Vést - Lead - Wikipedia

Vést,₈₂Pb

Vést
Výslovnost	/ˈlɛd/ ​(vedený )
Vzhled	šedá metalíza
Standardní atomová hmotnost Ar, std(Pb)	207.2(1)[1]
Olovo v periodická tabulka
Vodík Hélium Lithium Berýlium Bor Uhlík Dusík Kyslík Fluor Neon Sodík Hořčík Hliník Křemík Fosfor Síra Chlór Argon Draslík Vápník Scandium Titan Vanadium Chrom Mangan Žehlička Kobalt Nikl Měď Zinek Gallium Germanium Arsen Selen Bróm Krypton Rubidium Stroncium Yttrium Zirkonium Niob Molybden Technecium Ruthenium Rhodium Palladium stříbrný Kadmium Indium Cín Antimon Telur Jód Xenon Cesium Baryum Lanthan Cer Praseodymium Neodym Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platina Zlato Rtuť (prvek) Thalium Vést Vizmut Polonium Astat Radon Francium Rádium Actinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Americium Kurium Berkelium Kalifornium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Draslík Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Sn ↑ Pb ↓ Fl thalium ← Vést → vizmut
Protonové číslo (Z)	82
Skupina	skupina 14 (uhlíková skupina)
Doba	období 6
Blok	p-blok
Kategorie prvku	Jiný kov
Konfigurace elektronů	[Xe ] 4f14 5 d10 6 s2 6p2
Elektrony na skořápku	2, 8, 18, 32, 18, 4
Fyzikální vlastnosti
Fáze naSTP	pevný
Bod tání	600.61 K. (327,46 ° C, 621,43 ° F)
Bod varu	2022 K (1749 ° C, 3180 ° F)
Hustota (ur.t.)	11,34 g / cm3
když kapalina (přit.t.)	10,66 g / cm3
Teplo fúze	4.77 kJ / mol
Odpařovací teplo	179,5 kJ / mol
Molární tepelná kapacita	26,650 J / (mol · K)
Tlak páry P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k naT (K) 978 1088 1229 1412 1660 2027
Atomové vlastnosti
Oxidační stavy	−4, −2, −1, +1, +2, +3, +4 (anamfoterní kysličník)
Elektronegativita	Paulingova stupnice: 1,87 (+2)
Ionizační energie	1.: 715,6 kJ / mol 2. místo: 1450,5 kJ / mol 3. místo: 3081,5 kJ / mol
Atomový poloměr	empirické: 175odpoledne
Kovalentní poloměr	146 ± 17 hodin
Van der Waalsův poloměr	202 hodin
Spektrální čáry olova
Další vlastnosti
Přirozený výskyt	prvotní
Krystalická struktura	​obličejově centrovaný kubický (FCC)
Rychlost zvuku tenká tyč	1190 m / s (přir.t.) (žíhaný)
Teplotní roztažnost	28,9 µm / (m · K) (při 25 ° C)
Tepelná vodivost	35,3 W / (m · K)
Elektrický odpor	208 nΩ · m (při 20 ° C)
Magnetické objednávání	diamagnetický
Magnetická susceptibilita	−23.0×10−6 cm3/ mol (při 298 K)[2]
Youngův modul	16 GPa
Tažný modul	5,6 GPa
Hromadný modul	46 GPa
Poissonův poměr	0.44
Mohsova tvrdost	1.5
Brinellova tvrdost	38–50 MPa
Číslo CAS	7439-92-1
Dějiny
Objev	v střední východ (7000 př )
Hlavní izotopy olova
Izotop Hojnost Poločas rozpadu (t1/2) Režim rozpadu Produkt 204Pb 1.4% stabilní 206Pb 24.1% stabilní 207Pb 22.1% stabilní 208Pb 52.4% stabilní
Množství izotopů se velmi liší podle vzorku
Kategorie: Olovo Pohled mluvit Upravit | Reference

Vést je chemický prvek s symbol Pb (z latinský olovo) a protonové číslo 82. Je to těžký kov to je hustší než většina běžných materiálů. Olovo je měkký a tvárný, a také má relativně nízkou hodnotu bod tání. Když je čerstvě řezané, olovo je stříbřité s nádechem modré; to zakalí při vystavení vzduchu matně šedé barvě. Olovo má nejvyšší atomové číslo ze všech stabilní prvek a tři z jeho izotopů jsou koncovými body hlavní jaderné energie rozpadové řetězy těžších prvků.

Olovo je relativně nereaktivní post-přechodový kov. Jeho slabý kovový charakter ilustruje jeho amfoterní Příroda; olovo a oxidy olova reagovat s kyseliny a základny a má tendenci se tvořit kovalentní vazby. Sloučeniny olova se obvykle nacházejí v +2 oxidační stav spíše než +4 stát společný s lehčími členy uhlíková skupina. Výjimky jsou většinou omezeny na organické sloučeniny olova. Stejně jako lehčí členové skupiny má olovo tendenci vazba sama se sebou; může tvořit řetězce a mnohostěnné struktury.

Olovo se z něj snadno extrahuje rudy; prehistoričtí lidé v západní Asii věděl o tom. Galenit je hlavní ruda olova, která často nese stříbrný. Zájem o stříbro pomohl zahájit rozsáhlou těžbu a používání olova v starověký Řím. Produkce olova po roce klesla pád Říma a srovnatelné úrovně dosáhla až do Průmyslová revoluce. V roce 2014 činila roční celosvětová produkce olova přibližně deset milionů tun, z čehož více než polovina pocházela z recyklace. Olovo má vysokou hustotu, nízkou teplotu tání, kujnost a relativní inertnost vůči oxidace aby to bylo užitečné. Tyto vlastnosti v kombinaci s relativním množstvím a nízkými náklady vedly k jeho rozsáhlému použití ve stavebnictví, instalatérské práce, baterie, kulky a výstřel, závaží, pájky, cíny, tavitelné slitiny, bílé barvy, olovnatý benzín, a radiační stínění.

Pozdě 19. století, toxicita olova byl uznán a jeho použití bylo od té doby vyřazeno z mnoha aplikací. Mnoho zemí však stále umožňuje prodej produktů, které vystavují lidi vedoucímu postavení, včetně některých typů barev a střel. Olovo je a neurotoxin který se hromadí v měkkých tkáních a kostech; poškozuje to nervový systém a zasahuje do funkce biologické enzymy, způsobující neurologické poruchy, jako je poškození mozku a problémy s chováním.

Fyzikální vlastnosti

Atomový

Vodítko atom má 82 elektrony, uspořádané v elektronová konfigurace z [Xe ] 4f¹⁴5 d¹⁰6 s²6p². Součet prvního a druhého olova ionizační energie - celková energie potřebná k odstranění dvou 6p elektronů - je blízká energii cín, horní soused olova v uhlíková skupina. To je neobvyklé; ionizační energie obecně klesají směrem dolů po skupině, protože vnější elektrony prvku se stávají vzdálenějšími od jádro, a více stíněné menšími orbitály.

Podobnost ionizačních energií je způsobena lanthanoidová kontrakce —Úbytek prvku poloměry z lanthan (atomové číslo 57) až lutetium (71) a relativně malé poloměry prvků z hafnium (72) a dále. To je způsobeno špatným stíněním jádra pomocí lanthanid 4f elektrony. Součet prvních čtyř ionizačních energií olova převyšuje cín,^[3] na rozdíl od čeho periodické trendy předpovídá. Relativistické účinky, které se stávají významnými pro těžší atomy, přispívají k tomuto chování.^[A] Jedním z takových efektů je efekt inertního páru: 6s elektrony olova se zdráhají účastnit se vazby, čímž se vzdálenost mezi nejbližšími atomy v krystalický vést neobvykle dlouho.^[5]

Lehčí uhlíková skupina olova kongenery tvoří stabilní nebo metastabilní allotropes s čtyřboká koordinována a kovalentně vázané diamant krychlový struktura. Energetické úrovně jejich vnější s- a p-orbitaly jsou dostatečně blízko, aby umožnily smíchání do čtyř hybridní sp³ orbitaly. U olova účinek inertního páru zvyšuje oddělení mezi jeho s- a p-orbitalem a mezeru nelze překonat energií, která by byla uvolněna extra vazbami po hybridizaci.^[6] Namísto diamantové kubické struktury se tvoří olovo kovové vazby ve kterém jsou delokalizovány a sdíleny pouze P-elektrony mezi Pb²⁺ ionty. Olovo má následně a obličejově centrovaný kubický struktura^[7] jako podobně velké^[8] dvojmocný kovy vápník a stroncium.^[9][b][C][d]

