjermende materiale som brukes i kjernefysisk vitenskap og i røntgenkameraer: gammastråler absorberes av elektroner. Blyatomer er tettpakket og deres elektrontetthet er høy; Et høyt atomnummer betyr at det er mange elektroner per atom. Smeltet bly ble brukt som kjølemiddel for blykjølte hurtigreaktorer. Den største bruken av bly ble observert på begynnelsen av det 21. århundre i blybatterier. Reaksjonene i batteriet mellom bly, blydioksid og svovelsyre gir en pålitelig spenningskilde. Blyet i batterier utsettes ikke for direkte kontakt med mennesker og er derfor forbundet med en mindre giftig trussel. Superkondensatorer som inneholder blybatterier er installert i kilowatt og megawatt i Australia, Japan og USA innen frekvensregulering, utjevning solenergi og for andre bruksområder. Disse batteriene har flere lav tetthet energi- og ladeutladningseffektivitet enn litium-ion-batterier, men betydelig billigere. Bly brukes i høyspenning strømkabler som et skallmateriale for å forhindre vanndiffusjon under termisk isolasjon; slik bruk avtar etter hvert som bly fases ut. Noen land reduserer også bruken av bly i elektronikkloddemetall for å redusere miljøfarlig avfall. Bly er ett av tre metaller som brukes i Oddy-testen for museumsmaterialer, og hjelper til med å oppdage organiske syrer, aldehyder og sure gasser.

Tilkoblinger

Blyforbindelser brukes som eller i fargestoffer, oksidasjonsmidler, plast, stearinlys, glass og halvledere. Blybaserte fargestoffer brukes i keramiske glasurer og glass, spesielt for rødt og gult. Blytetraacetat og blydioksid brukes som oksidasjonsmidler i organisk kjemi. Bly brukes ofte i PVC-belegg på elektriske ledninger. Den kan brukes til å behandle stearinlysveker for å gi en lengre og jevnere forbrenning. På grunn av blyets toksisitet bruker europeiske og nordamerikanske produsenter alternativer som sink. Blyglass består av 12-28 % blyoksid. Det endrer de optiske egenskapene til glasset og reduserer overføringen av ioniserende stråling. Blyhalvledere som blytellurid, blyselenid og blyantimonid brukes i fotovoltaiske celler og infrarøde detektorer.

Biologiske og miljømessige effekter

Biologiske effekter

Bly har ingen bevist biologisk rolle. Dens utbredelse i menneskekroppen er i gjennomsnitt 120 mg hos en voksen - dens utbredelse overgås bare av sink (2500 mg) og jern (4000 mg) blant tungmetaller. Blysalter absorberes svært effektivt av kroppen. En liten mengde bly (1%) vil bli lagret i beinene; resten vil skilles ut i urin og avføring i flere uker etter eksponering. Barnet vil være i stand til å fjerne bare omtrent en tredjedel av blyet fra kroppen. Kronisk eksponering for bly kan føre til blybioakkumulering.

Giftighet

Bly er et ekstremt giftig metall (hvis det inhaleres eller svelges) som påvirker nesten alle organer og systemer i menneskekroppen. Ved nivåer i luften på 100 mg/m3 utgjør den en umiddelbar fare for liv og lemmer. Bly absorberes raskt i blodet. Hovedårsaken til dens toksisitet er dens tendens til å forstyrre den riktige funksjonen til enzymer. Den gjør dette ved å binde seg til sulfhydrylgrupper som finnes på mange enzymer eller ved å etterligne og fortrenge andre metaller som fungerer som kofaktorer i mange enzymatiske reaksjoner. Blant hovedmetallene som bly reagerer med er kalsium, jern og sink. Høye nivåer av kalsium og jern gir generelt en viss beskyttelse mot blyforgiftning; lave nivåer gir økt mottakelighet.

Effekter

Bly kan forårsake alvorlig skade på hjernen og nyrene og til slutt forårsake død. Som kalsium kan bly krysse blod-hjerne-barrieren. Det ødelegger myelinskjedene til nevroner, reduserer antallet, forstyrrer nevrotransmisjonsveier og reduserer nevronvekst. Symptomer på blyforgiftning inkluderer nefropati, kramper i magesmerter og muligens svakhet i fingre, håndledd eller ankler. Lavt blodtrykk øker, spesielt hos middelaldrende og eldre mennesker, noe som kan forårsake anemi. Hos gravide kvinner kan høye nivåer av blyeksponering forårsake spontanabort. Kronisk eksponering for høye nivåer av bly har vist seg å redusere fruktbarheten hos menn. I det utviklende barnets hjerne forstyrrer bly dannelsen av synapser i hjernebarken, nevrokjemisk utvikling (inkludert nevrotransmittere) og organiseringen av ionekanaler. Tidlig eksponering for bly hos barn er assosiert med økt risiko for søvnforstyrrelser og overdreven søvnighet på dagtid senere i barndommen. Høye blynivåer i blodet er assosiert med forsinket pubertet hos jenter. Økning og reduksjon i eksponering for luftbåren bly fra forbrenning av tetraetylbly i bensin i løpet av det 20. århundre er assosiert med historiske økninger og reduksjoner i kriminalitet, men denne hypotesen er ikke generelt akseptert.

Behandling

Behandling for blyforgiftning innebærer vanligvis administrering av dimerkaprol og succimer. Akutte tilfeller kan kreve bruk av kalsiumdinatriumedetat, et kalsiumchelat av etylend(EDTA). Bly har en større affinitet for bly enn kalsium, noe som fører til at blyet chelateres ved metabolisme og skilles ut i urinen, og etterlater ufarlig kalsium.

