Pb olovo. Upotreba metala olova u nacionalnoj privredi i građevinarstvu

Olovo je mekan, težak, srebrno-sivi metal koji je sjajan, ali prilično brzo gubi sjaj. U rangu i odnosi se na elemente poznate čovječanstvu od davnina. Olovo se koristilo vrlo široko, a i danas je njegova upotreba izuzetno raznolika. Dakle, danas ćemo saznati da li je olovo metal ili nemetal, kao i obojeni ili crni metal, saznati o njegovim vrstama, svojstvima, primjeni i ekstrakciji.

Olovo je element grupe 14 tabele D. I. Mendeljejeva, koji se nalazi u istoj grupi sa ugljenikom, silicijumom i kalajem. Olovo je tipičan metal, ali inertan: izuzetno nevoljko reaguje čak i sa jakim kiselinama.

Molekularna težina je 82. Ovo ne ukazuje samo na takozvani magični broj protona u jezgru, već i na veliku težinu supstance. Najzanimljivije kvalitete metala povezane su upravo s njegovom velikom težinom.

Koncept i karakteristike olovnog metala razmatraju se u ovom videu:

Koncept i karakteristike

Olovo je prilično mekan metal. normalna temperatura, lako se izgrebati ili izravnati. Takva duktilnost omogućava dobivanje metalnih limova i šipki vrlo male debljine i bilo kojeg oblika. Savitljivost je bila jedan od razloga zašto se olovo koristilo još od antike.

Poznate su olovne vodovodne cijevi starog Rima. Od tada je ovakav vodovod postavljen više puta i na više mjesta, ali nije tako dugo radio. Što je, bez sumnje, uštedilo priličnu količinu ljudski životi, budući da olovo, nažalost, pri dužem kontaktu s vodom na kraju stvara topiva jedinjenja koja su toksična.

Toksičnost je samo svojstvo metala, zbog čega pokušavaju ograničiti njegovu upotrebu. Pare metala i mnoge njegove organske i anorganske soli vrlo su opasne i za okolinu i za ljude. U osnovi, naravno, ugroženi su radnici takvih preduzeća i stanovnici područja oko industrijskog objekta. 57% se emituje zajedno sa velikim količinama prašnjavog gasa, a 37% - sa konverterskim gasovima. Postoji samo jedan problem s tim - nesavršenost postrojenja za prečišćavanje.

Međutim, u drugim slučajevima ljudi postaju žrtve zagađenja olovom. Do nedavno je tetraetil olovo bio najefikasniji i najpopularniji stabilizator benzina. Prilikom sagorevanja goriva ispuštao se u atmosferu i zagađivao je.

Ali olovo ima još jedno, izuzetno korisno i potrebnog kvaliteta- sposobnost apsorpcije radioaktivnog zračenja. Štaviše, metal apsorbuje tvrdu komponentu čak bolje od meke. Sloj olova debljine 20 cm sposoban je zaštititi od svih vrsta zračenja poznatih na Zemlji iu bliskom svemiru.

Prednosti i nedostaci

Olovo kombinuje svojstva koja su izuzetno korisna, pretvarajući se u nezamjenjiv element, a iskreno i opasna, što njegovu upotrebu čini vrlo teškim zadatkom.

Prednosti sa stanovišta nacionalne ekonomije uključuju:

• topljivost i duktilnost - to vam omogućava da formirate metalne proizvode bilo kojeg stepena složenosti i bilo koje suptilnosti. Dakle, za proizvodnju membrana koje apsorbiraju zvuk koriste se olovne ploče debljine 0,3–0,4 mm;
• olovo je u stanju da formira leguru sa drugim metalima (uključujući i sl.) koji se u normalnim uslovima ne legiraju jedan sa drugim, njegova upotreba kao lemljenje zasniva se na ovom kvalitetu;
• metal apsorbuje zračenje. Danas se svi elementi zaštite od zračenja - od odeće do uređenja rendgen soba i prostorija na poligonima, izrađuju od olova;
• metal je otporan na kiseline, odmah iza plemenitog zlata i srebra. Stoga se aktivno koristi za oblaganje opreme otporne na kiseline. Iz istih razloga koristi se za proizvodnju cijevi za prijenos kiseline i za otpadne vode u opasnim kemijskim postrojenjima;
• olovna baterija još nije izgubila svoju važnost u elektrotehnici, jer vam omogućava da dobijete struju visokog napona;
• niska cijena - olovo je 1,5 puta jeftinije od cinka, 3 puta bakra i skoro 10 puta kalaja. Ovo objašnjava vrlo veliku prednost upotrebe olova, a ne drugih metala.

Nedostaci su:

• toksičnost - upotreba metala u bilo kojoj vrsti proizvodnje predstavlja opasnost za osoblje, au slučaju nesreća predstavlja izuzetnu opasnost za životnu sredinu i stanovništvo. Olovo spada u supstance 1. klase opasnosti;
• Olovne proizvode ne treba odlagati kao uobičajeno smeće. Zahtevaju odlaganje i ponekad su veoma skupi. Stoga se postavlja pitanje reciklaža metal je uvijek ažuriran;
• olovo je meki metal pa se može koristiti kao konstrukcijski materijal ne mogu. Uzimajući u obzir sve njegove druge kvalitete, ovo bi prije trebalo smatrati plusom.

Svojstva i karakteristike

Olovo je mekan, savitljiv, ali težak i gust metal. Molekularna rešetka je kubična, lice centrirana. Čvrstoća mu je mala, ali je duktilnost odlična. Fizičke karakteristike metala su sljedeće:

• gustina pri normalnoj temperaturi 11,34 g/cc;
• tačka topljenja - 327,46 C;
• tačka ključanja - 1749 C;
• otpornost na vlačno opterećenje - 12–3 MPa;
• otpornost na tlačno opterećenje - 50 MPa;
• Tvrdoća po Brinellu - 3,2–3,8 HB;
• toplotna provodljivost - 33,5 W / (m K);
• otpornost je 0,22 ohm-sq. mmm.

Kao i svaki metal, provodi električnu struju, iako je, treba napomenuti, mnogo lošiji od bakra - gotovo 11 puta. Međutim, metal ima još jedno zanimljivo svojstvo: na temperaturi od 7,26 K, postaje supravodnik i provodi struju bez ikakvog otpora. Olovo je bio prvi element koji je pokazao ovo svojstvo.

Na zraku se komad metala ili proizvod od njega prilično brzo pasivizira oksidnim filmom, koji uspješno štiti metal od vanjskih utjecaja. I sama tvar nije sklona kemijskoj aktivnosti, zbog čega se koristi u proizvodnji opreme otporne na kiseline.

Boje koje sadrže spojeve olova gotovo su jednako otporne na koroziju. Zbog toksičnosti se ne koriste u zatvorenom prostoru, ali se uspješno koriste u bojanju mostova, na primjer, okvirnih konstrukcija i tako dalje.

Video ispod će vam pokazati kako da napravite čisto olovo:

Struktura i sastav

U cijelom temperaturnom rasponu izolirana je samo jedna modifikacija olova, pa se i pod utjecajem temperature i tokom vremena svojstva metala mijenjaju sasvim prirodno. Nisu zabilježeni nagli prijelazi, kada se kvaliteti dramatično mijenjaju.

Proizvodnja metala

Olovo je dosta rasprostranjeno, formira nekoliko industrijski značajnih minerala - galenit, cerusit, anglizit, pa je njegova proizvodnja relativno jeftina. pirometalurške i hidrometalurške metode. Druga metoda je sigurnija, ali se koristi mnogo rjeđe, jer je skuplja, a dobiveni metal još uvijek treba završiti na visokoj temperaturi.

Proizvodnja pirometalurškom metodom uključuje sljedeće faze:

• rudarenje rude;
• drobljenje i obogaćivanje uglavnom metodom flotacije;
• topljenje radi dobijanja sirovog olova – redukciono, ognjište, alkalno i tako dalje;
• rafiniranje, odnosno čišćenje crnog olova od nečistoća i dobijanje čistog metala.

Unatoč istoj tehnologiji proizvodnje, oprema se može koristiti na različite načine. Zavisi od sadržaja metala u rudi, obima proizvodnje, zahtjeva za kvalitetom proizvoda itd.

O upotrebi i cijeni 1 kg olova pročitajte u nastavku.

Područje primjene

Prvi - proizvodnja vodovodnih cijevi i predmeta za kućanstvo, na sreću, datira iz prilično davnih vremena. Danas metal u dom ulazi samo sa zaštitnim slojem i u nedostatku kontakta sa hranom, vodom i ljudima.

• Ali upotreba olova za legure i kao lemljenje počela je u zoru civilizacije i traje do danas.
• Olovo je metal od strateškog značaja, pogotovo jer se iz njega bacaju meci. Municija za malokalibarsko i sportsko oružje i dalje se proizvodi samo od olova. A njegova jedinjenja se koriste kao eksplozivi.
• 75% metala proizvedenog u svijetu koristi se za proizvodnju olovnih baterija. Supstanca je i dalje jedan od glavnih elemenata hemijskih izvora struje.
• Otpornost metala na koroziju koristi se u proizvodnji opreme otporne na kiseline, cjevovoda, kao i zaštitnih omotača za energetske kablove.
• I, naravno, olovo se koristi u opremi rendgenskih prostorija: zid, plafon, podne obloge, zaštitne pregrade, zaštitna odela - sve je napravljeno od olova. Na poligonima, uključujući i nuklearna, metal je neophodan.

Cijena metala se utvrđuje na nekoliko berzi od svjetskog značaja. Najpoznatija je Londonska berza metala. Cijena olova u oktobru 2016. iznosi 2.087,25 dolara po toni.

Olovo je metal veoma tražen u modernoj industriji. Neki od njegovih kvaliteta - otpornost na koroziju, sposobnost apsorpcije tvrdog zračenja - potpuno su jedinstveni i čine metal nezamjenjivim uprkos njegovoj visokoj toksičnosti.

Ovaj video će vam reći šta se dešava ako sipate olovo u vodu:

Olovo je po mnogo čemu idealan metal, jer ima puno prednosti važnih za industriju. Najočigledniji od njih je relativna lakoća dobijanja iz ruda, što se objašnjava niskom tačkom topljenja (samo 327°C). Prilikom prerade najvažnije olovne rude - galenata - metal se lako odvaja od sumpora. Da biste to učinili, dovoljno je spaliti galenit pomiješan sa ugljem na zraku.

Zbog svoje visoke duktilnosti, olovo se lako kuje, valja u limove i žicu, što ga omogućava da se koristi u mašinskoj industriji za proizvodnju raznih legura sa drugim metalima. Nadaleko su poznati takozvani babiti (koji sadrže legure olova sa kalajem, cinkom i nekim drugim metalima), štamparske legure olova sa antimonom i kalajem, te legure olovo-kalaj za lemljenje raznih metala.

Metalno olovo je vrlo dobra zaštita od svih vrsta radioaktivnog zračenja i rendgenskih zraka. Unosi se u gumu pregače i zaštitnih rukavica radiologa, odgađajući rendgenske zrake i štiteći tijelo od njihovog destruktivnog djelovanja. Štiti od radioaktivnog zračenja i stakla koje sadrži okside olova. Takvo olovno staklo omogućava kontrolu obrade radioaktivnih materijala uz pomoć "mehaničke ruke" - manipulatora.

Kada je izloženo zraku, vodi i raznim kiselinama, olovo pokazuje veću stabilnost. Ovo svojstvo omogućava široku primenu u elektroindustriji, posebno za proizvodnju baterija i kablovskih rezova. Potonji se široko koriste u zrakoplovnoj i radio industriji. Stabilnost olova omogućava da se koristi za zaštitu bakarnih žica telegrafskih i telefonskih linija od oštećenja. Tanki olovni limovi pokrivaju željezo i bakrene dijelove izložene kemijskom napadu (kupke za elektrolizu bakra, cinka i drugih metala).

Olovo i elektrotehnika

Posebno puno olova troši kablovska industrija, gdje su telegrafske i električne žice zaštićene od korozije prilikom podzemnog ili podvodnog polaganja. Mnogo se olova koristi i u proizvodnji niskotopljivih legura (sa bizmutom, kalajem i kadmijumom) za električne osigurače, kao i za precizno uklapanje dodirnih delova. Ali glavna stvar je, očigledno, upotreba olova u hemijskim izvorima struje.

Od svog nastanka, olovna baterija je pretrpjela mnoge promjene dizajna, ali je njena osnova ostala ista: dvije olovne ploče uronjene u elektrolit sumporne kiseline. Na ploče se nanosi pasta od olovnog oksida. Kada se baterija napuni, na jednoj ploči se oslobađa vodonik, redukujući oksid u metalno olovo, a na drugoj se oslobađa kisik, pretvarajući oksid u peroksid. Cijela struktura se pretvara u galvansku ćeliju sa elektrodama od olova i olovnog peroksida. U procesu pražnjenja, peroksid se deoksidira, a metalno olovo se pretvara u oksid. Ove reakcije praćene su pojavom električne struje koja će teći kroz kolo sve dok elektrode ne postanu iste – prekrivene olovnim oksidom.

Proizvodnja alkalnih baterija dostigla je gigantske razmjere u naše vrijeme, ali nije istisnula olovne baterije. Potonji su po snazi ​​inferiorniji od alkalnih, teži su, ali daju struju većeg napona. Dakle, za napajanje autostartera potrebno vam je pet kadmijum-nikl baterija ili tri olovne baterije.

Industrija baterija je jedan od najvećih potrošača olova.

Može se, možda, reći da je olovo bilo u začecima moderne elektronske računarske tehnologije.

Olovo je bio jedan od prvih metala koji je postao supravodljiv. Usput, temperatura ispod koje ovaj metal stječe sposobnost prolaska električne struje bez najmanjeg otpora je prilično visoka - 7,17 ° K. (Poređenja radi, ističemo da je za kalaj 3,72, za cink - 0,82, za titan - samo 0,4 °K). Namotaj prvog supravodljivog transformatora izgrađenog 1961. godine bio je od olova.

Jedan od najspektakularnijih fizičkih "trikova" zasnovan je na supravodljivosti olova, koji je prvi pokazao 30-ih godina sovjetski fizičar V.K. Arkadjev.

Prema legendi, kovčeg sa Muhamedovim tijelom visio je u svemiru bez oslonaca. Naravno, niko od trezvenih ljudi u ovo ne veruje. Međutim, nešto slično se dogodilo u Arkadjevljevim eksperimentima: mali magnet je visio bez ikakvog oslonca preko olovne ploče, koja je bila u tečnom helijumu, tj. na temperaturi od 4,2°K, mnogo nižoj od kritične temperature za olovo.