Hromadně

Čisté olovo má jasný, stříbřitý vzhled s nádechem modré barvy.^[14] Zakalí se při kontaktu s vlhkým vzduchem a získá matný vzhled, jehož odstín závisí na převládajících podmínkách. Mezi charakteristické vlastnosti olova patří vysoké hustota, tvárnost, tažnost a vysoká odolnost vůči koroze kvůli pasivace.^[15]

Vzorek olova ztuhl z roztaveného stavu

Olověná těsně zabalená kubická struktura zaměřená na obličej a vysoká atomová hmotnost mají za následek hustotu^[16] 11,34 g / cm³, který je větší než u běžných kovů, jako je žehlička (7,87 g / cm³), měď (8,93 g / cm³), a zinek (7,14 g / cm³).^[17] Tato hustota je původem idiomu přejít jako olověný balón.^[18][19][E] Některé vzácnější kovy jsou hustší: wolfram a zlato jsou oba na 19,3 g / cm³, a osmium - nejhustší známý kov - má hustotu 22,59 g / cm³, téměř dvakrát vyšší než u olova.^[20]

Olovo je velmi měkký kov s a Mohsova tvrdost 1,5; může být poškrábán nehtem.^[21] Je docela tvárná a poněkud tvárná.^[22][F] The objemový modul olova - míra jeho snadnosti stlačitelnosti - je 45,8GPa. Ve srovnání s tím je hliník 75,2 GPa; měď 137,8 GPa; a měkká ocel 160–169 GPa.^[23] Olovo pevnost v tahu při 12–17 MPa je nízká (hliník je 6krát vyšší, měď 10krát a měkká ocel 15krát vyšší); může být posílena přidáním malého množství mědi nebo antimon.^[24]

Bod tání olova - při 327,5 ° C (621,5 ° F)^[25]—Je ve srovnání s většinou kovů velmi nízký.^[16][G] Své bod varu 1749 ° C (3180 ° F)^[25] je nejnižší mezi prvky uhlíkové skupiny. The Elektrický odpor olova při 20 ° C je 192 nanoohm -metrů, téměř řádově vyšší než u ostatních průmyslových kovů (měď při 15,43 nΩ · m; zlato 20,51 nΩ · m; a hliník při 24,15 nΩ · m).^[27] Olovo je a supravodič při teplotách nižších než 7,19K.;^[28] toto je nejvyšší kritická teplota ze všech supravodiče typu I a třetí nejvyšší z elementárních supravodičů.^[29]

Izotopy

Přírodní olovo se skládá ze čtyř stájí izotopy s hromadnými čísly 204, 206, 207 a 208,^[30] a stopy pěti krátkotrvajících radioizotopů.^[31] Vysoký počet izotopů je v souladu s olovem protonové číslo být vyrovnaný.^[h] Olovo má a magické číslo protonů (82), pro které model jaderného pláště přesně předpovídá obzvláště stabilní jádro.^[32] Lead-208 má 126 neutronů, další magické číslo, což může vysvětlovat, proč je lead-208 mimořádně stabilní.^[32]

Díky vysokému atomovému číslu je olovo nejtěžším prvkem, jehož přírodní izotopy jsou považovány za stabilní; lead-208 je nejtěžší stabilní jádro. (Tento rozdíl dříve spadl na vizmut s atomovým číslem 83, dokud nebude jediné prvotní izotop Bylo zjištěno, že vizmut-209 se v roce 2003 rozpadal velmi pomalu.)^[i] Čtyři stabilní izotopy olova by teoreticky mohly podstoupit rozpad alfa na izotopy z rtuť s uvolněním energie, ale u žádného z nich to nebylo pozorováno; jejich předpokládané poločasy se pohybují od 10³⁵ do 10¹⁸⁹ let^[35] (minimálně 10²⁵ krát současný věk vesmíru).

Tři ze stabilních izotopů se nacházejí ve třech ze čtyř hlavních rozpadové řetězy: olovo-206, olovo-207 a olovo-208 jsou konečné produkty rozpadu uranu-238, uranu-235 a thoria-232.^[36] Tyto rozpadové řetězce se nazývají uranový řetězec, aktiniový řetězec a thoriový řetězec.^[37] Jejich izotopové koncentrace ve vzorku přírodní horniny velmi závisí na přítomnosti těchto tří mateřských izotopů uranu a thoria. Například relativní množství olova-208 se může pohybovat od 52% v normálních vzorcích do 90% v thoriových rudách;^[38] z tohoto důvodu je standardní atomová hmotnost olova dána pouze na jedno desetinné místo.^[39] Jak čas plyne, poměr olova-206 a olova-207 k olovu-204 se zvyšuje, protože první dva jsou doplněny radioaktivním rozpadem těžších prvků, zatímco druhý není; to umožňuje lead-lead dating. Jak se uran rozpadá na olovo, mění se jejich relativní množství; to je základ pro seznamka uran – olovo.^[40] Olovo - 207 exponátů nukleární magnetická rezonance vlastnost, která byla použita ke studiu jejích sloučenin v roztoku a v pevném stavu,^[41][42] včetně v lidském těle.^[43]

Holsingerův meteorit, největší kousek planety Canyon Diablo meteorit. Seznamování uranu a olova a lead-lead dating na tomto meteoritu umožnilo zušlechťování věk Země na 4,55 miliardy ± 70 milionů let.

Kromě stabilních izotopů, které tvoří téměř všechno olovo, které existuje přirozeně, existují stopová množství několika radioaktivních izotopů. Jedním z nich je olovo-210; i když má poločas rozpadu pouze 22,3 let,^[30] v přírodě se vyskytují malá množství, protože olovo-210 je produkováno dlouhou rozpadovou řadou, která začíná uranem-238 (který je na Zemi přítomen miliardy let). Olovo-211, -212 a -214 je přítomno v řetězcích rozpadu uranu-235, thoria-232 a uranu-238, takže stopy všech tří těchto izotopů olova se nacházejí přirozeně. Minutové stopy olova-209 vznikají z velmi vzácných rozpad kazu radia 223, jeden z dceřiné produkty přírodního uranu-235 a rozpadový řetězec neptunia-237, jehož stopy jsou produkovány zachycení neutronů v uranových rudách. Olovo-210 je zvláště užitečné pro pomoc při identifikaci stáří vzorků měřením jeho poměru k olovu-206 (oba izotopy jsou přítomny v jediném rozpadovém řetězci).^[44]

Celkem bylo syntetizováno 43 izotopů olova s ​​hromadným počtem 178–220.^[30] Lead-205 je nejstabilnější radioizotop s poločasem rozpadu kolem 1,73×10⁷ let.^[j] Druhým nejstabilnějším je olovo-202, které má poločas asi 52 500 let, delší než kterýkoli z přírodních stopových radioizotopů.^[30]

Chemie

Zkouška plamenem: barvy olova plamen bledě modrý

Sypké olovo vystavené vlhkému vzduchu vytváří ochrannou vrstvu různého složení. Uhličitan olovnatý (II) je běžnou složkou;^[46][47][48] the síran nebo chlorid mohou být také přítomny v městském nebo námořním prostředí.^[49] Díky této vrstvě je objemné olovo ve vzduchu účinně chemicky inertní.^[49] Jemně práškované olovo, stejně jako u mnoha kovů, je samozápalný,^[50] a hoří modrobílým plamenem.^[51]

Fluor reaguje s olovem při pokojové teplotě a tvoří se fluorid olovnatý. Reakce s chlór je podobný, ale vyžaduje zahřátí, protože výsledná chloridová vrstva snižuje reaktivitu prvků.^[49] Roztavené olovo reaguje s chalkogeny za vzniku chalkogenidů olova (II).^[52]

Olovnatý kov odolává sírová a kyselina fosforečná ale ne chlorovodíková nebo kyselina dusičná; výsledek závisí na nerozpustnosti a následné pasivaci produktové soli.^[53] Organické kyseliny, jako např octová kyselina, rozpusťte olovo v přítomnosti kyslíku.^[49] Koncentrovaný zásady rozpustí olovo a formu plumbity.^[54]