Kilder til innflytelse

Blyeksponering er et globalt problem, ettersom blygruvedrift og smelting er vanlig i mange land rundt om i verden. Blyforgiftning oppstår vanligvis ved inntak av mat eller vann som er forurenset med bly, og sjeldnere ved utilsiktet inntak av forurenset jord, støv eller blybasert maling. Saltvannsprodukter kan inneholde bly hvis vannet utsettes for industrielle farvann. Frukt og grønnsaker kan være forurenset av høye nivåer av bly i jorda de dyrkes i. Jord kan bli forurenset av akkumulering av partikler fra bly i rør, blymaling og restutslipp fra blyholdig bensin. Bruk av bly i vannrør er problematisk i områder med bløtt eller surt vann. Hardt vann danner uløselige lag i rør, mens bløtt og surt vann løser opp blyrør. Oppløst karbondioksid i transportert vann kan føre til dannelse av løselig blybikarbonat; oksygenrikt vann kan på samme måte løse opp bly som bly(II)hydroksid. Drikkevann kan forårsake helseproblemer over tid på grunn av toksisiteten til oppløst bly. Jo hardere vannet er, jo mer kalsiumbikarbonat og sulfat vil det inneholde, og jo mer indre del rør vil bli belagt med et beskyttende lag av blykarbonat eller blysulfat. Svelging av blymaling er hovedkilden til blyeksponering hos barn. Når malingen brytes ned, flasser den av, maler til støv og kommer deretter inn i kroppen gjennom håndkontakt eller forurenset mat, vann eller alkohol. Svelger noen folkemessige rettsmidler kan føre til eksponering for bly eller blyforbindelser. Innånding er en annen viktig eksponeringsvei for bly, inkludert for røykere og spesielt for blyarbeidere. Sigarettrøyk inneholder blant annet radioaktivt bly-210, blant andre giftige stoffer. Nesten alt inhalert bly absorberes i kroppen; for oral administrering er frekvensen 20-70 %, med barn som absorberer mer bly enn voksne. Hudeksponering kan være betydelig for en begrenset populasjon av personer som arbeider med organiske blyforbindelser. Absorpsjonshastigheten av bly i huden er lavere for uorganisk bly.

Økologi

Utvinning, produksjon, bruk og avhending av bly og dets produkter har forårsaket betydelig forurensning av jordens jordsmonn og vann. Atmosfæriske blyutslipp var på topp under den industrielle revolusjonen, og blyperioden for bensin var i andre halvdel av det tjuende århundre. Forhøyede blykonsentrasjoner vedvarer i jordsmonn og sedimenter i postindustrielle og urbane områder; Industrielle utslipp, inkludert de som er knyttet til kullforbrenning, fortsetter i mange deler av verden. Bly kan akkumuleres i jordsmonn, spesielt de med høyt innhold av organisk materiale, hvor det vedvarer i hundrevis til tusenvis av år. Det kan ta plassen til andre metaller i planter og kan samle seg på overflatene deres, og dermed bremse fotosyntesen og forhindre deres vekst eller drepe dem. Jord- og planteforurensning påvirker mikroorganismer og dyr. Berørte dyr har redusert evne til å syntetisere røde blodceller, noe som forårsaker anemi. Analytiske metoder for å bestemme bly i miljøet inkluderer spektrofotometri, røntgenfluorescens, atomspektroskopi og elektrokjemiske metoder. En spesifikk ioneselektiv elektrode ble utviklet basert på ionoforen S,S"-metylenbis (N,N-diisobutylditiokarbamat).

Begrensning og utvinning

På midten av 1980-tallet var det et betydelig skifte i bruken av bly. I USA reduserer eller eliminerer miljøforskrifter bruken av bly i ikke-batteriprodukter, inkludert bensin, maling, loddemetall og vannsystemer. Svevestøvkontrollenheter kan brukes i kullkraftverk for å samle blyutslipp. Bruken av bly er ytterligere begrenset av EUs direktiv om restriksjon av farlige stoffer. Bruk av blykuler til jakt og sportsskyting ble forbudt i Nederland i 1993, noe som resulterte i en betydelig reduksjon i blyutslipp fra 230 tonn i 1990 til 47,5 tonn i 1995. I USA har Occupational Safety and Health Administration satt grensen for yrkeseksponering for bly til 0,05 mg/m3 over en 8-timers arbeidsdag; dette gjelder metallisk bly, uorganiske blyforbindelser og blysåper. US National Institute for Occupational Safety and Health anbefaler at blykonsentrasjonen i blodet er under 0,06 mg per 100 g blod. Bly kan fortsatt forekomme i skadelige nivåer i keramikk, vinyl (brukes til rørforing og elektrisk ledningsisolasjon) og kinesisk messing. Eldre boliger kan fortsatt inneholde blymaling. Hvit blymaling har blitt faset ut i industrialiserte land, men gult blykromat er fortsatt i bruk. Fjerning gammel maling ved å male det produserer støv som kan inhaleres av mennesker.

Bly er et metall som har vært kjent siden antikken. Mennesket har brukt det siden 2-3 tusen f.Kr., og det ble først oppdaget i Mesopotamia. Der ble det laget små murstein, figurer og diverse husholdningsartikler av bly. Selv da fikk folk bronse ved å bruke dette elementet, og laget det også for å skrive med skarpe gjenstander.

Hvilken farge har metallet?

Det er et element i gruppe IV i periode 6 i det periodiske systemet, hvor det har løpenummeret 82. Hva er bly i naturen? Dette er den vanligste galenaen og formelen er PbS. Ellers kalles galena blyglans. Det rene elementet er et mykt og formbart metall med en skitten grå farge. I luft blir snittet raskt dekket med et lite lag oksid. Oksider beskytter metallet pålitelig mot ytterligere oksidasjon i både våte og tørre omgivelser. Hvis en metalloverflate belagt med oksider rengjøres, vil den få en skinnende fargetone med en blå fargetone. Denne rengjøringen kan gjøres ved å helle blyet i et vakuum og forsegle det i en vakuumkolbe.

Interaksjon med syrer

Svovelsyre og saltsyre har svært svak effekt på bly, men metallet løses lett opp i salpetersyre. Alle metallkjemiske forbindelser som kan være løselige er giftige. Det oppnås hovedsakelig fra malm: først brennes blyglans til det blir til blyoksid, og deretter reduseres dette stoffet med kull til rent metall.

Generelle elementegenskaper

Tettheten av bly er 11,34 g/cm3. Dette er 1,5 ganger tettheten til jern og fire ganger tettheten til lettvektsaluminium. Det er ikke uten grunn at ordet "bly" på russisk er synonymt med ordet "tungt". Bly smelter ved en temperatur på 327,5 o C. Metallet blir flyktig allerede ved en omgivelsestemperatur på 700 C°. Denne informasjonen er veldig viktig for de som jobber med gruvedrift av dette metallet. Den er veldig lett å skrape selv med en negl, og den er lett å rulle til tynne ark. Dette er et veldig mykt metall.

Interaksjon med andre metaller, oppvarming

Den spesifikke varmekapasiteten til bly er 140 J/kg. I henhold til dets kjemiske egenskaper er det et lavaktivt metall. I spenningsserien er den plassert foran hydrogen. Bly erstattes lett fra saltene med andre metaller. For eksempel kan du utføre et eksperiment: dypp en sinkpinne i en løsning av acetat av dette elementet. Da vil det legge seg på sinkpinnen i form av luftige krystaller, som kjemikere kaller "Saturn-tre." Hva er den spesifikke varmen til bly? Hva betyr dette? Dette tallet er 140 J/kg. Dette betyr følgende: for å varme opp et kilo metall med 1 o C, kreves det 140 Joule varme.