Poznato je da kada se magnetsko polje promijeni u bilo kojem vodiču, nastaju vrtložne struje (Foucaultove struje). U normalnim uslovima, brzo se gase otporom. Ali, ako nema otpora (superprovodljivosti!), ove struje ne blijede i, prirodno, magnetsko polje koje stvaraju se čuva. Magnet iznad olovne ploče je, naravno, imao svoje polje i padajući na njega pobuđivao je magnetno polje sa same ploče, usmereno prema polju magneta, i ono je odbijalo magnet. To znači da je zadatak bio pokupiti magnet takve mase da bi ga ova sila odbijanja mogla držati na određenoj udaljenosti.

U naše vrijeme supravodljivost je ogromno područje znanstvenog istraživanja i praktične primjene. Naravno, nemoguće je reći da se povezuje samo sa olovom. Ali važnost olova u ovoj oblasti nije ograničena na navedene primjere.

Jedan od najboljih provodnika struje - bakar - ne može se prevesti u supravodljivo stanje. Zašto je to tako, naučnici još nemaju konsenzus. U eksperimentima o supravodljivosti bakra dodijeljena je uloga električnog izolatora. Ali legura bakra i olova koristi se u supravodljivoj tehnologiji. U temperaturnom opsegu 0,1...5°K ova legura pokazuje linearnu zavisnost otpora od temperature. Stoga se koristi u instrumentima za mjerenje ekstremno niskih temperatura.

Olovo i transport

A ova tema se sastoji od nekoliko aspekata. Prvi su antifrikcione legure na bazi olova. Uz dobro poznate babite i olovne bronce, olovo-kalcij ligatura (3 ... 4% kalcija) često služi kao legura protiv trenja. Neki lemovi imaju istu svrhu, koji se odlikuju niskim sadržajem kalaja i, u nekim slučajevima, dodatkom antimona. Legure olova sa talijem počinju da igraju sve važniju ulogu. Prisustvo potonjeg povećava otpornost ležajeva na toplinu, smanjuje koroziju olova od strane organskih kiselina koje nastaju tijekom fizičkog i kemijskog uništavanja mazivih ulja.

Drugi aspekt je borba protiv detonacije u motorima. Proces detonacije je sličan procesu sagorevanja, ali mu je brzina prevelika... U motorima sa unutrašnjim sagorevanjem nastaje zbog razgradnje molekula ugljovodonika koji još nisu izgoreli pod uticajem rastućeg pritiska i temperature. Raspadajući, ovi molekuli dodaju kisik i formiraju perokside, koji su stabilni samo u vrlo uskom temperaturnom rasponu. Oni izazivaju detonaciju, a gorivo se zapali prije nego što se postigne potrebna kompresija smjese u cilindru. Kao rezultat toga, motor počinje "skakati", pregrijati se, pojavljuje se crni ispušni plin (znak nepotpunog sagorijevanja), ubrzava se izgaranje klipova, više se troši klipnjača-radilica, gubi se snaga ...

Najčešći antidetonator je tetraetil olovo (TES) Pb (C 2 H 5) 4 - bezbojna toksična tečnost. Njegovo djelovanje (i drugih organometalnih antidetonacionih sredstava) objašnjava se činjenicom da se na temperaturama iznad 200 °C molekuli antidetonacijske tvari razgrađuju. Stvaraju se aktivni slobodni radikali koji, prvenstveno reagirajući s peroksidima, smanjuju njihovu koncentraciju. Uloga metala koji nastaje tokom potpunog raspadanja tetraetil olova svodi se na deaktivaciju aktivnih čestica - produkata eksplozivnog raspadanja istih peroksida.

Dodatak tetraetil olova u gorivo nikada ne prelazi 1%, ali ne samo zbog toksičnosti ove supstance. Višak slobodnih radikala može pokrenuti stvaranje peroksida.

Važna uloga u proučavanju procesa detonacije motornih goriva i mehanizma dejstva antidetonacionih sredstava pripada naučnicima sa Instituta za hemijsku fiziku Akademije nauka SSSR, na čelu sa akademikom N.N. Semenov i profesor A.S. Falcon.

Olovo i rat

Olovo je teški metal gustine 11,34. Upravo je ta okolnost izazvala masovnu upotrebu olova u vatrenom oružju. Inače, olovni projektili su korišteni u antici: praćkari Hanibalove vojske bacali su olovne kugle na Rimljane. A sada se meci lijevaju od olova, samo im je školjka od drugih, tvrđih metala.

Svaki dodatak olovu povećava njegovu tvrdoću, ali je kvantitativno dejstvo aditiva nejednako. Do 12% antimona se dodaje u olovo koje se koristi za proizvodnju gelera, a ne više od 1% arsena se dodaje u olovo za pucnjavu.

Bez pokretanja eksploziva, ni jedno brzometno oružje neće raditi. Među supstancama ove klase prevladavaju soli teških metala. Koristiti, posebno, olovo-azid PbN 6 .

Svi eksplozivi podliježu vrlo strogim zahtjevima u pogledu bezbednog rukovanja, snage, hemijske i fizičke otpornosti i osetljivosti. Od svih poznatih inicirajućih eksploziva, samo "živin fulminat", azid i olovni trinitrorezorcinat (TNRS) "prolaze" sve ove karakteristike.

Olovo i nauka

U Alamogordu - mjestu prve atomske eksplozije - Enrico Fermi se vozio u rezervoaru opremljenom olovnom zaštitom. Da bismo razumjeli zašto upravo olovo štiti od gama zračenja, trebamo se osvrnuti na suštinu apsorpcije kratkotalasnog zračenja.

Gama zraci koji prate radioaktivni raspad dolaze iz jezgra, čija je energija skoro milion puta veća od one koja je "sakupljena" u vanjskom omotaču atoma. Naravno, gama zraci su nemjerljivo energičniji od svjetlosnih zraka. Prilikom susreta s materijom, foton ili kvant bilo kojeg zračenja gubi energiju i na taj način se izražava njegova apsorpcija. Ali energija zraka je drugačija. Što im je talas kraći, to su energičniji ili, kako kažu, tvrđi. Što je medij kroz koji prolaze zraci gušći, to ih više odlaže. Olovo je gusto. Udarajući o površinu metala, gama kvanti iz nje izbacuju elektrone za koje troše svoju energiju. Što je veći atomski broj elementa, teže je izbaciti elektron iz njegove vanjske orbite zbog veće sile privlačenja od strane jezgra.

Moguć je i drugi slučaj, kada se gama-kvant sudari sa elektronom, predaje mu dio svoje energije i nastavlja svoje kretanje. Ali nakon sastanka, postao je manje energičan, više "mekan", a u budućnosti je sloju teškog elementa lakše da apsorbuje takav kvant. Ovaj fenomen se zove Comptonov efekat po američkom naučniku koji ga je otkrio.

Što su zraci tvrđi, to je njihova moć prodiranja veća - aksiom koji ne zahtijeva dokaz. Međutim, naučnike koji su se oslonili na ovaj aksiom čekalo je veoma čudno iznenađenje. Odjednom se pokazalo da gama zrake sa energijom većom od 1 milion eV olovo zadržava ne slabije, već jače od onih manje tvrdih! Činilo se da je činjenica u suprotnosti sa dokazima. Nakon provođenja najsuptilnijih eksperimenata, pokazalo se da gama-kvant s energijom većom od 1,02 MeV u neposrednoj blizini jezgra "nestaje", pretvarajući se u par elektron-pozitron, a svaka od čestica nosi sa sobom polovina energije utrošene na njihovo formiranje. Pozitron je kratkog vijeka i, sudarajući se s elektronom, pretvara se u gama-kvant, ali manje energije. Formiranje elektron-pozitronskih parova se uočava samo u visokoenergetskim gama kvantima i to samo u blizini "masivnog" jezgra, odnosno u elementu sa većim atomskim brojem.

Olovo je jedan od poslednjih stabilnih elemenata periodnog sistema. A od teških elemenata je najpristupačniji, sa tehnologijom vađenja koja je razrađivana vekovima, sa istraženim rudama. I veoma plastična. I vrlo laka za rukovanje. Zbog toga je zaštita od zračenja olova najčešća. Sloj olova od petnaest do dvadeset centimetara dovoljan je da zaštiti ljude od djelovanja radijacije bilo kojeg poznato nauci vrsta.

Spomenimo još ukratko još jedan aspekt službe vođenja nauci. Takođe je povezan sa radioaktivnošću.

U satovima koje koristimo nema olovnih dijelova. Ali u slučajevima kada se vrijeme mjeri ne satima i minutama, već milionima godina, olovo je neophodno. Radioaktivne transformacije uranijuma i torijuma kulminiraju formiranjem stabilnih izotopa elementa br. 82. U ovom slučaju, međutim, dobija se drugačije olovo. Raspad izotopa 235 U i 238 U na kraju dovodi do izotopa 207 Pb i 206 Pb. Najčešći izotop torija, 232 Th, završava svoje transformacije sa izotopom 208 Pb. Određivanjem omjera izotopa olova u sastavu geoloških stijena, možete saznati koliko dugo određeni mineral postoji. U prisustvu visoko preciznih instrumenata (masenih spektrometara), starost stijene se utvrđuje prema tri nezavisna određivanja - prema odnosima 206 Pb: 238 U; 207Pb: 235U i 208Pb: 232Th.

Olovo i kultura

Počnimo s činjenicom da su ovi redovi ispisani slovima od legure olova. Glavne komponente štamparskih legura su olovo, kalaj i antimon. Zanimljivo je da su olovo i kalaj počeli da se koriste u štamparstvu knjiga od prvih koraka. Ali tada nisu činili niti jednu leguru. Njemački pionir Johann Guttenberg livao je limena slova u olovne kalupe, jer je smatrao da je zgodno kovati kalupe od mekog olova koji su mogli izdržati određeni broj limenih izlivanja. Trenutne legure za štampanje kalaja i olova su dizajnirane da zadovolje mnoge zahteve: moraju imati dobra svojstva livenja i nisko skupljanje, biti dovoljno čvrste i hemijski otporne na boje i rastvore za ispiranje; tokom pretapanja sastav mora ostati konstantan.

Međutim, služenje olova ljudskoj kulturi počelo je mnogo prije pojave prvih knjiga. Slika se pojavila prije pisanja. Umjetnici su stoljećima koristili boje na bazi olova, a one još uvijek nisu izašle iz upotrebe: žuta - olovna kruna, crveno - crveno olovo i, naravno, bijelo olovo. Inače, upravo zbog bijelog olova slike starih majstora djeluju mračno. Pod dejstvom mikronečistoće vodonik sulfida u vazduhu, belo olovo prelazi u tamni olovni sulfid PbS...

Zidovi keramike su dugo bili prekriveni glazurom. Najjednostavnija glazura se pravi od olovnog oksida i kvarcnog pijeska. Sada sanitarni nadzor zabranjuje upotrebu ove glazure u proizvodnji predmeta za kućanstvo: mora se isključiti kontakt prehrambenih proizvoda s olovnim solima. Ali u sastavu majoličkih glazura namijenjenih za dekorativne svrhe, kao i prije, koriste se relativno nisko topljeni spojevi olova.

Konačno, olovo je dio kristala, tačnije, ne olovo, već njegov oksid. Olovno staklo se kuva bez ikakvih komplikacija, lako se duva i reže, na njega se relativno lako nanose šare, a posebno obično sečenje. Takvo staklo dobro lomi svjetlosne zrake i stoga nalazi primjenu u optičkim uređajima.

Dodavanjem olova i potaše (umjesto vapna) u smjesu, priprema se rhinestone - staklo s većim sjajem od dragog kamenja.

Olovo i lijek

Kada uđe u organizam, olovo, kao i većina teških metala, izaziva trovanje. Ipak, olovo je potrebno medicini. Od vremena starih Grka ostao u medicinska praksa olovne losione i flastere, ali to nije ograničeno na medicinske usluge olova.

Žuč je potrebna ne samo satiričarima. Organske kiseline koje se nalaze u njemu, prvenstveno glikoholna C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 COOH, kao i tauroholna C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 CH 2 SO 3 H, stimulišu aktivnost jetre. A kako jetra ne radi uvijek s točnošću dobro uspostavljenog mehanizma, ove kiseline su potrebne medicini. Izoluju se i odvajaju olovnim acetatom. Olovna so glikoholne kiseline precipitira, dok tauroholna kiselina ostaje u matičnoj tečnosti. Nakon filtriranja taloga, drugi lijek se također izolira iz matične tekućine, ponovo djelujući s olovnim spojem - glavnom octenom soli.

Ali glavni posao olova u medicini vezan je za dijagnostiku i radioterapiju. Štiti doktore od stalnog izlaganja rendgenskim zracima. Za gotovo potpunu apsorpciju rendgenskih zraka, dovoljno je staviti sloj olova od 2 ... 3 mm na njihov put. Zbog toga je medicinsko osoblje rendgen sala obučeno u kecelje, rukavice i kacige od gume koja sadrži olovo. A slika na ekranu se posmatra kroz olovno staklo.

Ovo su glavni aspekti odnosa čovječanstva sa olovom - elementom poznatim od davnina, ali i danas koji služi čovjeku u mnogim područjima njegovog djelovanja.

Divni lonci zahvaljujući olovu

Proizvodnja metala, posebno zlata, smatrana je "svetom umjetnošću" u starom Egiptu. Osvajači Egipta su mučili njegove svećenike, iznuđujući od njih tajne topljenja zlata, ali su umrli čuvajući tajnu. Suštinu procesa, koji su Egipćani tako čuvali, saznali su mnogo godina kasnije. Zlatnu rudu su tretirali rastopljenim olovom, koje je rastvaralo plemenite metale, i tako iz ruda izvlačilo zlato. Ova otopina je zatim podvrgnuta oksidativnom prženju i olovo je pretvoreno u oksid. Glavna tajna ovog procesa bili su lonci za pečenje. Napravljene su od koštanog pepela. Tokom topljenja, olovni oksid se apsorbovao u zidove lonca, dok je uvlačio nasumične nečistoće. A na dnu je bila čista legura.