Anorganické sloučeniny

Olovo ukazuje dva hlavní oxidační stavy: +4 a +2. The čtyřmocný stav je společný pro uhlíkovou skupinu. Dvojmocný stav je vzácný uhlík a křemík, minoritní pro germanium, důležitý (ale nepřekračující) pro cín, a je důležitější ze dvou oxidačních stavů pro olovo.^[49] To lze přičíst relativistické efekty, konkrétně efekt inertního páru, což se projeví, když je velký rozdíl v elektronegativita mezi olovem a kysličník, halogenid nebo nitrid anionty, což vede k významnému částečnému kladnému náboji na olovu. Výsledkem je silnější kontrakce orbitálu olova 6s, než je tomu u orbitálu 6p, což je v iontových sloučeninách spíše inertní. Efekt inertního páru je méně použitelný pro sloučeniny, ve kterých olovo tvoří kovalentní vazby s prvky podobné elektronegativity, jako je uhlík v organoolových sloučeninách. V těchto orbitálech 6s a 6p zůstávají podobně velké a sp³ hybridizace je stále energeticky příznivá. Olovo, jako uhlík, je v těchto sloučeninách převážně čtyřmocné.^[55]

Existuje relativně velký rozdíl v elektronegativitě olova (II) při 1,87 a olova (IV) při 2,33. Tento rozdíl značí zvrat v trendu zvyšování stability oxidačního stavu +4 klesajícího k uhlíkové skupině; cín má pro srovnání hodnoty 1,80 ve stavu oxidace +2 a 1,96 ve stavu +4.^[56]

Oxid olovnatý (II)

Olovo (II)

Sloučeniny olova (II) jsou charakteristické pro anorganickou chemii olova. Dokonce silný oxidační činidla jako fluor a chlor reagují s olovem za vzniku pouze PbF₂ a PbCl₂.^[49] Olovnaté (II) ionty jsou obvykle bezbarvé v roztoku,^[57] a částečně hydrolyzovat za vzniku Pb (OH)⁺ a nakonec [Pb₄(ACH)₄]⁴⁺ (ve kterém hydroxyl ionty působí jako přemosťující ligandy ),^[58][59] ale nejsou redukční činidla jako jsou ionty cínu (II). Techniky pro identifikaci přítomnosti Pb²⁺ ionty ve vodě se obecně spoléhají na srážení chloridu olovitého pomocí zředěné kyseliny chlorovodíkové. Protože je chloridová sůl těžce rozpustná ve vodě, ve velmi zředěných roztocích se srážením sulfidu olovnatého dosahuje probubláváním sirovodík prostřednictvím řešení.^[60]

Oxid olovnatý existuje ve dvou polymorfy, litarge α-PbO (červená) a masicot β-PbO (žlutý), přičemž druhý je stabilní pouze nad přibližně 488 ° C. Litharge je nejčastěji používaná anorganická sloučenina olova.^[61] Neexistuje žádný hydroxid olovnatý; zvyšování pH roztoků solí olova (II) vede k hydrolýze a kondenzaci.^[62]Olovo běžně reaguje s těžšími chalkogeny. Sulfid olovnatý je a polovodič, a fotovodič a velmi citlivý detektor infračerveného záření. Další dva chalkogenidy, selenid olovnatý a olovo telurid, jsou rovněž fotovodivé. Jsou neobvyklé v tom, že jejich barva zesvětluje skupinu.^[63]

  Olovo a   kyslík v čtyřúhelníku jednotková buňka z oxid olovnatý (II, IV)

Dihalogenidy olova jsou dobře charakterizovány; to zahrnuje diastatid^[64] a smíšené halogenidy, jako je PbFCl. Relativní nerozpustnost posledně jmenovaného tvoří užitečný základ pro gravimetrické stanovení fluoru. Difluorid byl první pevná látka iontově vodivý sloučenina, která má být objevena (v roce 1834, Michael Faraday ).^[65] Ostatní dihalogenidy se rozkládají při vystavení ultrafialovému nebo viditelnému světlu, zejména diiodidu.^[66] Mnoho olova (II) pseudohalogenidy jsou známé, například kyanid, kyanát, a thiokyanát.^[63][67] Olovo (II) tvoří širokou škálu halogenidů koordinační komplexy, jako je [PbCl₄]²⁻, [PbCl₆]⁴⁻a [Pb₂Cl₉]_n⁵ⁿ⁻ řetězový anion.^[66]

Síran olovnatý (II) je nerozpustný ve vodě, jako sírany jiných těžkých dvojmocných látek kationty. Dusičnan olovnatý a octan olovnatý jsou velmi rozpustné a to se využívá při syntéze dalších sloučenin olova.^[68]

Olovo (IV)

Je známo málo anorganických sloučenin olova (IV). Vznikají pouze ve vysoce oxidačních roztocích a za standardních podmínek normálně neexistují.^[69] Oxid olovnatý poskytuje směsný oxid při další oxidaci, Pb₃Ó₄. Je popsán jako oxid olovnatý (II, IV) nebo strukturně 2PbO · PbO₂a je nejznámější směsnou valenční sloučeninou olova. Oxid olovnatý je silné oxidační činidlo, schopné oxidovat kyselinu chlorovodíkovou na plynný chlor.^[70] Je to proto, že očekávaný PbCl₄ který by byl produkován, je nestabilní a spontánně se rozkládá na PbCl₂ a Cl₂.^[71] Analogicky k oxid olovnatý, oxid olovnatý je schopen se tvořit instalatér anionty. Disulfid olovnatý^[72] a olovo diselenid^[73] jsou stabilní pouze při vysokých tlacích. Tetrafluorid olovnatý, žlutý krystalický prášek, je stabilní, ale méně než difluorid. Chlorid olovnatý (žlutý olej) se rozkládá při pokojové teplotě, tetrabromid olovnatý je stále méně stabilní a existence tetrajodidu olovnatého je sporná.^[74]

The uzavřený čtverec antiprismatic anion [Pb₉]⁴⁻ od [K (18-crown-6)]₂K.₂Pb₉· (Cs)_1.5^[75]

Jiné oxidační stavy

Některé sloučeniny olova existují ve formálních oxidačních stavech jiných než +4 nebo +2. Olovo (III) lze získat jako meziprodukt mezi olovem (II) a olovem (IV) ve větších organoolových komplexech; tento oxidační stav není stabilní, protože jak olovnatý (III) iont, tak větší komplexy, které jej obsahují, jsou radikály.^[76][77][78] Totéž platí pro olovo (I), které lze nalézt u takových radikálních druhů.^[79]

Je známa řada směsných oxidů olovnatých (II, IV). Když PbO₂ zahřívá se na vzduchu a stává se Pb₁₂Ó₁₉ při 293 ° C, Pb₁₂Ó₁₇ při 351 ° C, Pb₃Ó₄ při 374 ° C a nakonec PbO při 605 ° C. Další sesquioxide, Pb₂Ó₃, lze získat za vysokého tlaku spolu s několika nestechiometrickými fázemi. Mnoho z nich vykazuje vady fluorit struktury, ve kterých jsou některé atomy kyslíku nahrazeny volnými místy: PbO lze považovat za struktury s takovou strukturou, přičemž chybí každá alternativní vrstva atomů kyslíku.^[80]

Negativní oxidační stavy mohou nastat jako Zintl fáze, buď jako volné anionty olova, jako v Ba₂Pb, přičemž olovo je formálně olovo (−IV),^[81] nebo v kyslík citlivých prstencovitých nebo polyedrických shlukových iontech, jako je trigonální bipyramidální Pb₅²⁻ iont, kde dva atomy olova jsou olovo (−I) a tři jsou olovo (0).^[82] V takových aniontech je každý atom na polyedrickém vrcholu a přispívá dvěma elektrony ke každé kovalentní vazbě podél okraje od jejich sp³ hybridní orbitaly, další dva jsou externí osamělý pár.^[58] Mohou být vyrobeny v kapalný amoniak prostřednictvím snížení olova o sodík.^[83]

Struktura a tetraethyllead molekula:
  Uhlík
  Vodík
  Vést

Organolead

Může se tvořit olovo vícenásobně vázané řetězce, vlastnost, kterou sdílí se svým zapalovačem homology ve skupině uhlíku. Jeho kapacita je mnohem menší, protože Pb – Pb energie vazby je více než třikrát a půlkrát nižší než u vazby C – C.^[52] Olovo samo o sobě může vytvářet vazby kov-kov řádu až tří.^[84] S uhlíkem tvoří olovo organické sloučeniny olova podobné, ale obecně méně stabilní než typické organické sloučeniny^[85] (vzhledem k poměrně slabé vazbě Pb – C).^[58] To dělá organokovová chemie olova mnohem méně širokého než olovo.^[86] Olovo tvoří převážně organolové (IV) sloučeniny, i když začíná anorganickými reaktanty olova (II); je známo velmi málo organoolových sloučenin (II). Nejvíce dobře charakterizovanými výjimkami jsou Pb [CH (SiMe₃)₂]₂ a Pb (η⁵-C₅H₅)₂.^[86]