Utbredelse i naturen

Det er ikke så mye av dette metallet i jordskorpen - bare 0,0016 % av massen. Men selv denne verdien viser at det er mer rikelig enn kvikksølv, vismut og gull. Forskere tilskriver dette det faktum at ulike blyisotoper er nedbrytningsprodukter av thorium og uran, så blyinnholdet i jordskorpen har sakte økt over millioner av år. For øyeblikket er mange blymalmer kjent - dette er den allerede nevnte galenaen, så vel som resultatene av dens kjemiske transformasjoner.

Sistnevnte inkluderer blysulfat, cerussitt (et annet navn er hvit mimetitt, stoltsitt. Malmene inneholder også andre metaller - kadmium, kobber, sink, sølv, vismut. Der det forekommer blymalmer, er ikke bare jorda mettet med dette metallet, men også vannforekomster, planter Hva er bly i naturen. Dette metallet finnes også i malmer av radioaktive metaller - uran og thorium.

Tungmetall i industrien

Den mest brukte i industrien er en blanding av bly og tinn. Vanlig loddemetall kalt "tertiær" er mye brukt for å koble til rørledninger og elektriske ledninger. Denne blandingen inneholder en del bly og to deler tinn. Skjell for telefonkabler, kan batterideler også inneholde bly. Smeltepunktet for noen av dets forbindelser er svært lavt - for eksempel smelter legeringer med kadmium eller tinn ved 70 o C. Brannslokkingsutstyr er laget av slike forbindelser. Metalllegeringer er mye brukt i skipsbygging. De er vanligvis farget lysegrå. Skip er ofte belagt med tinn og blylegeringer for å beskytte mot korrosjon.

Betydning for folk fra fortiden og applikasjon

Romerne brukte dette metallet til å lage rør i rørledninger. I gamle tider assosierte folk bly med planeten Saturn, og derfor ble den tidligere kalt Saturn. I middelalderen ble metallet, på grunn av sin tunge vekt, ofte brukt til alkymistiske eksperimenter. Han ble ofte kreditert med evnen til å bli til gull. Bly er et metall som svært ofte ble forvekslet med tinn, som fortsatte til 1600-tallet. Og på gamle slaviske språk bar det dette navnet.

Det har nådd det moderne tsjekkiske språket, hvor dette tungmetallet kalles olovo. Noen språkeksperter mener at navnet Plumbum er assosiert med et spesifikt gresk område. Den russiske opprinnelsen til ordet "bly" er fortsatt uklart for forskere. Noen lingvister forbinder det med det litauiske ordet "scwinas".

Den tradisjonelle bruken av bly i historien er i produksjon av kuler, haglekuler og forskjellige andre prosjektiler. Den ble brukt fordi den var billig og hadde lavt smeltepunkt. Tidligere, når man laget pistolskudd, ble en liten mengde arsen tilsatt metallet.

Bly ble også brukt i Det gamle Egypt. Byggeklosser, statuer av adelige mennesker ble laget av det, og mynter ble preget. Egypterne var sikre på at bly hadde spesiell energi. De laget små tallerkener av det og brukte dem til å beskytte seg mot uønskede. Og det gjorde ikke bare de gamle romerne vannrør. De produserte også kosmetikk av dette metallet, uten engang å ha mistanke om at de signerte sin egen dødsdom. Tross alt, når bly kom inn i kroppen hver dag, forårsaket det alvorlige sykdommer.

Hva med det moderne miljøet?

Det finnes stoffer som dreper menneskeheten sakte men sikkert. Og dette gjelder ikke bare antikkens uopplyste forfedre. Kilder til giftig bly i dag er sigarettrøyk og bystøv fra boligbygg. Damp fra maling og lakk er også farlig. Men den største skaden kommer fra bileksos, som inneholder store mengder bly.

Men ikke bare innbyggere i megabyer er i faresonen, men også de som bor i landsbyer. Her kan metallet hope seg opp i jord og deretter havne i frukt og grønnsaker. Som et resultat får mennesker mer enn en tredjedel av bly gjennom maten. I dette tilfellet kan bare kraftige antioksidanter tjene som motgift: magnesium, kalsium, selen, vitamin A, C. Hvis du bruker dem regelmessig, kan du pålitelig nøytralisere deg selv fra metallets skadelige effekter.

Skade

Hvert skolebarn vet hva bly er. Men ikke alle voksne er i stand til å svare på spørsmålet om hva skaden er. Partiklene kommer inn i kroppen gjennom luftveiene. Deretter begynner det å samhandle med blodet, og reagerer med ulike deler av kroppen. Muskel- og skjelettsystemet lider mest av dette. Det er her 95 % av alt bly som konsumeres av mennesker ender opp.

Høye nivåer av det i kroppen fører til mental retardasjon, og hos voksne viser det seg i form av depressive symptomer. Overskudd er indikert av fravær og tretthet. Også tarmene lider – på grunn av bly kan det ofte oppstå spasmer. Dette tungmetallet har også en negativ effekt på reproduktive system. Kvinner synes det er vanskelig å føde barn, og menn kan oppleve problemer med sædkvaliteten. Det er også veldig farlig for nyrene. Ifølge noen studier kan det forårsake ondartede svulster. Men i mengder som ikke overstiger 1 mg, kan bly være gunstig for kroppen. Forskere har funnet ut at dette metallet kan ha en bakteriedrepende effekt på synsorganene - du bør imidlertid huske hva bly er og bare bruke det i doser som ikke overstiger de tillatte.

Som en konklusjon

Som allerede nevnt, i gamle tider ble planeten Saturn ansett som skytshelgen for dette metallet. Men Saturn i astrologi er et bilde på ensomhet, tristhet og hard skjebne. Er det derfor bly ikke er den beste følgesvennen for mennesker? Kanskje han ikke skulle påtvinge samfunnet sitt, slik de gamle intuitivt antok da de kalte bly Saturn. Tross alt kan skaden på kroppen fra dette metallet være uopprettelig.

Bly (Pb) er et mykt sølvhvitt eller gråaktig metall av gruppe 14 (IVa) periodisk system med atomnummer 82. Det er et veldig formbart, plastisk og tett stoff som ikke leder elektrisitet godt. Den elektroniske formelen for bly er [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2. Kjent i antikken og ansett av alkymister for å være den eldste av metaller, er den veldig holdbar og motstandsdyktig mot korrosjon, noe som fremgår av den fortsatte bruken av vannrør installert av de gamle romerne. Symbolet Pb i den kjemiske formelen til bly er en forkortelse av det latinske ordet plumbum.