Upotreba olovnog balasta

Profesor Auguste Piccard je 26. maja 1931. godine trebao poletjeti u nebo na stratosferskom balonu vlastitog dizajna - sa kabinom pod pritiskom. I ustao. No, dok je razvijao detalje predstojećeg leta, Piccard je neočekivano naišao na prepreku koja nije bila nimalo tehnička. Kao balast, odlučio je da ukrca ne pijesak, već olovni metak, što je zahtijevalo mnogo manje prostora u gondoli. Saznavši za to, službenici zaduženi za let kategorički su zabranili zamjenu: u pravilima piše “pijesak”, ništa drugo se ne smije bacati ljudima na glavu (osim samo vode). Piccard je odlučio dokazati sigurnost svog balasta. Izračunao je silu trenja olovne sačme o vazduh i naredio da mu se ovaj hitac baci na glavu sa najviše zgrade u Briselu. Potpuna sigurnost "olovne kiše" je jasno prikazana. Međutim, uprava se oglušila o iskustvo: "Zakon je zakon, kaže pesak, što znači pesak, a ne metak". Činilo se da je prepreka nepremostiva, ali naučnik je pronašao izlaz: najavio je da će "olovni pijesak" biti u gondoli stratosferskog balona kao balast. Zamjenom riječi "pucao" riječju "pijesak", birokrate su razoružane i više nisu ometale Piccarda.

Vodo u industriji boja

Bijelo olovo se moglo proizvesti prije 3 hiljade godina. Njihov glavni dobavljač u antičkom svijetu bilo je ostrvo Rodos u Sredozemnom moru. Tada nije bilo dovoljno boja, a bile su izuzetno skupe. Proslavljeni grčki slikar Nikias svojevremeno je željno iščekivao dolazak sijela sa Rodosa. Dragoceni teret stigao je u atinsku luku Pirej, ali je tamo iznenada izbio požar. Plamen je zahvatio brodove na kojima je dovezeno bijelo. Kada je požar ugašen, frustrirani umjetnik se popeo na palubu jednog od stradalih brodova. Nadao se da nije sav teret izgubljen, ali je bar jedno bure sa bojom koja mu je bila potrebna mogla preživjeti. Zaista, u skladištu su pronađene bačve s krečom: one nisu pregorjele, već su bile jako ugljenisane. Kada su bačve otvorene, iznenađenju umjetnika nije bilo granica: nisu bile bijele boje, već svijetlo crvene! Tako je vatra u luci predložila način da se napravi divna boja - minium.

Olovo i gasovi

Pri topljenju jednog ili drugog metala treba voditi računa o uklanjanju plinova iz taline, jer se u suprotnom dobiva nekvalitetan materijal. To se postiže raznim tehnološkim metodama. Topljenje olova u tom smislu ne zadaje nikakve probleme metalurzima: kiseonik, azot, sumpor-dioksid, vodonik, ugljen-monoksid, ugljen-dioksid, ugljovodonici se ne rastvaraju ni u tekućem ni u čvrstom olovu.

Vodi u građevinarstvu

U davna vremena, prilikom izgradnje zgrada ili odbrambenih objekata, kamenje se često pričvršćivalo rastopljenim olovom. U selu Stary Krym do danas su sačuvane ruševine takozvane olovne džamije, podignute u 14. vijeku. Zgrada je dobila ime po tome što su praznine u zidu popunjene olovom.

Lead Restrictions

Trenutno, industrija širom svijeta prolazi kroz još jednu fazu transformacije povezanu sa pooštravanjem ekoloških standarda - postoji generalno odbacivanje olova. Njemačka je ozbiljno ograničila njegovu upotrebu od 2000. godine, Holandija od 2002. godine, a evropske zemlje poput Danske, Austrije i Švicarske u potpunosti su zabranile upotrebu olova. Ovaj trend će postati zajednički za sve zemlje EU 2015. SAD i Rusija takođe aktivno razvijaju tehnologije koje će pomoći u pronalaženju alternative upotrebi olova.

Njegova široka upotreba u industriji rezultirala je kontaminacijom olovom posvuda. Razmotrite najvažnije komponente biosfere, kao što su vazduh, voda i tlo.

Počnimo od atmosfere. Sa vazduhom, mala količina olova ulazi u ljudski organizam - (samo 1-2%), ali se većina olova apsorbuje. Najveće emisije olova u atmosferu javljaju se u sljedećim industrijama:

• metalurška industrija;
• mašinstvo (proizvodnja akumulatora);
• kompleks goriva i energije (proizvodnja olovnog benzina);
• hemijski kompleks (proizvodnja pigmenata, maziva, itd.);
• staklarska preduzeća;
• proizvodnja konzervi;
• prerada drveta i industrija celuloze i papira;
• preduzeća odbrambene industrije.

Bez sumnje, najznačajniji izvor zagađenja olovom u atmosferi su motorna vozila koja koriste olovni benzin.

Dokazano je da povećanje sadržaja olova u vodi za piće uzrokuje, po pravilu, povećanje njegove koncentracije u krvi. Značajno povećanje sadržaja ovog metala u površinskim vodama povezano je sa njegovom visokom koncentracijom u otpadnim vodama iz postrojenja za preradu rude, nekih metalurških postrojenja, rudnika itd.

Iz kontaminiranog tla olovo ulazi u poljoprivredne kulture, a zajedno sa hranom - direktno u ljudski organizam. Aktivna akumulacija ovog metala zabilježena je u kupusu i korjenastim usjevima, te u onima koji se široko jedu (na primjer, u krumpiru). Neke vrste tla snažno vezuju olovo, koje štiti zemlju i vodu za piće, biljne proizvode od zagađenja. Ali tada samo tlo postepeno postaje sve više i više kontaminirano i u nekom trenutku može doći do uništavanja organske tvari u tlu uz oslobađanje olova u otopinu tla. Kao rezultat toga, neće biti pogodan za poljoprivrednu upotrebu.

Dakle, zbog globalnog zagađenja okoliša olovom, ono je postalo sveprisutna komponenta svake biljke i hrana za životinje. U ljudskom tijelu najveći dio olova dolazi iz hrane - od 40 do 70% u različitim zemljama. Biljna hrana općenito sadrži više olova od životinjskih proizvoda.

Kao što je već pomenuto, za sve je kriva industrijska preduzeća. Naravno, u samim proizvodnim pogonima, koji se bave olovom, ekološka situacija je gora nego bilo gdje drugdje. Prema rezultatima službene statistike, među profesionalnim intoksikacijama olovo je na prvom mjestu. U elektroindustriji, obojenoj metalurgiji i mašinstvu, intoksikacija je posledica viška MPC olova u vazduhu radni prostor 20 ili više puta. Olovo izaziva opsežne patološke promjene u nervnom sistemu, remeti rad kardiovaskularnog i reproduktivnog sistema.

Olovo (Pb od lat. Plumbum) je hemijski element koji se nalazi u IV grupi periodnog sistema. Olovo ima mnogo izotopa, od kojih je više od 20 radioaktivno. Izotopi olova su produkti raspada uranijuma i torijuma, tako da se sadržaj olova u litosferi postepeno povećavao milionima godina i sada iznosi oko 0,0016% mase, ali ga ima više od svojih najbližih srodnika kao što su zlato i. Olovo se lako izoluje iz rudnih ležišta. Glavni izvori olova su galenit, anglizit i cerusit. U rudi, olovo često koegzistira s drugim metalima, kao što su cink, kadmijum i bizmut. U svom izvornom obliku, olovo je izuzetno rijetko.

Olovo - zanimljive istorijske činjenice

Etimologija riječi "olovo" još uvijek nije sasvim jasna i predmet je vrlo zanimljivih istraživanja. Olovo je vrlo slično kalaju, često su ih brkali, pa je u većini zapadnoslovenskih jezika olovo kalaj. Ali riječ "olovo" nalazi se u litvanskom (svinas) i letonskom (svin) jezicima. Olovo prevedeno na engleski olovo, na holandski lood. Očigledno, otuda je i nastala riječ “tinkering”, tj. prekrijte proizvod slojem kalaja (ili olova). Poreklo latinske reči Plumbum, od koje potiče engleska reč vodoinstalater, takođe nije u potpunosti shvaćeno. Činjenica je da su nekada vodovodne cijevi bile “zapečaćene” olovom, “zapečaćene” (francuski plomber “zapečati olovom”). Inače, odatle dolazi poznata riječ “punjenje”. Ali zabuni tu nije kraj, Grci su olovo uvijek zvali "molybdos", pa otuda i latinsko "molibdaena", neukom je lako pobrkati ovo ime sa imenom hemijski element molibden. Tako su u davna vremena nazivali sjajne minerale koji ostavljaju tamni trag na svijetloj površini. Ova činjenica je ostavila traga na njemačkom jeziku: "olovka" se na njemačkom zove Bleistift, tj. olovni štap.
Čovječanstvu je olovo poznato od pamtiveka. Arheolozi su pronašli proizvode od olova istopljene prije 8000 godina. U starom Egiptu, statue su čak bile livene od olova. U starom Rimu, vodovodne cijevi su bile napravljene od olova, on je bio taj koji je odredio prvu ekološku katastrofu u povijesti. Rimljani nisu imali pojma o opasnostima olova, voleli su savitljiv, izdržljiv i lak za obradu metal. Čak se vjerovalo da olovo dodano vinu poboljšava njegov okus. Stoga je skoro svaki Rimljanin bio otrovan olovom. U nastavku ćemo govoriti o simptomima trovanja olovom, ali za sada ćemo samo naznačiti da je jedan od njih psihički poremećaj. Očigledno, sve ove lude ludosti plemenitih Rimljana i bezbrojne lude orgije potječu odavde. Neki istraživači čak vjeruju da je olovo gotovo glavni razlog za pad starog Rima.
U davna vremena, grnčari su mljeli olovnu rudu, razrijeđivali je vodom i dobivenom smjesom prelivali glinene predmete. Nakon pečenja, takve posude su bile prekrivene tankim slojem sjajnog olovnog stakla.
Englez George Ravenscroft je 1673. godine poboljšao sastav stakla dodavanjem olovnog oksida početnim komponentama i tako dobio topljivo, sjajno staklo koje je bilo vrlo slično prirodnom gorskom kristalu. A krajem 18. stoljeća, Georg Strass je spojio bijeli pijesak, potašu i olovni oksid u proizvodnji stakla, dobivši tako čisto i sjajno staklo da ga je bilo teško razlikovati od dijamanta. Otuda je došlo i ime "šrasovi", zapravo lažnjak za drago kamenje. Nažalost, među svojim savremenicima, Štras je bio poznat kao prevarant i njegov izum je zaboravljen sve dok na početku 20. veka Daniel Swarovski nije uspeo da pretvori proizvodnju rhinestonea u čitavu modnu industriju i umetnički pravac.
Nakon pojave i široke upotrebe vatrenog oružja, olovo se počelo koristiti za izradu metaka i sačma. Štampa slova su napravljena od olova. Olovo je ranije bilo dio bijelih i crvenih boja, koristili su ih gotovo svi drevni umjetnici.

olovni udarac

Ukratko o hemijskim svojstvima olova

Olovo je mutno sivi metal. Međutim, njegov svježi rez se dobro sjaji, ali se nažalost gotovo trenutno prekriva prljavim oksidnim filmom. Olovo je veoma težak metal, jedan i po puta je teže od gvožđa, a četiri puta teže od aluminijuma. Ne bez razloga u ruskom jeziku riječ "olovo" je u određenoj mjeri sinonim za gravitaciju. Olovo je vrlo topiv metal, topi se već na 327°C. Pa, ovu činjenicu znaju svi ribari koji lako tope utege koji su im potrebni. Takođe, olovo je vrlo mekano, može se rezati običnim čeličnim nožem. Olovo je vrlo neaktivan metal, s njim nije teško reagirati niti ga otopiti čak ni na sobnoj temperaturi.
Organski derivati ​​olova su vrlo toksične tvari. Nažalost, jedan od njih, tetraetil olovo, naširoko se koristio kao pojačivač oktana u benzinu. No, srećom, tetraetil olovo se više ne koristi u ovom obliku, kemičari i proizvođači su naučili povećati oktanski broj na sigurnije načine.

Utjecaj olova na ljudski organizam i simptomi trovanja

Sva jedinjenja olova su veoma toksična. Metal ulazi u tijelo hranom ili udahnutim zrakom i prenosi se krvlju. Štaviše, udisanje para jedinjenja olova i prašine mnogo je opasnije od njenog prisustva u hrani. Olovo ima tendenciju da se akumulira u kostima, djelimično zamjenjujući kalcij u ovom slučaju. Povećanjem koncentracije olova u organizmu nastaje anemija, zahvaćen je mozak, što dovodi do smanjenja inteligencije, a kod djece može uzrokovati nepovratna zaostajanja u razvoju. Dovoljno je rastvoriti jedan miligram olova u litri vode i ono će postati ne samo nepodesno, već i opasno za piće. Tako mala količina olova predstavlja i određenu opasnost, jer se ne mijenja ni boja ni okus vode. Glavni simptomi trovanja olovom su:

• siva ivica na desni,
• letargija,
• apatija,
• gubitak pamćenja,
• demencija,
• problemi sa vidom,
• rano starenje.

Lead Application

Ipak, uprkos toksičnosti, ne postoji način da se odustane od upotrebe olova zbog njegovih izuzetnih svojstava i niske cene. Olovo se uglavnom koristi za proizvodnju ploča za baterije, koje trenutno troši oko 75% olova iskopanog na planeti. Olovo se koristi kao plašt za električne kablove zbog svoje duktilnosti i otpornosti na koroziju. Ovaj metal se široko koristi u hemijskoj industriji i industriji prerade nafte, na primjer, za oblaganje reaktora u kojima se proizvodi sumporna kiselina. Olovo ima sposobnost odlaganja radioaktivnog zračenja, što se također široko koristi u energetici, medicini i hemiji. U olovnim kontejnerima, na primjer, transportuju se radioaktivni elementi. Olovo ide u proizvodnju jezgara metaka i gelera. Takođe, ovaj metal nalazi svoju primenu u proizvodnji ležajeva.

Olovni kip Svetog Martina u Bratislavi

Olovo(lat. Plumbum), Pb, hemijski element IV grupe Mendeljejevljevog periodnog sistema; atomski broj 82, atomska masa 207.2. Olovo je teški plavičasto-sivi metal, vrlo duktilan, mekan (rezan nožem, izgreban noktom). Prirodno olovo se sastoji od 5 stabilnih izotopa masenih brojeva 202 (u tragovima), 204 (1,5%), 206 (23,6%), 207 (22,6%), 208 (52,3%). Posljednja tri izotopa su krajnji produkti radioaktivnih transformacija 238 U, 235 U i 232 Th. Nuklearne reakcije proizvode brojne radioaktivne izotope olova.