Olověný analog nejjednoduššího organická sloučenina, metan, je plumbane. Plumban lze získat při reakci mezi kovovým olovem a atomový vodík.^[87] Dva jednoduché deriváty, tetramethyllead a tetraethyllead, jsou nejznámější organolový sloučeniny. Tyto sloučeniny jsou relativně stabilní: tetraethyllead se začíná rozkládat až zahřátím^[88] nebo pokud je vystaven slunečnímu záření nebo ultrafialovému světlu.^[89][k] S kovem sodným olovo snadno tvoří ekvimolární slitinu, s níž reaguje alkylhalogenidy tvořit organokovový sloučeniny, jako je tetraethyllead.^[90] Oxidační povaha mnoha organoolových sloučenin se užitečně využívá: tetraacetát olovnatý je důležité laboratorní činidlo pro oxidaci v organické syntéze.^[91] Tetraethyllead, jakmile se přidá k benzínu, se vyrábí ve větším množství než jakákoli jiná organokovová sloučenina.^[86] Jiné organolové sloučeniny jsou chemicky méně stabilní.^[85] Pro mnoho organických sloučenin analog olova neexistuje.^[87]

Původ a výskyt

Ve vesmíru

Hojnost olova na částice v Sluneční Soustava je 0,121 ppb (části na miliardu).^[92][l] Toto číslo je dvakrát a půlkrát vyšší než číslo Platina, osmkrát více než rtuť a sedmnáctkrát více než zlato.^[92] Množství olova v vesmír se pomalu zvyšuje^[93] protože většina těžších atomů (všechny jsou nestabilní) se postupně rozpadají a vedou.^[94] Hojnost olova ve sluneční soustavě od jejího vzniku před 4,5 miliardami let vzrostla přibližně o 0,75%.^[95] Tabulka hojnosti sluneční soustavy ukazuje, že olovo je navzdory svému relativně vysokému atomovému číslu častější než většina ostatních prvků s atomovým číslem vyšším než 40.^[92]

Prvotní olovo - které zahrnuje izotopy olovo-204, olovo-206, olovo-207 a olovo-208 - bylo většinou vytvořeno jako výsledek opakujících se procesů zachycování neutronů vyskytujících se ve hvězdách. Dva hlavní režimy snímání jsou: s- a r-procesy.^[96]

V procesu s (s je pro „pomalý“) jsou zachycení oddělena roky nebo desetiletími, což umožňuje podstoupit méně stabilní jádra rozpad beta.^[97] Stabilní jádro thallium-203 může zachytit neutron a stát se thalliem-204; toto prochází beta rozpadem za vzniku stabilního olova-204; při zachycení dalšího neutronu se stane olovem-205, jehož poločas rozpadu je přibližně 15 milionů let. Další zachycení vedou k olovu-206, olovu-207 a olovu-208. Při zachycení dalšího neutronu se olovo-208 stává olovem-209, které se rychle rozpadá na vizmut-209. Při zachycení dalšího neutronu se z bismutu-209 stane bismut-210 a tato beta se rozpadá na polonium-210, které se alfa rozpadá na olovo-206. Cyklus tedy končí u olova-206, olova-207, olova-208 a bismutu-209.^[98]

Graf závěrečné části s-proces, z rtuť na polonium. Červené čáry a kruhy představují záběry neutronů; modré šipky představují beta se rozpadá; zelená šipka představuje rozpad alfa; azurové šipky představují elektronové záchyty.

V procesu r (r je pro „rychlý“) dochází k zachycení rychleji, než se jádra mohou rozpadnout.^[99] K tomu dochází v prostředích s vysokou hustotou neutronů, jako je a supernova nebo sloučení dvou neutronové hvězdy. Tok neutronů může být řádově 10²² neutrony na čtvereční centimetr za sekundu.^[100] R-proces netvoří tolik vedení jako s-proces.^[101] Má tendenci zastavovat se, jakmile jádra bohatá na neutrony dosáhnou 126 neutronů.^[102] V tomto bodě jsou neutrony uspořádány v úplných skořápkách v atomovém jádru a je těžší energeticky pojmout více z nich.^[103] Když neutronový tok ustoupí, tato jádra beta se rozpadají na stabilní izotopy osmium, iridium a platina.^[104]

Na Zemi

Olovo je klasifikováno jako a chalkofil pod Goldschmidt klasifikace, což znamená, že se obvykle vyskytuje v kombinaci se sírou.^[105] Zřídka se vyskytuje v jeho rodák, kovová forma.^[106] Mnoho olovnatých minerálů je relativně lehkých a v průběhu historie Země zůstalo v kůra místo aby se ponořil hlouběji do nitra Země. To odpovídá relativně vysoké hodnotě olova hojnost kůry 14 ppm; je to 38. nejvíce hojný prvek v kůře.^[107][m]

Hlavním minerálem s obsahem olova je galenit (PbS), který se většinou vyskytuje u zinkových rud.^[109] Většina ostatních minerálů olova nějakým způsobem souvisí s galenitem; boulangerit, Pb₅Sb₄S₁₁, je směsný sulfid odvozený od galenitu; anglesit, PbSO₄, je produktem oxidace galenitu; a cerussit nebo bílá olověná ruda, PbCO₃, je produkt rozkladu galenitu. Arsen, cín, antimon, stříbrný, zlato, měď a vizmut jsou běžné nečistoty v olovnatých minerálech.^[109]

Olovo je v EU poměrně běžným prvkem zemská kůra pro jeho vysoké atomové číslo (82). Většina prvků s atomovým číslem vyšším než 40 je méně hojná.

Světové vedoucí zdroje přesahují dvě miliardy tun. Významné vklady se nacházejí v Austrálii, Číně, Irsku, Mexiku, Peru, Portugalsku, Rusku a Spojených státech. Globální rezervy - zdroje, které je ekonomicky možné vytěžit - dosáhly v roce 2016 celkem 88 milionů tun, z toho Austrálie měla 35 milionů, Čína 17 milionů a Rusko 6,4 milionu.^[110]

Typické základní koncentrace olova nepřesahují 0,1 μg / m³ v atmosféře; 100 mg / kg v půdě; a 5 μg / l ve sladké a mořské vodě.^[111]

Etymologie

Moderní anglické slovo „lead“ má germánský původ; pochází z Střední angličtina leed a Stará angličtina Vést (s macron nad „e“, což znamená, že samohláska tohoto dopisu je dlouhá).^[112] Staré anglické slovo je odvozeno z hypotetického rekonstruovaného Proto-germánský *lauda- ("Vést").^[113] Podle lingvistické teorie neslo toto slovo potomky ve více germánských jazycích přesně stejného významu.^[113]

Neexistuje shoda ohledně původu proto-germánského *lauda-. Jedna hypotéza naznačuje, že je odvozena z Protoindoevropský *lAudh- („olovo“; velká písmena samohlásky jsou ekvivalentní makronům).^[114] Další hypotéza naznačuje, že je vypůjčena Proto-keltský *ɸloud-io- ("Vést"). Toto slovo souvisí s latinský olovo, který dal prvku jeho chemický symbol Pb. Slovo *ɸloud-io- je považován za původ proto-germánského *bliwa- (což také znamená „olovo“), ze kterého vycházel Němec Blei.^[115]

Název chemického prvku nesouvisí se slovesem stejného pravopisu, které je odvozeno od proto-germánského *layijan- ("vést").^[116]

Dějiny

Světová produkce olova vrcholí v EU římský období a Průmyslová revoluce.^[117]

Pravěk a raná historie

Kovové olověné korálky sahá až do 7000–6500 př. n. l byly nalezeny v Malá Asie a může představovat první příklad kovu tavení.^[118] V té době mělo olovo kvůli své měkkosti a matnému vzhledu jen málo (pokud vůbec) aplikací.^[118] Hlavním důvodem šíření produkce olova bylo jeho spojení se stříbrem, které lze získat spalováním galenitu (běžného olovnatého minerálu).^[119] The Starověcí Egypťané jako první používali minerály olova v kosmetice, aplikaci, která se rozšířila do Starověké Řecko a za;^[120] Egypťané možná použili olovo pro potápěče v rybářských sítích, glazury, brýle, emaily a na ozdoby.^[119] Různé civilizace Úrodný půlměsíc používal olovo jako psací materiál, jako měnu a jako stavební materiál.^[119] Olovo bylo použito v Starověký Číňan královský dvůr jako a povzbuzující,^[119] jako měna,^[121] a jako antikoncepční;^[122] the Civilizace v údolí Indu a Mesoamericans^[119] použil jej k výrobě amuletů; a východní a jihoafrický národ používaly olovo tažení drátu.^[123]

