Pb կապար. Կապարի մետաղի օգտագործումը ժողովրդական տնտեսության և շինարարության մեջ

Կապարը փափուկ, ծանր, արծաթափայլ մոխրագույն մետաղ է, որը փայլուն է, բայց բավականին արագ կորցնում է իր փայլը: Հավասար և վերաբերում է մարդկությանը հնագույն ժամանակներից հայտնի տարրերին: Կապարը շատ լայնորեն օգտագործվում էր, և նույնիսկ հիմա դրա օգտագործումը չափազանց բազմազան է: Այսպիսով, այսօր մենք կիմանանք՝ կապարը մետաղ է, թե ոչ, ինչպես նաև գունավոր կամ գունավոր մետաղ, կծանոթանանք դրա տեսակներին, հատկություններին, կիրառություններին և արդյունահանմանը։

Կապարը Դ.Ի. Մենդելեևի աղյուսակի 14-րդ խմբի տարրն է, որը գտնվում է նույն խմբում ածխածնի, սիլիցիումի և անագի հետ: Կապարը տիպիկ մետաղ է, բայց իներտ. այն չափազանց դժկամորեն է արձագանքում նույնիսկ ուժեղ թթուների հետ:

Մոլեկուլային քաշը 82 է։ Սա ոչ միայն ցույց է տալիս միջուկում պրոտոնների այսպես կոչված կախարդական թիվը, այլև նյութի մեծ քաշը։ Մետաղի ամենահետաքրքիր հատկությունները կապված են հենց նրա մեծ քաշի հետ։

Կապարի մետաղի հայեցակարգը և առանձնահատկությունները քննարկվում են այս տեսանյութում.

Հայեցակարգ և առանձնահատկություններ

Կապարը բավականին փափուկ մետաղ է: նորմալ ջերմաստիճան, հեշտ է քերել կամ հարթեցնել։ Նման ճկունությունը հնարավորություն է տալիս ստանալ շատ փոքր հաստության և ցանկացած ձևի մետաղի թիթեղներ և ձողեր:Դժվարությունը պատճառներից մեկն էր, թե ինչու է կապարը օգտագործվել դեռևս հնագույն ժամանակներից:

Հայտնի են Հին Հռոմի կապարե ջրի խողովակները։ Այդ ժամանակվանից ի վեր այս տեսակի ջրամատակարարումը տեղադրվել է մեկից ավելի անգամ և մեկից ավելի վայրերում, սակայն այդքան երկար ժամանակ չի աշխատել։ Ինչն, անկասկած, զգալի գումար խնայեց մարդկային կյանքեր, քանի որ կապարը, ավաղ, ջրի հետ երկար շփվելիս ի վերջո ձևավորում է լուծվող միացություններ, որոնք թունավոր են։

Թունավորությունը հենց մետաղի հատկությունն է, որի շնորհիվ փորձում են սահմանափակել դրա օգտագործումը։ Մետաղների գոլորշիները և դրա շատ օրգանական և անօրգանական աղերը շատ վտանգավոր են ինչպես շրջակա միջավայրի, այնպես էլ մարդկանց համար: Հիմնականում, իհարկե, վտանգի տակ են նման ձեռնարկությունների աշխատողները և արդյունաբերական օբյեկտի շրջակա տարածքի բնակիչները։ 57%-ն արտանետվում է փոշոտ գազի մեծ ծավալների հետ միասին, իսկ 37%-ը՝ փոխարկիչ գազերով։ Սրա հետ կապված միայն մեկ խնդիր կա՝ մաքրող կայանների անկատարությունը:

Սակայն այլ դեպքերում մարդիկ դառնում են կապարով վարակվածության զոհ։ Մինչև վերջերս տետրաէթիլ կապարը բենզինի ամենաարդյունավետ և հայտնի կայունացուցիչն էր: Վառելիքի այրման ժամանակ այն արտանետվել է մթնոլորտ և աղտոտել այն։

Բայց կապարն ունի մեկ այլ՝ չափազանց օգտակար և անհրաժեշտ որակ- ռադիոակտիվ ճառագայթումը կլանելու ունակություն. Ավելին, մետաղը ավելի լավ է կլանում կոշտ բաղադրիչը, քան փափուկը։ 20 սմ հաստությամբ կապարի շերտն ի վիճակի է պաշտպանել Երկրի վրա և մոտ տարածության մեջ հայտնի բոլոր տեսակի ճառագայթներից:

Առավելություններն ու թերությունները

Կապարը միավորում է չափազանց օգտակար հատկություններ, որոնք վերածվում են անփոխարինելի տարրի և, անկեղծ ասած, վտանգավոր են, որոնք նրա օգտագործումը դարձնում են շատ դժվար գործ:

Ազգային տնտեսության տեսանկյունից առավելությունները ներառում են.

• ձուլություն և ճկունություն - սա թույլ է տալիս ձևավորել ցանկացած բարդության և ցանկացած նրբության մետաղական արտադրանք: Այսպիսով, ձայնը կլանող թաղանթների արտադրության համար օգտագործվում են 0,3–0,4 մմ հաստությամբ կապարի թիթեղներ;
• կապարն ի վիճակի է համաձուլվածք կազմել այլ մետաղների հետ (ներառյալ և այլն), որոնք նորմալ պայմաններում չեն համաձուլվում միմյանց հետ, դրա օգտագործումը որպես զոդման հիմքում հենց այս որակն է.
• մետաղը կլանում է ճառագայթումը. Այսօր ճառագայթումից պաշտպանության բոլոր տարրերը՝ հագուստից մինչև ռենտգենյան սենյակների և փորձարկման վայրերի սենյակների ձևավորումը, պատրաստված են կապարից.
• մետաղը դիմացկուն է թթուների նկատմամբ՝ զիջելով միայն ազնիվ ոսկուն և արծաթին։ Այսպիսով, այն ակտիվորեն օգտագործվում է թթվակայուն սարքավորումների երեսպատման համար: Նույն պատճառներով այն օգտագործվում է թթվային փոխանցման խողովակներ արտադրելու և վտանգավոր քիմիական գործարաններում կեղտաջրերի համար.
• կապարի մարտկոցը դեռ չի կորցրել իր կարևորությունը էլեկտրատեխնիկայում, քանի որ այն թույլ է տալիս ստանալ բարձր լարման հոսանք.
• ցածր գնով - կապարը 1,5 անգամ ավելի էժան է, քան ցինկը, 3 անգամ պղնձը և գրեթե 10 անգամ անագը: Սա բացատրում է կապարի, այլ ոչ թե այլ մետաղների օգտագործման շատ մեծ առավելությունը։

Թերությունները հետևյալն են.

• թունավորություն - ցանկացած տեսակի արտադրության մեջ մետաղի օգտագործումը վտանգ է ներկայացնում անձնակազմի համար, իսկ դժբախտ պատահարների դեպքում դա ծայրահեղ վտանգ է շրջակա միջավայրի և բնակչության համար: Կապարը պատկանում է 1-ին վտանգի դասի նյութերին.
• Կապար արտադրանքը չպետք է թափվի որպես սովորական աղբ: Նրանք պահանջում են հեռացում և երբեմն շատ ծախսատար են: Հետևաբար հարցը վերամշակումմետաղը միշտ արդիական է;
• կապարը փափուկ մետաղ է, ուստի այն կարող է օգտագործվել որպես կառուցվածքային նյութչի կարող. Հաշվի առնելով նրա բոլոր մյուս հատկանիշները՝ սա ավելի շուտ պետք է պլյուս համարել։

Հատկություններ և բնութագրեր

Կապարը փափուկ, ճկուն, բայց ծանր և խիտ մետաղ է: Մոլեկուլային վանդակը խորանարդ է, դեմքակենտրոն: Նրա ամրությունը ցածր է, բայց ճկունությունը գերազանց է։ Մետաղի ֆիզիկական բնութագրերը հետևյալն են.

• խտությունը նորմալ ջերմաստիճանում 11,34 գ/քմ;
• հալման կետ - 327,46 C;
• եռման կետ - 1749 C;
• դիմադրություն առաձգական բեռի նկատմամբ - 12–3 ՄՊա;
• դիմադրություն սեղմման բեռին - 50 ՄՊա;
• Բրինելի կարծրություն - 3,2–3,8 HB;
• ջերմային հաղորդունակություն - 33,5 Վտ / (մ Կ);
• դիմադրողականությունը 0,22 օհմ քառ. մմմ

Ինչպես ցանկացած մետաղ, այն անցկացնում է էլեկտրական հոսանք, չնայած, հարկ է նշել, որ այն շատ ավելի վատ է, քան պղնձը ՝ գրեթե 11 անգամ:Սակայն մետաղն ունի ևս մեկ հետաքրքիր հատկություն՝ 7,26 Կ ջերմաստիճանի դեպքում այն ​​դառնում է գերհաղորդիչ և առանց դիմադրության փոխանցում է էլեկտրականությունը։ Կապարն առաջին տարրն էր, որն արտահայտեց այս հատկությունը:

Օդում մետաղի կտորը կամ դրանից պատրաստված արտադրանքը բավականին արագ պասիվացվում է օքսիդ թաղանթով, որը հաջողությամբ պաշտպանում է մետաղը արտաքին ազդեցություններից։ Իսկ նյութն ինքնին հակված չէ քիմիական ակտիվության, այդ իսկ պատճառով այն օգտագործվում է թթվակայուն սարքավորումների արտադրության մեջ։

Կապարի միացություններ պարունակող ներկերը գրեթե նույնքան դիմացկուն են կոռոզիայից: Թունավորության պատճառով դրանք չեն օգտագործվում ներսում, բայց հաջողությամբ օգտագործվում են կամուրջների ներկման համար, օրինակ՝ շրջանակային կառույցներ և այլն։

Ստորև բերված տեսանյութը ցույց կտա, թե ինչպես պատրաստել մաքուր կապար.

Կառուցվածքը և կազմը

Ջերմաստիճանի ողջ տիրույթում մեկուսացված է կապարի միայն մեկ մոդիֆիկացիա, այնպես որ թե՛ ջերմաստիճանի ազդեցության տակ, թե՛ ժամանակի ընթացքում մետաղի հատկությունները փոխվում են միանգամայն բնական կերպով։ Կտրուկ անցումներ, երբ որակները կտրուկ փոխվում են, չեն նշվել։

Մետաղների արտադրություն

Կապարը բավականին տարածված է, ձևավորում է մի քանի արդյունաբերական նշանակալի միներալներ՝ գալենա, ցերուսիտ, անկյունսիտ, ուստի դրա արտադրությունը համեմատաբար էժան է։ պիրոմետալուրգիական և հիդրոմետալուրգիական մեթոդներ. Երկրորդ մեթոդն ավելի անվտանգ է, բայց այն օգտագործվում է շատ ավելի հազվադեպ, քանի որ այն ավելի թանկ է, և արդյունքում մետաղը դեռ պետք է ավարտվի բարձր ջերմաստիճանում:

Պիրոմետալուրգիական մեթոդով արտադրությունը ներառում է հետևյալ փուլերը.