Istorijat. Olovo je bilo poznato 6-7 hiljada godina prije nove ere. e. narodi Mesopotamije, Egipta i drugih zemalja antičkog svijeta. Služio je za izradu statua, predmeta za domaćinstvo, ploča za pisanje. Rimljani su koristili olovne cijevi za vodovod. Alhemičari su nazvali Olovni Saturn i označili ga kao znak ove planete. Jedinjenja Olovo - "olovni pepeo" RbO, bijelo olovo 2RbSO 3 ·Rb(OH) 2 korišteni su u staroj Grčkoj i Rimu kao komponente lijekova i boja. Kada je izumljeno vatreno oružje, olovo se počelo koristiti kao materijal za metke. Toksičnost olova zabilježena je još u 1. vijeku nove ere. e. Grčki lekar Dioskorid i Plinije Stariji.

Rasprostranjenost olova u prirodi. Olovni sadržaj u zemljine kore(Clark) 1,6 10 -3% po težini. Formiranje u zemljinoj kori od oko 80 minerala koji sadrže olovo (glavni među njima je galena PbS) povezano je uglavnom sa formiranjem hidrotermalnih naslaga. U zonama oksidacije polimetalnih ruda formiraju se brojni (oko 90) sekundarni minerali: sulfati (anglzit PbSO 4), karbonati (cerusit PbCO 3), fosfati [piromorfit Pb 5 (PO 4) 3 Cl].

U biosferi se olovo uglavnom raspršuje, malo je u živoj materiji (5·10 -5%), morskoj vodi (3·10 -9%). Olovo iz prirodnih voda djelomično se sorbira u glinama i taloži hidrogen sulfidom, pa se akumulira u morskim muljevima kontaminiranim sumporovodikom te u crnim glinama i škriljcima nastalim od njih.

Fizička svojstva olova. Olovo kristalizira u kubičnoj rešetki usmjerenoj na lice (a = 4,9389Å) i nema alotropske modifikacije. Atomski radijus 1,75Å, jonski radijusi: Pb 2+ 1,26Å, Pb 4+ 0,76Å; gustina 11,34 g/cm 3 (20°C); t pl 327,4 °S; t bala 1725 °C; specifični toplotni kapacitet na 20 °C 0,128 kJ/(kg K) | toplotna provodljivost 33,5 W/(m K); temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 29,1·10 -6 na sobnoj temperaturi; Tvrdoća po Brinellu 25-40 MN / m 2 (2,5-4 kgf / mm 2); vlačna čvrstoća 12-13 MN/m 2 , pri kompresiji oko 50 MN/m 2 ; relativno izduženje pri prekidu 50-70%. Hladno stvrdnjavanje ne povećava mehanička svojstva olova, jer je njegova temperatura rekristalizacije ispod sobne temperature (oko -35°C pri stepenu deformacije od 40% ili više). Olovo je dijamagnetno, njegova magnetna susceptibilnost je -0,12·10 -6. Na 7,18 K postaje supravodič.

Hemijska svojstva olova. Konfiguracija vanjskih elektronskih omotača atoma Pb 6s 2 6r 2, u skladu s kojom pokazuje oksidacijska stanja +2 i +4. Olovo je hemijski relativno neaktivno. Metalni sjaj svježeg olovnog reza postepeno nestaje u zraku zbog stvaranja vrlo tankog filma PbO, koji štiti od daljnje oksidacije.

Sa kiseonikom stvara niz oksida Pb 2 O, PbO, PbO 2, Pb 3 O 4 i Pb 2 O 3.

U nedostatku O 2 , voda na sobnoj temperaturi ne djeluje na olovo, ali razlaže toplu vodenu paru da nastane olovni oksid i vodonik. Odgovarajući oksidima PbO i PbO 2, hidroksidi Pb (OH) 2 i Pb (OH) 4 su amfoterne prirode.

Veza olova sa vodonikom PbH 4 postiže se u malim količinama djelovanjem razrijeđene hlorovodonične kiseline na Mg 2 Pb. PbH 4 je bezbojni plin koji se vrlo lako razlaže na Pb i H 2 . Kada se zagreje, olovo se kombinuje sa halogenima, formirajući PbX 2 halogenide (X je halogen). Svi su slabo rastvorljivi u vodi. Dobijeni su i PbX 4 halogenidi: PbF 4 tetrafluorid - bezbojni kristali i PbCl 4 tetrahlorid - žuta uljasta tečnost. Oba spoja se lako razlažu, oslobađajući F 2 ili Cl 2 ; hidrolizovan vodom. Olovo ne reaguje sa azotom. Olovni azid Pb(N 3) 2 se dobija interakcijom rastvora natrijum azida NaN 3 i soli Pb (II); bezbojni igličasti kristali, slabo rastvorljivi u vodi; pri udaru ili zagrijavanju, raspada se na Pb i N 2 uz eksploziju. Sumpor djeluje na olovo kada se zagrije i formira PbS sulfid, crni amorfni prah. Sulfid se takođe može dobiti propuštanjem vodonik sulfida u rastvore soli Pb (II); u prirodi se javlja u obliku olovnog sjaja - galena.

U seriji napona, Pb je veći od vodonika (normalni elektrodni potencijali su redom -0,126 V za Pb = Pb 2+ + 2e i +0,65 V za Pb = Pb 4+ + 4e). Međutim, olovo ne istiskuje vodonik iz razrijeđenih hlorovodoničnih i sumpornih kiselina, zbog prenapona H 2 na Pb, kao i zbog stvaranja zaštitnih filmova slabo rastvorljivog hlorida PbCl 2 i sulfata PbSO 4 na površini metala. Koncentrovani H 2 SO 4 i HCl pri zagrevanju deluju na Pb i dobijaju se rastvorljiva kompleksna jedinjenja sastava Pb (HSO 4) 2 i H 2 [PbCl 4]. Dušična, sirćetna, kao i neke organske kiseline (na primjer, limunska) otapaju olovo i formiraju soli Pb(II). Prema svojoj rastvorljivosti u vodi, soli se dele na rastvorljive (olovo acetat, nitrat i hlorat), slabo rastvorljive (hlorid i fluor) i nerastvorljive (sulfate, karbonate, hromate, fosfate, molibdate i sulfide). Pb (IV) soli se mogu dobiti elektrolizom jako zakiseljenih H 2 SO 4 rastvora soli Pb (II); najvažnije soli Pb (IV) su sulfatni Pb (SO 4) 2 i acetat Pb (C 2 H 3 O 2) 4. Soli Pb (IV) imaju tendenciju da dodaju višak negativnih jona kako bi formirali kompleksne anjone, na primjer, plumbate (PbO 3) 2- i (PbO 4) 4-, klorolumbate (PbCl 6) 2-, hidroksoplumbate [Pb (OH) 6 ] 2- i drugi. Koncentrovani rastvori kaustičnih alkalija, kada se zagreju, reaguju sa Pb sa oslobađanjem vodonika i hidroksoplumbita tipa X 2 [Pb(OH) 4].

Getting Lead. Metalno olovo se dobiva oksidativnim prženjem PbS, nakon čega slijedi redukcija PbO u sirovi Pb ("werkble") i rafiniranje (prečišćavanje) potonjeg. Oksidativno prženje koncentrata se vrši u mašinama za kontinuirano sinterovanje trake. Tokom ispaljivanja PbS preovlađuje reakcija:

2PbS + ZO 2 \u003d 2PbO + 2SO 2.

Osim toga, dobiva se i malo PbSO 4 sulfata, koji se pretvara u PbSiO 3 silikat, za koji se u smjesu dodaje kvarcni pijesak. Istovremeno se oksidiraju i sulfidi drugih metala (Cu, Zn, Fe) prisutni kao nečistoće. Kao rezultat pečenja, umjesto praškaste mješavine sulfida, dobiva se aglomerat - porozna sinterirana kontinuirana masa, koja se sastoji uglavnom od oksida PbO, CuO, ZnO, Fe 2 O 3. Komadi aglomerata se pomiješaju sa koksom i krečnjakom, a ova smjesa se ubacuje u peć s vodenim omotačem, u koju se zrak pod pritiskom dovodi odozdo kroz cijevi (“tuyeres”). Koks i ugljen monoksid (II) redukuju PbO u Pb već na niskim temperaturama (do 500 °C). Na višim temperaturama odvijaju se sljedeće reakcije:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

2PbSiO 3 + 2CaO + C \u003d 2Pb + 2CaSiO 3 + CO 2.

Zn i Fe oksidi se djelimično pretvaraju u ZnSiO 3 i FeSiO 3 , koji zajedno sa CaSiO 3 formiraju šljaku koja ispliva na površinu. Olovni oksidi se redukuju u metal. Sirovo olovo sadrži 92-98% Pb, ostatak - nečistoće Cu, Ag (ponekad Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe. Nečistoće Cu i Fe se uklanjaju seigerizacijom. Da bi se uklonili Sn, As, Sb, kroz rastopljeni metal se uduvava vazduh. Odvajanje Ag (i Au) vrši se dodavanjem Zn, koji formira "cink penu" koja se sastoji od jedinjenja Zn sa Ag (i Au), lakšim od Pb, a topi se na 600-700 °C. Višak Zn se uklanja iz rastopljenog Pb propuštanjem zraka, pare ili hlora. Za uklanjanje Bi, Ca ili Mg se dodaje tečnom Pb, dajući jedinjenja niskog topljenja Ca 3 Bi 2 i Mg 3 Bi 2 . Olovo rafinirano ovim metodama sadrži 99,8-99,9% Pb. Dalje prečišćavanje se vrši elektrolizom, što rezultira čistoćom od najmanje 99,99%.

Primjena olova. Olovo se široko koristi u proizvodnji olovno-kiselinskih baterija, koristi se za proizvodnju fabričke opreme, otporne na agresivne gasove i tečnosti. Olovo snažno apsorbira γ-zrake i rendgenske zrake, zbog čega se koristi kao materijal za zaštitu od njihovog djelovanja (posude za skladištenje radioaktivnih tvari, oprema za rendgenske sobe i dr.). Velike količine olova koriste se za izradu omotača električnih kablova koji ih štite od korozije i mehaničkih oštećenja. Mnoge legure olova su napravljene od olova. Olovni oksid PbO se uvodi u kristalno i optičko staklo kako bi se dobili materijali s visokim indeksom prelamanja. Minijum, kromat (žuta kruna) i osnovni olovni karbonat (olovno bijeli) pigmenti su ograničene upotrebe. Olovni kromat je oksidacijsko sredstvo koje se koristi u analitičkoj hemiji. Azid i stifiat (trinitrorezorcinat) su inicirajući eksplozivi. Tetraetil olovo je sredstvo protiv detonacije. Olovni acetat služi kao indikator za detekciju H 2 S. 204 Pb (stabilan) i 212 Pb (radioaktivan) se koriste kao tragači izotopa.

Olovo u telu. Biljke apsorbuju olovo iz tla, vode i atmosferskih padavina. Olovo ulazi u ljudski organizam sa hranom (oko 0,22 mg), vodom (0,1 mg), prašinom (0,08 mg). Siguran dnevni unos olova za ljude je 0,2-2 mg. Izlučuje se uglavnom izmetom (0,22-0,32 mg), manje urinom (0,03-0,05 mg). Ljudsko tijelo sadrži u prosjeku oko 2 mg olova (u nekim slučajevima - do 200 mg). Kod stanovnika industrijalizovanih zemalja sadržaj olova u organizmu je veći nego kod stanovnika agrarnih zemalja, kod građana je veći nego u ruralnim područjima. Glavni depo olova je skelet (90% ukupnog olova u tijelu): 0,2-1,9 µg/g se akumulira u jetri; u krvi - 0,15-0,40 mcg / ml; u kosi - 24 mcg / g, u mlijeku - 0,005-0,15 mcg / ml; nalazi se i u pankreasu, bubrezima, mozgu i drugim organima. Koncentracija i distribucija olova u organizmu životinja bliski je onima utvrđenim za ljude. Sa povećanjem nivoa olova u okolini, povećava se njegovo taloženje u kostima, kosi i jetri.

Trovanje olovom i njegovim jedinjenjima moguća je u eksploataciji ruda, topljenju olova, u proizvodnji olovnih boja, u štamparstvu, grnčarstvu, proizvodnji kablova, u proizvodnji i upotrebi tetraetil olova itd. Trovanja u domaćinstvu se javljaju rijetko i primjećuju se kada jedete proizvode koji su bili uskladišteni u zemljanom posuđu, glaziranom crvenim olovom ili glinom. Olovo i njegova anorganska jedinjenja u obliku aerosola prodiru u organizam uglavnom preko Airways, u manjoj mjeri kroz gastrointestinalnog trakta i kožu. Olovo cirkulira u krvi u obliku visoko dispergiranih koloida – fosfata i albuminata. Olovo se izlučuje uglavnom kroz crijeva i bubrege. Poremećaj metabolizma porfirina, proteina, ugljikohidrata i fosfata, nedostatak vitamina C i B 1 , funkcionalne i organske promjene u centralnom i autonomnom nervnom sistemu, te toksični učinak olova na koštanu srž imaju ulogu u nastanku intoksikacije. Trovanje može biti latentno (tzv. karijera), teći u blagim, umjerenim i teškim oblicima.

Najčešći znaci trovanja olovom su: obod (lila-škriljevasta traka) uz rub desni, zemljano-blijede boje kože; retikulocitoza i druge promene u krvi, povišeni nivoi porfirina u urinu, prisustvo olova u urinu u količinama od 0,04-0,08 mg/l ili više itd. Oštećenje nervnog sistema se manifestuje astenijom, u težim oblicima - encefalopatija, paraliza (uglavnom ekstenzori šake i prstiju), polineuritis. Kod takozvane olovne kolike javljaju se oštri grčeviti bolovi u trbuhu, zatvor, koji traju od nekoliko sati do 2-3 sedmice; često su kolike praćene mučninom, povraćanjem, porastom krvnog pritiska, tjelesnom temperaturom do 37,5-38°C. Kod kronične intoksikacije moguća su oštećenja jetre, kardiovaskularnog sistema i endokrine disfunkcije (na primjer, kod žena - pobačaji, dismenoreja, menoragija i dr.). Inhibicija imunobiološke reaktivnosti doprinosi povećanju ukupnog morbiditeta.