Klasická éra

Protože stříbro bylo značně používáno jako dekorativní materiál a výměnné médium, ložiska olova se začala zpracovávat v Malé Asii od roku 3000 př. později byla v Olově vytvořena ložiska olova Egejské moře a Laurion. Tyto tři regiony společně dominovaly produkci vytěženého olova do c. 1200 př. N. L.^[124] Od roku 2000 př. N. L Féničané zpracované vklady v Pyrenejský poloostrov; do roku 1600 př. n. l. existovala těžba olova Kypr, Řecko a Sardinie.^[125]

Starořecké olověné střely s okřídleným bleskem tvarovaným na jedné straně a nápisem „ΔΕΞΑΙ“ („take that“ nebo „catch“) na druhé straně^[126]

Řím Územní expanze v Evropě a ve Středomoří a její rozvoj těžby vedly k tomu, že se v průběhu EU stala největším producentem olova klasická éra, s odhadovanou roční produkcí vrcholící na 80 000 tunách. Stejně jako jejich předchůdci získali Římané olovo hlavně jako vedlejší produkt při tavení stříbra.^[117][127] Těžba olova došlo v Střední Evropa, Británie, Balkán, Řecko, Anatolie, a Hispania, přičemž druhý představuje 40% světové produkce.^[117]

Olověné tablety se běžně používaly jako materiál pro dopisy.^[128] Olověné rakve, odlévané do plochých pískových forem s vyměnitelnými motivy, aby vyhovovaly víře zesnulého, byly použity ve starověku Judea.^[129] Z olova se vyráběly prakové kulky z 5. století před naším letopočtem. V římských dobách byly olověné prakové střely hojně používány a byly účinné na vzdálenost 100 až 150 metrů. Baleárští prakovníci, kteří se používali jako žoldáci v kartáginské a římské armádě, byli známí svou střeleckou vzdáleností a přesností.^[130]

K výrobě se používalo olovo vodovodní potrubí v římská říše; the latinský slovo pro kov, olovo, je původ anglického slova „instalatérské práce Jeho snadná práce a odolnost proti korozi^[131] zajistil jeho široké použití v jiných aplikacích, včetně farmaceutických, střešních, měnových a válečných.^{[132][133][134]} Spisovatelé té doby, jako např Cato starší, Columella, a Plinius starší, doporučené olověné (nebo olovem potažené) nádoby pro přípravu sladidla a konzervační látky přidáno k vínu a jídlu. Olovo udělovalo příjemnou chuť díky tvorbě „cukru olova“ (octan olovnatý (II)), zatímco měď nebo bronz nádoby by mohly propůjčit hořkou příchuť měděnka formace.^[135]

Římský autor Vitruvius hlásil zdravotní rizika olova^[137] a moderní autoři navrhli, že otrava olovem hrála hlavní roli při úpadku římské říše.^{[138][139][n]} Jiní vědci kritizovali taková tvrzení a poukazovali například na to, že ne všechny bolesti břicha jsou způsobeny otravou olovem.^[141][142] Podle archeologických výzkumů, Roman olověné trubky zvýšené hladiny olova ve vodě z vodovodu, ale takový účinek byl „nepravděpodobný, že by byl skutečně škodlivý“.^[143][144] Když došlo k otravě olovem, obětem se říkalo „saturnine“, temné a cynické, po strašidelném otci bohů, Saturn. Podle asociace bylo olovo považováno za otce všech kovů.^[145] Jeho status v římské společnosti byl nízký, protože byl snadno dostupný^[146] a levné.^[147]

Římské olověné trubky^[Ó]

Zmatek s cínem a antimonem

Během klasické éry (a dokonce až do 17. století) se cín často nerozlišoval od olova: Římané se nazývali olovo plumbum nigrum („černé olovo“) a cín plumbum candidum („jasný vodič“). Sdružení olova a cínu lze vidět v jiných jazycích: ve slově olovo v čeština překládá se do „olova“, ale v ruština, své příbuzný олово (olovo) znamená „cín“.^[148] Aby se zmatek přidal, olovo mělo úzký vztah k antimonu: oba prvky se běžně vyskytují jako sulfidy (galenit a stibnite ), často společně. Plinius nesprávně napsal, že stibnit by vedl k ohřevu namísto antimonu.^[149] V zemích, jako je Turecko a Indie, původně perský název surma přišel se odkazovat na sulfid antimonitý nebo sulfid olovnatý,^[150] a v některých jazycích, například v ruštině, pojmenoval antimon (сурьма).^[151]

Středověk a renesance

Těžba olova v západní Evropě poklesla po pádu Západořímská říše, s Arabská Iberia je jediným regionem s významnou produkcí.^[152][153] K největší produkci olova došlo v jižní a východní Asii, zejména v Číně a Indii, kde těžba olova rychle rostla.^[153]

Elizabeth já Anglie byl obyčejně zobrazován s bělenou tváří. Předpokládá se, že olověné bělicí přípravky přispěly k její smrti.^[154]

V Evropě se produkce olova začala zvyšovat v 11. a 12. století, kdy se znovu používala jako střešní krytina a potrubí. Počínaje 13. stoletím se k výrobě používalo olovo vitráže.^[155] V evropský a arabský tradice alchymie, olovo (symbol v evropské tradici)^[156] byl považován za nečistý obecný kov který by se oddělením, čištěním a vyvážením jeho podstatných podstat mohl přeměnit na čisté a neporušitelné zlato.^[157] V tomto období se olovo stále více využívalo pro falšování víno. Použití tohoto vína bylo zakázáno pro použití v křesťanských obřadech a papežský býk v roce 1498, ale nadále se vstřebával a vyústil v hromadné otravy až do konce 18. století.^[152][158] Olovo bylo klíčovým materiálem v některých částech EU tiskařský lis a olověný prach byl běžně vdechován tiskovými pracovníky, což způsobilo otravu olovem.^[159] Přestože bylo olovo dražší než železo, stalo se také hlavním materiálem pro výrobu střel do střelných zbraní. To bylo méně škodlivé pro železné zbraně, mělo vyšší hustotu (což umožňovalo lepší zadržení rychlosti) a jeho nižší teplota tání usnadňovala výrobu střel, protože je bylo možné vyrábět pomocí dřevěného ohně.^[160] Olovo ve formě Benátská ceruse, byl západoevropskou aristokracií značně používán v kosmetice, protože bělené tváře byly považovány za známku skromnosti.^[161][162] Tato praxe se později rozšířila na bílé paruky a oční víčka a vybledla pouze s francouzská revoluce na konci 18. století. Podobná móda se objevila v Japonsku v 18. století se vznikem gejši, praxe, která pokračovala dlouho do 20. století. Bílé tváře žen „začaly představovat svou ženskou ctnost jako japonské ženy“,^[163] s olovem běžně používaným v bělidle.^[164]

Mimo Evropu a Asii

V Nový svět, produkce olova byla zaznamenána brzy po příchodu evropských osadníků. Nejstarší záznam se datuje rokem 1621 v angličtině Kolonie Virginie čtrnáct let po založení.^[165] V Austrálii byl první důl otevřený kolonisty na kontinentu olověný důl v roce 1841.^[166] V Africe byla v EU známá těžba a tavení olova Benue Trough^[167] a nižší Konžská pánev, kde se olovo používalo pro obchod s Evropany a jako měna do 17. století,^[168] dobře před tahanice o Afriku.