• հանքաքարի արդյունահանում;
• մանրացում և հարստացում հիմնականում ֆլոտացիոն եղանակով.
• հալեցում` հում կապար ստանալու նպատակով` ռեդուկցիոն, օջախ, ալկալային և այլն;
• զտում, այսինքն՝ սև կապարի մաքրում կեղտից և ստանում մաքուր մետաղ։

Չնայած արտադրության նույն տեխնոլոգիային, սարքավորումները կարող են օգտագործվել տարբեր ձևերով: Դա կախված է հանքաքարում մետաղի պարունակությունից, արտադրության ծավալներից, արտադրանքի որակի պահանջներից և այլն։

Ստորև կարդացեք 1 կգ կապարի օգտագործման և գնի մասին:

Կիրառման տարածք

Առաջինը` ջրի խողովակների և կենցաղային իրերի արտադրությունը, բարեբախտաբար, գալիս է բավականին հին ժամանակներից: Այսօր մետաղը տուն է մտնում միայն պաշտպանիչ շերտով և սննդի, ջրի և մարդկանց հետ շփման բացակայության դեպքում։

• Բայց կապարի օգտագործումը համաձուլվածքների և որպես զոդման համար սկսվել է քաղաքակրթության արշալույսից և շարունակվում է մինչ օրս:
• Կապարը ռազմավարական նշանակություն ունեցող մետաղ է, հատկապես, որ դրանից փամփուշտներ են նետվել։ Փոքր և սպորտային զենքերի զինամթերքը դեռ պատրաստվում է միայն կապարից։ Իսկ դրա միացություններն օգտագործվում են որպես պայթուցիկ։
• Աշխարհում արտադրվող մետաղի 75%-ն օգտագործվում է կապարի մարտկոցների արտադրության համար։ Նյութը շարունակում է մնալ քիմիական հոսանքի աղբյուրների հիմնական տարրերից մեկը։
• Մետաղի կոռոզիոն դիմադրությունը օգտագործվում է թթվակայուն սարքավորումների, խողովակաշարերի, ինչպես նաև էլեկտրական մալուխների համար պաշտպանիչ պատյանների արտադրության մեջ:
• Եվ, իհարկե, կապարն օգտագործվում է ռենտգեն սենյակների սարքավորման մեջ՝ պատի, առաստաղի, հատակի երեսպատում, պաշտպանիչ միջնապատեր, պաշտպանիչ կոստյումներ՝ ամեն ինչ արված է կապարով։ Փորձարկման վայրերում, այդ թվում՝ միջուկային, մետաղն անփոխարինելի է։

Մետաղների արժեքը որոշվում է համաշխարհային նշանակության մի քանի բորսաներում։ Ամենահայտնին Լոնդոնի մետաղների բորսան է։ Կապարի արժեքը 2016 թվականի հոկտեմբերին կազմում է 2087,25 դոլար մեկ տոննայի դիմաց։

Կապարը ժամանակակից արդյունաբերության մեջ մեծ պահանջարկ ունեցող մետաղ է: Նրա որոշ հատկություններ՝ կոռոզիոն դիմադրություն, կոշտ ճառագայթում կլանելու ունակություն, լիովին եզակի են և մետաղը դարձնում են անփոխարինելի՝ չնայած բարձր թունավորությանը:

Այս տեսանյութը ձեզ կպատմի, թե ինչ կլինի, եթե կապարը լցնեք ջրի մեջ.

Կապարը շատ առումներով իդեալական մետաղ է, քանի որ այն ունի արդյունաբերության համար կարևոր բազմաթիվ առավելություններ։ Դրանցից ամենաակնհայտը հանքաքարերից այն ստանալու հարաբերական հեշտությունն է, որը բացատրվում է հալման ցածր ջերմաստիճանով (ընդամենը 327°C)։ Ամենակարևոր կապարի հանքաքարը՝ գալենան մշակելիս մետաղը հեշտությամբ բաժանվում է ծծմբից։ Դա անելու համար բավական է օդում այրել ածուխի հետ խառնված գալենան։

Իր բարձր ճկունության շնորհիվ կապարը հեշտությամբ կեղծվում է, գլորվում թիթեղների և մետաղալարերի մեջ, ինչը հնարավորություն է տալիս այն օգտագործել ինժեներական արդյունաբերության մեջ՝ այլ մետաղների հետ տարբեր համաձուլվածքների արտադրության համար: Լայնորեն հայտնի են այսպես կոչված բաբբիտները (անագի, ցինկի և որոշ այլ մետաղների հետ կապարի համաձուլվածքներ կրող), անտիմոնով և անագով կապարի համաձուլվածքներ տպող, տարբեր մետաղներ զոդելու համար կապարի անագ համաձուլվածքները։

Մետաղական կապարը շատ լավ պաշտպանություն է բոլոր տեսակի ռադիոակտիվ ճառագայթներից և ռենտգենյան ճառագայթներից: Այն ներմուծվում է գոգնոցի ռետինե և ռադիոլոգի պաշտպանիչ ձեռնոցների մեջ՝ հետաձգելով ռենտգենյան ճառագայթները և պաշտպանելով օրգանիզմը դրանց կործանարար ազդեցությունից։ Պաշտպանում է ռադիոակտիվ ճառագայթումից և կապարի օքսիդներ պարունակող ապակուց: Նման կապարի ապակին հնարավորություն է տալիս վերահսկել ռադիոակտիվ նյութերի մշակումը «մեխանիկական թեւի»՝ մանիպուլյատորի օգնությամբ։

Օդի, ջրի և տարբեր թթուների ազդեցության դեպքում կապարն ավելի մեծ կայունություն է ցուցաբերում: Այս հատկությունը թույլ է տալիս այն լայնորեն օգտագործել էլեկտրական արդյունաբերության մեջ, հատկապես մարտկոցների և մալուխային կտրվածքների արտադրության համար: Վերջիններս լայնորեն կիրառվում են օդանավերի և ռադիոարդյունաբերության մեջ։ Կապարի կայունությունը թույլ է տալիս այն օգտագործել հեռագրային և հեռախոսային գծերի պղնձե լարերը վնասից պաշտպանելու համար: Բարակ կապարի թիթեղները ծածկում են քիմիական հարձակման ենթարկված երկաթի և պղնձի մասերը (լոգանքներ պղնձի, ցինկի և այլ մետաղների էլեկտրոլիզի համար):

Կապար և էլեկտրատեխնիկա

Հատկապես մեծ քանակությամբ կապար է սպառվում մալուխային արդյունաբերության կողմից, որտեղ հեռագրական և էլեկտրական լարերը պաշտպանված են կոռոզիայից ստորգետնյա կամ ստորջրյա տեղադրման ժամանակ: Շատ կապար օգտագործվում է նաև էլեկտրական ապահովիչների համար ցածր հալեցման համաձուլվածքների (բիսմուտով, անագով և կադմիումով) արտադրության մեջ, ինչպես նաև հպվող մասերի ճշգրիտ տեղադրման համար: Բայց գլխավորը, ըստ երեւույթին, կապարի օգտագործումն է քիմիական հոսանքի աղբյուրներում։

Իր ստեղծման օրվանից կապարային մարտկոցը ենթարկվել է դիզայնի բազմաթիվ փոփոխությունների, սակայն դրա հիմքը մնացել է նույնը՝ երկու կապարե թիթեղներ՝ ընկղմված ծծմբաթթվի էլեկտրոլիտի մեջ: Թիթեղների վրա կիրառվում է կապարի օքսիդի մածուկ: Երբ մարտկոցը լիցքավորվում է, թիթեղներից մեկի վրա ջրածինը բաց է թողնվում՝ օքսիդը վերածելով մետաղական կապարի, իսկ մյուս կողմից՝ թթվածինը՝ վերածելով օքսիդը պերօքսիդի։ Ամբողջ կառուցվածքը վերածվում է գալվանական բջիջի՝ կապարի և կապարի պերօքսիդից պատրաստված էլեկտրոդներով։ Լիցքաթափման գործընթացում պերօքսիդը դեօքսիդանում է, իսկ մետաղական կապարը վերածվում է օքսիդի։ Այս ռեակցիաները ուղեկցվում են էլեկտրական հոսանքի առաջացմամբ, որը կհոսի շղթայի միջով, մինչև էլեկտրոդները դառնան նույնը` ծածկված կապարի օքսիդով:

Ալկալային մարտկոցների արտադրությունը մեր ժամանակներում հասել է հսկայական չափերի, սակայն այն չի տեղահանել կապարի մարտկոցները: Վերջիններս ուժով զիջում են ալկալայիններին, ավելի ծանր են, բայց ավելի բարձր լարման հոսանք են տալիս։ Այսպիսով, ավտոսթարթերը միացնելու համար ձեզ անհրաժեշտ է հինգ կադմիում-նիկելային մարտկոց կամ երեք կապարի մարտկոց:

Մարտկոցների արդյունաբերությունը կապարի խոշորագույն սպառողներից է:

Կարելի է, հավանաբար, ասել, որ կապարը եղել է ժամանակակից էլեկտրոնային հաշվողական տեխնոլոգիայի ակունքներում:

Կապարն առաջին մետաղներից էր, որը դարձավ գերհաղորդիչ։ Ի դեպ, ջերմաստիճանը, որից ցածր այս մետաղը ձեռք է բերում էլեկտրական հոսանք առանց նվազագույն դիմադրության անցնելու ունակություն, բավականին բարձր է՝ 7,17 ° Կ։ (Համեմատության համար նշում ենք, որ անագի համար այն 3,72 է, ցինկի համար՝ 0,82, տիտանի համար՝ ընդամենը 0,4 ° Կ)։ 1961 թվականին կառուցված առաջին գերհաղորդիչ տրանսֆորմատորի ոլորուն կապարից էր։

Ամենադիտարժան ֆիզիկական «հնարքներից» մեկը հիմնված է կապարի գերհաղորդականության վրա, որն առաջին անգամ ցուցադրել է 30-ականներին խորհրդային ֆիզիկոս Վ.Կ. Արկադիեւ.

Ըստ լեգենդի՝ Մուհամեդի մարմնով դագաղը կախված է եղել տիեզերքում՝ առանց հենարանների: Իհարկե, սթափ մտածողներից ոչ ոք դրան չի հավատում։ Այնուամենայնիվ, Արկադիևի փորձերում նման բան տեղի ունեցավ. մի փոքրիկ մագնիս կախված էր առանց որևէ հենարանի կապարի ափսեի վրա, որը գտնվում էր հեղուկ հելիումի մեջ, այսինքն. 4,2°K ջերմաստիճանում, որը շատ ավելի ցածր է կապարի համար կրիտիկական ջերմաստիճանից:

Հայտնի է, որ երբ մագնիսական դաշտը փոխվում է ցանկացած հաղորդիչում, առաջանում են պտտվող հոսանքներ (Ֆուկոյի հոսանքներ): Նորմալ պայմաններում դրանք արագորեն մարվում են դիմադրությամբ։ Բայց, եթե չկա դիմադրություն (գերհաղորդականություն), այդ հոսանքները չեն մարում և, բնականաբար, պահպանվում է դրանց ստեղծած մագնիսական դաշտը։ Կապարի ափսեի վերևում գտնվող մագնիսը, իհարկե, ուներ իր դաշտը և, ընկնելով դրա վրա, գրգռեց մագնիսական դաշտը հենց թիթեղից՝ ուղղված դեպի մագնիսի դաշտը, և այն վանեց մագնիսը։ Սա նշանակում է, որ խնդիրն այնպիսի զանգվածի մագնիս վերցնելն էր, որ այս վանող ուժը կարողանար պահել հարգալից հեռավորության վրա։

Մեր ժամանակներում գերհաղորդականությունը գիտական ​​հետազոտությունների և գործնական կիրառությունների հսկայական ոլորտ է: Իհարկե, չի կարելի ասել, որ դա կապված է միայն կապարի հետ։ Բայց կապարի նշանակությունն այս ոլորտում չի սահմանափակվում բերված օրինակներով:

Էլեկտրաէներգիայի լավագույն հաղորդիչներից մեկը՝ պղինձը, չի կարող տեղափոխվել գերհաղորդիչ վիճակի։ Ինչու է դա այդպես, գիտնականները դեռևս կոնսենսուս չունեն: Պղնձի գերհաղորդականության վերաբերյալ փորձարկումներում վերագրվում է էլեկտրական մեկուսիչի դերը։ Սակայն գերհաղորդիչ տեխնոլոգիայի մեջ օգտագործվում է պղնձի և կապարի համաձուլվածքը։ 0.1...5°K ջերմաստիճանի միջակայքում այս համաձուլվածքը ցուցաբերում է դիմադրության գծային կախվածություն ջերմաստիճանից: Հետեւաբար, այն օգտագործվում է չափազանց ցածր ջերմաստիճանը չափելու գործիքներում:

Կապար և տրանսպորտ

Եվ այս թեման բաղկացած է մի քանի ասպեկտներից. Առաջինը կապարի վրա հիմնված հակաշփման համաձուլվածքներն են: Հանրահայտ բաբբիթների և կապարի բրոնզների հետ մեկտեղ կապար-կալցիումի կապան (3 ... 4% կալցիում) հաճախ ծառայում է որպես հակաշփման համաձուլվածք: Որոշ զոդիչներ ունեն նույն նպատակը, որոնք առանձնանում են անագի ցածր պարունակությամբ, իսկ որոշ դեպքերում՝ անտիմոնի ավելացմամբ։ Թալիումի հետ կապարի համաձուլվածքները սկսում են ավելի ու ավելի կարևոր դեր խաղալ: Վերջիններիս առկայությունը մեծացնում է առանցքակալների ջերմակայունությունը, նվազեցնում է կապարի կոռոզիան օրգանական թթուների կողմից, որոնք առաջանում են քսայուղերի ֆիզիկական և քիմիական ոչնչացման ժամանակ։

Երկրորդ ասպեկտը շարժիչներում պայթեցման դեմ պայքարն է։ Պայթեցման գործընթացը նման է այրման գործընթացին, բայց դրա արագությունը չափազանց բարձր է ... Ներքին այրման շարժիչներում դա տեղի է ունենում ածխաջրածինների մոլեկուլների քայքայման պատճառով, որոնք դեռ չեն այրվել աճող ճնշման և ջերմաստիճանի ազդեցության տակ: Քայքայվելով՝ այս մոլեկուլները ավելացնում են թթվածին և ձևավորում պերօքսիդներ, որոնք կայուն են միայն շատ նեղ ջերմաստիճանի միջակայքում։ Հենց նրանք են պայթեցնում, և վառելիքը բռնկվում է մինչև բալոնում խառնուրդի անհրաժեշտ սեղմումը հասնելը։ Արդյունքում շարժիչը սկսում է «ցատկել», գերտաքանալ, առաջանում է սև արտանետում (թերի այրման նշան), մխոցների այրումը արագանում է, միացնող գավազան-կռունկ մեխանիզմն ավելի է մաշվում, ուժը կորցնում է ...