Olovo je hemijski element sa atomskim brojem 82 i simbolom Pb (od latinskog plumbum - ingot). To je teški metal sa gustinom većom od gustine većine konvencionalnih materijala; olovo je meko, savitljivo i topi se na relativno niskim temperaturama. Svježe izrezano olovo ima plavkasto-bijelu nijansu; kad je izložen vazduhu, postaje mutno siv. Olovo ima drugi najveći atomski broj od klasično stabilnih elemenata i nalazi se na kraju tri glavna lanca raspada težih elemenata. Olovo je relativno nereaktivan element nakon tranzicije. Njegov slab metalni karakter ilustruje njegova amfoterna priroda (olovo i olovni oksidi reaguju i sa kiselinama i sa bazama) i sklonost formiranju kovalentnih veza. Jedinjenja olova su obično u oksidacionom stanju +2, a ne +4, tipično sa lakšim članovima grupe ugljenika. Izuzeci su uglavnom ograničeni na organska jedinjenja. Kao i lakši članovi ove grupe, olovo teži da se veže za sebe; može formirati lance, prstenove i poliedarske strukture. Olovo se lako izdvaja iz olovnih ruda i već je bilo poznato praistorijskim ljudima u zapadnoj Aziji. Glavna ruda olova, galenit, često sadrži srebro, a interesovanje za srebro doprinelo je masovnom vađenju i upotrebi olova u starom Rimu. Proizvodnja olova je opala nakon pada Rimskog carstva i nije dostigla isti nivo sve do industrijske revolucije. Trenutno, svetska proizvodnja olova iznosi oko deset miliona tona godišnje; sekundarna proizvodnja iz prerade čini više od polovine ovog iznosa. Olovo ima nekoliko svojstava koja ga čine korisnim: visoku gustinu, nisku tačku topljenja, savitljivost i relativnu inertnost na oksidaciju. U kombinaciji sa relativnim obiljem i niskom cijenom, ovi faktori su doveli do široke upotrebe olova u građevinarstvu, vodovodu, baterijama, mecima, utezima, lemovima, kositaru, topljivim legurama i zaštiti od zračenja. Krajem 19. stoljeća, olovo je prepoznato kao vrlo toksično, a od tada je njegova upotreba ukinuta. Olovo je neurotoksin koji se akumulira u mekim tkivima i kostima, oštećujući nervni sistem i uzrokujući poremećaje mozga i krvi kod sisara.

Fizička svojstva

Atomic Properties

Atom olova ima 82 elektrona raspoređenih u elektronskoj konfiguraciji 4f145d106s26p2. Kombinovana prva i druga energija jonizacije - ukupna energija potrebna za uklanjanje dva 6p elektrona - bliska je onoj kalaja, najvišeg susjeda olova u grupi ugljika. To je neobično; Energije jonizacije općenito se spuštaju niz grupu kako vanjski elektroni elementa postaju sve udaljeniji od jezgra i više zaštićeni manjim orbitalama. Sličnost energija jonizacije je zbog redukcije lantanida – smanjenja radijusa elemenata od lantana (atomski broj 57) do lutecijuma (71) i relativno malih radijusa elemenata nakon hafnija (72). To je zbog loše zaštite jezgra elektronima lantanida. Kombinovane prve četiri energije jonizacije olova premašuju energiju kalaja, suprotno predviđenim periodičnim trendovima. Relativistički efekti, koji postaju značajni kod težih atoma, doprinose ovakvom ponašanju. Jedan od takvih efekata je efekat inertnog para: 6s elektroni olova nerado sudjeluju u vezivanju, čineći udaljenost između najbližih atoma u kristalnom olovu neobično dugačkom. Lakše olovne ugljične grupe formiraju stabilne ili metastabilne alotrope sa tetraedaralno koordinisanom i kovalentno povezanom dijamantskom kubičnom strukturom. Nivoi energije njihovih vanjskih s i p orbitala su dovoljno blizu da omoguće miješanje sa četiri sp3 hibridne orbitale. U olovu, efekat inertnog para povećava udaljenost između njegovih s- i p-orbitala, a jaz se ne može premostiti energijom koja će se osloboditi dodatnim vezama nakon hibridizacije. Za razliku od dijamantske kubične strukture, olovo formira metalne veze u kojima su samo p-elektroni delokalizirani i podijeljeni između jona Pb2+. Stoga olovo ima kubičnu strukturu usmjerenu na lice, poput dvovalentnih metala iste veličine, kalcija i stroncijuma.

Velike količine

Čisto olovo ima svijetlu srebrnastu boju sa naznakom plave. Tamni u dodiru sa vlažnim vazduhom, a njegova nijansa zavisi od preovlađujućih uslova. Karakteristična svojstva olova uključuju veliku gustoću, duktilnost i visoku otpornost na koroziju (zbog pasivacije). Gusta kubična struktura i velika atomska težina olova rezultiraju gustinom od 11,34 g/cm3, što je veće od uobičajenih metala kao što su željezo (7,87 g/cm3), bakar (8,93 g/cm3) i cink (7,14 g/cm3). ). Neki od rjeđih metala su gušći: volfram i zlato su 19,3 g/cm3, dok osmijum, najgušći metal, ima gustinu od 22,59 g/cm3, skoro dvostruko više od olova. Olovo je vrlo mekan metal sa Mohsovom tvrdoćom od 1,5; može se izgrebati noktom. Prilično je savitljiv i donekle duktilan. Modul zapremine olova, mjera njegove lakoće kompresije, je 45,8 GPa. Poređenja radi, zapreminski modul aluminijuma je 75,2 GPa; bakar - 137,8 GPa; i meki čelik - 160-169 GPa. Vlačna čvrstoća na 12-17 MPa je niska (6 puta veća za aluminijum, 10 puta veća za bakar i 15 puta veća za meki čelik); može se poboljšati dodavanjem male količine bakra ili antimona. Tačka topljenja olova, 327,5°C (621,5°F), niska je u poređenju sa većinom metala. Njegova tačka ključanja je 1749 °C (3180 °F) i najniža je od elemenata grupe ugljenika. Električna otpornost olova na 20 °C iznosi 192 nanometra, što je gotovo za red veličine više od otpora drugih industrijskih metala (bakar na 15,43 nΩ m, zlato 20,51 nΩ m i aluminij na 24,15 nΩ m). Olovo je superprovodnik na temperaturama ispod 7,19 K, najvišoj kritičnoj temperaturi od svih superprovodnika tipa I. Olovo je treći najveći elementarni supravodič.

Izotopi olova

Prirodno olovo sastoji se od četiri stabilna izotopa sa masenim brojevima 204, 206, 207 i 208, i tragova pet kratkoživih radioizotopa. Veliki broj izotopa je u skladu s činjenicom da je broj atoma olova paran. Olovo ima magični broj protona (82), za koje model nuklearne ljuske precizno predviđa posebno stabilno jezgro. Olovo-208 ima 126 neutrona, još jedan magični broj koji može objasniti zašto je olovo-208 neobično stabilan. S obzirom na njegov visok atomski broj, olovo je najteži element čiji se prirodni izotopi smatraju stabilnim. Ovu titulu je ranije nosio bizmut, koji ima atomski broj 83, sve dok njegov jedini prvobitni izotop, bizmut-209, nije otkriven 2003. da se vrlo sporo raspada. Četiri stabilna izotopa olova bi teoretski mogla biti podvrgnuta alfa raspadu u izotope žive oslobađajući energiju, ali to nigdje nije primijećeno, s predviđenim poluraspadom u rasponu od 1035 do 10189 godina. Tri stabilna izotopa se javljaju u tri od četiri glavna lanca raspadanja: olovo-206, olovo-207 i olovo-208 su konačni produkti raspada uranijuma-238, uranijuma-235, odnosno torijuma-232; ovi lanci raspadanja nazivaju se nizovi uranijuma, serija aktinijuma i serija torijuma. Njihova koncentracija izotopa u uzorku prirodne stijene u velikoj mjeri ovisi o prisutnosti ova tri matična izotopa uranijuma i torija. Na primjer, relativna zastupljenost olova-208 može varirati od 52% u normalnim uzorcima do 90% u torijumskim rudama, tako da je standardna atomska masa olova data na samo jednom decimalu. Vremenom se omjer olova-206 i olova-207 i olova-204 povećava jer se prva dva dopunjuju radioaktivnim raspadom težih elemenata, dok potonji nije; ovo omogućava veze olovo-olovo. Kako se uranijum raspada u olovo, njegove relativne količine se mijenjaju; ovo je osnova za stvaranje uranijum-olova. Pored stabilnih izotopa koji čine gotovo sve prirodno olovo, postoje količine u tragovima nekoliko radioaktivnih izotopa. Jedan od njih je olovo-210; iako je njegov poluživot samo 22,3 godine, u prirodi se nalaze samo male količine ovog izotopa jer se olovo-210 proizvodi dugim ciklusom raspadanja koji počinje s uranijumom-238 (koji je na Zemlji milijardama godina). Lanci raspada uranijuma-235, torijuma-232 i uranijuma-238 sadrže olovo-211, -212 i -214, tako da se prirodno nalaze tragovi sva tri izotopa olova. Mali tragovi olova-209 proizlaze iz veoma retkog raspada klastera radijuma-223, jednog od ćerki proizvoda prirodnog uranijuma-235. Olovo-210 je posebno korisno za identifikaciju starosti uzoraka mjerenjem njegovog odnosa prema olovu-206 (oba izotopa su prisutna u istom lancu raspadanja). Ukupno su sintetizirana 43 izotopa olova, masenih brojeva 178-220. Olovo-205 je najstabilniji, sa poluživotom od oko 1,5×107 godina. [I] Drugi najstabilniji je olovo-202, koji ima vrijeme poluraspada od oko 53.000 godina, duže od bilo kojeg prirodnog radioizotopa u tragovima. Oba su izumrli radionuklidi koji su nastali u zvijezdama zajedno sa stabilnim izotopima olova, ali su se odavno raspali.

hemija

Velika količina olova izložena vlažnom vazduhu formira zaštitni sloj različitog sastava. Sulfiti ili hloridi također mogu biti prisutni u urbanim ili morskim sredinama. Ovaj sloj čini veliku količinu olova efektivno hemijski inertnom u vazduhu. Fino olovo u prahu, kao i mnogi metali, je piroforno i gori plavkasto-bijelim plamenom. Fluor reaguje sa olovom na sobnoj temperaturi i formira olovo(II) fluorid. Reakcija s hlorom je slična, ali zahtijeva zagrijavanje, jer nastali sloj klorida smanjuje reaktivnost elemenata. Otopljeno olovo reaguje sa halkogenima i formira olovo(II) halkogenide. Olovni metal ne napada razrijeđena sumporna kiselina, već se otapa u koncentrovanom obliku. Polako reaguje sa hlorovodoničnom kiselinom i snažno sa azotna kiselina sa stvaranjem dušikovih oksida i olovnog (II) nitrata. Organske kiseline kao što je sirćetna kiselina otapaju olovo u prisustvu kiseonika. Koncentrirane lužine otapaju olovo i formiraju plumbite.

neorganska jedinjenja

Olovo ima dva glavna oksidaciona stanja: +4 i +2. Tetravalentno stanje je zajedničko za grupu ugljenika. Dvovalentno stanje je rijetko za ugljik i silicijum, zanemarljivo za germanij, važno (ali ne i dominantno) za kalaj, a važnije za olovo. To je zbog relativističkih efekata, posebno efekta inertnih parova, koji se javlja kada postoji velika razlika u elektronegativnosti između olova i oksidnih, halidnih ili nitridnih anjona, što rezultira značajnim djelomičnim pozitivnim nabojem olova. Kao rezultat toga, ima ih više jaka kompresija 6s orbitale olova nego 6p orbitale, što olovo čini prilično inertnim u jonskim jedinjenjima. Ovo je manje primjenjivo na spojeve u kojima olovo formira kovalentne veze sa elementima slične elektronegativnosti, kao što je ugljik u organoleptičkim jedinjenjima. U takvim jedinjenjima, 6s i 6p orbitale su iste veličine, a sp3 hibridizacija je i dalje energetski povoljna. Olovo je, kao i ugljenik, pretežno četvorovalentno u takvim jedinjenjima. Relativno velika razlika u elektronegativnosti između olova(II) na 1,87 i olova(IV) je 2,33. Ova razlika naglašava preokret povećanja stabilnosti +4 oksidacionog stanja sa smanjenjem koncentracije ugljika; kalaj, za poređenje, ima vrijednosti 1,80 u +2 oksidacionom stanju i 1,96 u +4 stanju.

Jedinjenja olova(II) su karakteristična za ne organska hemija dovesti. Čak i jaki oksidanti kao što su fluor i hlor reaguju sa olovom na sobnoj temperaturi i formiraju samo PbF2 i PbCl2. Većina njih je manje jonska od drugih metalnih spojeva i stoga su uglavnom nerastvorljiva. Joni olova(II) su obično bezbojni u rastvoru i djelimično hidroliziraju da bi formirali Pb(OH)+ i konačno Pb4(OH)4 (u kojem hidroksilni joni djeluju kao premosni ligandi). Za razliku od jona kalaja(II), oni nisu redukcioni agensi. Metode za utvrđivanje prisustva jona Pb2+ u vodi obično se oslanjaju na taloženje olovo(II) hlorida pomoću razrijeđene hlorovodonične kiseline. Budući da je hloridna so slabo rastvorljiva u vodi, tada se pokušava precipitirati olovo(II) sulfid propuštanjem vodonik sulfida kroz rastvor. Olovni monoksid postoji u dva polimorfa: crveni α-PbO i žuti β-PbO, potonji je stabilan samo iznad 488 °C. To je najčešće korišteno jedinjenje olova. Olovni hidroksid (II) može postojati samo u rastvoru; poznato je da formira plumbit anione. Olovo obično reaguje sa težim halkogenima. Olovo sulfid je poluvodič, fotokonduktor i izuzetno osjetljiv infracrveni detektor. Druga dva halkogenida, olovo selenid i olovo telurid, takođe su fotoprovodnici. Neobične su po tome što im boja postaje svjetlija što je grupa niža. Olovni dihalidi su dobro opisani; oni uključuju dijastatid i miješane halogenide kao što je PbFCl. Relativna nerastvorljivost potonjeg je korisna osnova za gravimetrijsko određivanje fluora. Difluorid je bio prvi čvrsti spoj koji provode jone koji je otkriven (1834. godine od strane Michaela Faradaya). Drugi dihalidi se razlažu kada su izloženi ultraljubičastom ili vidljivom svjetlu, posebno dijodid. Poznato je mnogo pseudohalida olova. Lead(II) oblici veliki broj halogenih koordinacijskih kompleksa kao što su 2-, 4- i anion n5n lanca. Olovo(II) sulfat je nerastvorljiv u vodi, kao i sulfati drugih teških dvovalentnih kationa. Olovo(II) nitrat i olovo(II) acetat su veoma rastvorljivi, a koristi se u sintezi drugih jedinjenja olova.

