Pb lyijyä. Lyijymetallin käyttö kansantaloudessa ja rakentamisessa

16.10.2019

Lyijy on pehmeä, raskas, hopeanharmaa metalli, joka on kiiltävä, mutta menettää kiiltonsa melko nopeasti. Verrattuna ihmiskunnan muinaisista ajoista lähtien tuntemiin alkuaineisiin ja niihin. Lyijyä käytettiin erittäin laajasti, ja nykyäänkin sen käyttö on erittäin monipuolista. Joten tänään selvitämme, onko lyijy metallia vai ei-metallia, samoin kuin ei-rauta- tai rautametallia, opimme sen tyypeistä, ominaisuuksista, sovelluksista ja louhinnasta.

Lyijy on D. I. Mendelejevin taulukon ryhmän 14 elementti, joka sijaitsee samassa ryhmässä hiilen, piin ja tinan kanssa. Lyijy on tyypillinen metalli, mutta inertti: se reagoi erittäin vastahakoisesti jopa vahvojen happojen kanssa.

Molekyylipaino on 82. Tämä ei osoita vain ns. maagista protonien määrää ytimessä, vaan myös aineen suurta painoa. Metallin mielenkiintoisimmat ominaisuudet liittyvät juuri sen suureen painoon.

Lyijymetallin käsitettä ja ominaisuuksia käsitellään tässä videossa:

Konsepti ja ominaisuudet

Lyijy on melko pehmeä metalli. normaali lämpötila, se on helppo naarmuttaa tai litistää. Tällainen sitkeys mahdollistaa erittäin pienen paksuisen ja minkä muotoisen metallilevyjen ja -tankojen saamisen. Muokattavuus oli yksi syistä, miksi lyijyä on käytetty antiikista lähtien.

Muinaisen Rooman lyijyvesiputket tunnetaan hyvin. Sen jälkeen tällaista vesijohtoa on asennettu useammin kuin kerran ja useampaan kuin yhteen paikkaan, mutta se ei toiminut niin kauan. Mikä epäilemättä säästi huomattavan summan ihmishenkiä, koska valitettavasti lyijy muodostaa pitkäaikaisessa kosketuksessa veden kanssa lopulta liukoisia yhdisteitä, jotka ovat myrkyllisiä.

Myrkyllisyys on metallin ominaisuus, minkä vuoksi he yrittävät rajoittaa sen käyttöä. Metallihöyryt ja monet sen orgaaniset ja epäorgaaniset suolat ovat erittäin vaarallisia sekä ympäristölle että ihmisille. Periaatteessa tällaisten yritysten työntekijät ja teollisuuslaitosta ympäröivän alueen asukkaat ovat tietysti vaarassa. 57 % vapautuu yhdessä suurien määrien pölyisen kaasun kanssa ja 37 % - konvertterikaasujen kanssa. Tässä on vain yksi ongelma - puhdistuslaitosten epätäydellisyys.

Kuitenkin muissa tapauksissa ihmiset joutuvat lyijysaasteen uhreiksi. Viime aikoihin asti tetraetyylilyijy on ollut tehokkain ja suosituin bensiinin stabilointiaine. Polttoaineen palamisen aikana sitä vapautui ilmakehään ja saastutti sitä.

Mutta lyijyllä on toinen, erittäin hyödyllinen ja tarvittava laatu- kyky absorboida radioaktiivista säteilyä. Lisäksi metalli imee kovan komponentin jopa paremmin kuin pehmeä. 20 cm paksu lyijykerros pystyy suojaamaan kaikenlaiselta maan päällä ja lähiavaruudessa tunnetulta säteilyltä.

Hyödyt ja haitat

Lyijy yhdistää ominaisuuksia, jotka ovat erittäin hyödyllisiä, muuttuvat korvaamattomaksi elementiksi ja suoraan sanoen vaaralliseksi, mikä tekee sen käytöstä erittäin vaikean tehtävän.

Edut kansantalouden kannalta ovat mm.

sulavuus ja sitkeys - tämän avulla voit muodostaa kaiken monimutkaisia ja hienovaraisia metallituotteita. Joten ääntä vaimentavien kalvojen valmistukseen käytetään lyijylevyjä, joiden paksuus on 0,3–0,4 mm;
lyijy pystyy muodostamaan seoksen muiden metallien kanssa (mukaan lukien jne.), jotka eivät normaaleissa olosuhteissa seostu keskenään, sen käyttö juotteena perustuu tähän laatuun;
metalli imee säteilyä. Nykyään kaikki säteilyltä suojaavat elementit - vaatteista röntgenhuoneiden ja testipaikkojen huoneiden sisustamiseen on valmistettu lyijystä;
metalli kestää happoja, toiseksi vain jalokulta ja hopea. Joten sitä käytetään aktiivisesti happoa kestävien laitteiden vuoraukseen. Samoista syistä sitä käytetään hapon siirtoon ja vaarallisten kemiantehtaiden jäteveden putkien valmistukseen;
lyijyakku ei ole vielä menettänyt merkitystään sähkötekniikassa, koska sen avulla voit saada korkeajännitevirran;
edullinen - lyijy on 1,5 kertaa halvempaa kuin sinkki, 3 kertaa kupari ja lähes 10 kertaa tina. Tämä selittää lyijyn, ei muiden metallien, käytön erittäin suuren edun.

Haitat ovat:

myrkyllisyys - metallin käyttö kaikenlaisessa tuotannossa on vaaraksi henkilökunnalle ja onnettomuustapauksissa äärimmäinen vaara ympäristölle ja väestölle. Lyijy kuuluu 1. vaaraluokan aineisiin;
Lyijytuotteita ei saa hävittää tavallisen roskan mukana. Ne vaativat hävittämistä ja ovat joskus erittäin kalliita. Siksi kysymys kierrätys metalli on aina ajan tasalla;
lyijy on pehmeä metalli, joten sitä voidaan käyttää rakennemateriaali ei voi. Ottaen huomioon hänen kaikki muut ominaisuudet, tätä pitäisi pikemminkin pitää plussana.

Ominaisuudet ja ominaisuudet

Lyijy on pehmeä, muokattava, mutta raskas ja tiheä metalli. Molekyylihila on kuutiomainen, kasvokeskeinen. Sen lujuus on alhainen, mutta sen sitkeys on erinomainen. Metallin fysikaaliset ominaisuudet ovat seuraavat:

tiheys normaalilämpötilassa 11,34 g/cc;
sulamispiste - 327,46 C;
kiehumispiste - 1749 C;
vetolujuus - 12-3 MPa;
puristuskuormituksen kestävyys - 50 MPa;
Brinell-kovuus - 3,2-3,8 HB;
lämmönjohtavuus - 33,5 W / (m K);
Resistiivisyys on 0,22 ohm-sq. mmm.

Kuten mikä tahansa metalli, se johtaa sähkövirtaa, vaikka on huomattava, että se on paljon huonompi kuin kupari - melkein 11 kertaa. Metallilla on kuitenkin toinen mielenkiintoinen ominaisuus: 7,26 K:n lämpötilassa se muuttuu suprajohteeksi ja johtaa sähköä ilman vastusta. Lyijy oli ensimmäinen elementti, jossa tämä ominaisuus ilmeni.

Ilmassa metallipala tai siitä valmistettu tuote passivooi melko nopeasti oksidikalvolla, joka suojaa metallia onnistuneesti ulkoisilta vaikutuksilta. Ja itse aine ei ole altis kemialliselle aktiivisuudelle, minkä vuoksi sitä käytetään happoa kestävien laitteiden valmistukseen.

Lyijyyhdisteitä sisältävät maalit ovat lähes yhtä kestäviä korroosiota vastaan. Myrkyllisyydestä johtuen niitä ei käytetä sisätiloissa, mutta niitä käytetään menestyksekkäästi siltojen, esimerkiksi runkorakenteiden ja niin edelleen maalaamiseen.

Alla oleva video näyttää, kuinka puhdasta lyijyä tehdään:

Rakenne ja koostumus

Koko lämpötila-alueella eristetään vain yksi lyijymuunnos, joten sekä lämpötilan vaikutuksesta että ajan myötä metallin ominaisuudet muuttuvat melko luonnollisesti. Mitään äkillisiä siirtymiä, kun ominaisuudet muuttuvat dramaattisesti, ei havaittu.

Metallin tuotanto

Lyijy on melko yleinen, muodostaa useita teollisesti merkittäviä mineraaleja - galenia, kerussiitti, kulmasiitti, joten sen valmistus on suhteellisen halpaa. pyrometallurgiset ja hydrometallurgiset menetelmät. Toinen menetelmä on turvallisempi, mutta sitä käytetään paljon harvemmin, koska se on kalliimpaa, ja tuloksena oleva metalli on silti viimeisteltävä korkeassa lämpötilassa.

Tuotanto pyrometallurgisella menetelmällä sisältää seuraavat vaiheet:

malmin louhinta;
murskaus ja rikastus pääasiassa vaahdotusmenetelmällä;
sulatus raakalyijyn saamiseksi - pelkistys, tulisija, alkalinen ja niin edelleen;
jalostus, eli mustan lyijyn puhdistaminen epäpuhtauksista ja puhtaan metallin saaminen.

Samasta tuotantotekniikasta huolimatta laitteita voidaan käyttää monin eri tavoin. Se riippuu malmin metallipitoisuudesta, tuotantomääristä, tuotteen laatuvaatimuksista ja niin edelleen.

Lue alta lyijykilon käytöstä ja hinnasta.

Sovellusalue

Ensimmäinen - vesiputkien ja taloustavaroiden valmistus on onneksi peräisin melko muinaisista ajoista. Nykyään metalli pääsee kotiin vain suojakerroksen kanssa ja ilman kosketusta ruokaan, veteen ja ihmisiin.

Mutta lyijyn käyttö metalliseoksissa ja juotteena alkoi sivilisaation kynnyksellä ja jatkuu tähän päivään asti.
Lyijy on strategisesti tärkeä metalli, varsinkin kun siitä on valettu luoteja. Pienaseiden ja urheiluaseiden ammukset valmistetaan edelleen vain lyijystä. Ja sen yhdisteitä käytetään räjähteinä.
75 % maailmassa tuotetusta metallista käytetään lyijyakkujen valmistukseen. Aine on edelleen yksi kemiallisten virtalähteiden pääelementeistä.
Metallin korroosionkestävyyttä hyödynnetään happoa kestävien laitteiden, putkistojen sekä voimakaapeleiden suojavaippojen valmistuksessa.
Ja tietysti lyijyä käytetään röntgenhuoneiden laitteissa: seinä, katto, lattiapäällyste, suojaseinät, suojapuvut - kaikki on tehty lyijystä. Koepaikoilla, myös ydinvoimaloissa, metalli on välttämätön.

Metallien hinta määräytyy useissa maailmanlaajuisesti merkittävissä pörsseissä. Tunnetuin on Lontoon metallipörssi. Lyijyn hinta lokakuussa 2016 on 2 087,25 dollaria tonnilta.

Lyijy on erittäin kysytty metalli nykyaikaisessa teollisuudessa. Jotkut sen ominaisuuksista - korroosionkestävyys, kyky absorboida kovaa säteilyä - ovat täysin ainutlaatuisia ja tekevät metallista välttämättömän sen korkeasta myrkyllisyydestä huolimatta.

Tämä video kertoo, mitä tapahtuu, jos kaadat lyijyä veteen:

Lyijy on monella tapaa ihanteellinen metalli, koska sillä on paljon teollisuudelle tärkeitä etuja. Ilmeisin niistä on suhteellinen helppous saada se malmeista, mikä selittyy alhaisella sulamispisteellä (vain 327 °C). Käsiteltäessä tärkeintä lyijymalmia - galeenia - metalli erottuu helposti rikistä. Tätä varten riittää, että hiilen kanssa sekoitettu galenia poltetaan ilmassa.

Korkean sitkeyden ansiosta lyijyä on helppo takoa, rullata levyiksi ja langoiksi, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää konepajateollisuudessa erilaisten metalliseosten valmistukseen muiden metallien kanssa. Niin sanotut babbitit (jossa on lyijyä tinan, sinkin ja joidenkin muiden metallien kanssa), painoseokset lyijystä antimonin ja tinan kanssa sekä lyijy-tinaseokset eri metallien juottamiseen ovat laajalti tunnettuja.

Metallilyijy on erittäin hyvä suoja kaiken tyyppiseltä radioaktiiviselta säteilyltä ja röntgensäteiltä. Se viedään radiologin esiliinan ja suojakäsineiden kumiin, viivästyttää röntgensäteitä ja suojaa kehoa niiden tuhoisilta vaikutuksilta. Suojaa radioaktiiviselta säteilyltä ja lasilta, joka sisältää lyijyoksideja. Tällainen lyijylasi mahdollistaa radioaktiivisten materiaalien käsittelyn ohjauksen "mekaanisen varren" - manipulaattorin avulla.

Altistuessaan ilmalle, vedelle ja erilaisille hapoille lyijy on vakaampi. Tämä ominaisuus mahdollistaa sen laajan käytön sähköteollisuudessa, erityisesti akkujen ja kaapelinleikkausten valmistuksessa. Viimeksi mainittuja käytetään laajalti lentokone- ja radioteollisuudessa. Lyijyn stabiilisuus mahdollistaa sen käytön lennätin- ja puhelinlinjojen kuparijohtojen suojaamiseen vaurioilta. Ohuet lyijylevyt peittävät rauta- ja kupariosat, jotka ovat alttiina kemiallisille vaikutuksille (kuparin, sinkin ja muiden metallien elektrolyysikylvyt).

Lyijy- ja sähkötekniikka

Erityisen paljon lyijyä kuluttaa kaapeliteollisuus, jossa lennätin- ja sähköjohdot suojataan korroosiolta maanalaisen tai vedenalaisen asennuksen aikana. Paljon lyijyä käytetään myös matalassa lämpötilassa sulavien metalliseosten (vismuttia, tinaa ja kadmiumia sisältävien) valmistuksessa sähkösulakkeisiin sekä kosketusosien tarkkaan asennukseen. Mutta tärkein asia ilmeisesti on lyijyn käyttö kemiallisissa virtalähteissä.

Lyijyakun suunnittelussa on tehty monia muutoksia sen perustamisesta lähtien, mutta sen perusta on pysynyt samana: kaksi lyijylevyä upotettuna rikkihappoelektrolyyttiin. Levyille levitetään lyijyoksiditahnaa. Kun akku ladataan, toiselle levylle vapautuu vetyä, jolloin oksidi muuttuu metalliksi lyijyksi, ja toisaalta vapautuu happea, joka muuttaa oksidin peroksidiksi. Koko rakenne muunnetaan galvaaniseksi kennoksi lyijystä ja lyijyperoksidista tehdyillä elektrodeilla. Purkamisprosessissa peroksidi deoksidoituu ja metallinen lyijy muuttuu oksidiksi. Näihin reaktioihin liittyy sähkövirran ilmaantuminen, joka virtaa piirin läpi, kunnes elektrodit ovat samat - peitetty lyijyoksidilla.

Alkaliparistojen tuotanto on saavuttanut aikanamme jättimäiset mittasuhteet, mutta se ei ole syrjäyttänyt lyijyakkuja. Jälkimmäiset ovat vahvuudeltaan huonompia kuin alkaliset, ne ovat raskaampia, mutta ne antavat korkeamman jännitevirran. Eli tarvitset viisi kadmium-nikkeli-akkua tai kolme lyijyakkua saadaksesi virran automaattikäynnistimeen.

Akkuteollisuus on yksi suurimmista lyijyn käyttäjistä.

Voidaan ehkä sanoa, että lyijy oli nykyaikaisen elektronisen laskentatekniikan lähtökohta.

Lyijy oli yksi ensimmäisistä metalleista, joista tuli suprajohtavia. Muuten, lämpötila, jonka alapuolella tämä metalli saa kyvyn siirtää sähkövirtaa ilman pienintäkään vastusta, on melko korkea - 7,17 ° K. (Vertailuksi huomautamme, että tinalla se on 3,72, sinkillä - 0,82, titaanilla - vain 0,4 ° K). Ensimmäisen vuonna 1961 rakennetun suprajohtavan muuntajan käämitys oli lyijyä.

Yksi upeimmista fysikaalisista "temppuista" perustuu lyijyn suprajohtavuuteen, jonka ensimmäisen kerran osoitti 30-luvulla Neuvostoliiton fyysikko V.K. Arkadijev.

Legendan mukaan arkku Muhammedin ruumiineen riippui avaruudessa ilman tukia. Tätä ei tietenkään kukaan järkevä ihminen usko. Jotain vastaavaa kuitenkin tapahtui Arkadjevin kokeissa: pieni magneetti riippui ilman tukea lyijylevyn päällä, joka oli nestemäisessä heliumissa, ts. 4,2 K:n lämpötilassa, paljon alhaisempi kuin lyijyn kriittinen lämpötila.