Utbredelse i naturen

Bly nevnes ofte i tidlige bibelske tekster. Babylonerne brukte metall til å lage skriveplater. Romerne brukte den til å lage vannrør, mynter og til og med kjøkkenutstyr. Resultatet av sistnevnte var blyforgiftning av befolkningen under keiser Augustus Caesars tid. Forbindelsen kjent som hvitt bly ble brukt som et dekorativt pigment så tidlig som 200 f.Kr. e.

I vekt tilsvarer innholdet av bly i jordskorpen tinn. I verdensrommet er det 0,47 blyatomer for hver 106 silisiumatomer. Dette kan sammenlignes med innholdet av cesium, praseodym, hafnium og wolfram, som hver regnes som et ganske lite grunnstoff.

Produksjon

Selv om bly ikke er rikelig, har naturlige konsentrasjonsprosesser resultert i betydelige forekomster av kommersiell betydning, spesielt i USA, Canada, Australia, Spania, Tyskland, Afrika og Sør-Amerika. Finnes sjelden i ren form Bly finnes i flere mineraler, men alle er av mindre betydning, med unntak av sulfidet PbS (galena), som er hovedkilden til industriell produksjon av dette kjemiske elementet over hele verden. Metallet finnes også i anglesite (PbSO 4) og cerussite (PbCO 3). TIL begynnelsen av XXI V. Verdens ledende produsenter av blykonsentrat var land som Kina, Australia, USA, Peru, Mexico og India.

Bly kan utvinnes ved å brenne malmen etterfulgt av smelting i en masovn eller ved direkte smelting. Urenheter fjernes under ytterligere rensing. Nesten halvparten av alt raffinert bly gjenvinnes fra resirkulert skrap.

Kjemiske egenskaper

Elementært bly kan oksideres til Pb 2+ ion av hydrogenioner, men uløseligheten til de fleste av dets salter gjør dette kjemiske elementet motstandsdyktig mot mange syrer. Oksidasjon i et alkalisk miljø skjer lettere og favoriserer dannelsen av løselige forbindelser ved oksidasjonstilstanden bly +2. Oksydet PbO 2 med Pb 4+ ion er ett av dem i sur løsning, men det er relativt svakt i alkalisk løsning. Blyoksidasjon forenkles ved dannelse av komplekser. Elektrodeponering utføres best fra vandige løsninger som inneholder blyheksafluorsilikat og heksafluorsilikatsyre.

I luft oksiderer metallet raskt, og danner et matt grått belegg som tidligere ble antatt å være Pb 2 O-suboksid Det er nå generelt akseptert at det er en blanding av Pb og PbO-oksid, som beskytter metallet mot ytterligere korrosjon. Selv om bly er løselig i fortynnet salpetersyre, påvirkes det bare overfladisk av saltsyre eller svovelsyre fordi de resulterende uløselige kloridene (PbCl 2) eller sulfatene (PbSO 4) hindrer reaksjonen i å fortsette. De kjemiske egenskapene til bly, som bestemmer dets totale motstand, gjør det mulig å bruke metallet til fremstilling av takmaterialer, kappe elektriske kabler, plassert i bakken eller under vann, og som en foring for vannrør og konstruksjoner som brukes til transport og bearbeiding av etsende stoffer.

Lead applikasjoner

Bare én krystallinsk modifikasjon av dette kjemiske elementet med et tettpakket metallgitter er kjent. I fri tilstand har bly null oksidasjonstilstand (som alle andre stoffer). Den utbredte bruken av elementets elementform skyldes dets duktilitet, enkle sveising, lavt smeltepunkt, høy tetthet og evne til å absorbere gamma- og røntgenstråling. Smeltet bly er et utmerket løsningsmiddel og gjør at fritt sølv og gull kan konsentreres. Blys strukturelle bruksområder er begrenset av dets lave strekkfasthet, tretthet og flyteegenskaper selv under lett belastning.

Elementet brukes i produksjon av oppladbare batterier, i ammunisjon (skudd og kuler), i loddetinn, trykking, lager, lette legeringer og legeringer med tinn. Kraftig og industrielt utstyr kan bruke blysammensatte deler for å redusere støy og vibrasjoner. Fordi metallet effektivt absorberer kortbølget elektromagnetisk stråling, brukes det til beskyttende skjerming av atomreaktorer, partikkelakseleratorer, røntgenutstyr og beholdere for transport og lagring Sammensatt av et oksid (PbO 2) og en legering med antimon eller kalsium , elementet brukes i konvensjonelle batterier.

Effekt på kroppen

Det kjemiske elementet bly og dets forbindelser er giftige og akkumuleres i kroppen over lang tid (et fenomen kjent som kumulativ forgiftning) inntil en dødelig dose er nådd. Toksisiteten øker når løseligheten til forbindelsene øker. Hos barn kan blyakkumulering føre til kognitiv svikt. Hos voksne forårsaker det progressiv nyresykdom. Symptomer på forgiftning inkluderer magesmerter og diaré, etterfulgt av forstoppelse, kvalme, oppkast, svimmelhet, hodepine og generell svakhet. Å eliminere eksponering for blykilden er vanligvis tilstrekkelig for behandling. Eliminering av det kjemiske elementet fra insektmidler og pigmentmaling, samt bruk av åndedrettsvern og andre verneutstyr ved eksponeringspunkter, har betydelig redusert forekomsten av blyforgiftning. Erkjennelse av at tetraetylbly Pb (C 2 H 5) 4 i form av et anti-banketilsetningsstoff i bensin forurenser luft og vann førte til at det ble slutt på bruken på 1980-tallet.

Biologisk rolle

Bly spiller ingen biologisk rolle i kroppen. Toksisiteten til dette kjemiske elementet er forårsaket av dets evne til å etterligne metaller som kalsium, jern og sink. Interaksjonen mellom bly og de samme proteinmolekylene som disse metallene fører til opphør av deres normale funksjon.

Kjernefysiske egenskaper

Det kjemiske elementet bly dannes både som et resultat av nøytronabsorpsjonsprosesser og under nedbrytning av radionuklider av tyngre grunnstoffer. Det er 4 stabile isotoper. Den relative mengden av 204 Pb er 1,48 %, 206 Pb – 23,6 %, 207 Pb – 22,6 % og 208 Pb – 52,3 %. Stabile nuklider er sluttproduktene av det naturlige radioaktive forfallet av uran (opptil 206 Pb), thorium (opptil 208 Pb) og aktinium (opptil 207 Pb). Mer enn 30 radioaktive isotoper av bly er kjent. Av disse deltar 212 Pb (thoriumserier), 214 Pb og 210 Pb (uranserier) og 211 Pb (aktiniumserier) i naturlige nedbrytningsprosesser. Atomvekten til naturlig forekommende bly varierer fra kilde til kilde avhengig av opprinnelsen.