Poznato je nekoliko neorganskih spojeva olova(IV), koji su obično jaki oksidanti ili postoje samo u jako kiselim otopinama. Olovo(II) oksid daje miješani oksid nakon daljnje oksidacije, Pb3O4. Opisuje se kao olovo(II, IV) oksid ili strukturno 2PbO PbO2 i najpoznatije je jedinjenje olova miješane valencije. Olovni dioksid je jako oksidaciono sredstvo koje može oksidirati hlorovodoničnu kiselinu u gasoviti hlor. To je zato što je očekivani PbCl4 nestabilan i spontano se razlaže na PbCl2 i Cl2. Slično olovnom monoksidu, olovni dioksid je sposoban da formira pjenaste anjone. Olov disulfid i olovni diselenid su stabilni na visokim pritiscima. Tetrafluorid olova, žuti kristalni prah, je stabilan, ali u manjoj mjeri od difluorida. Tetrahlorid olova (žuto ulje) se raspada na sobnoj temperaturi, olovo tetrabromid je još manje stabilan, a postojanje tetrajodida olova je sporno.

Druga oksidaciona stanja

Neka jedinjenja olova postoje u formalnim oksidacionim stanjima osim +4 ili +2. Olovo(III) se može dobiti kao intermedijer između olova(II) i olova(IV) u većim organoleptičkim kompleksima; ovo oksidaciono stanje je nestabilno, jer su i ion olova(III) i veći kompleksi koji ga sadrže radikali. Isto vrijedi i za olovo (I) koje se može naći u takvim vrstama. Poznati su brojni miješani oksidi olova (II, IV). Kada se PbO2 zagrije na zraku, postaje Pb12O19 na 293°C, Pb12O17 na 351°C, Pb3O4 na 374°C i konačno PbO na 605°C. Drugi seskvioksid, Pb2O3, može se dobiti pod visokim pritiskom zajedno sa nekoliko nestehiometrijskih faza. Mnogi od njih pokazuju defektne strukture fluorita u kojima su neki atomi kiseonika zamenjeni prazninama: može se smatrati da PbO ima ovu strukturu, pri čemu nedostaje svaki alternativni sloj atoma kiseonika. Negativna oksidaciona stanja mogu se pojaviti kao Zintl faze, kao u slučaju Ba2Pb, gdje je olovo formalno olovo(-IV), ili kao u slučaju prstenastih ili poliedarskih klaster jona kao što je trigonalni bipiramidalni ion Pb52-i , pri čemu su dva atoma olova - olovo (- I), a tri - olovo (0). U takvim anionima, svaki atom se nalazi na poliedarskom vrhu i daje dva elektrona svakoj kovalentnoj vezi na rubu njihovih sp3 hibridnih orbitala, pri čemu su druga dva vanjski jedan par. Mogu se formirati u tekućem amonijaku redukcijom olova natrijumom.

Organsko olovo

Olovo može formirati višestruke lance, što je svojstvo koje dijeli sa svojim lakšim homologom, ugljikom. Njegova sposobnost da to učini mnogo je manja jer je energija veze Pb-Pb tri i po puta manja od energije C-C veze. Samo sa sobom, olovo može izgraditi metal-metal veze do trećeg reda. Sa ugljikom, olovo formira organoolovna jedinjenja slična, ali obično manje stabilna od tipičnih organskih jedinjenja (zbog slabosti Pb-C veze). Ovo čini organometalnu hemiju olova mnogo manje širokom od one kalaja. Olovo pretežno formira organska jedinjenja (IV), čak i ako ovo formiranje počinje neorganskim olovnim (II) reagensima; poznato je vrlo malo organolatnih(II) jedinjenja. Najdobro okarakterisani izuzeci su Pb 2 i Pb (η5-C5H5)2. Vodeći analog najjednostavnijeg organskog jedinjenja, metana, je plumban. Plumban se može dobiti u reakciji između metalnog olova i atomskog vodika. Dva jednostavna derivata, tetrametiladin i tetraetilidelid, su najpoznatija organoolovna jedinjenja. Ova jedinjenja su relativno stabilna: tetraetilid počinje da se razgrađuje tek na 100°C ili kada je izložen sunčevoj svetlosti ili ultraljubičastom zračenju. (Tetrafenil olovo je još termički stabilnije, raspada se na 270°C.) Sa metalnim natrijumom, olovo lako formira ekvimolarnu leguru, koja reaguje sa alkil halidima i formira organometalna jedinjenja kao što je tetraetilid. Iskorišćava se i oksidaciona priroda mnogih organoorganskih jedinjenja: olovo tetraacetat je važan laboratorijski reagens za oksidaciju u organskoj hemiji, a tetraetil elid je proizveden u većim količinama nego bilo koje drugo organometalno jedinjenje. Ostala organska jedinjenja su manje hemijski stabilna. Za mnoga organska jedinjenja ne postoji analog olova.

Poreklo i rasprostranjenost

U svemiru

Obilje olova po čestici u Sunčevom sistemu je 0,121 ppm (dijelova na milijardu). Ova brojka je dva i po puta veća od platine, osam puta veća od žive i 17 puta veća od zlata. Količina olova u svemiru polako raste kako se najteži atomi (svi su nestabilni) postepeno raspadaju u olovo. Obilje olova u Sunčevom sistemu povećalo se za oko 0,75% od njegovog formiranja prije 4,5 milijardi godina. Tabela o obilju izotopa Sunčevog sistema pokazuje da je olovo, uprkos svom relativno visokom atomskom broju, zastupljenije od većine drugih elemenata sa atomski brojevi više od 40. Primordijalno olovo, koje sadrži izotope olovo-204, olovo-206, olovo-207 i olovo-208-, uglavnom je nastalo kao rezultat ponovljenih procesa hvatanja neutrona koji se dešavaju u zvijezdama. Dva glavna načina snimanja su s- i r-procesi. U procesu s (s označava "sporo"), hvatanja su razdvojena godinama ili decenijama, omogućavajući manje stabilnim jezgrama da prođu beta raspad. Stabilno jezgro talijuma-203 može uhvatiti neutron i postati talijum-204; ova supstanca se podvrgava beta raspadu, dajući stabilan olovo-204; kada se uhvati još jedan neutron, on postaje olovo-205, čije vrijeme poluraspada je oko 15 miliona godina. Dalja hvatanja dovode do formiranja olova-206, olova-207 i olova-208. Kada ga uhvati drugi neutron, olovo-208 postaje olovo-209, koje se brzo raspada u bizmut-209. Kada se uhvati još jedan neutron, bizmut-209 postaje bizmut-210, čiji se beta raspada u polonijum-210, a čija se alfa raspada u olovo-206. Ciklus se stoga završava na olovu-206, olovu-207, olovu-208 i bizmutu-209. U r procesu (r označava "brzo"), hvatanja su brža nego što jezgra mogu da se raspadnu. Ovo se dešava u sredinama sa velikom gustinom neutrona, kao što je supernova ili spajanje dve neutronske zvezde. Neutronski tok može biti reda veličine 1022 neutrona po kvadratnom centimetru u sekundi. R proces ne generiše toliko olova kao s proces. Ima tendenciju da se zaustavi čim jezgra bogata neutronima dosegnu 126 neutrona. U ovom trenutku, neutroni se nalaze u punim ljuskama u atomskom jezgru i postaje teže energetski prihvatiti više njih. Kada se tok neutrona smanji, njihova beta jezgra se raspadaju u stabilne izotope osmijuma, iridija i platine.

Na zemlji

Olovo je klasifikovano kao halkofil prema Goldschmidtovoj klasifikaciji, što znači da se obično javlja u kombinaciji sa sumporom. Rijetko se nalazi u prirodnom metalnom obliku. Mnogi minerali olova su relativno lagani i tokom Zemljine istorije ostali su u kori umesto da tonu dublje u unutrašnjost Zemlje. Ovo objašnjava relativno visok nivo olova u kori, 14 ppm; to je 38. najčešći element u kori. Glavni mineral olova je galen (PbS), koji se uglavnom nalazi u rudama cinka. Većina drugih minerala olova je na neki način povezana sa galenitom; bulangerit, Pb5Sb4S11, je mješoviti sulfid dobiven iz galenata; anglzit, PbSO4, je proizvod oksidacije galena; a serusit ili bijela olovna ruda, PbCO3, je produkt raspadanja galenata. Arsen, kalaj, antimon, srebro, zlato, bakar i bizmut su uobičajene nečistoće u mineralima olova. Svjetski resursi olova premašuju 2 milijarde tona. Značajna nalazišta olova pronađena su u Australiji, Kini, Irskoj, Meksiku, Peruu, Portugalu, Rusiji i Sjedinjenim Državama. Globalne rezerve – resursi koje je ekonomski isplativo vaditi – u 2015. godini iznosile su 89 miliona tona, od kojih je 35 miliona u Australiji, 15,8 miliona u Kini i 9,2 miliona u Rusiji. Tipične pozadinske koncentracije olova ne prelaze 0,1 µg/m3 u atmosferi; 100 mg/kg u zemljištu; i 5 µg/l u slatkoj vodi i morskoj vodi.

Etimologija

Moderna engleska riječ "lead" (olovo) je germanskog porijekla; dolazi iz srednjeg i starog engleskog (sa geografskom dužinom iznad samoglasnika "e" da bi se označilo da je samoglasnik tog slova dugačak). Staroengleska riječ dolazi od hipotetičkog rekonstruiranog protogermanskog *lauda- („olovo“). Prema prihvaćenoj lingvističkoj teoriji, ova riječ je "rodila" potomke u nekoliko germanskih jezika sa potpuno istim značenjem. Porijeklo protogermanskog *lauda nije jasno u jezičkoj zajednici. Prema jednoj hipotezi, ova riječ je izvedena iz protoindoevropskog *lAudh- („olovo“). Prema drugoj hipotezi, riječ je posuđena iz protokeltskog *ɸloud-io- ("olovo"). Ova riječ povezana je s latinskim plumbumom, koji je ovom elementu dao hemijski simbol Pb. Riječ *ɸloud-io- također može biti izvor protogermanskog *bliwa- (što također znači "olovo"), od kojeg potiče njemački Blei. Ime hemijskog elementa nije povezano sa glagolom istog pravopisa, koji potiče od protogermanskog *layijan- ("voditi").

Priča

Pozadina i rana istorija

Metalne olovne perle koje datiraju iz 7000-6500 pne, pronađene u Maloj Aziji, mogu predstavljati prvi primjer topljenja metala. U to vrijeme, olovo je imalo malo upotrebe (ako ih je bilo) zbog svoje mekoće i blijeđenja izgled. Glavni razlog širenja proizvodnje olova bila je njegova povezanost sa srebrom, koje se može dobiti spaljivanjem galenata (uobičajeni mineral olova). Stari Egipćani su prvi koristili olovo u kozmetici, koje se proširilo na Ancient Greece i šire. Egipćani su možda koristili olovo kao potapalo u ribarskim mrežama, kao i u glazurama, čašama, emajlima i nakitu. Razne civilizacije Plodnog polumjeseca koristile su olovo kao materijal za pisanje, kao valutu i u građevinarstvu. Olovo se koristilo na drevnom kineskom kraljevskom dvoru kao stimulans, kao valuta i kao kontracepcija. U civilizaciji doline Inda i Mezoamerikancima, olovo se koristilo za pravljenje amajlija; Narodi istočne i južne Afrike koristili su olovo u izvlačenju žice.

klasično doba

Pošto je srebro bilo široko korišćeno kao ukrasni materijal i sredstvo razmene, nalazišta olova su počela da se obrađuju u Maloj Aziji od 3000. godine pre nove ere; kasnije su razvijena ležišta olova u Egejskom moru i Lorionu. Ove tri regije zajedno su dominirale proizvodnjom iskopanog olova do oko 1200. godine prije Krista. Od 2000. godine prije nove ere, Feničani su radili na nalazištima na Iberijskom poluostrvu; do 1600. pne rudarenje olova postojalo je na Kipru, u Grčkoj i na Siciliji. Teritorijalna ekspanzija Rima u Evropi i Mediteranu, kao i razvoj rudarske industrije, doveli su do toga da ovo područje postane najveći proizvođač olova u klasičnom dobu, sa godišnjom proizvodnjom od 80.000 tona. Kao i njihovi prethodnici, Rimljani su dobijali olovo uglavnom kao nusproizvod topljenja srebra. Vodeći rudari su bili Centralna Evropa, Britanija, Balkan, Grčka, Anadolija i Španija, koje su činile 40% svetske proizvodnje olova. Olovo se koristilo za pravljenje vodovodnih cijevi u Rimskom Carstvu; latinska riječ za ovaj metal, plumbum, je izvor engleska riječ vodovod (vodovod). Lakoća rukovanja metalom i otpornost na koroziju doveli su do njegove široke upotrebe u drugim aplikacijama, uključujući farmaceutske proizvode, krovove, valute i vojne zalihe. Pisci tog vremena kao što su Cato Stariji, Columella i Plinije Stariji preporučivali su olovne posude za pripremu zaslađivača i konzervansa koji se dodaju vinu i hrani. Olovo je davalo prijatan ukus zbog stvaranja "olovnog šećera" (olovo(II) acetat), dok su bakrene ili bronzane posude mogle hrani da daju gorak ukus usled stvaranja zelene boje. Ovaj metal je bio daleko najčešći materijal u klasičnoj antici, i prikladno je pozvati se na (rimsko) olovnu eru. Olovo je bilo uobičajena upotreba za Rimljane kao što je plastika za nas. Rimski autor Vitruvije je izvještavao o opasnostima koje olovo može predstavljati po zdravlje, a moderni pisci sugerirali su da je trovanje olovom igralo važnu ulogu u propadanju Rimskog carstva.[l]Drugi istraživači su kritizirali takve tvrdnje, ističući, na primjer, da nisu svi bolovi u trbuhu uzrokovani trovanjem olovom. olovne cijevi povećale su nivoe olova u vodi iz slavine, ali takav efekat "teško da bi bio štetan." Žrtve trovanja olovom postale su poznate kao "saturnini", po strašnom ocu bogova, Saturnu. U vezi s tim, olovo se smatralo "ocem" svih metala. Njegov status u rimskom društvu bio je nizak jer je bio lako dostupan i jeftin.