Tiedetään, että kun magneettikenttä muuttuu missä tahansa johtimessa, syntyy pyörrevirtoja (Foucault-virtoja). Normaaleissa olosuhteissa ne sammuvat nopeasti vastuksen vaikutuksesta. Mutta jos vastusta (suprajohtavuutta!) ei ole, nämä virrat eivät haalistu ja niiden luoma magneettikenttä luonnollisesti säilyy. Lyijylevyn yläpuolella olevalla magneetilla oli tietysti oma kenttä ja pudotessaan sen päälle viritti itse levystä magneetin kenttää kohti suunnatun magneettikentän ja se hylkäsi magneettia. Tämä tarkoittaa, että tehtävänä oli poimia magneetti, jonka massa on niin suuri, että tämä hylkivä voima pystyisi pitämään sen kunnioittavalla etäisyydellä.

Meidän aikanamme suprajohtavuus on valtava tieteellisen tutkimuksen ja käytännön sovellusten alue. Tietenkin on mahdotonta sanoa, että se liittyy vain lyijyyn. Mutta lyijyn merkitys tällä alalla ei rajoitu annettuihin esimerkkeihin.

Yhtä parhaista sähkönjohtimista - kuparia - ei voida siirtää suprajohtavaan tilaan. Miksi näin on, tiedemiehet eivät ole vielä päässeet yksimielisyyteen. Kuparin suprajohtavuutta koskevissa kokeissa annetaan sähköeristeen rooli. Mutta suprajohtavassa tekniikassa käytetään kuparin ja lyijyn seosta. Lämpötila-alueella 0,1...5°K tällä lejeeringillä on lineaarinen resistanssiriippuvuus lämpötilasta. Siksi sitä käytetään instrumenteissa erittäin alhaisten lämpötilojen mittaamiseen.

Lyijy ja kuljetus

Ja tämä teema koostuu useista näkökohdista. Ensimmäinen on lyijypohjaiset kitkaa vähentävät seokset. Tunnettujen babbittien ja lyijypronssien ohella lyijy-kalsiumligatuuri (3 ... 4 % kalsiumia) toimii usein kitkaa vähentävänä metalliseoksena. Joillakin juotteilla on sama tarkoitus, joille on ominaista alhainen tinapitoisuus ja joissakin tapauksissa antimonilisäys. Lyijy- ja talliumseokset alkavat olla yhä tärkeämpi rooli. Jälkimmäisen läsnäolo lisää laakerien lämmönkestävyyttä, vähentää voiteluöljyjen fysikaalisen ja kemiallisen tuhoutumisen aikana muodostuvien orgaanisten happojen aiheuttamaa lyijyn korroosiota.

Toinen näkökohta on taistelu moottoreissa tapahtuvaa räjähdystä vastaan. Räjähdysprosessi on samanlainen kuin palamisprosessi, mutta sen nopeus on liian suuri ... Polttomoottoreissa se johtuu hiilivetymolekyylien hajoamisesta, jotka eivät ole vielä palaneet kasvavan paineen ja lämpötilan vaikutuksesta. Hajoaessaan nämä molekyylit lisäävät happea ja muodostavat peroksideja, jotka ovat stabiileja vain hyvin kapealla lämpötila-alueella. Juuri ne aiheuttavat räjähdyksen, ja polttoaine syttyy ennen kuin seoksen tarvittava puristus sylinterissä saavutetaan. Seurauksena on, että moottori alkaa "hyppäämään", ylikuumenemaan, mustat pakokaasut ilmestyvät (merkki epätäydellisestä palamisesta), mäntien palaminen kiihtyy, kiertokangen-kammen mekanismi kuluu enemmän, teho katoaa ...

Yleisin nakutuksenestoaine on tetraetyylilyijy (TES) Pb (C 2 H 5) 4 - väritön myrkyllinen neste. Sen vaikutus (ja muut organometalliset nakutusnestoaineet) selittyy sillä, että yli 200 °C:n lämpötiloissa nakutusaineen molekyylit hajoavat. Muodostuu aktiivisia vapaita radikaaleja, jotka reagoivat ensisijaisesti peroksidien kanssa vähentävät pitoisuuttaan. Tetraetyylilyijyn täydellisen hajoamisen aikana muodostuneen metallin rooli vähenee aktiivisten hiukkasten deaktivoitumiseen - samojen peroksidien räjähdysmäisen hajoamisen tuotteiksi.

Tetraetyylilyijyn lisäys polttoaineeseen ei koskaan ylitä 1 %, mutta ei pelkästään tämän aineen myrkyllisyyden vuoksi. Liiallinen vapaiden radikaalien määrä voi käynnistää peroksidien muodostumisen.

Tärkeä rooli moottoripolttoaineiden räjähdysprosessien ja nakutuksenestoaineiden vaikutusmekanismin tutkimuksessa kuuluu Neuvostoliiton tiedeakatemian kemiallisen fysiikan instituutin tutkijoille, jota johtaa akateemikko N.N. Semenov ja professori A.S. Falcon.

Lyijyä ja sotaa

Lyijy on raskasmetalli, jonka tiheys on 11,34. Juuri tämä seikka aiheutti lyijyn massiivisen käytön tuliaseissa. Muuten, lyijyammuksia käytettiin antiikissa: Hannibalin armeijan siivut heittivät roomalaisia lyijypalloilla. Ja nyt luodit on valettu lyijystä, vain niiden kuori on tehty muista, kovemmista metalleista.

Mikä tahansa lyijyn lisäaine lisää sen kovuutta, mutta kvantitatiivisesti lisäaineiden vaikutus on epätasainen. Sirpaleiden valmistukseen käytettävään lyijyyn lisätään korkeintaan 12 % antimonia ja ammuslyijyyn enintään 1 % arseenia.

Ilman räjähteitä ei toimi yksikään pikatuliase. Raskasmetallisuolat ovat vallitsevia tämän luokan aineista. Käytä erityisesti lyijyatsidia PbN 6 .

Kaikille räjähteille asetetaan erittäin tiukat vaatimukset turvallisen käsittelyn, tehon, kemiallisen ja fysikaalisen kestävyyden sekä herkkyyden suhteen. Kaikista tunnetuista sytytysräjähteistä vain "elohopeafulminaatti", atsidi ja lyijytrinitroresorsinaatti (TNRS) "läpäisevät" kaikki nämä ominaisuudet.

Lyijy ja tiede

Alamogordossa - ensimmäisen atomiräjähdyksen paikalla - Enrico Fermi ratsasti lyijysuojalla varustetussa tankissa. Ymmärtääksemme, miksi lyijy suojaa gammasäteilyltä, meidän on käännyttävä lyhytaaltosäteilyn absorption olemukseen.

Radioaktiivisen hajoamisen mukana tulevat gammasäteet tulevat ytimestä, jonka energia on lähes miljoona kertaa suurempi kuin atomin ulkokuoreen "kerätty". Luonnollisesti gammasäteet ovat mittaamattoman energisempiä kuin valonsäteet. Kun fotoni tai minkä tahansa säteilyn kvantti kohtaa aineen, se menettää energiansa, ja näin sen absorptio ilmaistaan. Mutta säteiden energia on erilainen. Mitä lyhyempi heidän aaltonsa, sitä energisempiä he ovat tai, kuten he sanovat, kovempia. Mitä tiheämpi väliaine, jonka läpi säteet kulkevat, sitä enemmän se viivyttää niitä. Lyijy on tiheää. Metallin pintaan osuessaan gamma-kvantit syrjäyttävät siitä elektroneja, joita varten ne käyttävät energiansa. Mitä suurempi elementin atomiluku on, sitä vaikeampaa on lyödä elektroni ulos sen ulkoradasta johtuen ytimen suuremmasta vetovoimasta.

Toinenkin tapaus on mahdollinen, kun gamma-kvantti törmää elektroniin, antaa sille osan energiastaan ja jatkaa liikettä. Mutta kokouksen jälkeen siitä tuli vähemmän energinen, "pehmeämpi", ja tulevaisuudessa raskaan elementin kerroksen on helpompi imeä sellainen kvantti. Tätä ilmiötä kutsutaan Compton-ilmiöksi sen keksineen amerikkalaisen tiedemiehen mukaan.

Mitä kovempia säteet ovat, sitä suurempi niiden läpäisykyky - aksiooma, joka ei vaadi todisteita. Tähän aksioomaan luottaneet tutkijat olivat kuitenkin erittäin utelias yllätys. Yhtäkkiä kävi ilmi, että lyijy ei pidä gammasäteitä, joiden energia on yli 1 miljoona eV, heikompi, vaan vahvempi kuin vähemmän kova! Tosiasia näytti olevan ristiriidassa todisteiden kanssa. Kaikkein hienovaraisimpien kokeiden jälkeen kävi ilmi, että ytimen välittömässä läheisyydessä oleva gamma-kvantti, jonka energia on yli 1,02 MeV, "katoaa" muuttuen elektroni-positronipariksi, ja jokainen hiukkanen vie mukanaan puolet niiden muodostumiseen käytetystä energiasta. Positroni on lyhytikäinen ja elektroniin törmääessään muuttuu gamma-kvantiksi, mutta energialtaan alhaisemmaksi. Elektroni-positroniparien muodostumista havaitaan vain korkeaenergisissa gamma-kvanteissa ja vain "massiivisen" ytimen lähellä, eli elementissä, jonka atomiluku on suurempi.

Lyijy on yksi jaksollisen järjestelmän viimeisistä pysyvistä elementeistä. Ja raskaista elementeistä se on kaikkein saavutettavin, ja sen louhintatekniikkaa on kehitetty vuosisatojen ajan tutkituilla malmeilla. Ja erittäin muovinen. Ja erittäin helppo käsitellä. Tästä syystä lyijysäteilysuojaus on yleisin. Viidestätoista-kaksikymmentä senttimetriä lyijykerros riittää suojaamaan ihmisiä minkä tahansa säteilyn vaikutuksilta tieteen tiedossa ystävällinen.

Mainitsekaamme lyhyesti vielä yksi näkökohta lyijyn palvelemisesta tieteelle. Se liittyy myös radioaktiivisuuteen.

Käyttämissämme kelloissa ei ole lyijyosia. Mutta tapauksissa, joissa aikaa ei mitata tunneissa ja minuutteissa, vaan miljoonissa vuosissa, lyijy on välttämätön. Uraanin ja toriumin radioaktiiviset muutokset huipentuvat alkuaineen nro 82 stabiilien isotooppien muodostumiseen. Tässä tapauksessa saadaan kuitenkin erilainen lyijy. Isotooppien 235 U ja 238 U hajoaminen johtaa lopulta isotoopeihin 207 Pb ja 206 Pb. Yleisin torium-isotooppi, 232 Th, suorittaa muunnoksensa 208 Pb-isotoopilla. Määrittämällä lyijy-isotooppien suhteen geologisten kivien koostumuksessa voit selvittää, kuinka kauan tietty mineraali on olemassa. Erittäin tarkkojen instrumenttien (massaspektrometrien) läsnä ollessa kiven ikä määritetään kolmella riippumattomalla määrityksellä - suhteilla 206 Pb: 238 U; 207Pb: 235U ja 208Pb: 232Th.

Lyijyä ja kulttuuria

Aloitetaan siitä, että nämä viivat on painettu lyijylejeeringistä valmistetuilla kirjaimilla. Painometalliseosten pääkomponentit ovat lyijy, tina ja antimoni. On mielenkiintoista, että lyijyä ja tinaa alettiin käyttää kirjapainossa sen ensimmäisistä vaiheista lähtien. Mutta sitten ne eivät muodostaneet yhtä metalliseosta. Saksalainen edelläkävijä Johann Guttenberg valai tinakirjaimia lyijymuotteihin, koska hänen mielestään oli kätevää lyödä muotteja pehmeästä lyijystä, joka kesti tietyn määrän tinakaatoja. Nykyiset tina-lyijy-painoseokset on suunniteltu täyttämään monia vaatimuksia: niillä tulee olla hyvät valuominaisuudet ja alhainen kutistuvuus, riittävän kovia ja kemiallisesti kestäviä mustetta ja pesuliuoksia; uudelleensulatuksen aikana koostumuksen tulee pysyä vakiona.

Lyijyn palvelu ihmiskulttuurille alkoi kuitenkin kauan ennen ensimmäisten kirjojen ilmestymistä. Maalaus ilmestyi ennen kirjoittamista. Taiteilijat ovat käyttäneet lyijypohjaisia maaleja vuosisatojen ajan, eivätkä ne ole vieläkään poistuneet käytöstä: keltainen - lyijykruunu, punainen - punainen lyijy ja tietysti valkoinen lyijy. Muuten, juuri valkoisen lyijyn takia vanhojen mestareiden maalaukset näyttävät tummalta. Ilmassa olevien rikkivedyn mikroepäpuhtauksien vaikutuksesta valkoinen lyijy muuttuu tummaksi lyijysulfidiksi PbS...

Pitkän aikaa keramiikkaseinät peitettiin lasiteilla. Yksinkertaisin lasite on valmistettu lyijyoksidista ja kvartsihiekasta. Nyt terveysvalvonta kieltää tämän lasitteen käytön taloustavaroiden valmistuksessa: elintarvikkeiden kosketus lyijysuoloihin on suljettava pois. Mutta koristeellisiin tarkoituksiin tarkoitettujen majolikalasitteiden koostumuksessa käytetään suhteellisen alhaalla sulavia lyijyyhdisteitä, kuten aiemmin.

Lopuksi lyijy on osa kiteitä, tarkemmin sanottuna, ei lyijy, vaan sen oksidi. Lyijylasi valmistetaan ilman komplikaatioita, se on helppo puhaltaa ja leikata, siihen on suhteellisen helppo levittää kuvioita ja erityisesti tavallista leikkausta. Tällainen lasi taittaa valonsäteet hyvin ja siksi sitä voidaan käyttää optisissa laitteissa.

Lisäämällä seokseen lyijyä ja potaskaa (kalkin sijaan) valmistetaan tekojalokivi - lasi, jonka kiilto on suurempi kuin jalokivien.

Lyijyä ja lääkettä

Joutuessaan kehoon lyijy, kuten useimmat raskasmetallit, aiheuttaa myrkytyksen. Lääketiede tarvitsee kuitenkin lyijyä. Muinaisten kreikkalaisten ajoista lähtien pysyi sisällä lääkärin käytäntö lyijynesteet ja laastarit, mutta tämä ei rajoitu lyijyn lääketieteelliseen palveluun.

Sappia tarvitaan paitsi satiirikoille. Sen sisältämät orgaaniset hapot, ensisijaisesti glykokolinen C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 COOH, sekä taurokolinen C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 CH 2 SO 3 H, stimuloivat maksan toimintaa. Ja koska maksa ei aina toimi vakiintuneen mekanismin tarkkuudella, lääketiede tarvitsee näitä happoja. Ne eristetään ja erotetaan lyijyasetaatilla. Glykokoolihapon lyijysuola saostuu, kun taas taurokolihappo jää emäliuokseen. Sakan suodattamisen jälkeen emäliuoksesta eristetään myös toinen lääke, joka toimii jälleen lyijyyhdisteen - pääetikkasuolan - kanssa.

Mutta lyijyn päätyö lääketieteessä liittyy diagnostiikkaan ja sädehoitoon. Se suojaa lääkäreitä jatkuvalta röntgensäteilyltä. Röntgensäteiden lähes täydelliseen absorptioon riittää, että laitetaan niiden tielle 2 ... 3 mm lyijykerros. Siksi röntgenhuoneiden lääkintähenkilöstö on pukeutunut lyijyä sisältävästä kumista valmistettuihin esiliinoihin, lapasiin ja kypäriin. Ja näytöllä olevaa kuvaa tarkkaillaan lyijylasin läpi.

Nämä ovat tärkeimmät näkökohdat ihmiskunnan suhteesta lyijyyn - elementtiin, joka tunnetaan muinaisista ajoista, mutta joka vielä nykyäänkin palvelee ihmistä monilla hänen toimintansa aloilla.

Upeita ruukkuja lyijyn ansiosta

Metallien, erityisesti kullan, tuotantoa pidettiin "pyhänä taiteena" muinaisessa Egyptissä. Egyptin valloittajat kiduttivat sen pappeja kiristäen heiltä kullan sulatuksen salaisuuksia, mutta he kuolivat pitäessään salaisuutta. Prosessin ydin, jota egyptiläiset niin vartioivat, selvisi monta vuotta myöhemmin. He käsittelivät kultamalmia sulalla lyijyllä, joka liuotti jalometalleja ja näin uutta kultaa malmeista. Tälle liuokselle suoritettiin sitten hapettava pasutus ja lyijy muutettiin oksidiksi. Tämän prosessin pääsalaisuus oli polttoastiat. Ne tehtiin luutuhkasta. Sulamisen aikana lyijyoksidia imeytyi kattilan seinämiin samalla kun se veti mukanaan satunnaisia epäpuhtauksia. Ja pohjassa oli puhdasta metalliseosta.