Monoksider

I forbindelser er oksidasjonstilstandene til bly hovedsakelig +2 og +4. De viktigste av disse inkluderer oksider. Disse er PbO, der det kjemiske elementet er i +2-tilstand, PbO 2-dioksid, hvor den høyeste oksidasjonstilstanden til bly er manifestert (+4), og tetroksyd, Pb 3 O 4.

Monoksidet finnes i to modifikasjoner - litharga og litharge. Litarg (alfa blyoksid) er et rødt eller rødgult fast stoff med en tetragonal krystallstruktur hvis stabile form eksisterer ved temperaturer under 488 °C. Lite (beta blymonoksid) er et gult fast stoff og har en ortorhombisk krystallstruktur. Dens stabile form eksisterer ved temperaturer over 488 °C.

Begge former er uløselige i vann, men løses opp i syrer for å danne salter som inneholder Pb 2+ ion eller i alkalier for å danne plumbites, som har PbO 2 2- ion. Litarg, som dannes ved reaksjon av bly med atmosfærisk oksygen, er den viktigste kommersielle forbindelsen av dette kjemiske elementet. Stoffet brukes i store mengder direkte og som utgangsmateriale for produksjon av andre blyforbindelser.

En betydelig mengde PbO forbrukes ved fremstilling av bly-syre batteriplater. Høy kvalitet glassvarer(krystall) inneholder opptil 30 % litharge. Dette øker glassets brytningsindeks og gjør det skinnende, holdbart og klart. Litarg fungerer også som tørkemiddel i lakk og brukes i produksjon av natriumbly, som brukes til å fjerne illeluktende tioler (organiske forbindelser som inneholder svovel) fra bensin.

Dioksid

I naturen eksisterer PbO 2 som det brun-svarte mineralet plattneritt, som er kommersielt produsert fra triallad-tetroksid ved oksidasjon med klor. Det brytes ned ved oppvarming og produserer oksygen og oksider med en lavere oksidasjonstilstand av bly. PbO 2 brukes som oksidasjonsmiddel i produksjon av fargestoffer, kjemikalier, pyroteknikk og alkoholer og som herder for polysulfidgummi.

Triblytetroksid Pb 3 O 4 (kjent som eller minium) produseres ved ytterligere oksidasjon av PbO. Det er et oransjerødt til mursteinsrødt pigment som finnes i korrosjonsbestandig maling som brukes til å beskytte utsatt jern og stål. Det reagerer også med jernoksid for å danne ferritt, brukt til fremstilling av permanente magneter.

Acetat

Også en økonomisk signifikant blyforbindelse med oksidasjonstilstand +2 er Pb(C 2 H 3 O 2) 2-acetat. Det er et vannløselig salt oppnådd ved å løse opp litharge i konsentrert eddiksyre. Den generelle formen, trihydrat, Pb(C 2 H 3 O 2) 2 · 3H 2 O, kalt blysukker, brukes som fikseringsmiddel ved stofffarging og som tørkemiddel i enkelte malinger. Det brukes også i produksjonen av andre blyforbindelser og i gullcyanideringsanlegg, hvor det, i form av PbS, tjener til å utfelle løselige sulfider fra løsning.

Andre salter

Det grunnleggende blykarbonatet, sulfatet og silikatet ble en gang mye brukt som pigmenter for hvit utvendig maling. Imidlertid fra midten av det tjuende århundre. bruk av den såkalte hvite blypigmenter har redusert betydelig på grunn av bekymringer om deres toksisitet og tilhørende farer for menneskers helse. Av samme grunn har bruken av blyarsenat i insektmidler praktisk talt opphørt.

I tillegg til de viktigste oksidasjonstilstandene (+4 og +2), kan bly ha negative grader -4, -2, -1 i Zintl-faser (for eksempel BaPb, Na 8 Ba 8 Pb 6), og +1 og + 3 i blyorganiske forbindelser, slik som heksametyldiplombane Pb2(CH3)6.

(nm, koordinasjonstall er angitt i parentes) Pb 4+ 0,079 (4), 0,092 (6), Pb 2+ 0,112 (4), 0,133 (6).

Blyinnholdet i jordskorpen er 1,6-10 3 masse%, i verdenshavet 0,03 µg/l (41,1 millioner tonn), i elver 0,2-8,7 µg/l. Kjent ca. 80 som inneholder bly, den viktigste av dem er galena, eller blyglans, PbS. Liten industri Anglesite PbSO 4 og cerus-site PbCO 3 er viktige. Bly er ledsaget av Cu, Zn; Cd, Bi, Te og andre verdifulle elementer. Natur bakgrunn på 2·10 -9 -5·10 -4 μg/m 3 . Kroppen til en voksen inneholder 7-15 mg bly.

Egenskaper. Blymetall har en blågrå farge og krystalliserer seg til fasetter. kubikk Cu type gitter, a - = 0,49389 nm, z = 4, mellomrom. Fm3m gruppe. Bly er en av de smeltbare, tunge; smp. 327,50 °C, kp.1751 °C; tetthet, g/cm3: 11,3415 (20 °C), 10,686 (327,6 °C), 10,536 (450 °C), 10,302 (650 °C), 10,078 (850 °C);177,7 kJ/;64,80 JDmol K); Pa: 4,3.10-7 (600 K), 9.6.10-5 (700 K), 5.4.10-2 (800 K). 1,2·10 -1 (900 K), 59,5 (1200 K), 8,2·102 (1500 K), 12,8·103 (1800 K). Bly er en dårlig leder av varme og elektrisitet; 33,5 W/(m K) (mindre enn 10 % av Ag); temperaturkoeffisient lineær ekspansjon av bly (renhet 99,997%) i temperaturområdet 0-320 °C er beskrevet av ligningen: a = 28,15·10 -6 t + 23,6·10 -9 t 2 °C -1 ; ved 20 °C r 20,648 μOhm cm (mindre enn 10 % av r Ag), ved henholdsvis 300 °C og 460 °C. 47.938 og 104.878 μΩ cm. Ved -258,7°C synker r av bly til 13,11·10 -3 μΩ·cm; ved 7,2 K går den inn i superledende tilstand. Bly er diamagnetisk, mag. mottakelighet -0,12·10 -6. I flytende tilstand er bly flytende, h i temperaturområdet 330-800 °C varierer innen 3,2-1,2 mPa s; g i området 330-1000 °C er i området (4,44-4,01)·10 -3 N/m.