Těžba olova v horní části řeka Mississippi oblast ve Spojených státech v roce 1865

Průmyslová revoluce

Ve druhé polovině 18. století zažila Británie, později kontinentální Evropa a USA Průmyslová revoluce. Bylo to poprvé, kdy produkce olova převyšovala míru výroby v Římě.^[117] Británie byla vedoucím producentem, který tento status ztratil do poloviny 19. století vyčerpáním dolů a rozvojem těžby olova v Německu, Španělsku a Spojených státech.^[169] Do roku 1900 byly USA lídrem v celosvětové produkci olova a další mimoevropské národy - Kanada, Mexiko a Austrálie - zahájily významnou produkci; výroba mimo Evropu překročila produkci uvnitř.^[170] Velká část poptávky po olovu pocházela z instalatérství a malířství -barvy na olovo byly pravidelně používány.^[171] V této době bylo více (dělnické třídy) vystaveno kovům a případy otravy olovem se stupňovaly. To vedlo k výzkumu účinků příjmu olova. Ukázalo se, že olovo je nebezpečnější ve formě dýmu než ve formě pevného kovu. Otrava olovem a dna byly propojeny; Britský lékař Alfred Baring Garrod poznamenal, že třetina jeho pacientů s dnou byli instalatéři a malíři. V 19. století byly studovány také účinky chronického požití olova, včetně duševních poruch. První zákony zaměřené na snížení otravy olovem v továrnách byly přijaty během 70. a 80. let ve Velké Británii.^[171]

Propagační plakát pro Holandský chlapec barva na olovo, USA, 1912

Moderní éra

Další důkazy o hrozbě, kterou olovo představuje pro člověka, byly objeveny na konci 19. a na počátku 20. století. Mechanismy újmy byly lépe pochopeny, byla dokumentována slepota olova a tento prvek byl vyřazen z veřejného použití ve Spojených státech a Evropě. Spojené království zavedlo povinné tovární inspekce v roce 1878 a jmenovalo prvního lékařského inspektora továren v roce 1898; v důsledku toho bylo hlášeno 25násobné snížení počtu případů otravy olovem od roku 1900 do roku 1944.^[172] Většina evropských zemí zakázala použití olovnatých barev - běžně používaných kvůli neprůhlednosti a voděodolnosti^[173]—Pro interiéry do roku 1930.^[174]

Poslední hlavní expozicí člověka olovu bylo přidání tetraethylleadu do benzínu jako protiblokovací prostředek, a practice that originated in the United States in 1921. It was phased out in the United States and the Evropská unie by 2000.^[171]

In the 1970s, the United States and Western European countries introduced legislation to reduce lead air pollution.^[175][176] The impact was significant: while a study conducted by the Centra pro kontrolu a prevenci nemocí in the United States in 1976–1980 showed that 77.8% of the population had elevated hladiny olova v krvi, in 1991–1994, a study by the same institute showed the share of people with such high levels dropped to 2.2%.^[177] The main product made of lead by the end of the 20th century was the lead–acid battery.^[178]

From 1960 to 1990, lead output in the Západní blok grew by about 31%.^[179] The share of the world's lead production by the Východní blok increased from 10% to 30%, from 1950 to 1990, with the Sovětský svaz being the world's largest producer during the mid-1970s and the 1980s, and China starting major lead production in the late 20th century.^[180] Unlike the European communist countries, China was largely unindustrialized by the mid-20th century; in 2004, China surpassed Australia as the largest producer of lead.^[181] As was the case during European industrialization, lead has had a negative effect on health in China.^[182]

Výroba

Primary production of lead since 1840

As of 2014, production of lead is increasing worldwide due to its use in lead–acid batteries.^[183] There are two major categories of production: primary from mined ores, and secondary from scrap. In 2014, 4.58 million metric tons came from primary production and 5.64 million from secondary production. The top three producers of mined lead concentrate in that year were China, Australia, and the United States.^[110] The top three producers of refined lead were China, the United States, and India.^[184] Podle Panel mezinárodních zdrojů je Metal Stocks in Society report of 2010, the total amount of lead in use, stockpiled, discarded, or dissipated into the environment, on a global basis, is 8 kg per capita. Much of this is in more developed countries (20–150 kg per capita) rather than less developed ones (1–4 kg per capita).^[185]

The primary and secondary lead production processes are similar. Some primary production plants now supplement their operations with scrap lead, and this trend is likely to increase in the future. Given adequate techniques, lead obtained via secondary processes is indistinguishable from lead obtained via primary processes. Scrap lead from the building trade is usually fairly clean and is re-melted without the need for smelting, though refining is sometimes needed. Secondary lead production is therefore cheaper, in terms of energy requirements, than is primary production, often by 50% or more.^[186]

Hlavní

Most lead ores contain a low percentage of lead (rich ores have a typical content of 3–8%) which must be concentrated for extraction.^[187] During initial processing, ores typically undergo crushing, dense-medium separation, grinding, pěnová flotace, and drying. The resulting concentrate, which has a lead content of 30–80% by mass (regularly 50–60%),^[187] is then turned into (impure) lead metal.

There are two main ways of doing this: a two-stage process involving roasting followed by blast furnace extraction, carried out in separate vessels; or a direct process in which the extraction of the concentrate occurs in a single vessel. The latter has become the most common route, though the former is still significant.^[188]

World's largest mining countries of lead, 2016^[110]

Země	Výstup (thousand tons)
Čína	2,400
Austrálie	500
Spojené státy	335
Peru	310
Mexiko	250
Rusko	225
Indie	135
Bolívie	80
Švédsko	76
krocan	75
Írán	41
Kazachstán	41
Polsko	40
Jižní Afrika	40
Severní Korea	35
Irsko	33
Makedonie	33
Ostatní země	170

Two-stage process

First, the sulfide concentrate is pražený in air to oxidize the lead sulfide:^[189]

2 PbS(s) + 3 O₂(g) → 2 PbO(s) + 2 SO₂(g)↑

As the original concentrate was not pure lead sulfide, roasting yields not only the desired lead(II) oxide, but a mixture of oxides, sulfates, and silicates of lead and of the other metals contained in the ore.^[190] This impure lead oxide is reduced in a Kola -fired blast furnace to the (again, impure) metal:^[191]

2 PbO(s) + C(s) → 2 Pb(s) + CO₂(g)↑

Impurities are mostly arsenic, antimony, bismuth, zinc, copper, silver, and gold. Typically they are removed in a series of pyrometallurgical processes. The melt is treated in a reverberatory furnace with air, steam, and sulfur, which oxidizes the impurities except for silver, gold, and bismuth. Oxidized contaminants float to the top of the melt and are skimmed off.^[192][193] Metallic silver and gold are removed and recovered economically by means of the Parkes process, in which zinc is added to lead. Zinc, which is immiscible in lead, dissolves the silver and gold. The zinc solution can be separated from the lead, and the silver and gold retrieved.^[193][194] De-silvered lead is freed of bismuth by the Betterton–Kroll process, treating it with metallic calcium and hořčík. The resulting bismuth dross can be skimmed off.^[193]

Alternatively to the pyrometallurgical processes, very pure lead can be obtained by processing smelted lead electrolytically using the Betts process. Anodes of impure lead and cathodes of pure lead are placed in an electrolyte of lead fluorosilicate (PbSiF₆). Once electrical potential is applied, impure lead at the anode dissolves and plates onto the cathode, leaving the majority of the impurities in solution.^[193][195] This is a high-cost process and thus mostly reserved for refining bullion containing high percentages of impurities.^[196]

Direct process

In this process, lead bullion and struska is obtained directly from lead concentrates. The lead sulfide concentrate is melted in a furnace and oxidized, forming lead monoxide. Carbon (as coke or svítiplyn^[p]) is added to the molten charge along with fluxing agents. The lead monoxide is thereby reduced to metallic lead, in the midst of a slag rich in lead monoxide.^[188]

If the input is rich in lead, as much as 80% of the original lead can be obtained as bullion; the remaining 20% forms a slag rich in lead monoxide. For a low-grade feed, all of the lead can be oxidized to a high-lead slag.^[188] Metallic lead is further obtained from the high-lead (25–40%) slags via submerged fuel combustion or injection, reduction assisted by an electric furnace, or a combination of both.^[188]

Alternativy

Research on a cleaner, less energy-intensive lead extraction process continues; a major drawback is that either too much lead is lost as waste, or the alternatives result in a high sulfur content in the resulting lead metal. Hydrometallurgical extraction, in which anodes of impure lead are immersed into an elektrolyt and pure lead is deposited onto a cathode, is a technique that may have potential, but is not currently economical except in cases where electricity is very cheap.^[197]

Sekundární

Smelting, which is an essential part of the primary production, is often skipped during secondary production. It is only performed when metallic lead has undergone significant oxidation.^[186] The process is similar to that of primary production in either a vysoká pec nebo a rotační pec, with the essential difference being the greater variability of yields: blast furnaces produce hard lead (10% antimony) while reverberatory and rotary kiln furnaces produced semisoft lead (3–4% antimony).^[198] The Isasmelt process is a more recent smelting method that may act as an extension to primary production; battery paste from spent lead–acid batteries (containing lead sulfate and lead oxides) has its sulfate removed by treating it with alkali, and is then treated in a coal-fueled furnace in the presence of oxygen, which yields impure lead, with antimony the most common impurity.^[199] Refining of secondary lead is similar to that of primary lead; some refining processes may be skipped depending on the material recycled and its potential contamination.^[199]