Lyijypainolastin käyttö

26. toukokuuta 1931 professori Auguste Piccardin piti nousta taivaalle hänen suunnittelemallaan stratosfääripallolla - paineistetulla hytillä. Ja nousi ylös. Mutta kehittäessään tulevan lennon yksityiskohtia Piccard törmäsi yllättäen esteeseen, joka ei ollut ollenkaan tekninen tilaus. Painolastina hän päätti ottaa kyytiin ei hiekkaa, vaan lyijyhaulit, joka vaati paljon vähemmän tilaa gondolissa. Tämän saatuaan lennosta vastaavat virkamiehet kielsivät vaihtamisen kategorisesti: säännöissä lukee "hiekka", mitään muuta ei saa heittää ihmisten päähän (paitsi vettä). Piccard päätti todistaa painolastinsa turvallisuuden. Hän laski lyijyhaukun kitkavoiman ilmaa vasten ja käski pudottaa tämän laukauksen hänen päähänsä Brysselin korkeimmasta rakennuksesta. Lyijysateen täydellinen turvallisuus on osoitettu selvästi. Hallinto kuitenkin jätti kokemuksen huomiotta: "Laki on laki, siinä sanotaan hiekkaa, mikä tarkoittaa hiekkaa, ei ammuttua." Este vaikutti ylitsepääsemättömältä, mutta tiedemies löysi tien ulos: hän ilmoitti, että "lyijyhiekkaa" olisi stratosfäärin ilmapallon gondolissa painolastina. Kun sana "shot" korvattiin sanalla "hiekka", byrokraatit riisuttiin aseista eivätkä enää estäneet Piccardia.

Johtava maaliteollisuudessa

Valkoinen lyijy pystyi tuottamaan 3 tuhatta vuotta sitten. Niiden päätoimittaja muinaisessa maailmassa oli Rodoksen saari Välimerellä. Maaleja ei silloin ollut tarpeeksi, ja ne olivat erittäin kalliita. Kuuluisa kreikkalainen taidemaalari Nikias odotti kerran innokkaasti kalkkivärien saapumista Rodokselta. Arvokas lasti saapui Ateenan Pireuksen satamaan, mutta siellä syttyi yhtäkkiä tulipalo. Liekit nielaisivat laivat, joilla valkoista tuotiin. Kun tuli oli sammutettu, turhautunut taiteilija kiipesi yhden tuhoutuneen laivan kannelle. Hän toivoi, että kaikki lasti ei ollut kadonnut, mutta ainakin yksi tynnyri hänen tarvitsemallaan maalilla olisi voinut säilyä. Rummasta löytyikin tynnyreitä valkovärjäystä: ne eivät palaneet, mutta olivat voimakkaasti hiiltyneet. Kun tynnyrit avattiin, taiteilijan yllätys ei tuntenut rajoja: niissä ei ollut valkoista maalia, vaan kirkkaan punaista! Joten sataman palo ehdotti tapaa tehdä upea maali - miniumi.

Lyijy ja kaasut

Yhtä tai toista metallia sulatettaessa on huolehdittava kaasujen poistamisesta sulatuksesta, koska muuten saadaan huonolaatuista materiaalia. Tämä saavutetaan erilaisilla teknisillä menetelmillä. Lyijyn sulatus ei tässä mielessä aiheuta ongelmia metallurgeille: happi, typpi, rikkidioksidi, vety, hiilimonoksidi, hiilidioksidi, hiilivedyt eivät liukene nestemäiseen tai kiinteään lyijyyn.

Johtaja rakentamisessa

Muinaisina aikoina rakennuksia tai puolustusrakenteita rakennettaessa kivet kiinnitettiin usein sulalla lyijyllä. Stary Krymin kylässä 1300-luvulla rakennetun ns. lyijimoskeijan rauniot ovat säilyneet tähän päivään asti. Rakennus sai nimensä, koska muurauksen aukot on täytetty lyijyllä.

Lyijyrajoitukset

Tällä hetkellä teollisuus eri puolilla maailmaa käy läpi uutta muutosvaihetta, joka liittyy ympäristöstandardien tiukentamiseen - lyijyä hylätään yleisesti. Saksa on rajoittanut sen käyttöä ankarasti vuodesta 2000, Alankomaat vuodesta 2002, ja Euroopan maat, kuten Tanska, Itävalta ja Sveitsi, ovat kieltäneet lyijyn käytön kokonaan. Tämä suuntaus tulee yhteiseksi kaikille EU-maille vuonna 2015. Myös USA ja Venäjä kehittävät aktiivisesti teknologioita, jotka auttavat löytämään vaihtoehdon lyijyn käytölle.

Sen laaja käyttö teollisuudessa on johtanut siihen, että lyijyä on havaittu kaikkialla. Harkitse biosfäärin tärkeimpiä komponentteja, kuten ilmaa, vettä ja maaperää.

Aloitetaan tunnelmasta. Ilman mukana pieni määrä lyijyä pääsee ihmiskehoon - (vain 1-2%), mutta suurin osa lyijystä imeytyy. Suurimmat lyijypäästöt ilmakehään tapahtuvat seuraavilla teollisuudenaloilla:

metallurginen teollisuus;
koneenrakennus (akkujen tuotanto);
polttoaine- ja energiakompleksi (lyijyllisen bensiinin tuotanto);
kemiallinen kompleksi (pigmenttien, voiteluaineiden jne. tuotanto);
lasi yritykset;
tuotanto säilykettä;
puuntyöstö sekä massa- ja paperiteollisuus;
puolustusteollisuuden yritykset.

Epäilemättä merkittävin lyijysaasteen lähde ilmakehässä ovat lyijypitoista bensiiniä käyttävät moottoriajoneuvot.

On todistettu, että juomaveden lyijypitoisuuden lisääntyminen aiheuttaa pääsääntöisesti sen pitoisuuden nousua veressä. Tämän metallin pitoisuuden merkittävä kasvu pintavesissä liittyy sen korkeaan pitoisuuteen malminkäsittelylaitosten, joidenkin metallurgisten laitosten, kaivosten jne. jätevedessä.

Saastuneesta maaperästä lyijy pääsee maatalouskasveille ja yhdessä ruoan kanssa suoraan ihmiskehoon. Tämän metallin aktiivinen kertyminen havaittiin kaalissa ja juurikasveissa sekä niissä, joita syödään laajalti (esimerkiksi perunoissa). Tietyt maaperät sitovat voimakkaasti lyijyä, mikä suojaa pohja- ja juomavettä, kasvituotteita saastumiselta. Mutta sitten itse maaperä saastuu vähitellen yhä enemmän ja jossain vaiheessa maaperän orgaanisen aineksen tuhoutuminen voi tapahtua lyijyn vapautuessa maaliuokseen. Tämän seurauksena se ei sovellu maatalouskäyttöön.

Näin ollen maailmanlaajuisen lyijyn aiheuttaman ympäristön saastumisen vuoksi siitä on tullut kaikkialla esiintyvä komponentti kaikissa kasveissa ja eläinruokaa. Ihmiskehossa suurin osa lyijystä tulee ruoasta - 40-70% eri maissa. Kasviruoat sisältävät yleensä enemmän lyijyä kuin eläinperäiset tuotteet.

Kuten jo mainittiin, vika on kaikessa teollisuusyritykset. Luonnollisesti itse tuotantolaitoksissa lyijyä käsittelevissä ympäristötilanne on huonompi kuin missään muualla. Virallisten tilastojen mukaan työperäisistä päihteistä lyijy on ensimmäisellä sijalla. Sähköteollisuudessa, ei-rautametallurgiassa ja konepajateollisuudessa myrkytys johtuu lyijyn ylimääräisestä MPC:stä ilmassa työalue 20 kertaa tai enemmän. Lyijy aiheuttaa laajoja patologisia muutoksia hermostossa, häiritsee sydän- ja verisuoni- ja lisääntymisjärjestelmien toimintaa.

Lyijy (Pb lat. Plumbum) on kemiallinen alkuaine, joka kuuluu jaksollisen järjestelmän ryhmään IV. Lyijyllä on monia isotooppeja, joista yli 20 on radioaktiivisia. Lyijy-isotoopit ovat uraanin ja toriumin hajoamistuotteita, joten litosfäärin lyijypitoisuus on vähitellen kasvanut miljoonien vuosien aikana ja on nyt noin 0,0016 massaprosenttia, mutta sitä on enemmän kuin lähimmät sukulaiset, kuten kulta ja. Lyijy eristetään helposti malmiesiintymistä. Tärkeimmät lyijyn lähteet ovat galenia, kulmasiitti ja kerussiitti. Malmissa lyijyä esiintyy usein muiden metallien, kuten sinkin, kadmiumin ja vismutin, kanssa. Alkuperäisessä muodossaan lyijy on erittäin harvinaista.

Lyijy - mielenkiintoisia historiallisia faktoja

Sanan "lyijy" etymologia ei ole vieläkään täysin selvä, ja se on erittäin mielenkiintoisen tutkimuksen aihe. Lyijy on hyvin samanlainen kuin tina, niitä sekoitettiin usein, joten useimmissa länsislaavilaisissa kielissä lyijy on tinaa. Mutta sana "lyijy" löytyy liettuan (svinas) ja latvian (svin) kielistä. Lyijy käännetty englanniksi lyijyksi, hollanniksi. Ilmeisesti tästä tuli sana "tyhjentäminen", ts. peitä tuote kerroksella tinaa (tai lyijyä). Latinalaisen sanan Plumbum alkuperää, josta englanninkielinen sana plumber on johdettu, ei myöskään täysin ymmärretä. Tosiasia on, että kun vesiputket "suljettiin" lyijyllä, "suljettiin" (ranskalainen plomber "sulje lyijyllä"). Muuten, täältä tulee tunnettu sana "täyttö". Mutta hämmennys ei lopu tähän, kreikkalaiset kutsuivat lyijyä aina "molybdosiksi", tästä syystä latinaksi "molibdaena", tietämättömän ihmisen on helppo sekoittaa tämä nimi nimeen kemiallinen alkuaine molybdeeni. Niinpä muinaisina aikoina he kutsuivat kiiltäviä mineraaleja, jotka jättävät tumman jäljen vaalealle pinnalle. Tämä tosiasia on jättänyt jälkensä saksan kieleen: "lyijykynä" saksaksi kutsutaan nimellä Bleistift, ts. lyijytanko.
Ihmiskunta on tuntenut lyijyn ammoisista ajoista lähtien. Arkeologit ovat löytäneet lyijytuotteita, jotka on sulatettu 8000 vuotta sitten. Muinaisessa Egyptissä patsaita valettiin jopa lyijystä. Muinaisessa Roomassa vesiputket valmistettiin lyijystä, se oli hän, joka määritti historian ensimmäisen ympäristökatastrofin. Roomalaisilla ei ollut aavistustakaan lyijyn vaaroista, he pitivät muovattavasta, kestävästä ja helposti työstettävästä metallista. Uskottiin jopa, että viiniin lisätty lyijy parantaa sen makua. Siksi melkein jokainen roomalainen myrkytettiin lyijyllä. Kerromme alla lyijymyrkytysoireista, mutta toistaiseksi ilmoitamme vain, että yksi niistä on mielenterveyshäiriö. Ilmeisesti kaikki nämä jalon roomalaisten hullut temput ja lukemattomat hullut orgiat ovat peräisin täältä. Jotkut tutkijat uskovat jopa, että lyijy oli melkein tärkein syy antiikin Rooman kukistumiseen.
Muinaisina aikoina savenvalajat jauhoivat lyijymalmia, laimensivat sen vedellä ja kaatoivat saviesineitä syntyneen seoksen päälle. Polton jälkeen tällaiset astiat peitettiin ohuella kerroksella kiiltävää lyijylasia.
Vuonna 1673 englantilainen George Ravenscroft paransi lasin koostumusta lisäämällä alkuaineisiin lyijyoksidia ja sai siten sulavan, kiiltävän lasin, joka oli hyvin samanlainen kuin luonnollinen vuorikristalli. Ja 1700-luvun lopulla Georg Strass sulatti valkoista hiekkaa, potaskaa ja lyijyoksidia yhteen lasin valmistuksessa, jolloin saatiin niin puhdas ja kiiltävä lasi, että sitä oli vaikea erottaa timantista. Tästä syystä nimi "strasseja" tuli, itse asiassa väärennös jalokiville. Valitettavasti hänen aikalaistensa keskuudessa Strass tunnettiin huijarina ja hänen keksintönsä unohdettiin, kunnes 1900-luvun alussa Daniel Swarovski pystyi muuttamaan strassien valmistuksen kokonaiseksi muotialan ja taiteen suunnaksi.
Tuliaseiden tulon ja laajan käytön jälkeen lyijyä alettiin käyttää luotien ja ammusten valmistukseen. Kirjeiden painatus tehtiin lyijystä. Lyijy oli aiemmin osa valkoisia ja punaisia maaleja, joita käyttivät lähes kaikki muinaiset taiteilijat.

lyijylaukaus

Lyijyn kemialliset ominaisuudet lyhyesti

Lyijy on himmeän harmaata metallia. Sen tuore leikkaus kuitenkin loistaa hyvin, mutta valitettavasti peittyy melkein heti likaisella oksidikalvolla. Lyijy on erittäin raskas metalli, se on puolitoista kertaa raskaampaa kuin rauta ja neljä kertaa raskaampi kuin alumiini. Ei ilman syytä venäjäksi sana "lyijy" on jossain määrin synonyymi painovoimalle. Lyijy on erittäin sulava metalli, se sulaa jo 327 °C:ssa. No, tämä tosiasia on tiedossa kaikille kalastajille, jotka sulattavat helposti tarvitsemansa painot. Lyijy on myös erittäin pehmeää, se voidaan leikata tavallisella teräsveitsellä. Lyijy on erittäin inaktiivinen metalli, sen kanssa ei ole vaikea reagoida tai liuottaa sitä edes huoneenlämpötilassa.
Orgaaniset lyijyjohdannaiset ovat erittäin myrkyllisiä aineita. Valitettavasti yhtä niistä, tetraetyylilyijyä, on käytetty laajalti bensiinin oktaaniluvun lisääjänä. Mutta toisaalta, onneksi tetraetyylilyijyä ei enää käytetä tässä muodossa, kemistit ja tuotantotyöntekijät ovat oppineet lisäämään oktaanilukua turvallisemmin.

Lyijyn vaikutus ihmiskehoon ja myrkytysoireet

Kaikki lyijyyhdisteet ovat erittäin myrkyllisiä. Metalli pääsee kehoon ruoan tai hengitetyn ilman mukana ja kulkeutuu veren mukana. Lisäksi lyijyyhdisteiden ja pölyn höyryjen hengittäminen on paljon vaarallisempaa kuin sen esiintyminen elintarvikkeissa. Lyijy pyrkii kerääntymään luihin ja korvaa tässä tapauksessa osittain kalsiumin. Lyijyn pitoisuuden lisääntyessä kehossa kehittyy anemia, se vaikuttaa aivoihin, mikä johtaa älykkyyden heikkenemiseen, ja lapsilla se voi aiheuttaa peruuttamattomia kehitysviiveitä. Riittää, kun liuotetaan yksi milligramma lyijyä litraan vettä, ja siitä tulee paitsi sopimatonta, myös vaarallista juotavaksi. Niin pieni määrä lyijyä aiheuttaa myös tietyn vaaran, veden väri tai maku ei muutu. Lyijymyrkytyksen tärkeimmät oireet ovat:

harmaa reuna ikenissä,
letargia,
apatia,
Muistin menetys,
dementia,
näköongelmia,
varhainen ikääntyminen.

Pääsovellus

Myrkyllisyydestä huolimatta lyijyn käytöstä ei kuitenkaan voi luopua sen poikkeuksellisten ominaisuuksien ja alhaisten kustannusten vuoksi. Lyijyä käytetään pääasiassa akkulevyjen valmistukseen, joka kuluttaa tällä hetkellä noin 75 % planeetalla louhitusta lyijystä. Lyijyä käytetään sähkökaapeleiden vaippana sen sitkeyden ja korroosionkestävyyden vuoksi. Tätä metallia käytetään laajalti kemian- ja öljynjalostusteollisuudessa, esimerkiksi rikkihappoa tuottavien reaktorien vuoraukseen. Lyijyllä on kyky viivästyttää radioaktiivista säteilyä, jota käytetään laajalti myös energiassa, lääketieteessä ja kemiassa. Esimerkiksi lyijysäiliöissä kuljetetaan radioaktiivisia elementtejä. Lyijyä käytetään luodin ytimien ja sirpaleiden tuotantoon. Tämä metalli löytää myös sovelluksensa laakerien valmistuksessa.

Pyhän Martinin lyijypatsas Bratislavassa

Johtaa(lat. Plumbum), Pb, Mendelejevin jaksollisen järjestelmän ryhmän IV kemiallinen alkuaine; atomiluku 82, atomimassa 207,2. Lyijy on raskas sinertävän harmaa metalli, erittäin sitkeä, pehmeä (veitsellä leikattu, kynnellä naarmuuntunut). Luonnollinen lyijy koostuu viidestä stabiilista isotoopista, joiden massaluvut 202 (jäännös), 204 (1,5 %), 206 (23,6 %), 207 (22,6 %), 208 (52,3 %). Kolme viimeistä isotooppia ovat 238 U, 235 U ja 232 Th radioaktiivisten muunnosten lopputuotteita. Ydinreaktiot tuottavat lukuisia radioaktiivisia lyijyn isotooppeja.