MED vin er myk, fleksibel og rulles lett til tynne ark. ifølge Brinell 25-40 MPa; s stigning 12-13 MPa, s komprimere ca. 50 MPa; forholder seg bruddforlengelse 50-70%.

Øk bly Na, Ca og Mg betydelig, men reduser kjemikaliet. varighet. øker anti-korrosjonsbestandigheten til bly (til virkningen av H 2 SO 4).

Med Sb øker også syremotstanden til bly mot H 2 SO 4. Bi og Zn reduserer syremotstanden til bly, og Cd, Te og Sn øker også utmattelsesmotstanden til bly. Det er praktisk talt ingen løsning i bly.

N 2, CO, CO 2, O 2, SO 2, H 2.f.eks Na 2 PbO 3, Na 2 PbO 2. Bly løses sakte opp. i kons. løsning med frigjøring av H 2 og dannelse av M 4 [Pb(OH) 6 ].

Ved oppvarming reagerer bly med, og danner. Med vannsalpetersyre gir bly Pb(N 3) 2, med oppvarming - PbS (se Blykalkogenider). ikke typisk for bly. I noen områder finnes PbH 4 -fargeløst tetrahydrid. spaltes lett til Pb og H2; dannet ved virkningen av dil. saltsyre for Mg 2 Pb.

Se også, Blyorganiske forbindelser. Kvittering.

Grunnleggende

Kilden til bly er polymetallisk sulfid. . Bly og andre konsentrater produseres selektivt fra de som inneholder 1-5 % Pb. Blykonsentrat inneholder vanligvis 40-75% Pb, 5-10% Zn, opptil 5% Cu, samt Bi. OK. 90 % av bly oppnås ved hjelp av en teknologi som inkluderer følgende stadier: agglomerering av sulfidkonsentrater, minereduksjon. smelting av sinter og grovt bly. Autogene smelteprosesser utvikles for å utnytte forbrenningsvarme.

Agglomererer med tradisjonelle Blyproduksjon utføres på lineære maskiner med blåsing eller ved å suge det ut. I dette tilfellet oksideres PbS primært. i flytende tilstand: 2PbS + 3O 2: 2PbO + 2SO 2. Fluks (SiO 2, CaCO 3, Fe 2 O 3) tilsettes ladningen, som reagerer med hverandre og med PbO og danner en væskefase som sementerer ladningen. I det ferdige agglomeratet er bly hovedsakelig konsentrert i blysilikatglass, og opptar opptil 60 % av volumet av agglomeratet. Zn, Fe, Si, Ca krystalliserer i form av komplekse forbindelser, og danner en varmebestandig ramme. Effektivt (arbeids)område for agglomerasjon. biler 6-95 m 2.

Hensikten med smelting er å trekke ut mest mulig bly fra råmaterialet, og fjerne Zn og avfallsmateriale til slagget. Grunnleggende Rasjon av akselsmelting av blyagglomerat: PbO + CO: Pb + + CO 2. Som en kvalitet introduseres . Noe av blyet reduseres direkte av det. For bly kreves lett reduksjonsmiddel.

(O 2 10 -6 -10 -8 Pa). Forbruk per masse agglomerat under akselsmelting er 8-14 %. Under disse forholdene reduseres ikke Zn og Fe og blir til slagg. tilstede i agglomeratet i form av CuO og CuS. under forhold med akselsmelting reduseres det lett til og blir til bly. Med høyt innhold av Cu og S i agglomeratet under sjaktsmelting oppstår selvdanning. matt fase.

Grunnleggende slaggdannende komponenter av slagg (80-85 vekt% slagg) - FeO, SiO 2, CaO og ZnO - sendes til videre prosessering for å utvinne Zn. Opptil 2-4 % Pb og ~20 % Cu går inn i slagget, innholdet av disse hhv. 0,5-3,5 og 0,2-1,5 %. Dannet under akselsmelting (og agglomerering) fungerer som råstoff for utvinning av sjeldne og.

Grunnlaget for autogene blysmelteprosesser er eksoterm. løsning PbS + O 2 : Pb + SO 2, bestående av to trinn: 2PbS + 3O2

: 2PbO + 2SO 2 PbS + 2PbO: 3Pb + SO 2

Fordeler med autogene metoder fremfor tradisjonelle. teknologi: agglomerasjon er utelukket. , eliminerer behovet for å fortynne konsentratet med flussmidler, noe som reduserer slaggutbyttet, bruker varme fra og eliminerer (delvis) forbruk, øker SO 2-utvinningen, noe som forenkler bruken og øker sikkerheten i anlegget. Industrien bruker to autogene prosesser: KIVTSET-TSS, utviklet i USSR og implementert ved Ust-Kamenogorsk-anlegget og i Italia ved Porto Vesme-anlegget, og den amerikanske QSL-prosessen.

QSL-prosessen utføres i en omformer-type enhet. delt av en skillevegg i soner. Granulat fylles i smeltesonen. konsentrat, smelting og teknisk O2. Slaggen kommer inn i den andre sonen, hvor den ved hjelp av tuyeres blåses med en pulverisert kullblanding for bly. I alle metoder for å smelte de viktigste en mengde Zn (~80%) går til slagg. For å ekstrahere Zn, så vel som det gjenværende blyet og visse sjeldne metaller, behandles slaggen ved å ryke eller rulle.

Grovt bly oppnådd på en eller annen måte inneholder 93-98 % Pb. Urenheter i råbly: Cu (1-5%), Sb, As, Sn (0,5-3%), Al (1-5 kg/t), Au (1-30%), Bi (0,05 -0,4%) . Råbly renses pyrometallurgisk eller (noen ganger) elektrolytisk.

Pyrometallurgisk metode, er den grove bly suksessivt fjernet: 1) kobber ved to operasjoner: segregering og ved hjelp av elementær S, danner Cu 2 S. Foreløpig. (grov) rensing fra Cu til et innhold på 0,5-0,7% utføres i reflekterende eller elektrotermisk med dyp bly, med en temperaturforskjell i høyden. samspill på overflaten med blysulfidkonsentrat for å danne Cu-Pb matt.

Matten sendes til kobberproduksjon eller uavhengig. hydrometallurgisk behandling.

2) Tellurvirkende metallisk.