Of the sources of lead for recycling, lead–acid batteries are the most important; lead pipe, sheet, and cable sheathing are also significant.^[186]

Aplikace

Bricks of lead (alloyed with 4% antimony) are used as radiation shielding.^[200]

Contrary to popular belief, pencil leads in wooden pencils have never been made from lead. When the pencil originated as a wrapped graphite writing tool, the particular type of grafit used was named plumbago (doslovně, act for lead nebo lead mockup).^[201]

Elemental form

Lead metal has several useful mechanical properties, including high density, low melting point, ductility, and relative inertness. Many metals are superior to lead in some of these aspects but are generally less common and more difficult to extract from parent ores. Lead's toxicity has led to its phasing out for some uses.^[202]

Lead has been used for kulky since their invention in the Middle Ages. It is inexpensive; its low melting point means small arms ammunition and shotgun pellets can be cast with minimal technical equipment; and it is denser than other common metals, which allows for better retention of velocity. It remains the main material for bullets, alloyed with other metals as hardeners.^[160] Concerns have been raised that lead bullets used for hunting can damage the environment.^[q]

Lead's high density and resistance to corrosion have been exploited in a number of related applications. It is used as zátěž in sailboat keels; its density allows it to take up a small volume and minimize water resistance, thus counterbalancing the heeling effect of wind on the sails.^[204] Používá se v potápění weight belts to counteract the diver's buoyancy.^[205] In 1993, the base of the Šikmá věž v Pise was stabilized with 600 tonnes of lead.^[206] Because of its corrosion resistance, lead is used as a protective sheath for underwater cables.^[207]

A 17th-century gold-coated lead sculpture

Lead has many uses in the construction industry; lead sheets are used as architectural metals in roofing material, opláštění, flashing, žlaby and gutter joints, and on roof parapets.^[208][209] Lead is still used in statues and sculptures,^[r] včetně pro armatury.^[211] In the past it was often used to balance the wheels of cars; for environmental reasons this use is being phased out in favor of other materials.^[110]

Lead is added to copper alloys, such as mosaz and bronze, to improve obrobitelnost and for its lubricating vlastnosti. Being practically insoluble in copper the lead forms solid globules in imperfections throughout the alloy, such as grain boundaries. In low concentrations, as well as acting as a lubricant, the globules hinder the formation of swarf as the alloy is worked, thereby improving machinability. Copper alloys with larger concentrations of lead are used in ložiska. The lead provides lubrication, and the copper provides the load-bearing support.^[212]

Lead's high density, atomic number, and formability form the basis for use of lead as a barrier that absorbs sound, vibration, and radiation.^[213] Lead has no natural resonance frequencies;^[213] as a result, sheet-lead is used as a sound deadening layer in the walls, floors, and ceilings of sound studios.^[214] Varhanní píšťaly are often made from a lead alloy, mixed with various amounts of tin to control the tone of each pipe.^[215][216] Lead is an established stínění materiál z záření v jaderná věda a v rentgen pokoje^[217] due to its denseness and high attenuation coefficient.^[218] Molten lead has been used as a coolant pro lead-cooled fast reactors.^[219]

The largest use of lead in the early 21st century is in lead–acid batteries. The lead in batteries undergoes no direct contact with humans, so there are fewer toxicity concerns.^[s] People who work in battery production plants may be exposed to lead dust and inhale it.^[221]} The reactions in the battery between lead, lead dioxide, and sulfuric acid provide a reliable source of Napětí.^[t] Superkondenzátory incorporating lead–acid batteries have been installed in kilowatt and megawatt scale applications in Australia, Japan, and the United States in frequency regulation, solar smoothing and shifting, wind smoothing, and other applications.^[223] These batteries have lower energy density and charge-discharge efficiency than lithium-iontové baterie, but are significantly cheaper.^[224]

Lead glass

Lead is used in high voltage power cables as sheathing material to prevent water diffusion into insulation; this use is decreasing as lead is being phased out.^[225] Jeho použití v pájka for electronics is also being phased out by some countries to reduce the amount of environmentally hazardous odpad.^[226] Lead is one of three metals used in the Oddy test for museum materials, helping detect organic acids, aldehydes, and acidic gases.^[227][228]

Sloučeniny

In addition to being the main application for lead metal, lead-acid batteries are also the main consumer of lead compounds. The energy storage/release reaction used in these devices involves lead sulfate a lead dioxide:

Pb(s) + PbO
₂(s) + 2H
₂TAK
₄(aq) → 2PbSO
₄(s) + 2H
₂Ó(l)

Other applications of lead compounds are very specialized and often fading. Lead-based coloring agents are used in ceramic glazes and glass, especially for red and yellow shades.^[229] While lead paints are phased out in Europe and North America, they remain in use in less developed countries such as China,^[230] Indie,^[231] or Indonesia.^[232] Lead tetraacetate and lead dioxide are used as oxidizing agents in organic chemistry. Lead is frequently used in the polyvinyl chlorid coating of electrical cords.^[233][234] It can be used to treat candle wicks to ensure a longer, more even burn. Because of its toxicity, European and North American manufacturers use alternatives such as zinc.^[235][236] Lead glass is composed of 12–28% lead oxide, changing its optical characteristics and reducing the transmission of ionizing radiation.^[237] Lead-based polovodiče such as lead telluride and lead selenide are used in fotovoltaické cells and infračervený detektory.^[238]

Biologické účinky

Vést

Nebezpečí
Piktogramy GHS
Signální slovo GHS	Nebezpečí
Standardní věty o nebezpečnosti GHS	H302, H332, H351, H360Df, H373, H410
Bezpečnostní pokyny GHS	P201, P261, P273, P304, P340, P312, P308, P313, P391[239]
NFPA 704 (ohnivý diamant)	0 2 0

Lead has no confirmed biological role, and there is no confirmed safe level of lead exposure.^[240] A 2009 Canadian–American study concluded that even at levels that are considered to pose little to no risk, lead may cause "adverse mental health outcomes".^[241] Its prevalence in the human body—at an adult average of 120 mg^[u]—is nevertheless exceeded only by zinc (2500 mg) and iron (4000 mg) among the heavy metals.^[243] Vést soli are very efficiently absorbed by the body.^[244] A small amount of lead (1%) is stored in bones; the rest is excreted in urine and feces within a few weeks of exposure. Only about a third of lead is excreted by a child. Continual exposure may result in the bioakumulace olova.^[245]

Toxicita

Lead is a highly poisonous metal (whether inhaled or swallowed), affecting almost every organ and system in the human body.^[246] At airborne levels of 100 mg/m³, to je bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví.^[247] Most ingested lead is absorbed into the bloodstream.^[248] The primary cause of its toxicity is its predilection for interfering with the proper functioning of enzymes. It does so by binding to the sulfhydrylové skupiny found on many enzymes,^[249] or mimicking and displacing other metals which act as kofaktory in many enzymatic reactions.^[250] Among the essential metals that lead interacts with are calcium, iron, and zinc.^[251] High levels of calcium and iron tend to provide some protection from lead poisoning; low levels cause increased susceptibility.^[244]

Účinky

Lead can cause severe damage to the brain and kidneys and, ultimately, death. By mimicking calcium, lead can cross the hematoencefalická bariéra. It degrades the myelin pochvy z neurony, reduces their numbers, interferes with neurotransmise routes, and decreases neuronal growth.^[249] In the human body, lead inhibits porphobilinogen synthase a ferrochelatase, preventing both porfobilinogen formation and the incorporation of žehlička do protoporfyrin IX, the final step in heme syntéza. This causes ineffective heme synthesis and mikrocytární anémie.^[252]

Symptoms of lead poisoning

Symptoms of lead poisoning include nefropatie, kolika -like abdominal pains, and possibly weakness in the fingers, wrists, or ankles. Small blood pressure increases, particularly in middle-aged and older people, may be apparent and can cause anémie. Several studies, mostly cross-sectional, found an association between increased lead exposure and decreased heart rate variability.^[253] In pregnant women, high levels of exposure to lead may cause miscarriage. Chronic, high-level exposure has been shown to reduce fertility in males.^[254]

In a child's developing brain, lead interferes with synapse formation in the mozková kůra, neurochemical development (including that of neurotransmitters), and the organization of iontové kanály.^[255] Early childhood exposure has been linked with an increased risk of sleep disturbances and excessive daytime drowsiness in later childhood.^[256] High blood levels are associated with delayed puberty in girls.^[257] The rise and fall in exposure to airborne lead from the combustion of tetraethyl lead in gasoline during the 20th century has been linked with historical increases and decreases in crime levels, a hypotéza which is not universally accepted.^[258]