Historiallinen viittaus. Lyijy tunnettiin 6-7 tuhatta vuotta eKr. e. Mesopotamian, Egyptin ja muiden antiikin maiden kansat. Hän valmisti patsaita, taloustavaroita ja kirjoitustauluja. Roomalaiset käyttivät lyijyputkia putkistoissa. Alkemistit kutsuivat Lyijy-Saturnukseksi ja nimesivät sen tämän planeetan merkiksi. Yhdisteet Lyijy - "lyijytuhka" РbО, valkoinen lyijy 2РbСО 3 ·Рb(OH) 2 käytettiin muinaisessa Kreikassa ja Roomassa lääkkeiden ja maalien komponentteina. Kun tuliaseita keksittiin, lyijyä alettiin käyttää luotien materiaalina. Lyijyn myrkyllisyys havaittiin jo 1. vuosisadalla jKr. e. Kreikkalainen lääkäri Dioscorides ja Plinius vanhin.

Lyijyn jakautuminen luonnossa. Ohjaa sisältö sisään maankuorta(Clark) 1,6 10-3 paino-%. Noin 80 lyijypitoisen mineraalin (pääasiallinen niistä on galeeninen PbS) muodostuminen maankuoreen liittyy pääasiassa hydrotermisten kerrostumien muodostumiseen. Polymetallimalmien hapetusvyöhykkeille muodostuu lukuisia (noin 90) sekundäärisiä mineraaleja: sulfaatteja (anglesiitti PbSO 4), karbonaatteja (cerusiitti PbCO 3), fosfaatteja [pyromorfiitti Pb 5 (PO 4) 3 Cl].

Biosfäärissä lyijyä on pääasiassa hajaantunut, sitä on vähän elävässä aineessa (5,10 -5 %), merivedessä (3,10 -9 %). Luonnonvesistä lyijy imeytyy osittain saveen ja saostuu rikkivedyn vaikutuksesta, joten se kerääntyy rikkivetykontaminoituneisiin merilietteisiin ja niistä muodostuviin mustiin saveihin ja liuskeisiin.

Lyijyn fysikaaliset ominaisuudet. Lyijy kiteytyy pintakeskittyneessä kuutiohilassa (a = 4,9389Å), eikä siinä ole allotrooppisia modifikaatioita. Atomisäde 1,75Å, ionisäde: Pb 2+ 1,26Å, Pb 4+ 0,76Å; tiheys 11,34 g/cm3 (20 °C); t pl 327,4 °С; t paali 1725 °C; ominaislämpökapasiteetti 20 °C:ssa 0,128 kJ/(kg K) | lämmönjohtavuus 33,5 W/(m K); lineaarisen laajenemisen lämpötilakerroin 29,1·10-6 huoneenlämpötilassa; Brinell-kovuus 25-40 MN / m2 (2,5-4 kgf / mm2); vetolujuus 12-13 MN/m2, puristuksessa noin 50 MN/m2; suhteellinen murtovenymä 50-70 %. Kylmäkovettuminen ei lisää lyijyn mekaanisia ominaisuuksia, koska sen uudelleenkiteytyslämpötila on alle huoneenlämpötilan (noin -35°C muodonmuutosasteella 40 % tai enemmän). Lyijy on diamagneettista, sen magneettinen susceptibiliteetti on -0,12·10 -6 . 7,18 K:ssa siitä tulee suprajohde.

Lyijyn kemialliset ominaisuudet. Pb 6s 2 6р 2 -atomin ulkoisten elektronikuorten konfiguraatio, jonka mukaan sillä on hapetustilat +2 ja +4. Lyijy on kemiallisesti suhteellisen inaktiivista. Tuoreen lyijyleikkauksen metallinen kiilto häviää vähitellen ilmaan, koska muodostuu erittäin ohut PbO-kalvo, joka suojaa hapettumiselta.

Hapen kanssa se muodostaa sarjan oksideja Pb 2 O, PbO, PbO 2, Pb 3 O 4 ja Pb 2 O 3.

Ilman O 2 :ta huoneenlämpötilassa oleva vesi ei vaikuta lyijyyn, mutta se hajottaa kuumaa vesihöyryä muodostaen lyijyoksidia ja vetyä. Oksideja PbO ja PbO 2 vastaavat hydroksidit Pb (OH) 2 ja Pb (OH) 4 ovat luonteeltaan amfoteerisia.

Lyijyn yhdistäminen vetyyn PbH 4 saadaan pieninä määrinä laimean suolahapon vaikutuksesta Mg 2 Pb:hen. PbH 4 on väritön kaasu, joka hajoaa erittäin helposti Pb:ksi ja H2:ksi. Kuumennettaessa lyijy yhdistyy halogeenien kanssa muodostaen PbX 2 -halogenideja (X on halogeeni). Ne kaikki ovat heikosti veteen liukenevia. Saatiin myös PbX4-halogenideja: PbF4-tetrafluoridi - värittömiä kiteitä ja PbCl4-tetrakloridi - keltainen öljymäinen neste. Molemmat yhdisteet hajoavat helposti vapauttaen F2:ta tai Cl2:ta; hydrolysoituu vedessä. Lyijy ei reagoi typen kanssa. Lyijyatsidi Pb(N 3) 2 saadaan natriumatsidin NaN 3:n ja Pb(II)-suolojen liuosten vuorovaikutuksesta; värittömät neulan muotoiset kiteet, niukkaliukoiset veteen; iskussa tai kuumentuessaan se hajoaa räjähdyksessä Pb:ksi ja N 2:ksi. Rikki vaikuttaa lyijyyn kuumennettaessa muodostaen PbS-sulfidia, mustaa amorfista jauhetta. Sulfidia voidaan saada myös johtamalla rikkivetyä Pb(II)-suolojen liuoksiin; luonnossa se esiintyy lyijykiillon muodossa - galena.

Jännitesarjassa Pb on suurempi kuin vety (normaalit elektrodipotentiaalit ovat vastaavasti -0,126 V Pb = Pb 2+ + 2e ja +0,65 V Pb = Pb 4+ + 4e). Lyijy ei kuitenkaan syrjäytä vetyä laimeista kloorivety- ja rikkihapoista johtuen Pb:n H 2 -ylijännitteestä sekä niukkaliukoisen kloridin PbCl 2 ja sulfaatti PbSO 4 suojakalvojen muodostumisesta metallin pinnalle. Väkevä H 2SO 4 ja HCl vaikuttavat kuumennettaessa Pb:hen ja saadaan liukoisia kompleksisia yhdisteitä, joiden koostumus on Pb (HSO 4) 2 ja H 2 [PbCl 4]. Typpi-, etikka- ja myös jotkut orgaaniset hapot (esimerkiksi sitruunahappo) liuottavat lyijyä muodostaen Pb(II)-suoloja. Vesiliukoisuuden mukaan suolat jaetaan liukoisiin (lyijyasetaatti, nitraatti ja kloraatti), heikosti liukeneviin (kloridi ja fluoridi) ja liukenemattomiin (sulfaatti, karbonaatti, kromaatti, fosfaatti, molybdaatti ja sulfidi). Pb(IV)-suoloja voidaan saada elektrolyysillä Pb(II)-suolojen vahvasti happamaksi tehtyjä H2S04-liuoksia; tärkeimmät Pb (IV) suoloista ovat sulfaatti Pb (SO 4) 2 ja asetaatti Pb (C 2 H 3 O 2) 4. Pb (IV) suolat pyrkivät lisäämään ylimääräisiä negatiivisia ioneja muodostaen kompleksisia anioneja, esimerkiksi plumbaatteja (PbO 3) 2- ja (PbO 4) 4-, klooriplumbaatteja (PbCl 6) 2-, hydroksoplumbaatteja [Pb (OH) 6 ] 2- ja muut. Emäksisten alkalien väkevät liuokset reagoivat kuumennettaessa Pb:n kanssa vapauttaen vetyä ja X 2 -tyypin hydroksoplumbiitteja [Pb(OH) 4].

Johdon saaminen. Metallilyijyä saadaan PbS:n hapettavalla pasulla, jota seuraa PbO pelkistys raaka-Pb:ksi ("werkble") ja jälkimmäisen raffinointi (puhdistus). Konsentraatin hapettava pasutus suoritetaan jatkuvatoimisissa sintraushihnakoneissa. PbS:n polton aikana reaktio vallitsee:

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

Lisäksi saadaan myös vähän PbSO 4 -sulfaattia, joka muunnetaan PbSiO 3 -silikaatiksi, jota varten seokseen lisätään kvartsihiekkaa. Samalla hapettuvat myös epäpuhtauksina olevat muiden metallien (Cu, Zn, Fe) sulfidit. Polton seurauksena sulfidien jauheseoksen sijaan saadaan agglomeraatti - huokoinen sintrattu jatkuva massa, joka koostuu pääasiassa oksideista PbO, CuO, ZnO, Fe 2 O 3. Agglomeraatin palaset sekoitetaan koksin ja kalkkikiven kanssa ja tämä seos ladataan vesivaippauuniin, johon syötetään paineen alaisena ilmaa alhaalta putkien ("hormien") kautta. Koksi ja hiilimonoksidi (II) pelkistävät PbO:n Pb:ksi jo matalissa lämpötiloissa (jopa 500 °C). Korkeammissa lämpötiloissa tapahtuu seuraavat reaktiot:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

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

Zn- ja Fe-oksidit muuttuvat osittain ZnSiO 3:ksi ja FeSiO 3:ksi, jotka yhdessä CaSiO 3:n kanssa muodostavat kuonan, joka kelluu pintaan. Lyijyoksidit pelkistyvät metalliksi. Raaka lyijy sisältää 92-98 % Pb, loput - Cu, Ag (joskus Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe epäpuhtauksia. Cu:n ja Fe:n epäpuhtaudet poistetaan seigeroimalla. Sn:n, As:n, Sb:n poistamiseksi ilmaa puhalletaan sulan metallin läpi. Ag (ja Au) erotetaan lisäämällä Zn:ää, joka muodostaa "sinkkivaahdon", joka koostuu Zn:n yhdisteistä Ag:n (ja Au:n) kanssa, kevyempi kuin Pb ja sulaa 600-700 °C:ssa. Ylimääräinen Zn poistetaan sulasta Pb:stä ilman, höyryn tai kloorin kautta. Bi:n poistamiseksi nestemäiseen Pb:hen lisätään Ca tai Mg, jolloin saadaan matalassa lämpötilassa sulavia yhdisteitä Ca3Bi2 ja Mg3Bi2. Näillä menetelmillä jalostettu lyijy sisältää 99,8-99,9 % Pb:tä. Lisäpuhdistus suoritetaan elektrolyysillä, jolloin puhtaus on vähintään 99,99 %.

Lyijyn käyttö. Lyijyä käytetään laajalti lyijyakkujen valmistuksessa, käytetään tehdaslaitteiden valmistukseen, kestää aggressiivisia kaasuja ja nesteitä. Lyijy absorboi voimakkaasti y-säteitä ja röntgensäteitä, minkä vuoksi sitä käytetään suojamateriaalina niiden vaikutukselta (radioaktiivisten aineiden säilytysastiat, röntgenhuoneen laitteet jne.). Suuria määriä lyijyä käytetään sähkökaapeleiden vaippojen valmistukseen, jotka suojaavat niitä korroosiolta ja mekaanisilta vaurioilta. Monet lyijylejeeringit valmistetaan lyijystä. Lyijyoksidia PbO viedään kide- ja optiseen lasiin korkean taitekertoimen omaavien materiaalien saamiseksi. Minium, kromaatti (keltainen kruunu) ja emäksinen lyijykarbonaatti (lyijyvalkoinen) ovat rajoitetusti käytettyjä pigmenttejä. Lyijykromaatti on hapettava aine, jota käytetään analyyttisessä kemiassa. Atsidi ja styfiaatti (trinitroresorsinaatti) ovat sytyttäviä räjähteitä. Tetraetyylilyijy on nakutusta estävä aine. Lyijyasetaatti toimii indikaattorina H 2 S:n havaitsemisessa. Isotooppimerkkiaineina käytetään 204 Pb:tä (stabiili) ja 212 Pb:tä (radioaktiivinen).

Lyijyä kehossa. Kasvit imevät lyijyä maaperästä, vedestä ja ilmakehän laskeumasta. Lyijy pääsee ihmiskehoon ruoan (noin 0,22 mg), veden (0,1 mg), pölyn (0,08 mg) mukana. Ihmisille turvallinen päivittäinen lyijyn saanti on 0,2-2 mg. Se erittyy pääasiassa ulosteen kanssa (0,22-0,32 mg), vähemmän virtsaan (0,03-0,05 mg). Ihmiskeho sisältää keskimäärin noin 2 mg lyijyä (joissakin tapauksissa jopa 200 mg). Teollisuusmaiden asukkailla kehon lyijypitoisuus on korkeampi kuin maatalousmaiden asukkailla, kaupunkilaisilla korkeampi kuin maaseutualueilla. Lyijyn päävarasto on luuranko (90 % elimistön lyijyn kokonaismäärästä): 0,2-1,9 µg/g kerääntyy maksaan; veressä - 0,15-0,40 mcg / ml; hiuksissa - 24 mcg / g, maidossa - 0,005-0,15 mcg / ml; löytyy myös haimasta, munuaisista, aivoista ja muista elimistä. Lyijyn pitoisuus ja jakautuminen eläimen kehossa ovat lähellä ihmisillä todettuja. Lyijyn pitoisuuden lisääntyessä ympäristössä sen laskeutuminen luihin, hiuksiin ja maksaan lisääntyy.

Myrkytys lyijyllä ja sen yhdisteillä on mahdollista malmien louhinnassa, lyijyn sulatuksessa, lyijymaalien valmistuksessa, painatuksessa, keramiikassa, kaapelin valmistuksessa, tetraetyylilyijyn valmistuksessa ja käytössä jne. Kotitalouksien myrkytys tapahtuu harvoin ja sitä havaitaan kun syödään tuotteita, jotka on säilytetty keramiikassa, lasitetussa punaisella lyijyllä tai lithargilla. Lyijy ja sen epäorgaaniset yhdisteet aerosolien muodossa tunkeutuvat elimistöön pääasiassa läpi Airways, vähemmässä määrin kautta Ruoansulatuskanava ja iho. Lyijy kiertää veressä erittäin dispergoituneiden kolloidien - fosfaattien ja albuminaattien - muodossa. Lyijy erittyy pääasiassa suoliston ja munuaisten kautta. Myrkytyksen kehittymiseen vaikuttavat porfyriini-, proteiini-, hiilihydraatti- ja fosfaattiaineenvaihdunta, C- ja B 1 -vitamiinin puutos, keskus- ja autonomisen hermoston toiminnalliset ja orgaaniset muutokset sekä lyijyn toksinen vaikutus luuytimeen. Myrkytys voi olla piilevää (ns. kuljetus), esiintyä lievässä, kohtalaisessa ja vaikeassa muodossa.

Yleisimmät merkit lyijymyrkytyksestä: reunus (lila-liuskekivivärinen kaistale) ikenien reunaa pitkin, maanläheinen-vaalea väri iho; retikulosytoosi ja muut muutokset veressä, lisääntyneet porfyriinipitoisuudet virtsassa, lyijyn esiintyminen virtsassa 0,04-0,08 mg/l tai enemmän jne. Hermoston vaurio ilmenee voimattomuudena, vaikeissa muodoissa - enkefalopatia, halvaus (pääasiassa käden ja sormien ojentajalihakset), polyneuriitti. Ns. lyijykoliikkiin liittyy voimakkaita kouristelevia vatsakipuja, ummetusta, jotka kestävät useista tunteista 2-3 viikkoon; usein koliikkiin liittyy pahoinvointia, oksentelua, verenpaineen nousua, kehon lämpötilaa 37,5-38 ° C: een asti. Kroonisessa myrkytyksessä maksan, sydän- ja verisuonijärjestelmän vauriot, endokriiniset toimintahäiriöt (esimerkiksi naisilla - keskenmenot, dysmenorrea, menorragia ja muut) ovat mahdollisia. Immunobiologisen reaktiivisuuden estäminen lisää yleistä sairastuvuutta.