Ամենատարածված հակահարվածային միջոցը տետրաէթիլ կապարն է (TES) Pb (C 2 H 5) 4 - անգույն թունավոր հեղուկ: Դրա գործողությունը (և այլ օրգանամետաղական հակաթակիչ նյութեր) բացատրվում է նրանով, որ 200 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում հակաթակիչ նյութի մոլեկուլները քայքայվում են: Ձևավորվում են ակտիվ ազատ ռադիկալներ, որոնք, հիմնականում արձագանքելով պերօքսիդների հետ, նվազեցնում են դրանց կոնցենտրացիան։ Տետրաէթիլ կապարի ամբողջական տարրալուծման ժամանակ առաջացած մետաղի դերը նվազեցվում է ակտիվ մասնիկների՝ նույն պերօքսիդների պայթուցիկ տարրալուծման արտադրանքի ապաակտիվացմանը։

Տետրաէթիլ կապարի ավելացումը վառելիքին երբեք չի գերազանցում 1%-ը, բայց ոչ միայն այս նյութի թունավորության պատճառով: Ազատ ռադիկալների ավելցուկը կարող է առաջացնել պերօքսիդների ձևավորում:

Շարժիչային վառելիքի պայթեցման գործընթացների և հակաթակիչ նյութերի գործողության մեխանիզմի ուսումնասիրության մեջ կարևոր դեր են պատկանում ԽՍՀՄ ԳԱ Քիմիական ֆիզիկայի ինստիտուտի գիտնականներին՝ ակադեմիկոս Ն.Ն. Սեմենովը և պրոֆեսոր Ա.Ս. Բազե.

Կապար և պատերազմ

Կապարը ծանր մետաղ է՝ 11,34 խտությամբ։ Հենց այս հանգամանքն էլ առաջացրել է հրազենի մեջ կապարի զանգվածային կիրառումը։ Ի դեպ, հին ժամանակներում կիրառվել են կապարե արկեր՝ Հանիբալի բանակի պարսատիկները հռոմեացիների վրա կապարե գնդակներ են նետել։ Իսկ այժմ փամփուշտները ձուլվում են կապարից, միայն դրանց պատյանը պատրաստված է այլ, ավելի կարծր մետաղներից։

Կապարի ցանկացած հավելում մեծացնում է դրա կարծրությունը, բայց քանակապես հավելումների ազդեցությունը անհավասար է: Բեկորների արտադրության համար օգտագործվող կապարին ավելացվում է մինչև 12% անտիմոն, իսկ հրազենային կապարի մեջ ավելացվում է ոչ ավելի, քան 1% մկնդեղ:

Առանց պայթուցիկներ գործարկելու, արագ կրակի ոչ մի զենք չի աշխատի: Այս դասի նյութերի մեջ գերակշռում են ծանր մետաղների աղերը։ Օգտագործեք, մասնավորապես, կապարի ազիդ PbN 6:

Բոլոր պայթուցիկները ենթակա են շատ խիստ պահանջների՝ անվտանգ շահագործման, հզորության, քիմիական և ֆիզիկական դիմադրության և զգայունության առումով: Բոլոր հայտնի գործարկիչ պայթուցիկներից միայն «սնդիկի ֆուլմինատը», ազիդը և կապարի տրինիտրոռեսորցինատը (TNRS) են «անցնում» այս բոլոր հատկանիշները:

Առաջատար և գիտություն

Ալամոգորդոյում՝ առաջին ատոմային պայթյունի վայրում, Էնրիկո Ֆերմին նստել է կապարի պաշտպանությամբ հագեցած տանկով: Հասկանալու համար, թե ինչու է դա կապարը պաշտպանում գամմա ճառագայթումից, մենք պետք է դիմենք կարճ ալիքի ճառագայթման կլանման էությանը:

Ռադիոակտիվ քայքայմանը ուղեկցող գամմա ճառագայթները գալիս են միջուկից, որի էներգիան գրեթե միլիոն անգամ ավելի մեծ է, քան այն, որը «հավաքվում է» ատոմի արտաքին թաղանթում։ Բնականաբար, գամմա ճառագայթները անչափ ավելի էներգետիկ են, քան լուսային ճառագայթները: Նյութի հետ հանդիպելիս ֆոտոնը կամ ցանկացած ճառագայթման քվանտը կորցնում է իր էներգիան, և այսպես է արտահայտվում դրա կլանումը։ Բայց ճառագայթների էներգիան տարբեր է։ Որքան կարճ է նրանց ալիքը, այնքան ավելի եռանդուն են, կամ, ինչպես ասում են, ավելի կոշտ են։ Որքան խիտ է այն միջավայրը, որով անցնում են ճառագայթները, այնքան ավելի է այն ուշացնում դրանք։ Կապարը խիտ է: Հարվածելով մետաղի մակերևույթին՝ գամմա քվանտան էլեկտրոններից դուրս է մղում, ինչի համար նրանք ծախսում են իրենց էներգիան։ Որքան մեծ է տարրի ատոմային թիվը, այնքան ավելի դժվար է էլեկտրոնը դուրս հանել իր արտաքին ուղեծրից՝ միջուկի ձգողականության ավելի մեծ ուժի պատճառով:

Հնարավոր է նաև մեկ այլ դեպք, երբ գամմա-քվանտը բախվում է էլեկտրոնի հետ, հաղորդում է նրան իր էներգիայի մի մասը և շարունակում շարժումը։ Բայց հանդիպումից հետո այն դարձավ ավելի քիչ էներգետիկ, ավելի «փափուկ», և ապագայում ծանր տարրի շերտի համար ավելի հեշտ է կլանել նման քվանտը։ Այս երեւույթը կոչվում է Կոմպտոնի էֆեկտ՝ այն հայտնաբերած ամերիկացի գիտնականի անունով։

Որքան ուժեղ են ճառագայթները, այնքան մեծ է նրանց թափանցող ուժը՝ աքսիոմա, որը ապացույց չի պահանջում։ Այնուամենայնիվ, գիտնականներին, ովքեր ապավինում էին այս աքսիոմին, շատ հետաքրքիր անակնկալներ էին սպասվում: Հանկարծ պարզվեց, որ 1 միլիոն էՎ-ից ավելի էներգիա ունեցող գամմա ճառագայթները կապարով պահվում են ոչ ավելի թույլ, այլ ավելի ուժեղ, քան պակաս կարծրները: Փաստը կարծես հակասում էր ապացույցներին։ Առավել նուրբ փորձեր կատարելուց հետո պարզվեց, որ միջուկի անմիջական մերձակայքում 1,02 ՄէՎ-ից ավելի էներգիա ունեցող գամմա-քվանտը «անհետանում է»՝ վերածվելով էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի, և մասնիկներից յուրաքանչյուրն իր հետ տանում է։ դրանց ձեւավորման վրա ծախսված էներգիայի կեսը։ Պոզիտրոնը կարճատև է և, բախվելով էլեկտրոնի հետ, վերածվում է գամմա-քվանտի, բայց ավելի ցածր էներգիայի։ Էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգերի առաջացումը դիտվում է միայն բարձր էներգիայի գամմա քվանտներում և միայն «զանգվածային» միջուկի մոտ, այսինքն՝ ավելի բարձր ատոմային թիվ ունեցող տարրում։

Կապարը պարբերական աղյուսակի վերջին կայուն տարրերից է։ Իսկ ծանր տարրերից այն ամենահասանելին է՝ դարերով մշակված արդյունահանման տեխնոլոգիայով, ուսումնասիրված հանքաքարերով։ Եվ շատ պլաստիկ: Եվ շատ հեշտ է կարգավորել: Ահա թե ինչու կապարի ճառագայթային պաշտպանությունը ամենատարածվածն է: Կապարի տասնհինգից քսան սանտիմետր շերտը բավական է մարդկանց պաշտպանելու ցանկացած ճառագայթման ազդեցությունից: գիտությանը հայտնիբարի.

Համառոտ նշենք գիտությանը կապարի ծառայության ևս մեկ ասպեկտ. Այն նաև կապված է ռադիոակտիվության հետ։

Մեր օգտագործած ժամացույցներում կապարի մասեր չկան: Բայց այն դեպքերում, երբ ժամանակը չափվում է ոչ թե ժամերով և րոպեներով, այլ միլիոնավոր տարիներով, կապարն անփոխարինելի է։ Ուրանի և թորիումի ռադիոակտիվ փոխակերպումները ավարտվում են թիվ 82 տարրի կայուն իզոտոպների ձևավորմամբ։ Այս դեպքում, սակայն, տարբեր կապար է ստացվում։ 235 U և 238 U իզոտոպների քայքայումը, ի վերջո, հանգեցնում է 207 Pb և 206 Pb իզոտոպների: Թորիումի ամենատարածված իզոտոպը՝ 232 Th, ավարտում է իր փոխակերպումները 208 Pb իզոտոպով։ Սահմանելով կապարի իզոտոպների հարաբերակցությունը երկրաբանական ապարների բաղադրության մեջ՝ դուք կարող եք պարզել, թե որքան ժամանակ է գոյություն ունի որոշակի հանքանյութ: Բարձր ճշգրիտ գործիքների (զանգվածային սպեկտրոմետրերի) առկայության դեպքում ժայռի տարիքը որոշվում է երեք անկախ որոշման համաձայն՝ 206 Pb հարաբերակցությամբ՝ 238 U; 207Pb՝ 235U և 208Pb՝ 232th:

Առաջատար և մշակույթ

Սկսենք նրանից, որ այս տողերը տպված են կապարի խառնուրդից պատրաստված տառերով։ Տպագրական համաձուլվածքների հիմնական բաղադրիչներն են կապարը, անագը և անտիմոնը։ Հետաքրքիր է, որ կապարն ու թիթեղը սկսել են օգտագործել գրատպության մեջ առաջին իսկ քայլերից։ Բայց հետո դրանք մեկ խառնուրդ չէին կազմում։ Գերմանացի ռահվիրա Յոհան Գուտենբերգը թիթեղյա տառեր է ձուլել կապարի կաղապարների մեջ, քանի որ նա հարմար է համարել փափուկ կապարից կաղապարներ կտրելը, որը կարող է դիմակայել որոշակի քանակությամբ թիթեղների թափմանը: Ներկայիս անագ-կապար տպագրական համաձուլվածքները նախագծված են բազմաթիվ պահանջների բավարարման համար. դրանք պետք է ունենան լավ ձուլման հատկություններ և ցածր կծկվող, լինեն բավականաչափ կոշտ և քիմիապես դիմացկուն թանաքների և լվացվող լուծույթների նկատմամբ. վերահալման ժամանակ բաղադրությունը պետք է մշտական ​​մնա։

Այնուամենայնիվ, կապարի ծառայությունը մարդկային մշակույթին սկսվեց առաջին գրքերի հայտնվելուց շատ առաջ: Նկարչությունը հայտնվել է գրելուց առաջ։ Դարեր շարունակ նկարիչները օգտագործել են կապարի հիմքով ներկեր, որոնք դեռևս չեն դուրս եկել գործածությունից՝ դեղին՝ կապարե պսակ, կարմիր՝ կարմիր կապար և, իհարկե, սպիտակ կապար։ Ի դեպ, հենց սպիտակ կապարի պատճառով է, որ հին վարպետների նկարները մութ են թվում։ Օդում ջրածնի սուլֆիդային միկրոկեղտաջրերի ազդեցության տակ սպիտակ կապարը վերածվում է մուգ կապարի սուլֆիդի PbS...

