Реферат: Свинец и его свойства
Реферат: Свинец и его свойства
Министерство образования и науки РФ
Реферат
«Свинец и его
свойства»
Выполнил:
Проверил:
-2007
СВИНЕЦ
(лат. Plumbum), Pb, химический элемент IV группы периодической системы
Менделеева, атомный номер 82, атомная масса 207,2.
1.Свойства
Свинец
обычно имеет грязно-серый цвет, хотя свежий его разрез имеет синеватый отлив и
блестит. Однако блестящий металл быстро покрывается тускло-серой защитной
пленкой оксида. Плотность свинца (11,34 г/см3) в полтора раза больше, чем у
железа, вчетверо больше, чем у алюминия; даже серебро легче свинца. Недаром в
русском языке «свинцовый» – синоним тяжелого: «Ненастной ночи мгла по небу
стелется одеждою свинцовой»; «И как свинец пошел ко дну» – эти пушкинские
строки напоминают, что со свинцом неразрывно связано понятие гнета, тяжести.
Свинец
очень легко плавится – при 327,5° С, кипит при 1751° С и заметно летуч уже при
700° С. Этот факт очень важен для работающих на комбинатах по добыче и
переработке свинца. Свинец – один из самых мягких металлов. Он легко царапается
ногтем и прокатывается в очень тонкие листы. Свинец сплавляется со многими
металлами. С ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца
жидкая.
2.Химические свойства
По
химическим свойствам свинец – малоактивный металл: в электрохимическом ряду
напряжений он стоит непосредственно перед водородом. Поэтому свинец легко вытесняется
другими металлами из растворов его солей. Если опустить в подкисленный раствор
ацетата свинца цинковую палочку, свинец выделяется на ней в виде пушистого
налета из мелких кристалликов, имеющего старинного название «сатурнова дерева».
Если затормозить реакцию, обернув цинк фильтровальной бумагой, вырастают более
крупные кристаллы свинца. Наиболее типична для свинца степень окисления +2;
соединения свинца(IV) значительно менее устойчивы. В разбавленных соляной и
серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за
образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата. С крепкой
серной кислотой (при концентрации более 80%) свинец реагирует с образованием
растворимого гидросульфата Pb(HSO4)2, а в горячей концентрированной соляной
кислоте растворение сопровождается образованием комплексного хлорида H4PbCl6.
Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется:
Pb + 4HNO3 = Pb(NO3)2
+ 2NO2 + H2O.
Разложение
нитрата свинца(II) при нагревании – удобный лабораторный метод получения
диоксида азота:
2Pb(NO3)2 =
2PbO + 4NO2 + O2.
В
присутствии кислорода свинец растворяется также в ряде органических кислот. При
действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(CH3COO)2
(старинное название – «свинцовый сахар»). Свинец заметно растворим также в
муравьиной, лимонной и винной кислотах. Растворимость свинца в органических
кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде,
луженной или паянной свинцовым припоем. Растворимые соли свинца (нитрат и
ацетат) в воде гидролизуются:
Pb(NO3)2 + H2O
= Pb(OH)NO3 + HNO3.
Взвесь
основного ацетата свинца («свинцовая примочка») имеет ограниченное медицинское
применение в качестве наружного вяжущего средства. Свинец медленно растворяется
и в концентрированных щелочах с выделением водорода:
Pb + 2NaOH + 2H2O = Na2Pb(OH)4
+ H2
что
указывает на амфотерные свойства соединений свинца. Белый гидроксид свинца(II),
легко осаждаемый из растворов его солей, также растворяется как в кислотах, так
и в сильных щелочах:
Pb(OH)2 + 2HNO3
= Pb(NO3)2 + 2H2O;
Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2Pb(OH)4
При
стоянии или нагревании Pb(OH)2 разлагается с выделением PbO. При
сплавлении PbO со щелочью образуется плюмбит состава Na2PbO2.
Из щелочного раствора тетрагидроксоплюмбата натрия Na2Pb(OH)4 тоже можно
вытеснить свинец более активным металлом. Если в такой нагретый раствор
положить маленькую гранулу алюминия, быстро образуется серый пушистый шарик,
который насыщен мелкими пузырьками выделяющегося водорода и потому всплывает.