Ikke til stede NaOH. selektiv interaksjon med Te, danner Na 2 Te, flytende til overflaten og oppløses i NaOH. Smelten går til prosessering for å trekke ut Te.

3), og antimonoksidasjon av dem eller O 2 reflekteres. ved 700-800 °C, eller NaNO3 i nærvær. NaOH ved 420 °C. Alkaliske smelter sendes til hydrometallurgiske anlegg. behandle NaOH fra dem og ekstrahere Sb og Sn; As fjernes i form av Ca 3 (AsO 4) 2, som sendes til begravelse. 4) og gull ved bruk av Zn, som selektivt reagerer med oppløst bly; AuZn 3, AgZn 3 dannes, flytende til overflaten. De resulterende fjerningene fjernes fra overflaten for det siste. bearbeide dem til
Atomradius 175 pm Ioniseringsenergi (første elektron) 715,2 (7,41) kJ/mol (eV) Elektronisk konfigurasjon 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2 Kjemiske egenskaper Kovalent radius 147 pm
Ioneradius 1,8 (+4e) 84 (+2e) 120 pm Elektronegativitet
(ifølge Pauling) Elektrodepotensial 4, 2 Pb←Pb 2+ -0,126 V Pb←Pb 4+ 0,80 V Oksidasjonstilstander Termodynamiske egenskaper til et enkelt stoff Tetthet 11,3415 /cm³ Molar varmekapasitet 26,65 J/(mol) 600,65 Termisk ledningsevne 35,3 W/(·) Smeltepunkt 2 013 Smeltevarme 4,77 kJ/mol Kokepunkt Fordampningsvarme Krystallgitter av et enkelt stoff Gitterstruktur kubisk ansiktssentrert Gitterparametere 4,950 c/a-forhold n/a Debye temperatur 88,00

Pb	82
207,2
4f 14 5d 10 6s 2 6p 2
Bly

Bly- et element i hovedundergruppen til den fjerde gruppen, den sjette perioden av det periodiske systemet av kjemiske elementer av D.I. Mendeleev, med atomnummer 82. Angitt med symbolet Pb (latin: Plumbum). Det enkle stoffet bly (CAS-nummer: 7439-92-1) er et formbart, relativt smeltbart grått metall.

Opprinnelsen til ordet "bly" er uklar. På de fleste slaviske språk (bulgarsk, serbokroatisk, tsjekkisk, polsk) kalles bly tinn. Et ord med samme betydning, men lik i uttalen til "bly", finnes bare på språkene til den baltiske gruppen: švinas (litauisk), svins (latvisk).

Den latinske plumbum (også av uklar opprinnelse) ga det engelske ordet rørlegger - rørlegger (en gang ble rør tettet med mykt bly), og navnet på det venetianske fengselet med blytak - Piomba, som, ifølge noen kilder, Casanova klarte å rømme. Kjent siden antikken. Produkter laget av dette metallet (mynter, medaljonger) ble brukt i det gamle Egypt, blyvannrør - i det gamle Roma. Bly er referert til som et spesifikt metall i Det gamle testamente. Blysmelting var den første metallurgiske prosessen kjent for mennesket. Frem til 1990 ble store mengder bly brukt (sammen med antimon og tinn) for å støpe typografiske fonter, og også i form av tetraetylbly for å øke oktantallet i motordrivstoff.

Finne bly i naturen

Få ledelsen

Land er de største produsentene av bly (inkludert sekundært bly) i 2004 (ifølge ILZSG), i tusen tonn:

EU	2200
USA	1498
Kina	1256
Korea	219

Fysiske egenskaper til bly

Bly har en ganske lav varmeledningsevne, den er 35,1 W/(m K) ved 0°C. Metallet er mykt og kan enkelt kuttes med en kniv. På overflaten er den vanligvis dekket med en mer eller mindre tykk film av oksider når den kuttes, avsløres en skinnende overflate, som blekner over tid i luft.

Tetthet - 11,3415 g/cm³ (ved 20 °C)

Smeltepunkt - 327,4 °C

Kokepunkt - 1740 °C

Kjemiske egenskaper til bly

Elektronisk formel: KLMN5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 6p 2, ifølge hvilken den har oksidasjonstilstander +2 og +4. Bly er lite kjemisk aktivt. En metallisk del av bly viser en metallisk glans, som gradvis forsvinner på grunn av dannelsen av en tynn film av PbO.

Med oksygen danner det en rekke forbindelser Pb2O, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4. Uten oksygen reagerer ikke vann ved romtemperatur med bly, men ved høye temperaturer produseres blyoksid og hydrogen ved vekselvirkning mellom bly og varmtvannsdamp.

Oksydene PbO og PbO2 tilsvarer de amfotere hydroksydene Pb(OH)2 og Pb(OH)4.

Reaksjonen av Mg2Pb og fortynnet HCl produserer en liten mengde PbH4. PbH4 er et luktfritt gassformig stoff som svært lett brytes ned til bly og hydrogen. Ved høye temperaturer danner halogener forbindelser av typen PbX2 med bly (X er tilsvarende halogen). Alle disse forbindelsene er lett løselige i vann. Halogenider av typen PbX4 kan også fås. Bly reagerer ikke direkte med nitrogen. Blyazid Pb(N3)2 oppnås indirekte: ved å reagere løsninger av Pb(II)-salter og NaN3-salt. Blysulfider kan oppnås ved å varme svovel med bly, og danne PbS-sulfid. Sulfid oppnås også ved å føre hydrogensulfid inn i løsninger av Pb(II)-salter. I spenningsserien er Pb til venstre for hydrogen, men bly fortrenger ikke hydrogen fra fortynnet HCl og H2SO4, på grunn av overspenningen av H2 på Pb, og filmer av dårlig løselig PbCl2-klorid og PbSO4-sulfat dannes på metalloverflaten , beskytter metallet mot ytterligere virkning av syrer. Ved oppvarming virker konsentrerte syrer som H2SO4 og HCl på Pb og danner med det løselige komplekse forbindelser med sammensetningen Pb(HSO4)2 og H2[PbCl4]. Salpetersyre, samt noen organiske syrer (for eksempel sitronsyre) løser opp bly og produserer Pb(II)-salter. I henhold til deres løselighet i vann deles blysalter inn i uløselige (for eksempel sulfat, karbonat, kromat, fosfat, molybdat og sulfid), lett løselige (for eksempel klorid og fluor) og løselige (for eksempel blyacetat, nitrat) og klorat). Pb(IV)-salter kan oppnås ved elektrolyse av løsninger av Pb(II)-salter sterkt surgjort med svovelsyre. Pb(IV)-salter tilsetter negative ioner for å danne komplekse anioner, for eksempel plumbates (PbO3)2- og (PbO4)4-, chloroplumbates (PbCl6)2-, hydroxoplumbates [Pb(OH)6]2- og andre. Konsentrerte løsninger av kaustiske alkalier reagerer med Pb ved oppvarming, og frigjør hydrogen og hydroksoplumbitter av typen X2[Pb(OH)4]. Eion (Me=>Me++e)=7,42 eV.