Exposure sources

Lead exposure is a global issue since lead mining and smelting, and battery manufacturing/disposal/recycling, are common in many countries. Lead enters the body via inhalation, ingestion, or skin absorption. Almost all inhaled lead is absorbed into the body; for ingestion, the rate is 20–70%, with children absorbing a higher percentage than adults.^[259]

Poisoning typically results from ingestion of food or water contaminated with lead, and less commonly after accidental ingestion of contaminated soil, dust, or lead-based paint.^[260] Seawater products can contain lead if affected by nearby industrial waters.^[261] Fruit and vegetables can be contaminated by high levels of lead in the soils they were grown in. Soil can be contaminated through particulate accumulation from lead in pipes, lead paint, and residual emissions from leaded gasoline.^[262]

The use of lead for water pipes is a problem in areas with soft or acidic water.^[263] Hard water forms insoluble layers in the pipes whereas soft and acidic water dissolves the lead pipes.^[264] Rozpuštěno oxid uhličitý in the carried water may result in the formation of soluble lead hydrogenuhličitan; oxygenated water may similarly dissolve lead as lead(II) hydroxide. Drinking such water, over time, can cause health problems due to the toxicity of the dissolved lead. The harder the water více hydrogenuhličitan vápenatý a síran it will contain, and the more the inside of the pipes will be coated with a protective layer of lead carbonate or lead sulfate.^[265]

Kymographic recording of the effect of lead acetate on frog heart experimental set up.

Ingestion of applied lead-based paint is the major source of exposure for children:a direct source is chewing on old painted window sills. Alternatively, as the applied dry paint deteriorates, it peels, is pulverized into dust and then enters the body through hand-to-mouth contact or contaminated food, water, or alcohol. Ingesting certain home remedies may result in exposure to lead or its compounds.^[266]

Inhalation is the second major exposure pathway, affecting smokers and especially workers in lead-related occupations.^[248] Cigaretový kouř contains, among other toxic substances, radioactive lead-210.^[267]

Skin exposure may be significant for people working with organic lead compounds. The rate of skin absorption is lower for inorganic lead.^[268]

Léčba

Treatment for lead poisoning normally involves the administration of dimercaprol a succimer.^[269] Acute cases may require the use of disodium calcium edetate, the calcium chelátovat, and the disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA ). It has a greater affinity for lead than calcium, with the result that lead chelate is formed by exchange and excreted in the urine, leaving behind harmless calcium.^[270]

Účinky na životní prostředí

Battery collection site in Dakar, Senegal, where at least 18 children died of lead poisoning in 2008

The extraction, production, use, and disposal of lead and its products have caused significant contamination of the Earth's soils and waters. Atmospheric emissions of lead were at their peak during the Industrial Revolution, and the leaded gasoline period in the second half of the twentieth century. Lead releases originate from natural sources (i.e., concentration of the naturally occurring lead), industrial production, incineration and recycling, and mobilization of previously buried lead.^[271] Elevated concentrations of lead persist in soils and sediments in post-industrial and urban areas; industrial emissions, including those arising from uhlí burning,^[272] continue in many parts of the world, particularly in the developing countries.^[273]

Lead can accumulate in soils, especially those with a high organic content, where it remains for hundreds to thousands of years. Environmental lead can compete with other metals found in and on plants surfaces potentially inhibiting fotosyntéza and at high enough concentrations, negatively affecting plant growth and survival. Contamination of soils and plants can allow lead to ascend the food chain affecting microorganisms and animals. In animals, lead exhibits toxicity in many organs, damaging the nervous, ledvin, reproductive, krvetvorné, and cardiovascular systems after ingestion, inhalation, or skin absorption.^[274] Fish uptake lead from both water and sediment;^[275] bioaccumulation in the food chain poses a hazard to fish, birds, and sea mammals.^[276]

Anthropogenic lead includes lead from výstřel a sinkers. These are among the most potent sources of lead contamination along with lead production sites.^[277] Lead was banned for shot and sinkers in the United States in 2017,^[278] although that ban was only effective for a month,^[279] and a similar ban is being considered in the European Union.^[280]

Analytical methods for the determination of lead in the environment include spektrofotometrie, Rentgenová fluorescence, atomová spektroskopie a electrochemical methods. A specific iontově selektivní elektroda has been developed based on the ionophore S,S'-methylenebis (N,N-diisobutyldithiocarbamate ).^[281] An important biomarker assay for lead poisoning is δ-aminolevulinic acid levels in plasma, serum, and urine.^[282]

Restriction and remediation

Radiography of a swan found dead in Condé-sur-l'Escaut (northern France), highlighting lead shot. There are hundreds of lead pellets; a dozen is enough to kill an adult swan within a few days. Such bodies are sources of environmental contamination by lead.

By the mid-1980s, there was significant decline in the use of lead in industry. In the United States, environmental regulations reduced or eliminated the use of lead in non-battery products, including gasoline, paints, solders, and water systems. Particulate control devices were installed in uhelné elektrárny to capture lead emissions.^[272] In 1992, U.S. Congress required the Environmental Protection Agency to reduce the blood lead levels of the country's children.^[283] Lead use was further curtailed by the European Union's 2003 Směrnice o omezení nebezpečných látek.^[284] A large drop in lead deposition occurred in the Netherlands after the 1993 national ban on use of lead shot for hunting and sport shooting: from 230 tonnes in 1990 to 47.5 tonnes in 1995.^[285]

Ve Spojených státech přípustný limit expozice for lead in the workplace, comprising metallic lead, inorganic lead compounds, and lead soaps, was set at 50 μg/m³ over an 8-hour workday, and the hladina olova v krvi limit at 5 μg per 100 g of blood in 2012.^[286] Lead may still be found in harmful quantities in stoneware,^[287] vinyl^[288] (such as that used for tubing and the insulation of electrical cords), and Chinese brass.^[proti] Old houses may still contain lead paint.^[288] White lead paint has been withdrawn from sale in industrialized countries, but specialized uses of other pigments such as yellow chroman olovnatý zůstat.^[173] Stripping old paint by sanding produces dust which can be inhaled.^[290] Lead abatement programs have been mandated by some authorities in properties where young children live.^[291]

Lead waste, depending on the jurisdiction and the nature of the waste, may be treated as household waste (in order to facilitate lead abatement activities),^[292] or potentially hazardous waste requiring specialized treatment or storage.^[293] Lead is released to the wildlife in shooting places and a number of lead management practices, such as stewardship of the environment and reduced public scrutiny, have been developed to counter the lead contamination.^[294] Lead migration can be enhanced in acidic soils; to counter that, it is advised soils be treated with lime to neutralize the soils and prevent leaching of lead.^[295]

Research has been conducted on how to remove lead from biosystems by biological means: Fish bones are being researched for their ability to bioremediate lead in contaminated soil.^[296][297] Houba Aspergillus versicolor is effective at absorbing lead ions from industrial waste before being released to water bodies.^[298] Several bacteria have been researched for their ability to remove lead from the environment, including the bakterie snižující síran Desulfovibrio a Desulfotomaculum, both of which are highly effective in aqueous solutions.^[299]

Viz také

• Thomas Midgley Jr. – discovered that the addition of tetraethyllead to gasoline prevented "knocking" v vnitřní spalovací motory

Poznámky

Reference

Bibliografie

Tento článek byl odeslán na adresu WikiJournal of Science pro externí akademické vzájemné hodnocení v roce 2019 (zprávy recenzenta ). Aktualizovaný obsah byl znovu integrován na stránku Wikipedie pod a CC-BY-SA-3.0 licence (2018 ). Verze záznamu v revidovaném znění je: Michail Boldyrev; et al. (3. července 2018), „Potenciální zákazníci: vlastnosti, historie a aplikace“ (PDF), WikiJournal of Science, 1 (2): 7, doi:10.15347 / WJS / 2018.007, ISSN  2470-6345, Wikidata  Q56050531

Další čtení

• Astrid, S .; Helmut, S .; Sigel, R. K. O., eds. (2017). Olovo: jeho účinky na životní prostředí a zdraví. Kovové ionty v biologických vědách. 17. De Gruyter. ISBN  978-3-11-044107-9. Obsah
• Casas, J. S .; Sordo, J., eds. (2006). Chemie olova, analytické aspekty. Dopady na životní prostředí a účinky na zdraví. Elsevier. ISBN  978-0-444-52945-9.

externí odkazy

• Vést na Encyklopedie Britannica
• Toxikologie těžkých kovů: Získání vedoucí pozice, Americká společnost pro klinickou patologii