Если алюминий взять в виде проволоки, выделяющийся на ней свинец превращает ее
в серую «змею». При нагревании свинец реагирует с кислородом, серой и
галогенами. Так, в реакции с хлором образуется тетрахлорид PbCl4 –
желтая жидкость, дымящая на воздухе из-за гидролиза, а при нагревании
разлагающаяся на PbCl2 и Cl2. (Галогениды PbBr4
и PbI4 не существуют, так как Pb(IV) – сильный окислитель, который
окислил бы бромид- и иодид-анионы.) Тонкоизмельченный свинец обладает
пирофорными свойствами – вспыхивает на воздухе. При продолжительном нагревании
расплавленного свинца он постепенно переходит сначала в желтый оксид PbO
(свинцовый глет), а затем (при хорошем доступе воздуха) – в красный сурик Pb3O4
или 2PbO·PbO2. Это соединение можно рассматривать также как
свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb2[PbO4]. С помощью
сильных окислителей, например, хлорной извести, соединения свинца(II) можно
окислить до диоксида:
Pb(CH3COO)2 +
Ca(ClO)Cl + H2O = PbO2 + CaCl2 + 2CH3COOH
Диоксид
образуется также при обработке сурика азотной кислотой:
Pb3O4
+ 4HNO3 = PbO2 + 2Pb(NO3)2 + 2H2O.
Если
сильно нагревать коричневый диоксид, то при температуре около 300° С он
превратится в оранжевый Pb2O3 (PbO·PbO2), при
400° С – в красный Pb3O4, а выше 530° С – в желтый PbO
(разложение сопровождается выделением кислорода). В смеси с безводным
глицерином свинцовый глет медленно, в течение 30–40 минут реагирует с
образованием водоупорной и термостойкой твердой замазки, которой можно
склеивать металл, стекло и камень. Диоксид свинца – сильный окислитель. Струя
сероводорода, направленная на сухой диоксид, загорается; концентрированная
соляная кислота окисляется им до хлора:
PbO2
+ 4HCl = PbCl2 + Cl2 + H2O,
сернистый
газ – до сульфата:
PbO2
+ SO2 = PbSO4,
а соли Mn2+
– до перманганат-ионов:
5PbO2
+ 2MnSO4 + H2SO4 = 5PbSO4 + 2HMnO4
+ 2H2O.
Диоксид
свинца образуется, а затем расходуется при зарядке и последующем разряде самых
распространенных кислотных аккумуляторов. Соединения свинца(IV) обладают еще
более типичными амфотерными свойствами. Так, нерастворимый гидроксид Pb(OH)4
бурого цвета легко растворяется в кислотах и щелочах:
Pb(OH)4
+ 6HCl = H2PbCl6;
Pb(OH)4
+ 2NaOH = Na2Pb(OH)6.
Диоксид
свинца, реагируя со щелочью, также образует комплексный плюмбат(IV):
PbO2
+ 2NaOH + 2H2O = Na2[Pb(OH)6].
Если
же PbO2 сплавить с твердой щелочью, образуется плюмбат состава Na2PbO3. Из
соединений, в которых свинец(IV) входит в состав катиона, наиболее важен
тетраацетат. Его можно получить кипячением сурика с безводной уксусной
кислотой:
Pb3O4 + 8CH3COOH
= Pb(CH3COO)4 + 2Pb(CH3COO)2 + 4H2O.
При
охлаждении из раствора выделяются бесцветные кристаллы тетраацетата свинца.
Другой способ – окисление ацетата свинца(II) хлором:
2Pb(CH3COO)2 +
Cl2 = Pb(CH3COO)4 + PbCl2.
Водой
тетраацетат мгновенно гидролизуется до PbO2 и CH3COOH.
Тетраацетат свинца находит применение в органической химии в качестве
селективного окислителя. Например, он весьма избирательно окисляет только
некоторые гидроксильные группы в молекулах целлюлозы, а 5-фенил-1-пентанол под
действием тетраацетата свинца окисляется с одновременной циклизацией и
образованием 2-бензилфурана. Органические производные свинца – бесцветные очень
ядовитые жидкости. Один из методов их синтеза – действие алкилгалогенидов на
сплав свинца с натрием:
4C2H5Cl +
4PbNa = (C2H5)4Pb + 4NaCl + 3Pb
Действием
газообразного HCl можно отщеплять от тетразамещенных свинца один алкильный
радикал за другим, заменяя их на хлор. Соединения R4Pb разлагаются при
нагревании с образованием тонкой пленки чистого металла. Такое разложение
тетраметилсвинца было использовано для определения времени жизни свободных
радикалов. Тетраэтилсвинец – антидетонатор моторного топлива.
3.Применение
Используют
для изготовления пластин для аккумуляторов (около 30% выплавляемого свинца),
оболочек электрических кабелей, защиты от гамма-излучения (стенки из свинцовых
кирпичей), как компонент типографских и антифрикционных сплавов,
полупроводниковых материалов
|