Lyijy on kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 82 ja symboli Pb (latinan sanasta plumbum - harkko). Se on raskasmetalli, jonka tiheys on suurempi kuin useimpien tavanomaisten materiaalien; lyijy on pehmeää, muokattavaa ja sulaa suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa. Juuri leikatussa lyijyssä on sinertävänvalkoinen sävy; se himmenee himmeän harmaaksi joutuessaan alttiiksi ilmalle. Lyijyllä on toiseksi suurin atomiluku klassisen stabiileista alkuaineista ja se on raskaampien alkuaineiden kolmen tärkeimmän hajoamisketjun lopussa. Lyijy on suhteellisen ei-reaktiivinen siirtymän jälkeinen elementti. Sen heikko metallinen luonne on esimerkki sen amfoteerisesta luonteesta (lyijy ja lyijyoksidit reagoivat sekä happojen että emästen kanssa) ja taipumus muodostaa kovalenttisia sidoksia. Lyijyyhdisteet ovat yleensä hapetustilassa +2 mieluummin kuin +4, tyypillisesti hiiliryhmän kevyempien jäsenten kanssa. Poikkeukset rajoittuvat pääasiassa orgaanisiin yhdisteisiin. Kuten tämän ryhmän kevyemmät jäsenet, lyijy pyrkii sitoutumaan itsensä kanssa; se voi muodostaa ketjuja, renkaita ja monitahoisia rakenteita. Lyijyä uutetaan helposti lyijymalmeista, ja Länsi-Aasian esihistorialliset ihmiset tunsivat sen jo. Pääasiallinen lyijyn malmi, galenia, sisältää usein hopeaa, ja kiinnostus hopeaa kohtaan vaikutti lyijyn laajamittaiseen louhintaan ja käyttöön antiikin Roomassa. Lyijyn tuotanto väheni Rooman valtakunnan kaatumisen jälkeen ja saavutti saman tason vasta teollisessa vallankumouksessa. Tällä hetkellä maailman lyijyntuotanto on noin kymmenen miljoonaa tonnia vuodessa; jalostuksen jälkituotannon osuus tästä määrästä on yli puolet. Lyijyllä on useita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä hyödyllisen: korkea tiheys, alhainen sulamispiste, sitkeys ja suhteellinen inertti hapettumiselle. Yhdessä suhteellisen runsauden ja alhaisten kustannusten kanssa nämä tekijät ovat johtaneet lyijyn laajaan käyttöön rakentamisessa, putkistoissa, akuissa, luoteissa, painoissa, juotteissa, tinassa, sulavissa metalliseoksissa ja säteilysuojauksissa. 1800-luvun lopulla lyijy tunnustettiin erittäin myrkylliseksi, ja sen jälkeen sen käyttö on lopetettu. Lyijy on hermomyrkky, joka kerääntyy pehmytkudoksiin ja luihin vaurioittaen hermostoa ja aiheuttaen aivo- ja verihäiriöitä nisäkkäillä.

Fyysiset ominaisuudet

Atomiominaisuudet

Lyijyatomissa on 82 elektronia, jotka on järjestetty elektroniseen konfiguraatioon 4f145d106s26p2. Yhdistetty ensimmäinen ja toinen ionisaatioenergia - kahden 6p elektronin poistamiseen tarvittava kokonaisenergia - on lähellä tinan, lyijyn ylimmän naapurin hiiliryhmän energiaa. Se on epätavallista; ionisaatioenergiat laskevat yleensä ryhmässä, kun elementin ulommat elektronit tulevat kauemmaksi ytimestä ja pienemmät kiertoradat suojaavat niitä paremmin. Ionisaatioenergioiden samankaltaisuus johtuu lantanidien vähenemisestä - alkuaineiden säteiden pienenemisestä lantaanista (atominumero 57) lutetiumiin (71) ja suhteellisen pienistä alkuaineiden säteistä hafniumin (72) jälkeen. Tämä johtuu ytimen huonosta suojauksesta lantanidielektroneilla. Lyijyn neljä ensimmäistä ionisaatioenergiaa yhteenlaskettuina ylittävät tinan ionisaatioenergiat, toisin kuin ajoittain ennustetaan. Relativistiset vaikutukset, jotka tulevat merkittäviksi raskaammissa atomeissa, vaikuttavat tähän käyttäytymiseen. Eräs tällainen vaikutus on inertti parivaikutus: lyijyn 6s-elektronit ovat haluttomia osallistumaan sitoutumiseen, mikä tekee kiteisen lyijyn lähimpien atomien välisestä etäisyydestä epätavallisen pitkän. Kevyemmät lyijyhiiliryhmät muodostavat stabiileja tai metastabiileja allotrooppeja, joilla on tetraedrisesti koordinoitu ja kovalenttisesti sidottu timanttikuutiorakenne. Niiden ulompien s- ja p-orbitaalien energiatasot ovat riittävän lähellä, jotta ne voivat sekoittua neljän sp3-hybridiorbitaalin kanssa. Lyijyssä inertti parivaikutus kasvattaa sen s- ja p-orbitaalien välistä etäisyyttä, eikä aukkoa voida ylittää energialla, joka vapautuu lisäsidoksilla hybridisaation jälkeen. Toisin kuin timanttikuutiorakenne, lyijy muodostaa metallisidoksia, joissa vain p-elektroneja siirretään ja jaetaan Pb2+-ionien kesken. Siksi lyijyllä on pintakeskeinen kuutiorakenne, kuten samankokoiset kaksiarvoiset metallit, kalsium ja strontium.

Suuret volyymit

Puhtaalla lyijyllä on kirkkaan hopeanhohtoinen väri, jossa on aavistus sinistä. Se tummuu joutuessaan kosketuksiin kostean ilman kanssa, ja sen sävy riippuu vallitsevista olosuhteista. Lyijyn tunnusomaisia ominaisuuksia ovat suuri tiheys, sitkeys ja korkea korroosionkestävyys (passivoinnista johtuen). Lyijyn tiheä kuutiorakenne ja suuri atomipaino johtavat 11,34 g/cm3:n tiheyteen, joka on suurempi kuin tavalliset metallit, kuten rauta (7,87 g/cm3), kupari (8,93 g/cm3) ja sinkki (7,14 g/cm3). ). Jotkut harvinaisemmista metalleista ovat tiheämpiä: volframi ja kulta ovat 19,3 g/cm3, kun taas osmiumin, tiheimmän metallin, tiheys on 22,59 g/cm3, mikä on lähes kaksi kertaa lyijyn tiheys. Lyijy on erittäin pehmeä metalli, jonka Mohs-kovuus on 1,5; sitä voi raapia kynsillä. Se on melko muokattava ja jonkin verran taipuisa. Lyijyn bulkkimoduuli, joka mittaa sen puristuvuuden helppoutta, on 45,8 GPa. Vertailun vuoksi alumiinin bulkkimoduuli on 75,2 GPa; kupari - 137,8 GPa; ja pehmeä teräs - 160-169 GPa. Vetolujuus 12-17 MPa:ssa on alhainen (6 kertaa korkeampi alumiinille, 10 kertaa suurempi kuparille ja 15 kertaa korkeampi pehmeälle teräkselle); sitä voidaan parantaa lisäämällä pieni määrä kuparia tai antimonia. Lyijyn sulamispiste, 327,5 °C (621,5 °F), on alhainen useimpiin metalleihin verrattuna. Sen kiehumispiste on 1749 °C (3180 °F) ja se on alhaisin hiiliryhmän alkuaineista. Lyijyn sähkövastus 20 °C:ssa on 192 nanometriä, mikä on lähes suuruusluokkaa suurempi kuin muiden teollisuusmetallien (kupari 15,43 nΩ m, kulta 20,51 nΩ m ja alumiini 24,15 nΩ m). Lyijy on suprajohde alle 7,19 K:n lämpötiloissa, mikä on kaikkien tyypin I suprajohteiden korkein kriittinen lämpötila. Lyijy on kolmanneksi suurin alkuainesuprajohde.

Lyijy-isotoopit

Luonnollinen lyijy koostuu neljästä stabiilista isotoopista, joiden massaluvut ovat 204, 206, 207 ja 208, ja viidestä lyhytikäisestä radioisotoopista. Isotooppien suuri määrä on yhdenmukainen sen tosiasian kanssa, että lyijyatomien lukumäärä on parillinen. Lyijyssä on maaginen määrä protoneja (82), jolle ydinkuorimalli ennustaa tarkasti erityisen vakaan ytimen. Lyijy-208:ssa on 126 neutronia, toinen maaginen luku, joka saattaa selittää, miksi lyijy-208 on epätavallisen vakaa. Suuren atomilukunsa vuoksi lyijy on raskain alkuaine, jonka luonnollisia isotooppeja pidetään stabiileina. Tätä titteliä hallitsi aiemmin vismutti, jonka atominumero on 83, kunnes sen ainoa alkuisotooppi, vismutti-209, havaittiin vuonna 2003 hajoavan hyvin hitaasti. Lyijyn neljä vakaata isotooppia voisivat teoriassa läpikäydä alfahajoamisen elohopean isotoopeiksi, jotka vapauttavat energiaa, mutta tätä ei ole havaittu missään, ja ennustetut puoliintumisajat vaihtelevat välillä 1035-10189 vuotta. Kolmessa stabiilia isotooppia esiintyy kolmessa neljästä suuresta hajoamisketjusta: lyijy-206, lyijy-207 ja lyijy-208 ovat uraani-238:n, uraani-235:n ja torium-232:n lopullisia hajoamistuotteita. näitä hajoamisketjuja kutsutaan uraanisarjaksi, aktiniumsarjaksi ja toriumsarjaksi. Niiden isotooppipitoisuus luonnollisessa kivinäytteessä riippuu suuresti näiden kolmen uraanin ja toriumin emoisotoopin läsnäolosta. Esimerkiksi lyijy-208:n suhteellinen määrä voi vaihdella 52 %:sta normaaleissa näytteissä 90 %:iin toriummalmeissa, joten lyijyn standardiatomimassa ilmoitetaan vain yhdellä desimaalilla. Ajan myötä lyijy-206:n ja lyijy-207:n suhde lyijy-204:ään kasvaa, kun kahta edellistä täydentää raskaampien alkuaineiden radioaktiivinen hajoaminen, kun taas jälkimmäinen ei. tämä mahdollistaa lyijy-lyijysidokset. Kun uraani hajoaa lyijyksi, niiden suhteellinen määrä muuttuu; tämä on perusta uraanilyijylle. Pysyvien isotooppien lisäksi, jotka muodostavat lähes kaiken luonnossa esiintyvän lyijyn, on olemassa pieniä määriä useita radioaktiivisia isotooppeja. Yksi niistä on lyijy-210; vaikka sen puoliintumisaika on vain 22,3 vuotta, vain pieniä määriä tätä isotooppia löytyy luonnosta, koska lyijy-210 syntyy pitkällä hajoamissyklillä, joka alkaa uraani-238:sta (joka on ollut maapallolla miljardeja vuosia). Uraani-235:n, torium-232:n ja uraani-238:n hajoamisketjut sisältävät lyijyä-211, -212 ja -214, joten jälkiä kaikista kolmesta lyijy-isotoopista löytyy luonnostaan. Pienet lyijy-209-jäämät syntyvät hyvin harvinaisesta radium-223:n, yhden luonnonuraani-235:n tytärtuotteista, klusterin hajoamisesta. Lyijy-210 on erityisen hyödyllinen näytteiden iän tunnistamisessa mittaamalla sen suhde lyijy-206:een (molemmat isotoopit ovat läsnä samassa hajoamisketjussa). Lyijyn isotooppia syntetisoitiin yhteensä 43 kappaletta massaluvuilla 178-220. Lyijy-205 on stabiilin, sen puoliintumisaika on noin 1,5 × 107 vuotta. [I] Toiseksi stabiilin on lyijy-202, jonka puoliintumisaika on noin 53 000 vuotta, pidempi kuin minkään luonnollisesti esiintyvän radioisotoopin hiven. Molemmat ovat sukupuuttoon kuolleita radionuklideja, joita tuotettiin tähdissä yhdessä lyijyn pysyvien isotooppien kanssa, mutta jotka ovat hajonneet kauan sitten.

Kemia

Suuri määrä lyijyä, joka altistuu kostealle ilmalle, muodostaa suojakerroksen, jonka koostumus vaihtelee. Sulfiittia tai kloridia voi esiintyä myös kaupunki- tai meriympäristöissä. Tämä kerros tekee suuresta määrästä lyijyä tehokkaasti kemiallisesti inerttiä ilmassa. Hienoksi jauhettu lyijy, kuten monet metallit, on pyroforista ja palaa sinertävänvalkoisella liekillä. Fluori reagoi lyijyn kanssa huoneenlämpötilassa muodostaen lyijy(II)fluoridia. Reaktio kloorin kanssa on samanlainen, mutta vaatii kuumennusta, koska tuloksena oleva kloridikerros vähentää alkuaineiden reaktiivisuutta. Sula lyijy reagoi kalkogeenien kanssa muodostaen lyijy(II)kalkogenideja. Laimea rikkihappo ei hyökkää lyijymetalliin, vaan se liukenee tiivistetyssä muodossa. Se reagoi hitaasti suolahapon kanssa ja voimakkaasti typpihappo typen oksideja ja lyijy(II)nitraattia. Orgaaniset hapot, kuten etikkahappo, liuottavat lyijyä hapen läsnä ollessa. Väkevät emäkset liuottavat lyijyä ja muodostavat plumbiteja.

epäorgaaniset yhdisteet

Lyijyllä on kaksi päähapetustilaa: +4 ja +2. Neliarvoinen tila on yhteinen hiiliryhmälle. Kaksiarvoinen tila on harvinainen hiilelle ja piille, merkityksetön germaniumille, tärkeä (mutta ei vallitseva) tinalle ja tärkeämpi lyijylle. Tämä johtuu relativistisista vaikutuksista, erityisesti inerttien parien vaikutuksesta, joka ilmenee, kun lyijyn ja oksidi-, halogenidi- tai nitridianionien elektronegatiivisuudessa on suuri ero, mikä johtaa merkittäviin osittaisiin positiivisiin lyijyn varauksiin. Tämän seurauksena niitä on enemmän voimakas puristus 6s lyijyn kiertoradat kuin 6p orbitaalit, mikä tekee lyijystä melko inerttiä ioniyhdisteissä. Tämä pätee vähemmän yhdisteisiin, joissa lyijy muodostaa kovalenttisia sidoksia samankaltaisten elektronegatiivisten alkuaineiden, kuten organoleptisten yhdisteiden hiilen, kanssa. Tällaisissa yhdisteissä 6s- ja 6p-orbitaalit ovat samankokoisia, ja sp3-hybridisaatio on edelleen energeettisesti suotuisa. Lyijy, kuten hiili, on pääasiassa neliarvoista tällaisissa yhdisteissä. Suhteellisen suuri ero elektronegatiivisuudessa lyijyn (II):n 1,87 ja lyijyn (IV) välillä on 2,33. Tämä ero korostaa +4-hapetustilan stabiilisuuden kasvun kääntymistä hiilen pitoisuuden pienentyessä; Vertailun vuoksi tinan arvot ovat 1,80 hapetustilassa +2 ja 1,96 tilassa +4.

Lyijy(II)-yhdisteet ovat ominaisia ei- orgaaninen kemia johtaa. Jopa vahvat hapettimet, kuten fluori ja kloori, reagoivat lyijyn kanssa huoneenlämpötilassa muodostaen vain PbF2:ta ja PbCl2:ta. Useimmat niistä ovat vähemmän ionisia kuin muut metalliyhdisteet ja ovat siksi suurelta osin liukenemattomia. Lyijy(II)-ionit ovat tavallisesti värittömiä liuoksessa ja hydrolysoituvat osittain muodostaen Pb(OH)+:n ja lopuksi Pb4(OH)4:n (jossa hydroksyyli-ionit toimivat siltaligandeina). Toisin kuin tina(II)-ionit, ne eivät ole pelkistäviä aineita. Menetelmät Pb2+-ionin läsnäolon tunnistamiseksi vedessä perustuvat yleensä lyijy(II)kloridin saostukseen laimealla kloorivetyhapolla. Koska kloridisuola liukenee heikosti veteen, lyijy(II)sulfidia yritetään sitten saostaa kuplittamalla rikkivetyä liuoksen läpi. Lyijymonoksidia on kaksi polymorfia: punainen α-PbO ja keltainen β-PbO, jälkimmäinen on stabiili vain yli 488 °C:ssa. Se on yleisimmin käytetty lyijyyhdiste. Lyijyhydroksidi (II) voi esiintyä vain liuoksessa; sen tiedetään muodostavan plumbite-anioneja. Lyijy reagoi yleensä raskaampien kalkogeenien kanssa. Lyijysulfidi on puolijohde-, valojohde- ja erittäin herkkä infrapunailmaisin. Kaksi muuta kalkogenidia, lyijy-selenidi ja lyijy-telluridi, ovat myös valonjohtajia. Ne ovat epätavallisia siinä mielessä, että niiden väri muuttuu vaaleammaksi mitä matalampi ryhmä on. Lyijydihalogenidit on kuvattu hyvin; niihin sisältyvät diastatidi ja sekahalogenidit, kuten PbFCl. Jälkimmäisen suhteellinen liukenemattomuus on käyttökelpoinen perusta fluorin gravimetriseen määritykseen. Difluoridi oli ensimmäinen kiinteä ioneja johtava yhdiste, joka löydettiin (Michael Faraday vuonna 1834). Muut dihalogenidit hajoavat joutuessaan alttiiksi ultraviolettivalolle tai näkyvälle valolle, erityisesti dijodidi. Useita lyijyn pseudohalogenideja tunnetaan. Lyijy(II)-lomakkeet suuri määrä, kuten n5n-ketjun 2-, 4- ja anioni. Lyijy(II)sulfaatti on veteen liukenematon, kuten muidenkin raskaiden kaksiarvoisten kationien sulfaatit. Lyijy(II)nitraatti ja lyijy(II)asetaatti ovat hyvin liukoisia, ja tätä käytetään muiden lyijyyhdisteiden synteesissä.