Երկար ժամանակ խեցեղենի պատերը պատված էին ջնարակներով։ Ամենապարզ փայլը պատրաստված է կապարի օքսիդից և քվարց ավազից։ Այժմ սանիտարական հսկողությունն արգելում է այս ջնարակի օգտագործումը կենցաղային իրերի արտադրության մեջ. պետք է բացառել սննդամթերքի շփումը կապարի աղերի հետ։ Բայց դեկորատիվ նպատակներով նախատեսված մայոլիկայի ջնարակների բաղադրության մեջ, ինչպես նախկինում, օգտագործվում են կապարի համեմատաբար ցածր հալեցման միացություններ։

Վերջապես կապարը բյուրեղի մի մասն է, ավելի ճիշտ՝ ոչ թե կապարը, այլ դրա օքսիդը։ Կապարի ապակին եփվում է առանց որևէ բարդության, այն հեշտությամբ փչվում և կտրվում է, համեմատաբար հեշտ է կիրառել նախշեր և սովորական կտրվածք, մասնավորապես, դրա վրա։ Նման ապակին լավ բեկում է լույսի ճառագայթները և, հետևաբար, կիրառություն է գտնում օպտիկական սարքերում:

Խառնուրդին կապար և պոտաշ (կրաքարի փոխարեն) ավելացնելով, պատրաստում են ռինեստ՝ թանկարժեք քարերի փայլից ավելի մեծ փայլով ապակի։

Կապար և բժշկություն

Մարմնի մեջ մտնելով՝ կապարը, ինչպես և ծանր մետաղների մեծ մասը, առաջացնում է թունավորումներ։ Այնուամենայնիվ, կապարն անհրաժեշտ է բժշկությանը։ Քանի որ հին հույների ժամանակները մնացին բժշկական պրակտիկակապարի լոսյոններ և սվաղներ, սակայն դա չի սահմանափակվում կապարի բժշկական սպասարկմամբ:

Մաղձը պետք է ոչ միայն երգիծաբաններին. Նրանում պարունակվող օրգանական թթուները՝ հիմնականում գլիկոխոլիկ C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 COOH, ինչպես նաև տաուրոխոլիկ C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 CH 2 SO 3 H, խթանում են լյարդի ակտիվությունը։ Եվ քանի որ լյարդը միշտ չէ, որ աշխատում է հաստատված մեխանիզմի ճշգրտությամբ, այդ թթուներն անհրաժեշտ են բժշկությանը։ Մեկուսացվում և առանձնացվում են կապարի ացետատով։ Գլիկոխոլաթթվի կապարի աղը նստում է, մինչդեռ տաուրոխոլաթթուն մնում է մայրական լիկյորի մեջ։ Նստվածքը զտելուց հետո երկրորդ դեղամիջոցը նույնպես մեկուսացվում է մայրական լիկյորից՝ կրկին գործելով կապարի միացությամբ՝ հիմնական քացախային աղով։

Բայց բժշկության մեջ կապարի հիմնական աշխատանքը կապված է ախտորոշման և ռադիոթերապիայի հետ։ Այն պաշտպանում է բժիշկներին ռենտգենյան ճառագայթների մշտական ​​ազդեցությունից: Ռենտգենյան ճառագայթների գրեթե ամբողջական կլանման համար բավական է նրանց ճանապարհին դնել կապարի շերտ 2 ... 3 մմ: Այդ իսկ պատճառով ռենտգենյան կաբինետների բուժանձնակազմը հագած է կապար պարունակող ռետինից պատրաստված գոգնոցներ, ձեռնոցներ և սաղավարտներ։ Իսկ էկրանի պատկերը դիտվում է կապարե ապակու միջոցով։

Սրանք կապարի հետ մարդկության փոխհարաբերության հիմնական ասպեկտներն են. տարր, որը հայտնի է հնագույն ժամանակներից, բայց նույնիսկ այսօր ծառայում է մարդուն իր գործունեության բազմաթիվ ոլորտներում:

Հրաշալի կաթսաներ կապարի շնորհիվ

Մետաղների, հատկապես ոսկու արտադրությունը Հին Եգիպտոսում համարվում էր «սուրբ արվեստ»։ Եգիպտոսի նվաճողները տանջում էին նրա քահանաներին՝ նրանցից կորզելով ոսկի ձուլելու գաղտնիքները, բայց նրանք մահացան՝ պահպանելով գաղտնիքը։ Գործընթացի էությունը, որն այդքան հսկում էին եգիպտացիները, պարզեցին տարիներ անց։ Նրանք ոսկու հանքաքարը մշակում էին հալած կապարով, որը լուծարում էր թանկարժեք մետաղները և այդպիսով ոսկի կորզում հանքաքարերից։ Այնուհետև այս լուծույթը ենթարկվել է օքսիդատիվ թրծման և կապարը վերածվել է օքսիդի: Այս գործընթացի գլխավոր գաղտնիքը կրակող կաթսաներն էին։ Դրանք պատրաստվում էին ոսկրային մոխիրից։ Հալման ժամանակ կապարի օքսիդը ներծծվել է կաթսայի պատերի մեջ՝ միաժամանակ ներծծելով պատահական կեղտեր: Իսկ ներքեւի մասում մաքուր համաձուլվածք կար։

Կապարի բալաստի օգտագործումը

1931 թվականի մայիսի 26-ին պրոֆեսոր Օգյուստ Պիկարդը պետք է երկինք բարձրացներ իր իսկ դիզայնով ստրատոսֆերային օդապարիկով՝ սեղմված խցիկով: Եվ վեր կացավ: Սակայն առաջիկա թռիչքի մանրամասները մշակելիս Պիկարդը անսպասելիորեն բախվեց մի խոչընդոտի, որն ամենևին էլ տեխնիկական պատվեր չէր: Որպես բալաստ, նա որոշեց իր վրա վերցնել ոչ թե ավազի, այլ կապարի կրակոց, որը շատ ավելի քիչ տեղ էր պահանջում գոնդոլայում: Տեղեկանալով այդ մասին՝ թռիչքի պատասխանատուները կտրականապես արգելել են փոխարինել. կանոններն ասում են՝ «ավազ», այլ բան չի կարելի մարդկանց գլխին գցել (բացի ջրից)։ Պիկարդը որոշեց ապացուցել իր բալաստի անվտանգությունը։ Նա հաշվարկեց օդի դեմ արձակված կապարի շփման ուժը և հրամայեց, որ այդ կրակոցը իր գլխին գցեն Բրյուսելի ամենաբարձր շենքից։ «Կապար անձրևի» ամբողջական անվտանգությունը հստակորեն ցուցադրվել է։ Սակայն ադմինիստրացիան անտեսել է փորձը. «Օրենքն օրենք է, ասում է ավազ, որը նշանակում է ավազ, ոչ թե կրակված»։ Խոչընդոտն անհաղթահարելի էր թվում, բայց գիտնականը գտավ ելքը՝ նա հայտարարեց, որ «կապարային ավազը» որպես բալաստ կլինի ստրատոսֆերային օդապարիկի գոնդոլայում։ «Կրակոց» բառը «ավազ» բառով փոխարինելով՝ չինովնիկները զինաթափվեցին ու այլեւս չխանգարեցին Պիկարդին։

Առաջատար ներկերի արդյունաբերության մեջ

Սպիտակ կապարը կարողացել է արտադրել 3 հազար տարի առաջ։ Հին աշխարհում նրանց հիմնական մատակարարը Միջերկրական ծովում գտնվող Հռոդոս կղզին էր: Այն ժամանակ ներկերը բավարար չէին, և դրանք չափազանց թանկ էին։ Հայտնի հույն նկարիչ Նիկիասը մի անգամ անհամբեր սպասում էր Հռոդոսից սպիտակեղենի ժամանումը: Թանկարժեք բեռը հասել է Աթենքի Պիրեուս նավահանգիստ, սակայն այնտեղ հանկարծակի հրդեհ է բռնկվել։ Կրակը պատել է նավերը, որոնց վրա սպիտակը բերվել է։ Երբ կրակը մարվել է, հիասթափված նկարիչը բարձրացել է խոցված նավերից մեկի տախտակամած: Նա հույս ուներ, որ ամբողջ բեռը չէ, որ կորել է, բայց գոնե մեկ տակառ իր անհրաժեշտ ներկով կարող էր գոյատևել։ Իսկապես, ամբարում հայտնաբերվել են սպիտակեղենի տակառներ. դրանք չեն այրվել, բայց խիստ ածխացած են եղել։ Երբ տակառները բացվեցին, նկարչի զարմանքը սահման չուներ. դրանք սպիտակ ներկ չէին, այլ վառ կարմիր: Այսպիսով, նավահանգստում բռնկված հրդեհը հրաշալի ներկ պատրաստելու միջոց առաջարկեց՝ մինիում։

Կապար և գազեր

Այս կամ այն ​​մետաղը հալեցնելիս պետք է հոգ տանել հալոցքից գազերը հեռացնելու մասին, քանի որ հակառակ դեպքում ստացվում է անորակ նյութ։ Սա ձեռք է բերվում տարբեր տեխնոլոգիական մեթոդներով: Կապարի ձուլումն այս առումով ոչ մի դժվարություն չի առաջացնում մետաղագործների համար. թթվածինը, ազոտը, ծծմբի երկօքսիդը, ջրածինը, ածխածնի օքսիդը, ածխաթթու գազը, ածխաջրածինները չեն լուծվում ո՛չ հեղուկ, ո՛չ պինդ կապարի մեջ։

Առաջատար շինարարության մեջ

Հնում շենքեր կամ պաշտպանական կառույցներ կառուցելիս քարերը հաճախ ամրացնում էին հալած կապարով։ Ստարի Կրիմ գյուղում մինչ օրս պահպանվել են այսպես կոչված կապարի մզկիթի ավերակները, որը կառուցվել է 14-րդ դարում։ Շենքը ստացել է իր անվանումը, քանի որ որմնադրությանը պատված բացերը լցված են կապարով։

Կապարի սահմանափակումներ

Ներկայումս ամբողջ աշխարհում արդյունաբերությունն անցնում է վերափոխման ևս մեկ փուլ, որը կապված է բնապահպանական չափանիշների խստացման հետ՝ կա կապարի ընդհանուր մերժում: Գերմանիան խստորեն սահմանափակում է դրա օգտագործումը 2000 թվականից, Նիդեռլանդները՝ 2002 թվականից, իսկ եվրոպական երկրները, ինչպիսիք են Դանիան, Ավստրիան և Շվեյցարիան, ընդհանրապես արգելել են կապարի օգտագործումը։ Այս միտումը ընդհանուր կդառնա ԵՄ բոլոր երկրների համար 2015 թվականին: ԱՄՆ-ն և Ռուսաստանը նույնպես ակտիվորեն զարգացնում են տեխնոլոգիաներ, որոնք կօգնեն գտնել կապարի օգտագործման այլընտրանք:

Արդյունաբերության մեջ դրա լայնածավալ օգտագործումը հանգեցրել է նրան, որ կապարով աղտոտվածություն է հայտնաբերվել ամենուր: Դիտարկենք կենսոլորտի ամենակարևոր բաղադրիչները, ինչպիսիք են օդը, ջուրը և հողը:

Սկսենք մթնոլորտից։ Օդի հետ կապարի փոքր քանակությունը մտնում է մարդու օրգանիզմ՝ (ընդամենը 1-2%), սակայն կապարի մեծ մասը ներծծվում է։ Կապարի ամենամեծ արտանետումները մթնոլորտ տեղի են ունենում հետևյալ ոլորտներում.