Zbrka kalaja i antimona

U klasično doba (pa čak i do 17. veka), kalaj se često nije razlikovao od olova: Rimljani su nazivali olovo plumbum nigrum („crno olovo“), a kalaj plumbum candidum („lako olovo“). Veza između olova i kalaja može se pratiti i u drugim jezicima: riječ "olovo" na češkom znači "olovo", ali na ruskom srodni kalaj znači "kalaj". Osim toga, olovo je blisko povezano s antimonom: oba elementa se obično javljaju kao sulfidi (galena i stibnit), često zajedno. Plinije je pogrešno napisao da stibnit pri zagrijavanju proizvodi olovo umjesto antimona. U zemljama kao što su Turska i Indija, originalni perzijski naziv za antimon odnosio se na antimon sulfid ili olovo sulfid, a na nekim jezicima, poput ruskog, zvao se antimon.

Srednji vijek i renesansa

Eksploatacija olova u zapadnoj Evropi opala je nakon pada Zapadnog rimskog carstva, pri čemu je arapska Iberija bila jedina regija sa značajnom proizvodnjom olova. Najveća proizvodnja olova uočena je u južnoj i istočnoj Aziji, posebno u Kini i Indiji, gdje je eksploatacija olova značajno porasla. U Evropi je proizvodnja olova počela da oživljava tek u 11. i 12. veku, gde se olovo ponovo koristilo za pokrivanje krovova i cevi. Počevši od 13. stoljeća, olovo se koristilo za izradu vitraža. U evropskoj i arapskoj tradiciji alhemije, olovo (simbol Saturna u evropskoj tradiciji) se smatralo nečistim baznim metalom, koji ga razdvajanjem, pročišćavanjem i balansiranjem sastavni dijelovi može se pretvoriti u čisto zlato. Tokom ovog perioda, olovo se sve više koristilo za kontaminaciju vina. Upotreba takvog vina zabranjena je 1498. godine papinom naredbom, jer se smatralo neprikladnim za upotrebu u svetim obredima, ali se i dalje pilo, što je dovelo do masovnog trovanja sve do kraja 18. stoljeća. Olovo je bilo ključni materijal u dijelovima štamparije, koja je izumljena oko 1440. godine; štampari su rutinski udisali olovnu prašinu, što je izazvalo trovanje olovom. Otprilike u isto vrijeme izumljeno je vatreno oružje, a olovo je, iako je skuplje od željeza, postalo glavni materijal za izradu metaka. Bio je manje štetan za željezne cijevi pušaka, imao je veću gustoću (doprinoseći boljem zadržavanju brzine), a njegova niža tačka topljenja olakšavala je proizvodnju metaka jer su se mogli napraviti pomoću vatre na drva. Olovo, u obliku venecijanske keramike, bilo je široko korišteno u kozmetici među zapadnoevropskom aristokracijom, jer su izbijeljena lica smatrana znakom skromnosti. Ova praksa se kasnije proširila na bijele perike i olovke za oči i nestala tek za vrijeme Francuske revolucije, krajem 18. stoljeća. Slična moda pojavila se u Japanu u 18. veku sa pojavom gejša, praksa koja se nastavila tokom 20. veka. „Bijela lica oličavala su vrlinu japanskih žena“, dok se olovo obično koristilo kao izbjeljivač.

Izvan Evrope i Azije

U Novom svijetu olovo se počelo proizvoditi ubrzo nakon dolaska evropskih doseljenika. Najranija zabilježena proizvodnja olova datira iz 1621. godine u engleskoj koloniji Virginia, četrnaest godina nakon njenog osnivanja. U Australiji, prvi rudnik koji su kolonisti otvorili na kontinentu bio je vodeći rudnik 1841. U Africi je vađenje i topljenje olova bilo poznato u Benue Tauri i donjem basenu Konga, gdje se olovo koristilo za trgovinu sa Evropljanima i kao valuta do 17. stoljeća, mnogo prije borbe za Afriku.

Industrijske revolucije

U drugoj polovini 18. vijeka industrijska revolucija se dogodila u Britaniji, a potom u kontinentalnoj Evropi i Sjedinjenim Državama. Ovo je bio prvi put da je stopa proizvodnje olova bilo gdje u svijetu premašila onu u Rimu. Britanija je bila vodeći proizvođač olova, ali je taj status izgubila sredinom 19. stoljeća iscrpljivanjem svojih rudnika i razvojem rudarstva olova u Njemačkoj, Španjolskoj i Sjedinjenim Državama. Do 1900. Sjedinjene Države su bile svjetski lider u proizvodnji olova, a druge neevropske zemlje — Kanada, Meksiko i Australija — započele su značajnu proizvodnju olova; povećana proizvodnja van Evrope. Veliki dio potražnje za olovom bio je za vodovodne instalacije i boje - olovna boja se tada redovno koristila. Za to vrijeme sve više ljudi (radnička klasa) dolazi u kontakt sa metalima i povećava se broj slučajeva trovanja olovom. To je dovelo do istraživanja efekata unosa olova na organizam. Pokazalo se da je olovo opasnije u svom dimnom obliku od čvrstog metala. Pronađena je povezanost između trovanja olovom i gihta; Britanski liječnik Alfred Baring Garrod primijetio je da su trećina njegovih pacijenata sa gihtom bili vodoinstalateri i umjetnici. Posljedice hroničnog izlaganja olovu, uključujući mentalne poremećaje, također su proučavane u 19. stoljeću. Prvi zakoni za smanjenje učestalosti trovanja olovom u tvornicama doneseni su 1870-ih i 1880-ih godina u Ujedinjenom Kraljevstvu.

novo vrijeme

Daljnji dokazi o opasnosti koju predstavlja olovo otkriveni su krajem 19. i početkom 20. stoljeća. Mehanizmi štete su bolje shvaćeni, a dokumentovano je i olovno sljepilo. Zemlje u Evropi i SAD pokrenule su napore da smanje količinu vodećih ljudi s kojima dolaze u kontakt. 1878. Ujedinjeno Kraljevstvo je uvelo obavezne preglede u fabrikama i imenovalo prvog fabričkog medicinskog inspektora 1898. godine; kao rezultat toga, zabilježeno je 25-struko smanjenje slučajeva trovanja olovom od 1900. do 1944. godine. Posljednje veliko izlaganje ljudi olovu bilo je dodavanje tetraetil etera benzinu kao sredstva protiv detonacije, praksa koja je nastala u Sjedinjenim Državama 1921. godine. Postupno je ukinut u Sjedinjenim Državama i Evropskoj uniji do 2000. godine. Većina evropskih zemalja zabranila je olovnu boju, koja se obično koristila zbog svoje neprozirnosti i vodootpornosti, za ukrašavanje interijera do 1930. godine. Uticaj je bio značajan: u posljednjoj četvrtini 20. stoljeća, postotak ljudi s viškom olova u krvi pao je sa više od tri četvrtine stanovništva Sjedinjenih Država na nešto više od dva posto. Glavni olovni proizvod do kraja 20. stoljeća bila je olovno-kiselinska baterija, koja nije predstavljala neposrednu prijetnju ljudima. Između 1960. i 1990. proizvodnja olova u Zapadnom bloku porasla je za trećinu. Udio globalne proizvodnje olova u Istočnom bloku se utrostručio sa 10% na 30% od 1950. do 1990. godine, kada je Sovjetski Savez bio najveći svjetski proizvođač olova sredinom 1970-ih i 1980-ih, a Kina je započela ekstenzivnu proizvodnju olova u kasnim 20-im veka. Za razliku od evropskih komunističkih zemalja, sredinom 20. veka Kina je bila uglavnom neindustrijalizovana zemlja; 2004. Kina je pretekla Australiju kao najveći proizvođač olova. Kao i kod evropske industrijalizacije, olovo je uzelo svoj danak na zdravlje u Kini.

Proizvodnja

Proizvodnja olova se povećava širom svijeta zbog njegove upotrebe u olovnim baterijama. Postoje dvije glavne kategorije proizvoda: primarni, iz ruda; i sekundarno, iz otpada. U 2014. godini od primarnih proizvoda proizvedeno je 4,58 miliona tona olova, a od sekundarnih 5,64 miliona tona. Ove godine Kina, Australija i Sjedinjene Države su na vrhu tri najveća proizvođača iskopanog olovnog koncentrata. Tri najveća proizvođača rafiniranog olova su Kina, SAD i Južna Koreja. Prema izvještaju Međunarodnog udruženja stručnjaka za metal iz 2010. godine, ukupna upotreba olova akumuliranog, ispuštenog ili raspršenog u okoliš od globalnom nivou po glavi stanovnika je 8 kg. Mnogo toga je u razvijenim zemljama (20-150 kg/stanovniku), a ne u manje razvijenim zemljama (1-4 kg/stanovniku). Proizvodni procesi za primarno i sekundarno olovo su slični. Neki primarni proizvodni pogoni trenutno dopunjuju svoje poslovanje olovnim limovima i ovaj trend će se vjerovatno povećati u budućnosti. Uz adekvatne proizvodne metode, reciklirano olovo se ne razlikuje od devičanskog olova. Stari metal iz građevinskog prometa je obično prilično čist i pretopljen bez potrebe za topljenjem, iako je ponekad potrebna destilacija. Stoga je proizvodnja recikliranog olova jeftinija u smislu energetskih zahtjeva od proizvodnje primarnog olova, često za 50% ili više.

Main

Većina ruda olova sadrži nizak postotak olova (bogate rude imaju tipičan sadržaj olova od 3-8%), koje se mora koncentrirati za oporavak. Prilikom inicijalne obrade rude se obično podvrgavaju drobljenju, odvajanju gustih medija, mljevenju, pjenastom flotiranju i sušenju. Dobijeni koncentrat sa sadržajem olova od 30-80% po težini (obično 50-60%) se zatim pretvara u (nečist) metal olova. Postoje dva glavna načina da se to uradi: dvostepeni proces koji uključuje pečenje praćeno ekstrakcijom iz visoke peći, koji se izvodi u odvojenim posudama; ili direktni proces u kojem se ekstrakcija koncentrata odvija u jednoj posudi. Potonja metoda je postala češća, iako je prva još uvijek značajna.

Proces u dva koraka

Prvo, sulfidni koncentrat se prži na vazduhu da oksidira olovo sulfid: 2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 rude. Ovaj sirovi olovni oksid se redukuje u koksnoj peći u (opet nečist) metal: 2 PbO + C → Pb + CO2. Nečistoće su uglavnom arsen, antimon, bizmut, cink, bakar, srebro i zlato. Talina se u reverberacionoj peći obrađuje vazduhom, parom i sumporom, koji oksidira nečistoće, osim srebra, zlata i bizmuta. Oksidirani zagađivači plutaju na vrhu taline i uklanjaju se. Metalno srebro i zlato uklanjaju se i ekonomično obnavljaju Parkesovim procesom, u kojem se cink dodaje olovu. Cink rastvara srebro i zlato, a oba se, bez miješanja s olovom, mogu odvojiti i povratiti. Razsrebreno olovo oslobađa bizmut koristeći Betterton-Kroll metod, tretirajući ga metalnim kalcijumom i magnezijumom. Dobijene šljake koje sadrže bizmut se mogu ukloniti. Vrlo čisto olovo može se dobiti elektrolitičkim tretmanom fuzioniranog olova korištenjem Bettsovog procesa. Nečiste olovne anode i čiste olovne katode smještene su u olovni fluorosilikat (PbSiF6) elektrolit. Nakon primjene električnog potencijala, nečisto olovo na anodi se otapa i taloži na katodi, ostavljajući veliku većinu nečistoća u otopini.

direktnog procesa

U ovom procesu, olovni ingot i šljaka se dobijaju direktno iz olovnih koncentrata. Koncentrat olovnog sulfida se topi u peći i oksidira u olovni monoksid. Ugljik (koks ili plin od ugljena) se dodaje rastopljenom punjenju zajedno sa tokovima. Dakle, olovni monoksid se redukuje u olovni metal u sredini troske bogate olovnim monoksidom. Do 80% olova u visoko koncentriranim početnim koncentratima može se dobiti u obliku ingota; preostalih 20% formira šljaku bogatu olovnim monoksidom. Za sirovine niskog kvaliteta, svo olovo se može oksidirati u šljaku visokog kvaliteta. Metalno olovo se dalje proizvodi iz troske visokog kvaliteta (25-40%) spaljivanjem ili podmorskim ubrizgavanjem goriva, pomoću pomoćne električne peći ili kombinacijom oba načina.

Alternative

Istraživanja se nastavljaju o čistijem i energetski manje intenzivnom procesu iskopavanja olova; njegov glavni nedostatak je što se ili previše olova gubi kao otpad, ili alternativne metode dovode do visokog sadržaja sumpora u rezultirajućem olovnom metalu. Hidrometalurška ekstrakcija, u kojoj su nečiste olovne anode uronjene u elektrolit, a čisto olovo taloženo na katodi, je tehnika koja može imati potencijal.

sekundarna metoda

Topljenje, koje je sastavni dio primarne proizvodnje, često se preskače tokom sekundarne proizvodnje. Ovo se dešava samo kada je metalno olovo podvrgnuto značajnoj oksidaciji. Ovaj proces je sličan primarnom vađenju u visokoj peći ili rotacionoj peći, s tim da je glavna razlika veća varijabilnost prinosa. Proces topljenja olova je modernija metoda koja može djelovati kao produžetak primarne proizvodnje; baterijska pasta iz rabljenih olovnih baterija uklanja sumpor tretiranjem alkalijom, a zatim se obrađuje u peći na ugalj u prisutnosti kisika kako bi se formiralo nečisto olovo, a antimon je najčešća nečistoća. Recikliranje sekundarnog olova je slično onom primarnog olova; Neki procesi rafiniranja mogu se preskočiti ovisno o recikliranom materijalu i njegovom potencijalu za kontaminaciju, pri čemu se bizmut i srebro najčešće prihvaćaju kao nečistoće. Od izvora olova za odlaganje, olovno-kiselinske baterije su najvažniji izvori; olovne cijevi, limovi i omotači kabela također su značajni.