Epäorgaanisia lyijy(IV)-yhdisteitä tunnetaan useita, ja ne ovat yleensä vahvoja hapettimia tai esiintyvät vain vahvasti happamissa liuoksissa. Lyijy(II)oksidi antaa sekaoksidin, kun se hapetetaan edelleen, Pb3O4. Sitä kuvataan lyijy(II, IV)oksidiksi tai rakenteellisesti 2PbO PbO2:ksi ja se on tunnetuin sekavalenssilyijyyhdiste. Lyijydioksidi on voimakas hapetin, joka pystyy hapettamaan suolahapon kloorikaasuksi. Tämä johtuu siitä, että odotettu tuotettava PbCl4 on epästabiili ja hajoaa spontaanisti PbCl2:ksi ja Cl2:ksi. Lyijymonoksidin tapaan lyijydioksidi pystyy muodostamaan vaahdotettuja anioneja. Lyijydisulfidi ja lyijydiselenidi ovat stabiileja korkeissa paineissa. Lyijytetrafluoridi, keltainen kiteinen jauhe, on stabiili, mutta vähäisemmässä määrin kuin difluoridi. Lyijytetrakloridi (keltainen öljy) hajoaa huoneenlämpötilassa, lyijytetrabromidi on vielä vähemmän stabiili, ja lyijytetrajodidin olemassaolo on kiistanalainen.

Muut hapetustilat

Jotkut lyijyyhdisteet esiintyvät muissa hapetusasteissa kuin +4 tai +2. Lyijy(III) voidaan saada välituotteena lyijy(II):n ja lyijy(IV):n välillä suuremmissa organoleptisissa komplekseissa; tämä hapetustila on epästabiili, koska sekä lyijy(III)-ioni että sitä sisältävät suuremmat kompleksit ovat radikaaleja. Sama koskee lyijyä (I), jota löytyy tällaisista lajeista. Useita lyijyn sekaoksideja (II, IV) tunnetaan. Kun Pb02:ta kuumennetaan ilmassa, siitä tulee Pb12O19 293 °C:ssa, Pb12O17 351 °C:ssa, Pb304 374 °C:ssa ja lopuksi PbO 605 °C:ssa. Toinen seskvioksidi, Pb2O3, voidaan saada korkeassa paineessa yhdessä useiden ei-stoikiometristen faasien kanssa. Monissa näistä on viallisia fluoriittirakenteita, joissa jotkin happiatomit on korvattu tyhjillä: PbO:lla voidaan katsoa olevan tämä rakenne, jolloin jokainen vaihtoehtoinen happiatomikerros puuttuu. Negatiiviset hapetustilat voivat esiintyä Zintl-faaseina, kuten joko Ba2Pb:n tapauksessa, jossa lyijy on muodollisesti lyijy(-IV), tai kuten happiherkkien rengas- tai monitahoisten klusteri-ionien, kuten trigonaalisen bipyramidaalisen ionin Pb52-i tapauksessa. , jossa kaksi lyijyatomia - lyijy (- I) ja kolme - lyijy (0). Tällaisissa anioneissa kukin atomi on monitahoisessa kärjessä ja muodostaa kaksi elektronia kuhunkin kovalenttiseen sidokseen sp3-hybridiorbitaalien reunalla, ja kaksi muuta ovat ulompi yksittäinen pari. Ne voidaan muodostaa nestemäisessä ammoniakissa pelkistämällä lyijyä natriumilla.

Orgaaninen lyijy

Lyijy voi muodostaa moninkertaisia ketjuja, ominaisuus, joka jakaa kevyemmän homologinsa, hiilen, kanssa. Sen kyky tehdä tämä on paljon pienempi, koska Pb-Pb-sidoksen energia on kolme ja puoli kertaa pienempi kuin C-C-sidoksen. Lyijy voi itsessään muodostaa metalli-metalli-sidoksia kolmanteen kertaluokkaan asti. Hiilen kanssa lyijy muodostaa lyijyorgaanisia yhdisteitä, jotka ovat samanlaisia, mutta yleensä vähemmän stabiileja kuin tyypilliset orgaaniset yhdisteet (johtuen Pb-C-sidoksen heikkoudesta). Tämä tekee lyijyn organometallista kemiaa paljon vähemmän leveäksi kuin tinan. Lyijy muodostaa pääasiassa orgaanisia yhdisteitä (IV), vaikka muodostuminen alkaisikin epäorgaanisilla lyijy (II) reagensseilla; Organolaatti(II)-yhdisteitä tunnetaan hyvin vähän. Parhaiten luonnehditut poikkeukset ovat Pb 2 ja Pb (η5-C5H5)2. Yksinkertaisimman orgaanisen yhdisteen, metaanin, lyijyanalogi on plumbaani. Plumbania voidaan saada metallisen lyijyn ja atomivedyn välisessä reaktiossa. Kaksi yksinkertaista johdannaista, tetrametyyliadiini ja tetraetyyliidelidi, ovat tunnetuimpia organoleadiyhdisteitä. Nämä yhdisteet ovat suhteellisen stabiileja: tetraetylidi alkaa hajota vasta 100 °C:ssa tai joutuessaan alttiiksi auringonvalolle tai ultraviolettisäteilylle. (Tetrafenyylilyijy on vieläkin lämpöstabiilimpaa, ja se hajoaa 270 °C:ssa.) Natriummetallin kanssa lyijy muodostaa helposti ekvimolaarisen seoksen, joka reagoi alkyylihalogenidien kanssa muodostaen organometallisia yhdisteitä, kuten tetraetylidiä. Myös monien orgaanisten yhdisteiden hapettavaa luonnetta hyödynnetään: lyijytetraasetaatti on tärkeä laboratorioreagenssi hapetuksessa orgaanisessa kemiassa, ja tetraetyylielidia on tuotettu suurempia määriä kuin muita organometalliyhdisteitä. Muut orgaaniset yhdisteet ovat kemiallisesti vähemmän stabiileja. Monille orgaanisille yhdisteille ei ole lyijyanalogia.

Alkuperä ja levinneisyys

Avaruudessa

Lyijyn runsaus hiukkasta kohden aurinkokunnassa on 0,121 ppm (miljardia). Tämä luku on kaksi ja puoli kertaa korkeampi kuin platinalla, kahdeksan kertaa korkeampi kuin elohopealla ja 17 kertaa suurempi kuin kullalla. Lyijyn määrä universumissa kasvaa hitaasti, kun raskaimmat atomit (jotka kaikki ovat epävakaita) hajoavat vähitellen lyijyksi. Lyijyn määrä aurinkokunnassa on lisääntynyt noin 0,75 % sen muodostumisesta 4,5 miljardia vuotta sitten. Aurinkokunnan isotooppien runsaustaulukko osoittaa, että lyijyä on suhteellisen korkeasta atomimäärästään huolimatta runsaammin kuin useimmat muut alkuaineet. atomiluvut yli 40. Alkuperäinen lyijy, joka sisältää isotoopit lyijy-204, lyijy-206, lyijy-207 ja lyijy-208-, syntyi pääasiassa tähdissä tapahtuvien toistuvien neutronien sieppausprosessien seurauksena. Kaksi pääasiallista kaappaustilaa ovat s- ja r-prosessit. S-prosessissa (s tarkoittaa "hidasta") sieppaukset erotetaan vuosien tai vuosikymmenten välein, jolloin vähemmän vakaat ytimet pääsevät läpi beetahajoamisen. Tallium-203:n vakaa ydin voi vangita neutronin ja muuttua tallium-204:ksi; tämä aine käy läpi beetahajoamista, jolloin saadaan stabiili lyijy-204; kun toinen neutroni vangitaan, siitä tulee lyijy-205, jonka puoliintumisaika on noin 15 miljoonaa vuotta. Lisäkaappaukset johtavat lyijy-206, lyijy-207 ja lyijy-208 muodostumiseen. Kun toinen neutroni vangitsee, lyijy-208 muuttuu lyijy-209:ksi, joka hajoaa nopeasti vismutti-209:ksi. Kun toinen neutroni vangitaan, vismutti-209 muuttuu vismutti-210:ksi, jonka beeta hajoaa polonium-210:ksi ja jonka alfa hajoaa lyijyksi-206:ksi. Siksi sykli päättyy lyijy-206:een, lyijy-207:ään, lyijy-208:aan ja vismutti-209:ään. R-prosessissa (r tarkoittaa "nopeaa") sieppaukset ovat nopeampia kuin ytimet voivat hajota. Tämä tapahtuu ympäristöissä, joissa on korkea neutronitiheys, kuten supernova tai kahden neutronitähden fuusio. Neutronivuo voi olla luokkaa 1022 neutronia neliösenttimetriä sekunnissa. R-prosessi ei tuota yhtä paljon lyijyä kuin s-prosessi. Sillä on taipumus pysähtyä heti, kun neutronirikkaat ytimet saavuttavat 126 neutronin. Tässä vaiheessa neutronit sijaitsevat täydessä kuoressa atomin ytimessä, ja niiden lisääminen energeettisesti on vaikeampaa. Kun neutronivirta laantuu, niiden beetaytimet hajoavat stabiileiksi osmiumin, iridiumin ja platinan isotoopeiksi.

Maassa

Lyijy luokitellaan kalkofiiliksi Goldschmidtin luokituksen mukaan, mikä tarkoittaa, että sitä esiintyy yleensä yhdessä rikin kanssa. Sitä tavataan harvoin luonnollisessa metallimuodossaan. Monet lyijymineraalit ovat suhteellisen kevyitä, ja maapallon historian aikana ne ovat pysyneet maankuoressa sen sijaan, että ne olisivat uppoaneet syvemmälle maan sisäosiin. Tämä selittää suhteellisen korkean lyijypitoisuuden kuoressa, 14 ppm; se on 38. yleisin alkuaine kuoressa. Pääasiallinen lyijymineraali on galenia (PbS), jota löytyy pääasiassa sinkkimalmeista. Useimmat muut lyijymineraalit ovat jollain tavalla sukua galeenille; boulangeriitti, Pb5Sb4S11, on galeenista johdettu sekasulfidi; Anglesiitti, PbSO4, on galeenin hapettumistuote; ja serusiitti tai valkoinen lyijymalmi, PbCO3, on galeenin hajoamistuote. Arseeni, tina, antimoni, hopea, kulta, kupari ja vismutti ovat yleisiä lyijymineraalien epäpuhtauksia. Maailman johtavat resurssit ylittävät 2 miljardia tonnia. Merkittäviä lyijyesiintymiä on löydetty Australiasta, Kiinasta, Irlannista, Meksikosta, Perusta, Portugalista, Venäjältä ja Yhdysvalloista. Maailmanvarat - taloudellisesti kannattavia resursseja - vuonna 2015 olivat 89 miljoonaa tonnia, josta 35 miljoonaa on Australiassa, 15,8 miljoonaa Kiinassa ja 9,2 miljoonaa Venäjällä. Tyypilliset lyijyn taustapitoisuudet ilmakehässä eivät ylitä 0,1 µg/m3; 100 mg/kg maaperässä; ja 5 µg/l makeassa vedessä ja merivedessä.

Etymologia

Nykyaikainen englanninkielinen sana "lyijy" (lyijy) on germaanista alkuperää; se tulee keskienglannista ja vanhasta englannista (pituusaste vokaalin "e" yläpuolella, mikä tarkoittaa, että kyseisen kirjaimen vokaali on pitkä). Vanhanenglannin sana tulee hypoteettisesta rekonstruoidusta protogermaanisesta *lauda- ("lyijy") sanasta. Hyväksytyn kieliteorian mukaan tämä sana "synnytti" jälkeläisiä useilla germaanisilla kielillä, joilla on täsmälleen sama merkitys. Protogermaanisen *laudan alkuperä ei ole selvä kieliyhteisössä. Erään hypoteesin mukaan tämä sana on johdettu proto-indoeurooppalaisesta *lAudh- ("lyijy") sanasta. Toisen hypoteesin mukaan sana on lainasana protokelttilaisesta *ɸloud-io- ("lyijy"). Tämä sana liittyy latinan sanaan plumbum, joka antoi tälle alkuaineelle kemiallisen merkin Pb. Sana *ɸloud-io- voi olla myös protogermaanisen *bliwa- (joka tarkoittaa myös "lyijyä") lähde, josta saksalainen Blei on peräisin. Kemiallisen alkuaineen nimi ei liity saman kirjoituksen verbiin, joka on johdettu protogermaanisesta *layijan- ("johtaa").

Tarina

Tausta ja varhainen historia

Metalliset lyijyhelmet, jotka ovat peräisin vuodelta 7000-6500 eKr. Vähässä-Aasiassa, voivat olla ensimmäinen esimerkki metallin sulatuksesta. Tuolloin lyijyllä oli vähän käyttöä (jos ollenkaan) sen pehmeyden ja haalistumisen vuoksi ulkomuoto. Pääsyy lyijytuotannon leviämiseen oli sen yhdistäminen hopeaan, jota voidaan saada polttamalla galeenia (yleinen lyijymineraali). Muinaiset egyptiläiset käyttivät ensimmäisiä lyijyä kosmetiikassa, mikä levisi Muinainen Kreikka ja sen jälkeen. Egyptiläiset ovat saattaneet käyttää lyijyä upottajana kalaverkoissa sekä lasiteissa, laseissa, emaleissa ja koruissa. Useat hedelmällisen puolikuun sivilisaatiot käyttivät lyijyä kirjoitusmateriaalina, rahana ja rakentamisessa. Lyijyä käytettiin muinaisessa Kiinan kuninkaallisessa hovissa piristeenä, valuutana ja ehkäisyvälineenä. Indus-laakson sivilisaatiossa ja mesoamerikkalaisissa lyijyä käytettiin amulettien valmistukseen; Itä- ja Etelä-Afrikan kansat käyttivät lyijyä langan vetämisessä.

klassinen aikakausi

Koska hopeaa käytettiin laajalti koristemateriaalina ja vaihtovälineenä, lyijyä alettiin työstää Vähässä-Aasiassa vuodesta 3000 eKr. myöhemmin lyijyesiintymiä kehitettiin Egeanmeren ja Lorionin alueilla. Nämä kolme aluetta yhdessä hallitsivat louhitun lyijyn tuotantoa noin vuoteen 1200 eaa. Vuodesta 2000 eKr. foinikialaiset ovat työskennelleet Iberian niemimaan esiintymien parissa; vuoteen 1600 eaa lyijyä louhittiin Kyproksella, Kreikassa ja Sisiliassa. Rooman alueellinen laajentuminen Euroopassa ja Välimerellä sekä kaivosteollisuuden kehitys johtivat alueen suurimmaksi johtavaksi tuottajaksi klassisella aikakaudella, jonka vuotuinen tuotanto nousi 80 000 tonniin. Edeltäjänsä tavoin roomalaiset saivat lyijyä pääasiassa hopeansulatuksen sivutuotteena. Johtavat kaivostyöläiset olivat Keski-Eurooppa, Iso-Britannia, Balkanin maat, Kreikka, Anatolia ja Espanja, joiden osuus maailman lyijytuotannosta oli 40 %. Lyijyä käytettiin vesiputkien valmistukseen Rooman valtakunnassa; Tämän metallin latinalainen sana plumbum on lähde Englanninkielinen sana putkityöt (putkityöt). Metallin helppokäyttöisyys ja korroosionkestävyys on johtanut sen laajaan käyttöön muissa sovelluksissa, mukaan lukien lääkkeet, katto, valuutat ja sotilastarvikkeet. Sen ajan kirjoittajat, kuten Cato Vanhin, Columella ja Plinius Vanhin, suosittelivat lyijyastioita viiniin ja ruokaan lisättyjen makeutus- ja säilöntäaineiden valmistukseen. Lyijy antoi miellyttävän maun johtuen "lyijysokerin" muodostumisesta (lyijy(II)asetaatti), kun taas kupari- tai pronssiastiat saattoivat antaa ruoalle kitkerän maun verdigreen muodostumisen vuoksi. Tämä metalli oli ylivoimaisesti yleisin materiaali Klassisessa antiikissa, ja on tarkoituksenmukaista viitata (roomalaiseen) lyijyn aikakauteen. Lyijy oli roomalaisten yleisessä käytössä, kuten muovi meillä. Roomalainen kirjailija Vitruvius kertoi vaaroista, joita lyijy voi aiheuttaa terveydelle, ja nykyaikaiset kirjailijat ovat ehdottaneet, että lyijymyrkytyksellä oli tärkeä rooli Rooman valtakunnan rappeutumisessa.[l]Muut tutkijat ovat arvostelleet tällaisia väitteitä ja huomauttaneet esimerkiksi, että kaikki vatsakivut eivät johtuneet lyijymyrkytyksestä. Arkeologisen tutkimuksen mukaan Roomalainen lyijyputket lisäsivät lyijypitoisuuksia vesijohtovedessä, mutta sellainen vaikutus "tuskin olisi ollut todella haitallinen." Lyijymyrkytysten uhrit tulivat tunnetuksi Saturniineina pelottavan jumalten isän Saturnuksen mukaan. tämän yhteydessä lyijyä pidettiin kaikkien metallien "isänä". Hänen asemansa roomalaisessa yhteiskunnassa oli alhainen, koska hän oli helposti saatavilla ja halpa.