• մետալուրգիական արդյունաբերություն;
• մեքենաշինություն (կուտակիչների արտադրություն);
• վառելիքաէներգետիկ համալիր (կապարով բենզինի արտադրություն);
• քիմիական համալիր (գունանյութերի, քսանյութերի և այլնի արտադրություն);
• ապակե ձեռնարկություններ;
• պահածոների արտադրություն;
• փայտամշակման և ցելյուլոզայի և թղթի արդյունաբերություն;
• պաշտպանական արդյունաբերության ձեռնարկություններ.

Անկասկած, մթնոլորտի կապարով աղտոտման ամենակարևոր աղբյուրը կապարի պարունակությամբ բենզին օգտագործող ավտոտրանսպորտային միջոցներն են:

Ապացուցված է, որ խմելու ջրում կապարի պարունակության ավելացումն առաջացնում է, որպես կանոն, արյան մեջ դրա կոնցենտրացիայի ավելացում։ Մակերեւութային ջրերում այս մետաղի պարունակության զգալի աճը կապված է հանքաքարի վերամշակման գործարանների, որոշ մետալուրգիական գործարանների, հանքերի և այլնի կեղտաջրերում դրա բարձր խտության հետ:

Աղտոտված հողից կապարը մտնում է գյուղատնտեսական մշակաբույսեր, իսկ սննդի հետ միասին՝ անմիջապես մարդու օրգանիզմ։ Այս մետաղի ակտիվ կուտակում է նկատվել կաղամբի և արմատային մշակաբույսերի, ինչպես նաև լայնորեն օգտագործվող մշակաբույսերի մեջ (օրինակ՝ կարտոֆիլի մեջ): Հողերի որոշ տեսակներ ուժեղ կապում են կապարը, որը պաշտպանում է գրունտային և խմելու ջուրը, բուսական արտադրանքը աղտոտումից։ Բայց հետո հողն ինքնին աստիճանաբար ավելի ու ավելի է աղտոտվում, և ինչ-որ պահի հողի օրգանական նյութերի ոչնչացումը կարող է տեղի ունենալ հողի լուծույթի մեջ կապարի արտազատմամբ: Արդյունքում այն ​​ոչ պիտանի կլինի գյուղատնտեսական օգտագործման համար։

Այսպիսով, կապարով շրջակա միջավայրի գլոբալ աղտոտվածության պատճառով այն դարձել է ցանկացած բույսի ամենուր տարածված բաղադրիչը և կենդանական սնունդ. Մարդու օրգանիզմում կապարի մեծ մասը գալիս է սննդից՝ տարբեր երկրներում 40-ից մինչև 70%: Բուսական մթերքները հիմնականում պարունակում են ավելի շատ կապար, քան կենդանական մթերքները:

Ինչպես արդեն նշվեց, ամեն ինչ մեղավոր է արդյունաբերական ձեռնարկություններ. Բնականաբար, հենց արտադրամասերում, կապարի հետ գործ ունենալով, բնապահպանական վիճակն ավելի վատ է, քան այլուր։ Պաշտոնական վիճակագրության արդյունքների համաձայն՝ մասնագիտական ​​թունավորումների շարքում առաջատարն առաջինն է։ Էլեկտրական արդյունաբերության, գունավոր մետալուրգիայի և մեքենաշինության մեջ թունավորումը պայմանավորված է օդում կապարի MPC-ի ավելցուկով. աշխատանքային տարածք 20 կամ ավելի անգամ: Կապարն առաջացնում է նյարդային համակարգի լայն ախտաբանական փոփոխություններ, խաթարում է սրտանոթային և վերարտադրողական համակարգերի գործունեությունը։

Կապարը (Pb լատ. Plumbum) քիմիական տարր է, որը գտնվում է Պարբերական աղյուսակի IV խմբում։ Կապարն ունի բազմաթիվ իզոտոպներ, որոնցից ավելի քան 20-ը ռադիոակտիվ են։ Կապարի իզոտոպները ուրանի և թորիումի քայքայման արդյունք են, ուստի լիթոսֆերայում կապարի պարունակությունը աստիճանաբար ավելացել է միլիոնավոր տարիների ընթացքում և այժմ կազմում է մոտ 0,0016% զանգվածով, բայց այն ավելի առատ է, քան իր ամենամոտ ազգականները, ինչպիսիք են ոսկին և այլն: Կապարը հեշտությամբ մեկուսացվում է հանքաքարի հանքավայրերից: Կապարի հիմնական աղբյուրներն են գալենան, անգլեզիտը և ցերուսիտը։ Հանքաքարում կապարը հաճախ գոյակցում է այլ մետաղների հետ, ինչպիսիք են ցինկը, կադմիումը և բիսմութը։ Իր բնիկ ձևով կապարը չափազանց հազվադեպ է հանդիպում:

Կապար - հետաքրքիր պատմական փաստեր

«Կապար» բառի ստուգաբանությունը դեռ հստակ չէ և շատ հետաքրքիր հետազոտության առարկա է։ Կապարը շատ նման է անագի, դրանք հաճախ շփոթվում էին, ուստի արևմտյան սլավոնական լեզուների մեծ մասում կապարը անագ է: Բայց «կապար» բառը հանդիպում է լիտվերեն (svinas) և լատվիերեն (svin) լեզուներում։ Կապարը թարգմանվել է անգլերեն կապար, հոլանդական հնչյուն: Ըստ երևույթին, հենց այստեղից է առաջացել «թափահարություն» բառը, այսինքն. ծածկել արտադրանքը թիթեղի (կամ կապարի) շերտով: Լատինական Plumbum բառի ծագումը, որից առաջացել է անգլերեն Plumber բառը, նույնպես լիովին հասկանալի չէ։ Փաստն այն է, որ ժամանակին ջրի խողովակները «կնքվել» են կապարով, «կնքվել» (ֆրանսիական plomber «կնքել կապարով»): Ի դեպ, այստեղից էլ առաջացել է հայտնի «լցնում» բառը։ Բայց խառնաշփոթը դրանով չի ավարտվում, հույները կապարը միշտ անվանում էին «մոլիբդոս», այստեղից էլ՝ լատիներեն «molibdaena», անգրագետի համար հեշտ է այս անունը շփոթել անվան հետ։ քիմիական տարրմոլիբդեն. Այսպիսով, հին ժամանակներում նրանք անվանում էին փայլուն հանքանյութեր, որոնք մուգ հետք են թողնում բաց մակերեսի վրա: Այս փաստն իր հետքն է թողել գերմաներենի վրա՝ «մատիտը» գերմաներենում կոչվում է Bleistift, այսինքն. կապարի ձող.
Մարդկությունը կապարի հետ ծանոթ է եղել անհիշելի ժամանակներից: Հնագետները հայտնաբերել են 8000 տարի առաջ ձուլված կապարի արտադրանք։ Հին Եգիպտոսում արձանները նույնիսկ կապարից էին ձուլում: Հին Հռոմում ջրի խողովակները պատրաստվում էին կապարից, հենց նա է կանխորոշել պատմության մեջ առաջին բնապահպանական աղետը։ Հռոմեացիները գաղափար չունեին կապարի վտանգի մասին, նրանց դուր էր գալիս ճկուն, դիմացկուն և հեշտ մշակվող մետաղը։ Նույնիսկ կարծում էին, որ գինու մեջ ավելացված կապարը բարելավում է նրա համը։ Հետեւաբար, գրեթե յուրաքանչյուր հռոմեացի թունավորվել է կապարով: Ստորև կքննարկենք կապարի թունավորման ախտանիշները, սակայն առայժմ միայն կնշենք, որ դրանցից մեկը հոգեկան խանգարումն է։ Ըստ երևույթին, ազնվական հռոմեացիների այս բոլոր խելահեղ չարաճճիությունները և անթիվ խելահեղ օրգիաները ծագում են այստեղից։ Որոշ հետազոտողներ նույնիսկ կարծում են, որ կապարը եղել է Հին Հռոմի անկման գրեթե հիմնական պատճառը:
Հնում բրուտները մանրացնում էին կապարի հանքաքարը, նոսրացնում ջրով և ստացված խառնուրդի վրա լցնում կավե առարկաներ։ Կրակելուց հետո նման անոթները ծածկվել են կապարի փայլուն ապակու բարակ շերտով։
1673 թվականին անգլիացի Ջորջ Ռավենսկրոֆթը բարելավեց ապակու բաղադրությունը՝ սկզբնական բաղադրիչներին կապարի օքսիդ ավելացնելով և այդպիսով ստացավ հալվող, փայլուն ապակի, որը շատ նման էր բնական ժայռերի բյուրեղին: Իսկ 18-րդ դարի վերջում Գեորգ Շտրասը ապակու արտադրության մեջ միաձուլեց սպիտակ ավազը, պոտաշը և կապարի օքսիդը՝ ստանալով այնպիսի մաքուր և փայլուն ապակի, որ դժվար էր այն տարբերել ադամանդից։ Այստեղից էլ առաջացել է «rhinestones» անվանումը, իրականում թանկարժեք քարերի կեղծիք: Ցավոք սրտի, իր ժամանակակիցների շրջանում Շտրասը հայտնի էր որպես խարդախ, և նրա գյուտը մոռացվեց, մինչև որ 20-րդ դարի սկզբին Դանիել Սվարովսկին կարողացավ rhinestones-ի արտադրությունը վերածել մի ամբողջ նորաձևության արդյունաբերության և արվեստի ուղղության:
Հրազենի հայտնվելուց և լայն տարածումից հետո կապարից սկսեցին օգտագործել փամփուշտներ և կրակոցներ պատրաստելու համար։ Տպագրական տառերը պատրաստվում էին կապարից։ Կապարը նախկինում եղել է սպիտակ և կարմիր ներկերի մի մասը, դրանք օգտագործվել են գրեթե բոլոր հին նկարիչների կողմից:

կապարի կրակոց

Հակիրճ կապարի քիմիական հատկությունները

Կապարը ձանձրալի մոխրագույն մետաղ է: Այնուամենայնիվ, նրա թարմ կտրվածքը լավ է փայլում, բայց, ցավոք, գրեթե անմիջապես ծածկվում է կեղտոտ օքսիդի թաղանթով: Կապարը շատ ծանր մետաղ է, այն մեկուկես անգամ ավելի ծանր է, քան երկաթը, և չորս անգամ ավելի ծանր, քան ալյումինը։ Ոչ առանց պատճառի ռուսերենում «կապար» բառը որոշ չափով գրավիտացիայի հոմանիշն է: Կապարը շատ դյուրահալ մետաղ է, այն հալվում է արդեն 327 ° C ջերմաստիճանում: Դե, այս փաստը հայտնի է բոլոր ձկնորսներին, ովքեր հեշտությամբ հալեցնում են իրենց անհրաժեշտ կշիռները: Նաև կապարը շատ փափուկ է, այն կարելի է կտրել սովորական պողպատե դանակով։ Կապարը շատ ոչ ակտիվ մետաղ է, դժվար չէ դրա հետ արձագանքել կամ լուծել նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում։
Կապարի օրգանական ածանցյալները խիստ թունավոր նյութեր են: Ցավոք, դրանցից մեկը՝ տետրաէթիլ կապարը, լայնորեն օգտագործվել է որպես բենզինի օկտանային ուժեղացուցիչ: Բայց, բարեբախտաբար, տետրաէթիլ կապարն այլևս չի օգտագործվում այս ձևով, քիմիկոսներն ու արտադրողները սովորել են մեծացնել օկտանային թիվը ավելի անվտանգ եղանակներով:

Կապարի ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա և թունավորման ախտանիշները

Կապարի բոլոր միացությունները շատ թունավոր են: Մետաղն օրգանիզմ է մտնում սննդի կամ ներշնչված օդի միջոցով և տեղափոխվում արյունով։ Ավելին, կապարի միացությունների և փոշու գոլորշիների ներշնչումը շատ ավելի վտանգավոր է, քան սննդի մեջ դրա առկայությունը։ Կապարը հակված է ոսկորներում կուտակվելու՝ այս դեպքում մասամբ փոխարինելով կալցիումին։ Օրգանիզմում կապարի կոնցենտրացիայի ավելացմամբ զարգանում է անեմիա, ազդում է ուղեղի վրա, ինչը հանգեցնում է ինտելեկտի նվազմանը, իսկ երեխաների մոտ դա կարող է առաջացնել զարգացման անդառնալի ուշացումներ։ Բավական է մեկ լիտր ջրի մեջ լուծել մեկ միլիգրամ կապար, և այն ոչ միայն ոչ պիտանի, այլև վտանգավոր կդառնա խմելու համար։ Կապարի նման ցածր քանակությունը նույնպես որոշակի վտանգ է ներկայացնում՝ ջրի ոչ գույնը, ոչ համը չի փոխվում։ Կապարի թունավորման հիմնական ախտանշաններն են.