Hovedblyforbindelser

Blyoksider

Blyoksider er hovedsakelig basiske eller amfotere. Mange av dem er malt røde, gule, svarte og brune. På fotografiet i begynnelsen av artikkelen, på overflaten av blystøpingen, er anløpende farger synlige i midten - dette er en tynn film av blyoksider dannet på grunn av oksidasjon av varmt metall i luft.

Blyhalogenider

Bly kalkogenider

Blykalkogenider - blysulfid, blyselenid og blytellurid - er svarte krystaller som er halvledere med smale gap.

Blysalter

Blysulfat
Blynitrat
Blyacetat– Blysukker er et veldig giftig stoff. Blyacetat, eller blysukker, Pb(CH 3 COO) 2 · 3H 2 O eksisterer i form av fargeløse krystaller eller hvitt pulver, som sakte eroderer med tap av vann ved hydratisering. Forbindelsen er svært løselig i vann. Den har en snerpende effekt, men siden den inneholder giftige blyioner, brukes den eksternt i veterinærmedisinen. Acetat brukes også i analytisk kjemi, farging, calicotrykk, som silkefyllstoff og til produksjon av andre blyforbindelser. Basisk blyacetat Pb(CH 3 COO) 2 Pb(OH) 2 - mindre løselig hvitt pulver - brukes til bleking organiske løsninger og rensing av sukkerløsninger før analyse.

Lead applikasjoner

Bly i nasjonaløkonomien

Blynitrat brukes til produksjon av kraftige blandede eksplosiver. Blyazid brukes som den mest brukte detonatoren (initierende eksplosiv). Blyperklorat brukes til å tilberede en tung væske (tetthet 2,6 g/cm³) som brukes til flotasjonsforbedring av malm, og det brukes noen ganger i høyeffekts blandede eksplosiver som et oksidasjonsmiddel. Blyfluorid alene, samt sammen med vismut, kobber og sølvfluorid, brukes som katodemateriale i kjemiske strømkilder. Blyvismutat, blysulfid PbS, blyjodid brukes som katodemateriale i litiumbatterier. Blyklorid PbCl2 som katodemateriale i reservestrømkilder. Blytellurid PbTe er mye brukt som termoelektrisk materiale (termo-emf med 350 μV/K), det mest brukte materialet i produksjon av termoelektriske generatorer og termoelektriske kjøleskap. Blydioksid PbO2 er mye brukt, ikke bare i blybatterier, men også på grunnlag av det produseres mange kjemiske reservestrømkilder, for eksempel bly-klorcelle, bly-fluorescerende celle, etc.

Hvitt bly, basisk karbonat Pb(OH)2.PbCO3, tett hvitt pulver - hentet fra bly i luft under påvirkning karbondioksid og eddiksyre. Bruken av hvitt bly som et fargepigment er ikke lenger så vanlig som det en gang var på grunn av dets nedbrytning av hydrogensulfid H2S. Blyhvit brukes også til produksjon av kitt, i teknologien for sement og blykarbonatpapir.

Blyarsenat og arsenitt brukes i insektmiddelteknologi for å drepe skadeinsekter jordbruk(sigøynermøll og bomullssnille). Blyborat Pb(BO2)2·H2O, et uløselig hvitt pulver, brukes til å tørke malerier og lakk, og sammen med andre metaller, som belegg på glass og porselen. Blyklorid PbCl2, hvitt krystallinsk pulver, løselig i varmt vann, løsninger av andre klorider og spesielt ammoniumklorid NH4Cl. Det brukes til å forberede salver for behandling av svulster.

Blykromat PbCrO4 er kjent som kromgult fargestoff, og er et viktig pigment for fremstilling av maling, for farging av porselen og tekstiler. I industrien brukes kromat hovedsakelig til produksjon av gule pigmenter. Blynitrat Pb(NO3)2 er et hvitt krystallinsk stoff, svært løselig i vann. Dette er en perm med begrenset bruk. I industrien brukes den i matchmaking, tekstilfarging og trykking, gevirfarging og gravering. Blysulfat Pb(SO4)2, et vannuløselig hvitt pulver, brukes som pigment i batterier, litografi og trykt tekstilteknologi.

Blysulfid PbS, et svart, vannuløselig pulver, brukes til fyring av keramikk og til å oppdage blyioner.

Siden bly absorberer γ-stråling godt, brukes det til strålebeskyttelse i røntgenanlegg og i atomreaktorer. I tillegg anses bly som et kjølemiddel i prosjekter av avanserte raske nøytronreaktorer.

Blylegeringer er mye brukt. Tinn (tinn-bly-legering), som inneholder 85-90% Sn og 15-10% Pb, er formbart, billig og brukes til produksjon av husholdningsredskaper. Loddemetall som inneholder 67 % Pb og 33 % Sn brukes i elektroteknikk. Legeringer av bly og antimon brukes i produksjon av kuler og typografiske fonter, og legeringer av bly, antimon og tinn brukes til figurstøping og lagre. Bly-antimon-legeringer brukes ofte til kabelkapper og elektriske batteriplater. Blyforbindelser brukes i produksjon av fargestoffer, maling, insektmidler, glassprodukter og som tilsetning til bensin i form av tetraetylbly (C2H5)4Pb (moderat flyktig væske, damper i små konsentrasjoner har en søtlig fruktig lukt, i store konsentrasjoner de har en ubehagelig lukt; 12,7 mg/kg (rotte, oral)) for å øke oktantallet.

Bly i medisin

Økonomiske indikatorer

Prisene på bly i ingots (grad C1) var i 2006 i gjennomsnitt 1,3-1,5 dollar/kg.

Land, største forbrukere av bly i 2004, i tusen tonn (ifølge ILZSG):

Kina	1770
EU	1553
USA	1273
Korea	286

Fysiologisk virkning

Bly og dets forbindelser er giftige. En gang i kroppen akkumuleres bly i beinene, noe som forårsaker deres ødeleggelse. MPC inn atmosfærisk luft blyforbindelser 0,003 mg/m³, i vann 0,03 mg/l, jord 20,0 mg/kg. Utslippet av bly til verdenshavet er 430-650 tusen tonn/år.