Tinan ja antimonin sekaannus

Klassisella aikakaudella (ja jopa 1600-luvulle asti) tina oli usein mahdoton erottaa lyijystä: roomalaiset kutsuivat lyijyä plumbum nigrumiksi ("musta lyijy") ja tinaa plumbum candidum ("kevyt lyijy"). Lyijyn ja tinan yhteys voidaan jäljittää myös muilla kielillä: sana "olovo" tarkoittaa tšekin kielellä "lyijyä", mutta venäjäksi sukua oleva tina tarkoittaa "tinaa". Lisäksi lyijy on läheistä sukua antimonille: molemmat alkuaineet esiintyvät yleensä sulfideina (galena ja stibniitti), usein yhdessä. Plinius kirjoitti väärin, että stibniitti tuottaa kuumennettaessa lyijyä antimonin sijaan. Esimerkiksi Turkissa ja Intiassa antimonin alkuperäinen persialainen nimi viittasi antimonisulfidiin tai lyijysulfidiin, ja joissakin kielissä, kuten venäjänä, sitä kutsuttiin antimoniksi.

Keskiaika ja renessanssi

Lyijyn louhinta Länsi-Euroopassa väheni Länsi-Rooman valtakunnan kaatumisen jälkeen, ja Arabian Iberia oli ainoa alue, jolla oli merkittävää lyijytuotantoa. Suurin lyijyn tuotanto oli Etelä- ja Itä-Aasiassa, erityisesti Kiinassa ja Intiassa, missä lyijyn louhinta lisääntyi voimakkaasti. Euroopassa lyijytuotanto alkoi elpyä vasta 1000- ja 1100-luvuilla, jolloin lyijyä käytettiin jälleen katto- ja putkistoissa. 1200-luvulta lähtien lyijyä käytettiin lasimaalausten luomiseen. Eurooppalaisessa ja arabialaisessa alkemian perinteessä lyijyä (eurooppalaisessa perinteessä Saturnuksen symboli) pidettiin epäpuhtaana perusmetallina, joka erottamalla, puhdistamalla ja tasapainottamalla sitä osat voidaan muuttaa puhtaaksi kullaksi. Tänä aikana lyijyä käytettiin yhä enemmän viinin saastuttamiseen. Tällaisten viinien käyttö kiellettiin paavin määräyksellä vuonna 1498, koska sitä pidettiin sopimattomana pyhissä riiteissä, mutta sen juonti jatkui, mikä johti joukkomyrkytyksiin 1700-luvun loppuun asti. Lyijy oli avainmateriaali osissa painokonetta, joka keksittiin noin 1440; painotyöntekijät hengittivät rutiininomaisesti lyijypölyä, mikä aiheutti lyijymyrkytyksen. Samoihin aikoihin keksittiin tuliaseet, ja vaikka lyijy olikin rautaa kalliimpaa, siitä tuli päämateriaali luotien valmistuksessa. Se oli vähemmän vaurioitunut rauta-asepiipuille, sen tiheys oli suurempi (edistäen parempaa nopeuden säilymistä) ja sen matalampi sulamispiste helpotti luotien valmistamista, koska ne voitiin valmistaa puutalla. Lyijyä venetsialaisen keramiikan muodossa käytettiin laajalti kosmetiikassa länsieurooppalaisen aristokratian keskuudessa, sillä valkaistuja kasvoja pidettiin vaatimattomuuden merkkinä. Tämä käytäntö laajeni myöhemmin valkoisiin peruukkeihin ja eyelinereihin ja katosi vasta Ranskan vallankumouksen aikana, 1700-luvun lopulla. Samanlainen muoti ilmestyi Japanissa 1700-luvulla geishojen ilmaantumisen myötä, käytäntö, joka jatkui koko 1900-luvun. "Valkoiset kasvot ilmensivät japanilaisten naisten hyvettä", kun taas lyijyä käytettiin yleisesti valkaisuaineena.

Euroopan ja Aasian ulkopuolella

Uudessa maailmassa lyijyä alettiin tuottaa pian eurooppalaisten uudisasukkaiden saapumisen jälkeen. Varhaisin kirjattu lyijyn tuotanto on peräisin vuodelta 1621 Englannin Virginian siirtokunnasta, neljätoista vuotta sen perustamisen jälkeen. Australiassa ensimmäinen siirtolaisten avaama kaivos mantereella oli lippulaivakaivos vuonna 1841. Afrikassa lyijyn louhinta ja sulatus tunnettiin Benue Taurassa ja Kongon ala-altaassa, missä lyijyä käytettiin kauppaan eurooppalaisten kanssa ja valuuttana 1600-luvulla, kauan ennen taistelua Afrikasta.

Teollinen vallankumous

1700-luvun jälkipuoliskolla teollinen vallankumous tapahtui Britanniassa ja sitten Manner-Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun lyijytuotanto ylitti Rooman tuotannon. Iso-Britannia oli johtava lyijyn tuottaja, mutta se menetti asemansa 1800-luvun puoliväliin mennessä kaivostensa ehtyessä ja lyijykaivostoiminnan kehittyessä Saksassa, Espanjassa ja Yhdysvalloissa. Vuoteen 1900 mennessä Yhdysvallat oli maailman johtava lyijyntuotannon valmistaja, ja muut Euroopan ulkopuoliset maat – Kanada, Meksiko ja Australia – aloittivat merkittävän lyijyntuotannon; tuotanto Euroopan ulkopuolella kasvoi. Suuri osa lyijykysynnästä tuli putkistoihin ja maaliin – lyijymaalia käytettiin silloin säännöllisesti. Tänä aikana useammat ihmiset (työväenluokka) joutuivat kosketuksiin metallien kanssa ja lyijymyrkytystapaukset lisääntyivät. Tämä johti tutkimukseen lyijyn saannin vaikutuksista kehoon. Lyijy osoittautui savumuodossaan vaarallisemmaksi kuin kiinteä metalli. Lyijymyrkytyksen ja kihdin välillä on havaittu yhteys; Brittiläinen lääkäri Alfred Baring Garrod totesi, että kolmasosa hänen kihtipotilaistaan oli putkimiehiä ja taiteilijoita. Kroonisen lyijyaltistuksen seurauksia, mukaan lukien mielenterveyshäiriöt, tutkittiin myös 1800-luvulla. Ensimmäiset lait lyijymyrkytysten esiintyvyyden vähentämiseksi tehtaissa säädettiin 1870- ja 1880-luvuilla Yhdistyneessä kuningaskunnassa.

uusi aika

Lisää todisteita lyijyn aiheuttamasta uhasta löydettiin 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa. Haittojen mekanismit on ymmärretty paremmin, ja lyijysokeus on myös dokumentoitu. Euroopan maat ja Yhdysvallat ovat ryhtyneet toimiin vähentääkseen lyijyn määrää, jonka kanssa ihmiset joutuvat kosketuksiin. Vuonna 1878 Yhdistynyt kuningaskunta otti käyttöön pakolliset tarkastukset tehtaissa ja nimitti tehtaan ensimmäisen lääketieteellisen tarkastajan vuonna 1898; Tämän seurauksena lyijymyrkytysten määrä väheni 25-kertaisesti vuodesta 1900 vuoteen 1944. Viimeinen suuri ihmisen altistuminen lyijylle oli tetraetyylieetterin lisääminen bensiiniin nakutusnestoaineena, mikä käytäntö syntyi Yhdysvalloissa vuonna 1921. Se poistettiin käytöstä Yhdysvalloissa ja Euroopan unionissa vuoteen 2000 mennessä. Useimmat Euroopan maat kielsivät lyijymaalin, jota käytetään yleisesti sen opasiteetin ja vedenkestävyyden vuoksi, sisustukseen sisätilojen koristeluun vuoteen 1930 mennessä. Vaikutus on ollut merkittävä: 1900-luvun viimeisellä neljänneksellä niiden ihmisten osuus, joilla on liiallinen veren lyijypitoisuus, putosi yli kolmesta neljäsosasta Yhdysvaltojen väestöstä hieman yli kahteen prosenttiin. 1900-luvun lopulla tärkein lyijytuote oli lyijyakku, joka ei aiheuttanut välitöntä uhkaa ihmisille. Vuosina 1960-1990 lyijyn tuotanto länsiblokissa kasvoi kolmanneksella. Globaalin lyijyntuotannon osuus itäblokissa kolminkertaistui 10 prosentista 30 prosenttiin vuodesta 1950 vuoteen 1990, jolloin Neuvostoliitto oli maailman suurin lyijyntuottaja 1970-luvun puolivälissä ja 1980-luvulla ja Kiina aloitti laajan lyijyntuotannon 20-luvun lopulla. vuosisadalla. Toisin kuin Euroopan kommunistiset maat, Kiina oli 1900-luvun puolivälissä enimmäkseen ei-teollistunut maa; vuonna 2004 Kiina ohitti Australian suurimmana lyijyn tuottajana. Kuten Euroopan teollistuminen, lyijy on vaikuttanut terveyteen Kiinassa.

Tuotanto

Lyijyn tuotanto kasvaa maailmanlaajuisesti, koska sitä käytetään lyijyakuissa. On olemassa kaksi päätuoteluokkaa: primaari, malmista; ja toissijainen, romusta. Vuonna 2014 alkutuotteista valmistettiin 4,58 miljoonaa tonnia lyijyä ja sekundäärituotteista 5,64 miljoonaa tonnia. Tänä vuonna Kiina, Australia ja Yhdysvallat nousivat kolmen suurimman louhitun lyijyrikasteen tuottajan kärkeen. Kolme parasta lyijyn tuottajaa ovat Kiina, Yhdysvallat ja Etelä-Korea. International Association of Metal Experts -järjestön vuonna 2010 julkaiseman raportin mukaan lyijyn kokonaiskäyttö, joka on kertynyt, vapautunut tai levinnyt ympäristöön maailmanlaajuisella tasolla asukasta kohden on 8 kg. Suuri osa tästä on kehittyneemmissä maissa (20-150 kg/asukas) vähemmän kehittyneissä maissa (1-4 kg/asukas). Primaarisen ja sekundäärisen lyijyn valmistusprosessit ovat samanlaiset. Eräät alkutuotantolaitokset täydentävät parhaillaan toimintaansa lyijylevyillä ja tämä suuntaus tulee lisääntymään tulevaisuudessa. Asianmukaisilla tuotantomenetelmillä kierrätettyä lyijyä ei voi erottaa neitsytlyijystä. Rakennusalan metalliromu on yleensä melko puhdasta ja sulatetaan uudelleen ilman sulatusta, vaikka joskus tarvitaan tislausta. Kierrätetyn lyijyn tuotanto on siten energiatarpeen kannalta halvempaa kuin primäärilyijyn tuotanto, usein 50 % tai enemmän.

Main

Suurin osa lyijymalmeista sisältää pienen prosenttiosuuden lyijyä (rikkaiden malmien tyypillinen lyijypitoisuus on 3–8 %), mikä on väkevöitävä talteen ottamista varten. Alkuprosessoinnin aikana malmit yleensä murskataan, erotetaan tiheät väliaineet, jauhetaan, vaahdotetaan ja kuivataan. Saatu konsentraatti, jonka lyijypitoisuus on 30-80 paino-% (tyypillisesti 50-60 %), muunnetaan sitten (epäpuhdaksi) lyijymetalliksi. On kaksi päätapaa tehdä tämä: kaksivaiheinen prosessi, johon kuuluu paahtaminen ja sen jälkeen poisto masuunista, joka suoritetaan erillisissä astioissa; tai suora prosessi, jossa konsentraatin uuttaminen tapahtuu yhdessä astiassa. Jälkimmäinen menetelmä on yleistynyt, vaikka edellinen on edelleen merkittävä.

Kaksivaiheinen prosessi

Ensin sulfiditiiviste pasutetaan ilmassa lyijysulfidin hapettamiseksi: 2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 malmi. Tämä raakalyijyoksidi pelkistetään koksiuunissa (taas epäpuhdaksi) metalliksi: 2 PbO + C → Pb + CO2. Epäpuhtaudet ovat pääasiassa arseenia, antimonia, vismuttia, sinkkiä, kuparia, hopeaa ja kultaa. Sula käsitellään jälkikaiuntauunissa ilmalla, höyryllä ja rikillä, mikä hapettaa epäpuhtaudet hopeaa, kultaa ja vismuttia lukuun ottamatta. Hapetuneet epäpuhtaudet kelluvat sulatteen päällä ja poistetaan. Metallinen hopea ja kulta poistetaan ja otetaan talteen taloudellisesti Parkes-prosessilla, jossa sinkkiä lisätään lyijyyn. Sinkki liuottaa hopeaa ja kultaa, jotka molemmat voidaan erottaa ja ottaa talteen ilman lyijyä sekoittamista. Vismutti vapauttaa hopeatonta lyijyä Betterton-Kroll-menetelmällä käsittelemällä sitä metallilla kalsiumilla ja magnesiumilla. Saadut vismuttipitoiset kuonat voidaan poistaa. Erittäin puhdasta lyijyä voidaan saada elektrolyyttisesti käsittelemällä sulatettua lyijyä Betts-prosessilla. Epäpuhtaat lyijyanodit ja puhtaat lyijykatodit asetetaan lyijyfluorisilikaatti (PbSiF6) -elektrolyyttiin. Sähköpotentiaalin käyttämisen jälkeen anodin epäpuhdas lyijy liukenee ja kerrostuu katodille, jolloin suurin osa epäpuhtauksista jää liuokseen.

suora prosessi

Tässä prosessissa lyijyharkko ja kuona saadaan suoraan lyijyrikasteista. Lyijysulfidikonsentraatti sulatetaan uunissa ja hapetetaan lyijymonoksidiksi. Hiiltä (koksia tai hiilikaasua) lisätään sulaan panokseen yhdessä juoksutteen kanssa. Siten lyijymonoksidi pelkistyy lyijymetalliksi lyijymonoksidipitoisen kuonan keskellä. Jopa 80 % lyijystä erittäin tiivistetyissä alkurikasteissa voidaan saada harkkojen muodossa; loput 20 % muodostavat runsaasti lyijymonoksidia sisältävää kuonaa. Heikkolaatuisten raaka-aineiden osalta kaikki lyijy voidaan hapettaa korkealaatuiseksi kuonaksi. Metallilyijyä valmistetaan edelleen korkealaatuisista (25-40 %) kuonasta polttamalla tai merenalaisen polttoaineen ruiskutuksen avulla, apukäyttöisellä sähköuunilla tai molempien menetelmien yhdistelmällä.

Vaihtoehtoja

Puhtaamman ja vähemmän energiaa kuluttavan lyijyn louhintaprosessin tutkimus jatkuu; sen suurin haittapuoli on, että joko liian paljon lyijyä häviää jätteenä tai vaihtoehtoiset menetelmät johtavat tuloksena olevan lyijymetallin korkeaan rikkipitoisuuteen. Hydrometallurginen uutto, jossa epäpuhtaat lyijyanodit upotetaan elektrolyyttiin ja puhdas lyijy kerrostetaan katodille, on tekniikka, jolla voi olla potentiaalia.

toissijainen menetelmä

Sulatus, joka on olennainen osa alkutuotantoa, jätetään usein väliin jälkituotannon aikana. Tämä tapahtuu vain, kun metallinen lyijy on hapettunut merkittävästi. Tämä prosessi on samanlainen kuin primäärinen louhinta masuunissa tai kiertouunissa, ja merkittävä ero on suurempi vaihtelu tuotoissa. Lyijysulatusprosessi on nykyaikaisempi menetelmä, joka voi toimia alkutuotannon jatkeena; käytettyjen lyijyakkujen akkutahna poistaa rikin käsittelemällä sitä alkalilla ja sitten prosessoimalla hiiliuunissa hapen läsnäollessa, jolloin muodostuu epäpuhdasta lyijyä, jossa antimoni on yleisin epäpuhtaus. Toissijaisen lyijyn kierrätys on samanlaista kuin primäärilyijyn kierrätys; Jotkut jalostusprosessit voidaan ohittaa kierrätetystä materiaalista ja sen mahdollisesta kontaminaatiosta riippuen, ja vismutti ja hopea hyväksytään yleisimmin epäpuhtauksiksi. Hävitettävän lyijyn lähteistä tärkeimmät lähteet ovat lyijyakut; lyijyputki, levy ja kaapelin vaippa ovat myös merkittäviä.