• մոխրագույն եզրագիծ լնդերի վրա,
• անտարբերություն,
• ապատիա,
• հիշողության կորուստ,
• թուլամտություն,
• տեսողության խնդիրներ,
• վաղ ծերացումը.

Առաջատար հավելված

Այնուամենայնիվ, չնայած թունավորությանը, չկա կապարի օգտագործումից հրաժարվելու միջոց՝ նրա բացառիկ հատկությունների և ցածր գնի պատճառով: Կապարը հիմնականում օգտագործվում է մարտկոցների թիթեղների արտադրության համար, որը ներկայումս սպառում է մոլորակի վրա արդյունահանվող կապարի մոտ 75%-ը։ Կապարն օգտագործվում է որպես էլեկտրական մալուխների ծածկույթ՝ շնորհիվ իր ճկունության և կոռոզիայից դիմադրության: Այս մետաղը լայնորեն օգտագործվում է քիմիական և նավթավերամշակման արդյունաբերության մեջ, օրինակ՝ ռեակտորների երեսպատման համար, որոնցում արտադրվում է ծծմբաթթու։ Կապարն ունի ռադիոակտիվ ճառագայթումը հետաձգելու հատկություն, որը լայնորեն կիրառվում է նաև էներգետիկայի, բժշկության և քիմիայի մեջ։ Կապարի տարաներում, օրինակ, տեղափոխվում են ռադիոակտիվ տարրեր։ Կապարը գնում է փամփուշտների միջուկների և բեկորների արտադրության մեջ: Բացի այդ, այս մետաղը գտնում է իր կիրառումը առանցքակալների արտադրության մեջ:

Սուրբ Մարտինի արձանը Բրատիսլավայում

Առաջնորդել(լատ. Plumbum), Pb, Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակի IV խմբի քիմիական տարր; ատոմային համարը՝ 82, ատոմային զանգվածը՝ 207,2։ Կապարը ծանր կապտամոխրագույն մետաղ է, շատ ճկուն, փափուկ (դանակով կտրված, եղունգով քերծված): Բնական կապարը բաղկացած է 5 կայուն իզոտոպներից՝ 202 (հետք), 204 (1.5%), 206 (23.6%), 207 (22.6%), 208 (52.3%) զանգվածային թվերով։ Վերջին երեք իզոտոպները 238 U, 235 U և 232 Th-ի ռադիոակտիվ փոխակերպումների վերջնական արդյունքն են։ Միջուկային ռեակցիաները առաջացնում են կապարի բազմաթիվ ռադիոակտիվ իզոտոպներ:

Պատմության տեղեկանք.Կապարը հայտնի է եղել մ.թ.ա. 6-7 հազար տարի: ե. Միջագետքի, Եգիպտոսի և հին աշխարհի այլ երկրների ժողովուրդները։ Ծառայել է արձանների, կենցաղային իրերի, գրչության պլանշետների պատրաստման համար։ Հռոմեացիները կապարե խողովակներ էին օգտագործում սանտեխնիկայի համար։ Ալքիմիկոսներն անվանել են Կապար Սատուրնը և այն որպես այս մոլորակի նշան: Միացություններ Կապար - «կապարի մոխիր» РbО, սպիտակ կապար 2РbСО 3 ·Рb(OH) 2 օգտագործվել են Հին Հունաստանում և Հռոմում որպես դեղամիջոցների և ներկերի բաղադրիչներ։ Երբ հրազենը հայտնագործվեց, կապարը սկսեց օգտագործել որպես փամփուշտների նյութ։ Կապարի թունավորությունը նշվել է դեռևս մեր թվարկության 1-ին դարում: ե. Հույն բժիշկ Դիոսկորիդեսը և Պլինիոս Ավագը:

Կապարի բաշխումը բնության մեջ.Առաջատար բովանդակություն երկրի ընդերքը(Clark) 1.6 10 -3% կշռով: Երկրի ընդերքում մոտ 80 կապարաբեր միներալների առաջացումը (դրանցից գլխավորը գալենա PbS-ն է) կապված է հիմնականում հիդրոթերմալ հանքավայրերի առաջացման հետ։ Բազմամետաղային հանքաքարերի օքսիդացման գոտիներում առաջանում են բազմաթիվ (մոտ 90) երկրորդային միներալներ՝ սուլֆատներ (անգլեզիտ PbSO 4), կարբոնատներ (ցերուսիտ PbCO 3), ֆոսֆատներ [պիրոմորֆիտ Pb 5 (PO 4) 3 Cl]։

Կենսոլորտում կապարը հիմնականում ցրվում է, այն փոքր է կենդանի նյութով (5·10 -5%), ծովի ջրով (3·10 -9%)։ Բնական ջրերի կապարը մասամբ կլանվում է կավով և նստում ջրածնի սուլֆիդով, հետևաբար, այն կուտակվում է ջրածնի սուլֆիդով աղտոտված ծովային տիղմերում և դրանցից առաջացած սև կավերում և թերթաքարերում:

Կապարի ֆիզիկական հատկությունները.Կապարը բյուրեղանում է երեսակենտրոն խորանարդ վանդակում (a = 4,9389Å) և չունի ալոտրոպային փոփոխություններ։ Ատոմային շառավիղ 1,75Å, իոնային շառավիղներ՝ Pb 2+ 1,26Å, Pb 4+ 0,76Å; խտությունը 11,34 գ / սմ 3 (20 ° C); t pl 327,4 °С; t bale 1725 °C; տեսակարար ջերմային հզորություն 20 °C-ում 0,128 կՋ/(կգ Կ) | ջերմային հաղորդունակություն 33.5 W/(m K); գծային ընդլայնման ջերմաստիճանի գործակիցը 29.1·10 -6 սենյակային ջերմաստիճանում; Brinell կարծրություն 25-40 MN / մ 2 (2,5-4 կգֆ / մմ 2); առաձգական ուժ 12-13 MN/m 2, սեղմման մեջ մոտ 50 MN/m 2; հարաբերական երկարացում ընդմիջմանը 50-70%: Սառը կարծրացումը չի բարելավում կապարի մեխանիկական հատկությունները, քանի որ նրա վերաբյուրեղացման ջերմաստիճանը ցածր է սենյակային ջերմաստիճանից (մոտ -35°C 40% կամ ավելի դեֆորմացիայի աստիճանի դեպքում): Կապարը դիամագնիսական է, մագնիսական զգայունությունը՝ -0,12·10 -6: 7.18 K-ում այն ​​դառնում է գերհաղորդիչ։

Կապարի քիմիական հատկությունները. Pb 6s 2 6р 2 ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կոնֆիգուրացիան, ըստ որի այն ցուցադրում է +2 և +4 օքսիդացման վիճակներ։ Կապարը քիմիապես համեմատաբար ոչ ակտիվ է: Թարմ կապարի կտրվածքի մետաղական փայլը աստիճանաբար անհետանում է օդում՝ PbO-ի շատ բարակ թաղանթի ձևավորման պատճառով, որը պաշտպանում է հետագա օքսիդացումից:

Թթվածնի հետ այն կազմում է Pb 2 O, PbO, PbO 2, Pb 3 O 4 և Pb 2 O 3 օքսիդների շարք։

O 2-ի բացակայության դեպքում սենյակային ջերմաստիճանում գտնվող ջուրը չի ազդում կապարի վրա, բայց այն քայքայվում է տաք ջրի գոլորշիով՝ առաջացնելով կապարի օքսիդ և ջրածին: PbO և PbO 2 օքսիդներին համապատասխան՝ Pb (OH) 2 և Pb (OH) 4 հիդրօքսիդները ամֆոտերային բնույթ ունեն։

Կապարի կապը ջրածնի PbH 4-ի հետ ստացվում է փոքր քանակությամբ Mg 2 Pb-ի վրա նոսր աղաթթվի ազդեցությամբ: PbH 4-ը անգույն գազ է, որը շատ հեշտությամբ քայքայվում է Pb-ի և H2-ի: Տաքացման ժամանակ կապարը միանում է հալոգեններին՝ առաջացնելով PbX 2 հալոգենիդներ (X-ը հալոգեն է)։ Նրանք բոլորը մի փոքր լուծելի են ջրի մեջ։ Ստացվել են նաև PbX 4 հալոգենիդներ՝ PbF 4 տետրաֆտորիդ՝ անգույն բյուրեղներ և PbCl 4 տետրաքլորիդ՝ դեղին յուղոտ հեղուկ։ Երկու միացություններն էլ հեշտությամբ քայքայվում են՝ ազատելով F 2 կամ Cl 2 ; հիդրոլիզացված ջրով: Կապարը չի փոխազդում ազոտի հետ։ Կապարի ազիդ Pb(N 3) 2-ը ստացվում է նատրիումի ազիդի NaN 3 և Pb (II) աղերի լուծույթների փոխազդեցությամբ; անգույն ասեղաձև բյուրեղներ, քիչ լուծվող ջրում; հարվածի կամ տաքանալու դեպքում այն ​​պայթյունով քայքայվում է Pb-ի և N 2-ի: Ծծումբը գործում է կապարի վրա, երբ տաքացվում է՝ ձևավորելով PbS սուլֆիդ՝ սև ամորֆ փոշի: Սուլֆիդ կարելի է ստանալ նաև ջրածնի սուլֆիդը Pb (II) աղերի լուծույթների մեջ անցկացնելով. բնության մեջ այն հանդիպում է կապարի փայլի՝ գալենայի տեսքով։

Լարումների շարքում Pb-ն ավելի բարձր է, քան ջրածինը (էլեկտրոդի նորմալ պոտենցիալները համապատասխանաբար կազմում են -0,126 V Pb = Pb 2+ + 2e և +0,65 V Pb = Pb 4+ + 4e համար): Այնուամենայնիվ, կապարը չի տեղափոխում ջրածինը նոսր հիդրոքլորային և ծծմբական թթուներից՝ Pb-ի վրա H 2 գերլարման, ինչպես նաև մետաղի մակերեսի վրա քիչ լուծվող քլորիդ PbCl 2-ի և սուլֆատի PbSO 4-ի պաշտպանիչ թաղանթների ձևավորման պատճառով: Խտացված H 2 SO 4 և HCl-ը տաքացնելիս գործում են Pb-ի վրա և ստացվում են Pb (HSO 4) 2 և H 2 [PbCl 4] բաղադրության լուծվող բարդ միացություններ։ Ազոտային, քացախային, ինչպես նաև որոշ օրգանական թթուներ (օրինակ՝ կիտրոն) լուծում են կապարը՝ առաջացնելով Pb(II) աղեր։ Ըստ ջրի լուծելիության՝ աղերը բաժանվում են լուծելի (կապարի ացետատ, նիտրատ և քլորատ), թեթևակի լուծելի (քլորիդ և ֆտոր) և չլուծվող (սուլֆատ, կարբոնատ, քրոմատ, ֆոսֆատ, մոլիբդատ և սուլֆիդ): Pb (IV) աղերը կարելի է ստանալ Pb (II) աղերի խիստ թթվացված H 2 SO 4 լուծույթների էլեկտրոլիզով; Pb (IV) աղերից ամենակարևորներն են սուլֆատ Pb (SO 4) 2 և ացետատ Pb (C 2 H 3 O 2) 4: Pb (IV) աղերը հակված են ավելցուկային բացասական իոնների ավելացմանը՝ բարդ անիոններ առաջացնելու համար, օրինակ՝ փլմբատներ (PbO 3) 2- և (PbO 4) 4-, քլորոպլմբատներ (PbCl 6) 2-, հիդրոքսոպլմբատներ [Pb (OH) 6։ ] 2- և ուրիշներ։ Կաուստիկ ալկալիների խտացված լուծույթները, երբ տաքանում են, փոխազդում են Pb-ի հետ՝ արտազատելով X 2 տիպի ջրածնի և հիդրոքսոլմբիտների [Pb(OH) 4]:

Առաջնորդություն ստանալը.Մետաղական կապարը ստացվում է PbS-ի օքսիդատիվ թրծմամբ, որին հաջորդում է PbO-ի վերածումը հում Pb-ի («werkble») և վերջինիս զտման (մաքրման): Խտանյութի օքսիդատիվ բովումն իրականացվում է շարունակական սինթրինգային գոտի մեքենաներում։ PbS-ի կրակման ժամանակ գերակշռում է ռեակցիան.