Prijave

Suprotno popularnom mišljenju, grafit u drvenim olovkama nikada nije napravljen od olova. Kada je olovka stvorena kao alat za namotavanje grafita, specifična vrsta korištenog grafita zvala se plumbago (bukvalno za olovo ili raspored olova).

elementarni oblik

Olovni metal ima nekoliko korisnih mehaničkih svojstava, uključujući visoku gustinu, nisku tačku topljenja, duktilnost i relativnu inertnost. Mnogi metali su bolji od olova u nekim od ovih aspekata, ali su generalno manje uobičajeni i teže se izdvajaju iz ruda. Toksičnost olova dovela je do postepenog ukidanja nekih od njegovih upotreba. Olovo se koristilo za izradu metaka od njihovog izuma u srednjem vijeku. Olovo je jeftino; njegova niska tačka topljenja to znači puščanu municiju može se liveti uz minimalnu upotrebu tehničke opreme; osim toga, olovo je gušće od drugih uobičajenih metala, što omogućava bolje zadržavanje brzine. Izražena je zabrinutost da bi olovni meci koji se koriste za lov mogli naštetiti okolišu. Njegova visoka gustoća i otpornost na koroziju korišteni su u brojnim srodnim aplikacijama. Olovo se koristi kao kobilica na brodovima. Njegova težina mu omogućava da uravnoteži učinak vjetra na jedra; budući da je tako gust, zauzima malo zapremine i smanjuje otpornost na vodu. Olovo se koristi u ronjenje da se suprotstavi sposobnosti ronioca da pluta. 1993. osnova Krivog tornja u Pizi je stabilizovana sa 600 tona olova. Zbog svoje otpornosti na koroziju, olovo se koristi kao zaštitni omotač za podmorske kablove. Olovo se koristi u arhitekturi. Listovi od olova koriste se kao krovni materijali, u oblaganju, topljenju, u proizvodnji oluka i spojeva slivnika, te u krovnim parapetima. Olovne letvice se koriste kao ukrasni materijal za pričvršćivanje olovnih limova. Olovo se još uvijek koristi u proizvodnji statua i skulptura. U prošlosti se olovo često koristilo za balansiranje točkova automobila; iz ekoloških razloga, ova upotreba se postepeno ukida. Olovo se dodaje legurama bakra kao što su mesing i bronza kako bi se poboljšala njihova obradivost i mazivost. Budući da je praktično nerastvorljivo u bakru, olovo formira tvrde kuglice u nesavršenostima u cijeloj leguri, kao što su granice zrna. Pri niskim koncentracijama, kao i kao mazivo, globule sprečavaju lomljenje tokom rada legure, čime se poboljšava obradivost. Ležajevi koriste legure bakra s većom koncentracijom olova. Olovo pruža podmazivanje, a bakar podršku. Zbog svoje velike gustine, atomskog broja i mogućnosti oblikovanja, olovo se koristi kao barijera za apsorpciju zvuka, vibracija i zračenja. Olovo nema prirodne rezonantne frekvencije, pa se olovni lim koristi kao zvučno izolacijski sloj na zidovima, podovima i plafonima tonskih studija. Organske cijevi se često prave od legure olova pomiješane s različitim količinama kalaja kako bi se kontrolirao ton svake cijevi. Olovo je zaštitni materijal koji se koristi u nuklearnoj nauci i rendgenskim kamerama: gama zrake apsorbuju elektroni. Atomi olova su gusto spakovani i njihova elektronska gustina je visoka; veliki atomski broj znači da postoji mnogo elektrona po atomu. Rastopljeno olovo se koristilo kao rashladno sredstvo za brze reaktore hlađene olovom. Najveća upotreba olova uočena je početkom 21. veka u olovno-kiselinskim baterijama. Reakcije u bateriji između olova, olovnog dioksida i sumporne kiseline pružaju pouzdan izvor napona. Olovo u baterijama ne dolazi u direktan ljudski kontakt i stoga je povezano s manjom prijetnjom toksičnosti. Superkondenzatori koji sadrže olovne baterije instalirani su u kilovatima i megavatima u Australiji, Japanu i SAD-u u kontroli frekvencije, solarnom izglađivanju i drugim aplikacijama. Ove baterije imaju nižu gustinu energije i efikasnost pražnjenja od litijum-jonskih baterija, ali su znatno jeftinije. Olovo se koristi u visokonaponskim energetskim kablovima kao materijal omotača za sprečavanje difuzije vode tokom toplotne izolacije; ova upotreba opada kako se olovo postepeno ukida. Neke zemlje također postupno ukidaju upotrebu olova u elektronskim lemovima kako bi smanjile zagađenje okoliša. opasnog otpada. Olovo je jedan od tri metala koji se koriste u Oddi testu za muzejske materijale, pomažući u otkrivanju organskih kiselina, aldehida i kiselih plinova.

Veze

Jedinjenja olova se koriste kao ili kao sredstva za bojenje, oksidanti, plastika, svijeće, staklo i poluvodiči. Boje na bazi olova koriste se u keramičkim glazurama i staklu, posebno za crvene i žute. Tetraacetat i olovo dioksid koriste se kao oksidanti u organskoj hemiji. Olovo se često koristi u PVC premazima. električni kablovi. Može se koristiti na fitiljima za svijeće kako bi se osiguralo duže, ravnomjernije gorenje. Zbog toksičnosti olova, evropski i sjevernoamerički proizvođači koriste alternative kao što je cink. Olovo staklo se sastoji od 12-28% olovnog oksida. Mijenja optičke karakteristike stakla i smanjuje prijenos jonizujućeg zračenja. Poluprovodnici olova kao što su telurid olova, olovni selenid i olovni antimonid koriste se u fotonaponskim ćelijama i infracrvenim detektorima.

Biološki i ekološki efekti

Biološki efekti

Potvrđivanje nije potvrđeno biološka uloga. Njegova prevalencija u ljudskom tijelu je u prosjeku 120 mg kod odrasle osobe – nadmašuju ga samo cink (2500 mg) i željezo (4000 mg) među teškim metalima. Organizam veoma efikasno apsorbuje soli olova. Mala količina olova (1%) će biti uskladištena u kostima; ostatak će se izlučiti urinom i izmetom u roku od nekoliko sedmica nakon izlaganja. Dijete će moći da izbaci samo oko trećine olova iz tijela. Hronična izloženost olovu može dovesti do bioakumulacije olova.

Toksičnost

Olovo je izuzetno otrovan metal (bilo da se udiše ili proguta) koji utiče na gotovo svaki organ i sistem u ljudskom tijelu. Pri nivou vazduha od 100 mg/m3 predstavlja neposrednu opasnost po život i zdravlje. Olovo se brzo apsorbira u krvotok. Glavni razlog njegove toksičnosti je njegova sklonost da ometa pravilno funkcioniranje enzima. To čini vezivanjem za sulfhidrilne grupe koje se nalaze na mnogim enzimima, ili oponašanjem i zamjenom drugih metala koji djeluju kao kofaktori u mnogim enzimskim reakcijama. Među glavnim metalima s kojima olovo stupa u interakciju su kalcijum, željezo i cink. Visoki nivoi kalcijuma i gvožđa imaju tendenciju da obezbede određenu zaštitu od trovanja olovom; niske razine uzrokuju povećanu osjetljivost.

efekti

Olovo može izazvati ozbiljna oštećenja mozga i bubrega i na kraju dovesti do smrti. Kao i kalcij, olovo može proći krvno-moždanu barijeru. Uništava mijelinske ovojnice neurona, smanjuje njihov broj, ometa put neurotransmisije i smanjuje rast neurona. Simptomi trovanja olovom uključuju nefropatiju, trbušne kolike i eventualnu slabost u prstima, zglobovima ili gležnjevima. Nizak krvni pritisak raste, posebno kod ljudi srednjih godina i starijih, što može izazvati anemiju. Kod trudnica, visoki nivoi izloženosti olovu mogu uzrokovati pobačaj. Pokazalo se da hronična izloženost visokim nivoima olova smanjuje plodnost muškaraca. U mozgu djeteta u razvoju, olovo ometa formiranje sinapsi u moždanoj kori, neurohemijski razvoj (uključujući neurotransmitere) i organizaciju jonskih kanala. Rano izlaganje olovu kod djece povezano je s povećanim rizikom od poremećaja sna i prekomjerne dnevne pospanosti u kasnijem djetinjstvu. Visok nivo olova u krvi povezan je sa odgođenim pubertetom kod djevojčica. Povećanje i smanjenje izloženosti olovu u vazduhu od sagorevanja tetraetil olova u benzinu tokom 20. veka povezano je sa istorijskim porastom i smanjenjem stope kriminala, međutim, ova hipoteza nije univerzalno prihvaćena.

Tretman

Liječenje trovanja olovom obično uključuje primjenu dimerkaprola i sukcimera. Akutni slučajevi mogu zahtijevati upotrebu kalcijum dinatrijum edetata, etilendiamintetrasirćetne kiseline (EDTA) dinatrijum kalcijum kelata. Olovo ima veći afinitet za olovo od kalcijuma, zbog čega se olovo kelira putem metabolizma i izlučuje urinom, ostavljajući bezopasan kalcij.

Izvori uticaja

Izloženost olovu je globalni problem, budući da je vađenje i topljenje olova uobičajeno u mnogim zemljama svijeta. Trovanje olovom obično je rezultat uzimanja hrane ili vode kontaminirane olovom, a rjeđe slučajnog gutanja kontaminirane zemlje, prašine ili boje na bazi olova. Proizvodi morska voda može sadržavati olovo ako je voda izložena industrijskim vodama. Voće i povrće može biti zaraženo visokog sadržaja olovo u zemljištu na kojem su uzgajane. Tlo može biti kontaminirano česticama nakupljanja olova u cijevima, olovne boje i zaostalih emisija iz olovnog benzina. Upotreba olova u vodovodnim cijevima je problematična u područjima s mekom ili kiselom vodom. Tvrda voda stvara nerastvorljive slojeve u cijevima, dok meka i kisele vode rastvara olovne cijevi. Otopljeni ugljični dioksid u transportiranoj vodi može dovesti do stvaranja rastvorljivog olovnog bikarbonata; oksigenirana voda može na sličan način otopiti olovo kao olovo(II) hidroksid. Pije vodu može uzrokovati zdravstvene probleme s vremenom zbog toksičnosti otopljenog olova. Što je voda tvrđa, to će više sadržavati bikarbonat i kalcijum sulfat, i to više unutrašnji deo cijevi će biti prekrivene zaštitnim slojem od olovnog karbonata ili olovnog sulfata. Gutanje olovne boje glavni je izvor izloženosti olovu kod djece. Kako se boja raspada, ona se ljušti, melje u prašinu, a zatim ulazi u tijelo kontaktom ruku ili kontaminiranom hranom, vodom ili alkoholom. Gutanje nekih narodnih lijekova može dovesti do izlaganja olovu ili njegovim spojevima. Udisanje je drugi glavni put izloženosti olovu, uključujući pušače, a posebno radnike sa olovom. Dim cigarete sadrži, između ostalih otrovnih tvari, radioaktivno olovo-210. Gotovo svo udahnuto olovo apsorbira se u tijelo; za oralni unos, stopa je 20-70%, pri čemu djeca apsorbiraju više olova od odraslih. Izloženost kože može biti značajna za usku kategoriju ljudi koji rade s organskim jedinjenjima olova. Stopa apsorpcije olova u koži je niža za neorgansko olovo.

Ekologija

Ekstrakcija, proizvodnja, upotreba i odlaganje olova i njegovih proizvoda izazvali su značajno zagađenje tla i voda Zemlje. Atmosferske emisije olova bile su na vrhuncu tokom industrijske revolucije, a period olovnog benzina bio je u drugoj polovini dvadesetog veka. Povišene koncentracije olova ostaju u tlu i sedimentima u postindustrijskim i urbanim područjima; industrijske emisije, uključujući one povezane sa sagorijevanjem uglja, nastavljaju se u mnogim dijelovima svijeta. Olovo se može akumulirati u zemljištima, posebno onima sa visokim sadržajem organska materija gde opstaje stotinama do hiljadama godina. Može zamijeniti druge metale u biljkama i akumulirati se na njihovim površinama, usporavajući tako proces fotosinteze i sprječavajući ih ili ih ubijajući. Zagađenje tla i biljaka utiče na mikroorganizme i životinje. Zaražene životinje imaju smanjenu sposobnost sintetiziranja crvenih krvnih stanica, što uzrokuje anemiju. Analitičke metode za određivanje olova u okolini uključuju spektrofotometriju, rendgensku fluorescenciju, atomsku spektroskopiju i elektrohemijske metode. Na bazi jonofora S,S"-metilenbisa (N,N-diizobutilditiokarbamata) razvijena je specifična ion-selektivna elektroda.

Ograničenje i restauracija

Do sredine 1980-ih došlo je do značajnog pomaka u upotrebi olova. U Sjedinjenim Državama, ekološki propisi smanjuju ili eliminišu upotrebu olova u proizvodima bez baterija, uključujući benzin, boju, lem i sisteme za vodu. Uređaji za kontrolu čestica mogu se koristiti u elektranama na ugalj za prikupljanje emisija olova. Upotreba olova dodatno je ograničena Direktivom Evropske unije o ograničenju upotrebe opasne materije. Upotreba olovnih metaka za lov i sportsko streljaštvo zabranjena je u Holandiji 1993. godine, što je rezultiralo značajnim smanjenjem emisije olova sa 230 tona u 1990. na 47,5 tona u 1995. godini. U Sjedinjenim Američkim Državama, Uprava za sigurnost i zdravlje na radu postavila je prihvatljivu granicu izloženosti olovu na radnom mjestu na 0,05 mg/m3 tokom 8-satnog radnog dana; ovo se odnosi na metalno olovo, neorganska jedinjenja olova i olovne sapune. Nacionalni institut Američka administracija za sigurnost i zdravlje na radu preporučuje da koncentracije olova u krvi budu ispod 0,06 mg na 100 g krvi. Olovo se još uvijek može naći u štetnim količinama u keramici, vinilu (koji se koristi za polaganje cijevi i izolacije električnih kablova) i kineskom mesingu. Starije kuće mogu još uvijek sadržavati olovnu boju. Bijela olovna boja je postupno ukinuta u industrijaliziranim zemljama, ali žuti olovni kromat je još uvijek u upotrebi. Uklanjanje stare boje brušenjem proizvodi prašinu koju osoba može udahnuti.