Sovellukset

Vastoin yleistä käsitystä puukynien grafiittia ei koskaan valmistettu lyijystä. Kun lyijykynä luotiin grafiitin käämitystyökaluksi, käytettyä tiettyä grafiitin tyyppiä kutsuttiin plumbagoksi (kirjaimellisesti lyijy- tai lyijyasettelulle).

alkeismuoto

Lyijymetallilla on useita hyödyllisiä mekaanisia ominaisuuksia, kuten suuri tiheys, alhainen sulamispiste, sitkeys ja suhteellinen inertisyys. Monet metallit ovat joissakin näistä näkökohdista lyijyä parempia, mutta ne ovat yleensä harvinaisempia ja vaikeampia erottaa malmeista. Lyijyn myrkyllisyys on johtanut joidenkin sen käyttötarkoitusten asteittaiseen lopettamiseen. Lyijyä on käytetty luotien valmistukseen niiden keksimisestä lähtien keskiajalla. Lyijy on edullista; sen alhainen sulamispiste tarkoittaa sitä kiväärin ammukset voidaan valaa minimaalisella teknisten laitteiden käytöllä; Lisäksi lyijy on tiheämpää kuin muut tavalliset metallit, mikä mahdollistaa paremman nopeuden säilymisen. On herännyt huoli siitä, että metsästyksessä käytetyt lyijyluodit voivat vahingoittaa ympäristöä. Sen suurta tiheyttä ja korroosionkestävyyttä on käytetty useissa vastaavissa sovelluksissa. Lyijyä käytetään kölinä laivoissa. Sen paino mahdollistaa sen, että se tasapainottaa tuulen purjeisiin kohdistuvaa viritystä; Koska se on niin tiheä, se vie vähän tilaa ja minimoi vedenkestävyyden. Lyijyä käytetään laitesukellusta estämään sukeltajan kykyä kellua. Vuonna 1993 Pisan kalteva tornin pohja stabiloitiin 600 tonnilla lyijyä. Korroosionkestävyyden vuoksi lyijyä käytetään merenalaisten kaapeleiden suojavaipana. Lyijyä käytetään arkkitehtuurissa. Lyijylevyjä käytetään kattomateriaaleina, verhouksissa, pinnoitteissa, vesikourujen ja syöksyputken liitosten valmistuksessa sekä kattokaiteissa. Lyijylistoja käytetään koristemateriaalina lyijylevyjen kiinnittämiseen. Lyijyä käytetään edelleen patsaiden ja veistosten valmistuksessa. Aiemmin lyijyä käytettiin usein tasapainottamaan auton pyöriä; ympäristösyistä tämä käyttö lopetetaan vaiheittain. Lyijyä lisätään kupariseoksiin, kuten messinkiin ja pronssiin, parantamaan niiden työstettävyyttä ja voitelevuutta. Koska lyijy ei käytännössä liukene kupariin, se muodostaa kovia pallosia epätäydellisyyksiin koko seoksessa, kuten raerajoissa. Pienillä pitoisuuksilla ja myös voiteluaineena pallot estävät halkeilua lejeeringin käytön aikana, mikä parantaa työstettävyyttä. Laakereissa käytetään kupariseoksia, joissa on korkeampi lyijypitoisuus. Lyijy voitelee ja kupari tukee. Suuren tiheyden, atomiluvun ja muovattavuuden vuoksi lyijyä käytetään esteenä äänen, tärinän ja säteilyn absorboimiseksi. Lyijyllä ei ole luonnollisia resonanssitaajuuksia, joten lyijylevyä käytetään äänistudioiden seinissä, lattioissa ja katoissa äänieristyskerroksena. Orgaaniset putket valmistetaan usein lyijyseoksesta, johon on sekoitettu vaihtelevia määriä tinaa kunkin putken sävyn säätelemiseksi. Lyijy on ydintieteessä ja röntgenkameroissa käytetty suojamateriaali: elektronit absorboivat gammasäteitä. Lyijyatomit ovat tiiviisti pakattuja ja niiden elektronitiheys on korkea; suuri atomiluku tarkoittaa, että atomia kohti on monta elektronia. Sulaa lyijyä on käytetty jäähdytysaineena lyijyjäähdytteisissä nopeissa reaktoreissa. Lyijyä käytettiin eniten 2000-luvun alussa lyijyakuissa. Akun reaktiot lyijyn, lyijydioksidin ja rikkihapon välillä tarjoavat luotettavan jännitelähteen. Akuissa oleva lyijy ei joudu suoraan ihmisten kosketuksiin, joten siihen liittyy pienempi myrkyllisyysuhka. Lyijyakkuja sisältäviä superkondensaattoreita on asennettu kilowatteina ja megawatteina Australiassa, Japanissa ja Yhdysvalloissa taajuudensäädössä, auringon tasoittamisessa ja muissa sovelluksissa. Näillä akuilla on litiumioniakkuja pienempi energiatiheys ja lataustehokkuus, mutta ne ovat huomattavasti halvempia. Lyijyä käytetään suurjännitekaapeleissa vaippamateriaalina estämään veden diffuusio lämmöneristyksen aikana; tämä käyttö vähenee, kun lyijy poistetaan asteittain. Jotkut maat ovat myös vähitellen luopumassa lyijyn käytöstä elektroniikkajuotteissa ympäristön saastumisen vähentämiseksi. ongelmajäte. Lyijy on yksi kolmesta museomateriaalien Oddi-testissä käytetystä metallista, joka auttaa havaitsemaan orgaanisia happoja, aldehydejä ja happamia kaasuja.

Liitännät

Lyijyyhdisteitä käytetään väriaineina, hapettimina, muoveina, kynttilöinä, lasina ja puolijohteina. Lyijypohjaisia väriaineita käytetään keraamisissa lasiteissa ja lasissa, erityisesti punaisissa ja keltaisissa. Lyijytetraasetaattia ja lyijydioksidia käytetään hapettimina orgaanisessa kemiassa. Lyijyä käytetään usein PVC-pinnoitteissa. sähköjohdot. Sitä voidaan käyttää kynttilän sydämessä pidemmän ja tasaisemman palamisen aikaansaamiseksi. Lyijyn myrkyllisyyden vuoksi eurooppalaiset ja pohjoisamerikkalaiset valmistajat käyttävät vaihtoehtoja, kuten sinkkiä. Lyijylasi koostuu 12-28 % lyijyoksidista. Se muuttaa lasin optisia ominaisuuksia ja vähentää ionisoivan säteilyn läpäisyä. Lyijypuolijohteita, kuten lyijy-telluridia, lyijyselenidia ja lyijyantimonidia, käytetään aurinkokennoissa ja infrapunailmaisimissa.

Biologiset ja ekologiset vaikutukset

Biologiset vaikutukset

Johtoa ei ole vahvistettu biologinen rooli. Sen esiintyvyys ihmiskehossa on aikuisella keskimäärin 120 mg - sen runsautta ylittävät vain sinkki (2500 mg) ja rauta (4000 mg) raskasmetalleista. Lyijysuolat imeytyvät elimistössä erittäin tehokkaasti. Pieni määrä lyijyä (1 %) varastoituu luihin; loput erittyvät virtsaan ja ulosteisiin muutaman viikon kuluessa altistumisesta. Lapsi pystyy poistamaan vain noin kolmanneksen lyijystä kehosta. Pitkäaikainen altistuminen lyijylle voi johtaa lyijyn bioakkumulaatioon.

Myrkyllisyys

Lyijy on erittäin myrkyllinen metalli (joko hengitettynä tai nieltynä), joka vaikuttaa lähes kaikkiin ihmiskehon elimiin ja järjestelmiin. Ilmatasolla 100 mg/m3 se aiheuttaa välittömän vaaran hengelle ja terveydelle. Lyijy imeytyy nopeasti verenkiertoon. Pääsyy sen myrkyllisyyteen on sen taipumus häiritä entsyymien asianmukaista toimintaa. Se tekee tämän sitoutumalla monissa entsyymeissä esiintyviin sulfhydryyliryhmiin tai matkimalla ja syrjäyttämällä muita metalleja, jotka toimivat kofaktoreina monissa entsymaattisissa reaktioissa. Tärkeimpiä metalleja, joiden kanssa lyijy on vuorovaikutuksessa, ovat kalsium, rauta ja sinkki. Korkeat kalsium- ja rautapitoisuudet tarjoavat yleensä jonkin verran suojaa lyijymyrkytyksiä vastaan; alhaiset tasot lisäävät herkkyyttä.

tehosteita

Lyijy voi aiheuttaa vakavia vaurioita aivoille ja munuaisille ja johtaa lopulta kuolemaan. Kuten kalsium, lyijy voi ylittää veri-aivoesteen. Se tuhoaa hermosolujen myeliinivaipat, vähentää niiden lukumäärää, häiritsee hermovälitysreittiä ja hidastaa hermosolujen kasvua. Lyijymyrkytyksen oireita ovat nefropatia, vatsan koliikki ja mahdollisesti sormien, ranteiden tai nilkkojen heikkous. Matala verenpaine kohoaa erityisesti keski-ikäisillä ja vanhemmilla ihmisillä, mikä voi aiheuttaa anemiaa. Raskaana olevilla naisilla korkea lyijyaltistus voi aiheuttaa keskenmenon. Kroonisen altistumisen korkeille lyijypitoisuuksille on osoitettu vähentävän miesten hedelmällisyyttä. Lapsen kehittyvissä aivoissa lyijy häiritsee synapsien muodostumista aivokuoressa, hermokemiallista kehitystä (mukaan lukien välittäjäaineet) ja ionikanavien järjestäytymistä. Lasten varhainen lyijyaltistus liittyy lisääntyneeseen unihäiriöiden riskiin ja liialliseen päiväuneliaisuuteen myöhemmässä lapsuudessa. Korkeat veren lyijypitoisuudet liittyvät tyttöjen murrosiän viivästymiseen. Ilmassa leviävälle lyijylle altistumisen lisääntyminen ja väheneminen bensiinin tetraetyylilyijyn palamisesta 1900-luvulla liittyy historialliseen rikollisuuden lisääntymiseen ja laskuun, mutta tämä hypoteesi ei ole yleisesti hyväksytty.

Hoito

Lyijymyrkytysten hoitoon kuuluu yleensä dimerkaprolin ja sukkimeerin antaminen. Akuutit tapaukset saattavat edellyttää kalsiumdinatriumedetaatin, (EDTA) dinatriumkalsiumkelaatin käyttöä. Lyijyllä on suurempi affiniteetti lyijyyn kuin kalsiumilla, jolloin lyijy kelatoituu aineenvaihdunnan kautta ja erittyy virtsaan jättäen vaaratonta kalsiumia.

Vaikutuslähteet

Lyijyaltistus on globaali ongelma, koska lyijyn louhinta ja sulatus on yleistä monissa maailman maissa. Lyijymyrkytys johtuu yleensä lyijyllä saastuneen ruoan tai veden nauttimisesta ja harvemmin saastuneen maaperän, pölyn tai lyijypohjaisen maalin vahingossa nauttimisesta. Tuotteet merivettä saattaa sisältää lyijyä, jos vesi altistuu teollisuusvesille. Hedelmät ja vihannekset voivat saada tartunnan korkea sisältö lyijyä maaperässä, jossa ne on kasvatettu. Maaperä voi olla saastunut putkissa olevan lyijyn, lyijymaalin ja lyijypitoisen bensiinin jäännöspäästöjen vuoksi. Lyijyn käyttö vesiputkissa on ongelmallista alueilla, joissa vesi on pehmeää tai hapanta. Kova vesi muodostaa liukenemattomia kerroksia putkiin, kun taas pehmeä ja hapan vesi liuottaa lyijyputket. Liuennut hiilidioksidi kuljetettuun veteen voi johtaa liukoisen lyijybikarbonaatin muodostumiseen; hapetettu vesi voi samalla tavalla liuottaa lyijyä kuin lyijy(II)hydroksidi. Juomavesi voi aiheuttaa terveysongelmia ajan myötä liuenneen lyijyn myrkyllisyyden vuoksi. Mitä kovempaa vesi on, sitä enemmän se sisältää bikarbonaattia ja kalsiumsulfaattia ja sitä enemmän sisäosa putket peitetään lyijykarbonaatti- tai lyijysulfaattikerroksella. Lyijymaalin nieleminen on lasten tärkein lyijyaltistuksen lähde. Kun maali hajoaa, se hilseilee, jauheutuu pölyksi ja joutuu sitten kehoon käsikosketuksen tai saastuneen ruoan, veden tai alkoholin kautta. Joidenkin kansanlääkkeiden nieleminen voi johtaa altistumiseen lyijylle tai sen yhdisteille. Hengittäminen on toiseksi suurin lyijyaltistusreitti, myös tupakoitsijoilla ja erityisesti lyijytyöntekijöillä. Tupakansavu sisältää muiden myrkyllisten aineiden ohella radioaktiivista lyijy-210:tä. Lähes kaikki hengitetty lyijy imeytyy elimistöön; suun kautta otettaessa osuus on 20–70 %, ja lapset imevät enemmän lyijyä kuin aikuiset. Ihon kautta altistuminen voi olla merkittävää kapealle ihmisryhmälle, joka työskentelee orgaanisten lyijyyhdisteiden kanssa. Lyijyn imeytyminen ihossa on alhaisempi epäorgaanisen lyijyn kohdalla.

Ekologia

Lyijyn ja sen tuotteiden louhinta, tuotanto, käyttö ja hävittäminen ovat saastuttaneet merkittävästi maapallon maaperää ja vesiä. Ilmakehän lyijypäästöt olivat huipussaan teollisen vallankumouksen aikana, ja lyijybensiinin aika oli 1900-luvun jälkipuoliskolla. Maaperässä ja sedimenteissä on edelleen kohonneita lyijypitoisuuksia jälkiteollisilla alueilla ja kaupunkialueilla; teollisuuden päästöt, mukaan lukien hiilen polttoon liittyvät päästöt, jatkuvat monissa osissa maailmaa. Lyijy voi kertyä maaperään, erityisesti sellaiseen, jossa on paljon eloperäinen aine jossa se säilyy satoja tai tuhansia vuosia. Se voi korvata muut metallit kasveissa ja kerääntyä niiden pinnoille hidastaen näin fotosynteesiprosessia ja estämällä niitä kasvamasta tai tappamasta niitä. Maaperän ja kasvien saastuminen vaikuttaa mikro-organismeihin ja eläimiin. Sairastuneilla eläimillä on heikentynyt kyky syntetisoida punasoluja, mikä aiheuttaa anemiaa. Analyyttisiä menetelmiä lyijyn määrittämiseksi ympäristössä ovat spektrofotometria, röntgenfluoresenssi, atomispektroskopia ja sähkökemialliset menetelmät. Spesifinen ioniselektiivinen elektrodi kehitettiin perustuen ionoforiin S,S"-metyleenibis (N,N-di-isobutyyliditiokarbamaatti).

Rajoitus ja palauttaminen

1980-luvun puoliväliin mennessä lyijyn käytössä oli tapahtunut merkittävä muutos. Yhdysvalloissa ympäristömääräykset vähentävät tai poistavat lyijyn käyttöä muissa kuin akkutuotteissa, mukaan lukien bensiini-, maali-, juotos- ja vesijärjestelmät. Hiukkasten hallintalaitteita voidaan käyttää hiilivoimaloissa lyijypäästöjen keräämiseen. Lyijyn käyttöä rajoittaa edelleen Euroopan unionin käyttörajoitusdirektiivi vaarallisia aineita. Lyijyluotien käyttö metsästykseen ja urheiluammuntaan kiellettiin Alankomaissa vuonna 1993, minkä seurauksena lyijypäästöt vähenivät merkittävästi vuoden 1990 230 tonnista 47,5 tonniin vuonna 1995. Amerikan yhdysvalloissa Occupational Safety and Health Administration on asettanut hyväksyttäväksi lyijyaltistusrajaksi työpaikalla 0,05 mg/m3 8 tunnin työpäivän aikana; tämä koskee metallista lyijyä, epäorgaanisia lyijyyhdisteitä ja lyijysaippuoita. Kansallinen instituutti Yhdysvaltain työturvallisuus- ja terveysvirasto suosittelee, että veren lyijypitoisuudet ovat alle 0,06 mg 100 g:aa kohti. Lyijyä löytyy edelleen haitallisia määriä keramiikasta, vinyylistä (käytetään putkien asennukseen ja sähköjohtojen eristämiseen) ja kiinalaisesta messingistä. Vanhemmissa taloissa saattaa edelleen olla lyijymaalia. Valkoinen lyijymaali on poistettu käytöstä teollisuusmaissa, mutta keltainen lyijykromaatti on edelleen käytössä. Vanhan maalin poistaminen hiomalla tuottaa pölyä, jota ihminen voi hengittää.