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

Բացի այդ, ստացվում է նաև մի քիչ PbSO 4 սուլֆատ, որը վերածվում է PbSiO 3 սիլիկատի, որի համար խառնուրդին ավելացնում են քվարցային ավազ։ Միաժամանակ օքսիդացված են նաև այլ մետաղների (Cu, Zn, Fe) սուլֆիդները, որոնք առկա են որպես կեղտ: Կրակելու արդյունքում սուլֆիդների փոշոտ խառնուրդի փոխարեն ստացվում է ագլոմերատ՝ ծակոտկեն սինթրեված շարունակական զանգված, որը բաղկացած է հիմնականում PbO, CuO, ZnO, Fe 2 O 3 օքսիդներից։ Ագլոմերատի կտորները խառնում են կոքսի և կրաքարի հետ, և այդ խառնուրդը լցնում են ջրային բաճկոնով վառարանի մեջ, որի մեջ օդը ներքևից ճնշման տակ մատակարարվում է խողովակների միջոցով («տույեր»): Կոքսը և ածխածնի օքսիդը (II) նվազեցնում են PbO-ն մինչև Pb արդեն ցածր ջերմաստիճանում (մինչև 500 °C): Ավելի բարձր ջերմաստիճանի դեպքում տեղի են ունենում հետևյալ ռեակցիաները.

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

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

Zn և Fe օքսիդները մասամբ վերածվում են ZnSiO 3 և FeSiO 3, որոնք CaSiO 3-ի հետ միասին կազմում են խարամ, որը լողում է դեպի մակերես։ Կապարի օքսիդները վերածվում են մետաղի: Հում կապարը պարունակում է 92-98% Pb, մնացածը՝ Cu, Ag (երբեմն Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe կեղտեր։ Cu-ի և Fe-ի կեղտերը հանվում են առգրավման միջոցով: Sn-ը, As-ը, Sb-ը հեռացնելու համար օդը փչում են հալած մետաղի միջով: Ag-ի (և Au-ի) մեկուսացումն իրականացվում է Zn-ի ավելացմամբ, որը ձևավորում է «ցինկ փրփուր», որը բաղկացած է Zn-ի միացություններից Ag (և Au) հետ՝ Pb-ից ավելի թեթև և հալվում է 600-700 °C ջերմաստիճանում։ Zn-ի ավելցուկը հանվում է հալած Pb-ից օդի, գոլորշու կամ քլորի միջոցով: Bi-ին հեռացնելու համար Ca կամ Mg ավելացնում են հեղուկ Pb-ին՝ տալով ցածր հալեցման միացություններ Ca 3 Bi 2 և Mg 3 Bi 2: Այս մեթոդներով զտված կապարը պարունակում է 99,8-99,9% Pb: Հետագա մաքրումն իրականացվում է էլեկտրոլիզի միջոցով, որի արդյունքում մաքրությունը կազմում է առնվազն 99,99%:

Կապարի կիրառում.Կապարը լայնորեն օգտագործվում է կապարաթթվային մարտկոցների արտադրության մեջ, որն օգտագործվում է գործարանային սարքավորումների արտադրության համար, որոնք դիմացկուն են ագրեսիվ գազերի և հեղուկների նկատմամբ։ Կապարն ուժեղ կլանում է γ-ճառագայթները և ռենտգենյան ճառագայթները, ինչի շնորհիվ այն օգտագործվում է որպես դրանց ազդեցությունից պաշտպանվելու նյութ (ռադիոակտիվ նյութեր պահելու տարաներ, ռենտգենյան սենյակների սարքավորումներ և այլն): Մեծ քանակությամբ կապար օգտագործվում է էլեկտրական մալուխների թաղանթներ արտադրելու համար, որոնք պաշտպանում են դրանք կոռոզիայից և մեխանիկական վնասվածքներից։ Կապարի շատ համաձուլվածքներ պատրաստվում են կապարից: Կապարի օքսիդ PbO-ն ներմուծվում է բյուրեղային և օպտիկական ապակու մեջ՝ բարձր բեկման ինդեքսով նյութեր ստանալու համար: Մինիումը, քրոմատը (դեղին պսակ) և հիմնական կապարի կարբոնատը (կապարի սպիտակ) սահմանափակ օգտագործման գունանյութեր են: Կապարի քրոմատը օքսիդացնող նյութ է, որն օգտագործվում է անալիտիկ քիմիայում: Ազիդը և ստիֆիատը (trinitroresorcinate) սկսում են պայթուցիկ նյութեր: Տետրաէթիլ կապարը հակաթակիչ նյութ է: Կապարի ացետատը ծառայում է որպես H 2 S-ի հայտնաբերման ցուցիչ: Որպես իզոտոպային հետքեր օգտագործվում են 204 Pb (կայուն) և 212 Pb (ռադիոակտիվ):

Կապար մարմնում.Բույսերը կապար են կլանում հողից, ջրից և մթնոլորտային արտանետումներից: Կապարը մարդու օրգանիզմ է մտնում սննդի (մոտ 0,22 մգ), ջրի (0,1 մգ), փոշու (0,08 մգ) հետ։ Մարդկանց համար կապարի ընդունման անվտանգ օրական մակարդակը 0,2-2 մգ է: Այն արտազատվում է հիմնականում կղանքով (0,22-0,32 մգ), ավելի քիչ՝ մեզով (0,03-0,05 մգ)։ Մարդու օրգանիզմը պարունակում է միջինը մոտ 2 մգ կապար (որոշ դեպքերում՝ մինչև 200 մգ)։ Արդյունաբերական երկրների բնակիչների մոտ կապարի պարունակությունն օրգանիզմում ավելի բարձր է, քան ագրարային երկրների բնակիչների մոտ, քաղաքաբնակներում՝ գյուղաբնակներից։ Կապարի հիմնական պահեստը կմախքն է (օրգանիզմի ընդհանուր կապարի 90%-ը). 0,2-1,9 մկգ/գ կուտակվում է լյարդում; արյան մեջ - 0,15-0,40 մկգ / մլ; մազերի մեջ՝ 24 մկգ/գ, կաթում՝ 0,005-0,15 մկգ/մլ; հայտնաբերվել է նաև ենթաստամոքսային գեղձի, երիկամների, ուղեղի և այլ օրգաններում։ Կենդանիների օրգանիզմում կապարի կոնցենտրացիան և բաշխումը մոտ է մարդկանց համար սահմանվածներին: Շրջակա միջավայրում կապարի մակարդակի բարձրացմամբ ավելանում է դրա նստվածքը ոսկորներում, մազերում և լյարդում։

Կապարով և դրա միացություններով թունավորումը հնարավոր է հանքաքարի արդյունահանման, կապարի հալման, կապարի ներկերի արտադրության, տպագրության, խեցեգործության, մալուխի արտադրության, տետրաէթիլ կապարի արտադրության և օգտագործման և այլնի մեջ: Կենցաղային թունավորումը տեղի է ունենում հազվադեպ և նկատվում է: երբ ուտում եք մթերքներ, որոնք պահվել են կավե ամանեղենի մեջ, ապակեպատված կարմիր կապարով կամ լիթարգով: Կապարը և նրա անօրգանական միացությունները աերոզոլների տեսքով թափանցում են օրգանիզմ հիմնականում միջով Օդուղիներ, ավելի փոքր չափով միջոցով ստամոքս - աղիքային տրակտիև մաշկը: Արյան մեջ կապարը շրջանառվում է խիստ ցրված կոլոիդների՝ ֆոսֆատի և ալբումինատի տեսքով։ Կապարն արտազատվում է հիմնականում աղիքների և երիկամների միջոցով։ Պորֆիրինի, սպիտակուցների, ածխաջրերի և ֆոսֆատների նյութափոխանակության խախտումը, C և B1 վիտամինների պակասը, կենտրոնական և ինքնավար նյարդային համակարգում ֆունկցիոնալ և օրգանական փոփոխությունները և կապարի թունավոր ազդեցությունը ոսկրածուծի վրա դեր են խաղում թունավորման զարգացման մեջ: Թունավորումը կարող է լինել թաքնված (այսպես կոչված վագոն), ընթանալ թեթև, չափավոր և ծանր ձևերով։

Կապարից թունավորման ամենատարածված նշաններն են՝ եզրը (շուշանաքարային շերտ) լնդերի եզրին, հողագունատ գույնը։ մաշկը; ռետիկուլոցիտոզ և արյան այլ փոփոխություններ, մեզի մեջ պորֆիրինների մակարդակի բարձրացում, մեզի մեջ կապարի առկայություն 0,04-0,08 մգ/լ և ավելի քանակությամբ և այլն։ Նյարդային համակարգի վնասը դրսևորվում է ասթենիայով, ծանր ձևերով։ - էնցեֆալոպաթիա, կաթված (հիմնականում ձեռքի և մատների էքստենսորներ), պոլինևրիտ: Այսպես կոչված կապարային կոլիկի դեպքում նկատվում են որովայնի շրջանում սուր ջղաձգական ցավեր, փորկապություն՝ մի քանի ժամից մինչև 2-3 շաբաթ տևողությամբ; հաճախ կոլիկն ուղեկցվում է սրտխառնոցով, փսխումով, արյան ճնշման բարձրացմամբ, մարմնի ջերմաստիճանը մինչև 37,5-38°C: Խրոնիկ թունավորման դեպքում հնարավոր է լյարդի, սրտանոթային համակարգի վնասում, էնդոկրին դիսֆունկցիա (օրինակ՝ կանանց մոտ՝ վիժումներ, դիսմենորեա, մենորագիա և այլն): Իմունոկենսաբանական ռեակտիվության արգելակումը նպաստում է ընդհանուր հիվանդացության բարձրացմանը:

Կապարը քիմիական տարր է 82 ատոմային համարով և Pb նշանով (լատիներեն plumbum - ձուլակտոր): Այն ծանր մետաղ է, որի խտությունը ավելի մեծ է, քան սովորական նյութերի խտությունը. կապարը փափուկ է, ճկուն և հալվում է համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում: Թարմ կտրված կապարն ունի կապտասպիտակավուն երանգ; այն բթանում է մինչև մռայլ մոխրագույն, երբ ենթարկվում է օդի: Կապարն ունի դասական կայուն տարրերի երկրորդ ամենաբարձր ատոմային թիվը և գտնվում է ավելի ծանր տարրերի երեք հիմնական քայքայման շղթաների վերջում: Կապարը համեմատաբար ոչ ռեակտիվ հետանցումային տարր է: Նրա թույլ մետաղական բնույթը դրսևորվում է նրա ամֆոտերային բնույթով (կապարի և կապարի օքսիդները փոխազդում են ինչպես թթուների, այնպես էլ հիմքերի հետ) և կովալենտային կապեր ձևավորելու միտումով։ Կապարի միացությունները սովորաբար +2 օքսիդացման վիճակում են, քան +4, սովորաբար ածխածնային խմբի ավելի թեթեւ անդամների հետ: Բացառությունները հիմնականում սահմանափակվում են օրգանական միացություններով։ Ինչպես այս խմբի ավելի թեթև անդամները, կապարը հակված է կապվելու ինքն իր հետ. այն կարող է ձևավորել շղթաներ, օղակներ և բազմանիստ կառուցվածքներ: Կապարը հեշտությամբ արդյունահանվում է կապարի հանքերից և արդեն հայտնի էր Արևմտյան Ասիայի նախապատմական մարդկանց համար: Կապարի հիմնական հանքաքարը՝ գալենան, հաճախ պարունակում է արծաթ, և արծաթի նկատմամբ հետաքրքրությունը նպաստել է Հին Հռոմում կապարի լայնածավալ արդյունահանմանը և օգտագործմանը։ Հռոմեական կայսրության անկումից հետո կապարի արտադրությունը նվազել է և նույն մակարդակին չի հասել մինչև Արդյունաբերական հեղափոխությունը։ Ներկայումս կապարի համաշխարհային արտադրությունը կազմում է տարեկան մոտ տասը միլիոն տոննա; Վերամշակումից ստացված երկրորդային արտադրությունը կազմում է այս քանակի կեսից ավելին։ Կապարն ունի մի քանի հատկություններ, որոնք այն դարձնում են օգտակար՝ բարձր խտություն, ցածր հալման կետ, ճկունություն և հարաբերական իներտություն օքսիդացման նկատմամբ: Համակցված հարաբերական առատության և ցածր գնի հետ՝ այս գործոնները հանգեցրել են կապարի լայն կիրառմանը շինարարության, սանտեխնիկայի, մարտկոցների, փամփուշտների, կշիռների, զոդման, հյուծման, դյուրահալվող համաձուլվածքների և ճառագայթային պաշտպանությունում: 19-րդ դարի վերջում կապարը ճանաչվեց որպես խիստ թունավոր, և այդ ժամանակվանից դրա օգտագործումը աստիճանաբար դադարեցվեց։ Կապարը նեյրոտոքսին է, որը կուտակվում է փափուկ հյուսվածքներում և ոսկորներում՝ վնասելով նյարդային համակարգը և կաթնասունների մոտ առաջացնելով ուղեղի և արյան խանգարումներ։

Ֆիզիկական հատկություններ

Ատոմային հատկություններ

Կապարի ատոմն ունի 82 էլեկտրոն՝ դասավորված 4f145d106s26p2 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայի մեջ։ Համակցված առաջին և երկրորդ իոնացման էներգիաները՝ երկու 6p էլեկտրոնները հեռացնելու համար պահանջվող ընդհանուր էներգիան, մոտ է ածխածնային խմբում կապարի գլխավոր հարևանին՝ անագի էներգիային: Դա անսովոր է; Իոնացման էներգիաները սովորաբար իջնում ​​են խմբի մեջ, քանի որ տարրի արտաքին էլեկտրոնները դառնում են ավելի հեռու միջուկից և ավելի պաշտպանված ավելի փոքր ուղեծրերով: Իոնացման էներգիաների նմանությունը պայմանավորված է լանթանիդների կրճատմամբ՝ լանթանից (ատոմային թիվ 57) մինչև լուտեցիում (71) տարրերի շառավիղների նվազում և հաֆնիումից հետո տարրերի համեմատաբար փոքր շառավիղներ (72): Դա պայմանավորված է միջուկի վատ պաշտպանվածությամբ լանտանիդային էլեկտրոններով: Կապարի համակցված առաջին չորս իոնացման էներգիաները գերազանցում են անագի էներգիաները՝ հակառակ կանխատեսված պարբերական միտումներին: Հարաբերական ազդեցությունները, որոնք նշանակալի են դառնում ավելի ծանր ատոմներում, նպաստում են այս վարքագծին: Այդպիսի էֆեկտներից մեկը իներտ զույգի էֆեկտն է. կապարի 6s էլեկտրոնները չեն ցանկանում մասնակցել կապին, ինչը բյուրեղային կապարի մոտակա ատոմների միջև հեռավորությունը դարձնում է անսովոր երկար: Ավելի թեթև կապարի ածխածնի խմբերը ձևավորում են կայուն կամ մետակայուն ալոտրոպներ՝ քառասյուն կոորդինացված և կովալենտային կապով ադամանդի խորանարդ կառուցվածքով: Նրանց արտաքին s և p ուղեծրերի էներգիայի մակարդակները բավական մոտ են, որպեսզի թույլ տան խառնվել չորս sp3 հիբրիդային օրբիտալների հետ: Կապարի մեջ իներտ զույգի էֆեկտը մեծացնում է իր s- և p- ուղեծրերի միջև հեռավորությունը, և բացը չի կարող կամրջվել էներգիայով, որը հիբրիդացումից հետո կթողարկվի լրացուցիչ կապերով: Ի տարբերություն ադամանդի խորանարդ կառուցվածքի, կապարը ձևավորում է մետաղական կապեր, որոնցում միայն p-էլեկտրոններն են տեղայնացված և կիսվում Pb2+ իոնների միջև: Հետևաբար, կապարն ունի դեմքի կենտրոնացված խորանարդ կառուցվածք, ինչպես նույն չափի երկվալենտ մետաղները՝ կալցիումը և ստրոնցիումը:

Մեծ ծավալներ

Մաքուր կապարն ունի վառ արծաթագույն գույն՝ կապույտի երանգով: Այն խամրում է խոնավ օդի հետ շփման ժամանակ, և նրա երանգը կախված է տիրող պայմաններից։ Կապարի բնորոշ հատկությունները ներառում են բարձր խտություն, ճկունություն և կոռոզիայից բարձր դիմադրություն (պասիվացման պատճառով): Խիտ խորանարդ կառուցվածքը և կապարի բարձր ատոմային քաշը հանգեցնում են 11,34 գ/սմ3 խտության, որն ավելի մեծ է սովորական մետաղներից, ինչպիսիք են երկաթը (7,87 գ/սմ3), պղինձը (8,93 գ/սմ3) և ցինկը (7,14 գ/սմ3): ): Հազվագյուտ մետաղներից ոմանք ավելի խիտ են՝ վոլֆրամը և ոսկին 19,3 գ/սմ3 են, մինչդեռ օսմիումը` ամենախիտ մետաղը, ունի 22,59 գ/սմ3 խտություն, որը գրեթե երկու անգամ գերազանցում է կապարին: Կապարը շատ փափուկ մետաղ է, որի կարծրությունը Mohs է 1,5; այն կարելի է քերծել եղունգով։ Այն բավականին ճկուն է և որոշ չափով ճկուն։ Կապարի հիմնական մոդուլը, որը չափում է սեղմման հեշտությունը, 45,8 ԳՊա է: Համեմատության համար նշենք, որ ալյումինի հիմնական մոդուլը 75,2 ԳՊա է; պղինձ - 137,8 ԳՊա; իսկ մեղմ պողպատը՝ 160-169 ԳՊա։ 12-17 ՄՊա-ի առաձգական ուժը ցածր է (ալյումինի համար՝ 6 անգամ, պղնձի համար՝ 10 անգամ և մեղմ պողպատի դեպքում՝ 15 անգամ)։ այն կարելի է ուժեղացնել՝ ավելացնելով փոքր քանակությամբ պղինձ կամ անտիմոն: Կապարի հալման կետը՝ 327,5°C (621,5°F), ցածր է մետաղների մեծ մասի համեմատ։ Նրա եռման կետը 1749 °C է (3180 °F) և ածխածնային խմբի տարրերից ամենացածրն է։ Կապարի էլեկտրական դիմադրությունը 20 °C ջերմաստիճանում կազմում է 192 նանոմետր, ինչը գրեթե մի կարգով ավելի բարձր է, քան մյուս արդյունաբերական մետաղների (պղինձ 15,43 nΩ մ, ոսկի 20,51 nΩ մ, ալյումինը՝ 24,15 nΩ մ)։ Կապարը գերհաղորդիչ է 7,19 Կ-ից ցածր ջերմաստիճանում, որը I տիպի բոլոր գերհաղորդիչների ամենաբարձր կրիտիկական ջերմաստիճանն է: Կապարը երրորդ ամենամեծ տարրական գերհաղորդիչն է:

Կապարի իզոտոպներ

Բնական կապարը բաղկացած է չորս կայուն իզոտոպներից՝ 204, 206, 207 և 208 զանգվածային թվերով և հինգ կարճատև ռադիոիզոտոպների հետքերով։ Իզոտոպների մեծ թիվը համապատասխանում է կապարի ատոմների թվի զույգ լինելուն։ Կապարն ունի պրոտոնների կախարդական թիվ (82), որոնց համար միջուկային թաղանթի մոդելը ճշգրիտ կանխատեսում է հատկապես կայուն միջուկը։ Lead-208-ն ունի 126 նեյտրոն, ևս մեկ կախարդական թիվ, որը կարող է բացատրել, թե ինչու է կապար-208-ը անսովոր կայուն: Հաշվի առնելով իր բարձր ատոմային թիվը՝ կապարը ամենածանր տարրն է, որի բնական իզոտոպները համարվում են կայուն։ Այս տիտղոսը նախկինում կրում էր բիսմութը, որն ունի 83 ատոմային համար, մինչև որ նրա միակ սկզբնական իզոտոպը՝ բիսմութ-209-ը, հայտնաբերվեց 2003 թվականին, որը շատ դանդաղ քայքայվում է։ Կապարի չորս կայուն իզոտոպները տեսականորեն կարող են ենթարկվել ալֆա քայքայման և վերածվել սնդիկի իզոտոպների, որոնք էներգիա են թողնում, բայց դա ոչ մի տեղ չի նկատվել, իսկ կանխատեսված կիսատ կյանքը տատանվում է 1035-ից մինչև 10189 տարի: Երեք կայուն իզոտոպներ են հանդիպում չորս հիմնական քայքայման շղթաներից երեքում. կապար-206, կապար-207 և կապար-208, համապատասխանաբար, ուրան-238, ուրան-235 և թորիում-232 քայքայման վերջնական արտադրանքն են; Այս քայքայման շղթաները կոչվում են ուրանի շարք, ակտինիումային շարք և թորիումային շարք: Նրանց իզոտոպային կոնցենտրացիան բնական ապարների նմուշում մեծապես կախված է ուրանի և թորիումի այս երեք հիմնական իզոտոպների առկայությունից: Օրինակ, կապարի-208-ի հարաբերական առատությունը կարող է տատանվել 52%-ից նորմալ նմուշներում մինչև 90% թորիումի հանքաքարերում, ուստի կապարի ստանդարտ ատոմային զանգվածը տրվում է միայն մեկ տասնորդական տեղում: Ժամանակի ընթացքում կապար-206-ի և կապար-207-ի և կապարի-204-ի հարաբերակցությունը մեծանում է, քանի որ առաջին երկուսը լրացվում են ավելի ծանր տարրերի ռադիոակտիվ քայքայմամբ, մինչդեռ երկրորդը` ոչ. սա թույլ է տալիս կապարի կապարի պարտատոմսեր: Քանի որ ուրանը քայքայվում է կապարի, դրանց հարաբերական քանակությունը փոխվում է. սա հիմք է ուրանի կապարի ստեղծման համար։ Ի հավելումն կայուն իզոտոպների, որոնք կազմում են գրեթե ողջ բնական կապարը, կան մի քանի ռադիոակտիվ իզոտոպների հետքեր: Դրանցից մեկը կապար-210-ն է; թեև դրա կիսամյակը կազմում է ընդամենը 22,3 տարի, բայց բնության մեջ այս իզոտոպի միայն փոքր քանակություններ են հայտնաբերվում, քանի որ կապար-210-ն արտադրվում է երկար քայքայման ցիկլով, որը սկսվում է ուրանի 238-ից (որը Երկրի վրա միլիարդավոր տարիներ է): Ուրանի-235, թորիում-232 և ուրան-238 քայքայման շղթաները պարունակում են կապար-211, -212 և -214, ուստի բոլոր երեք կապարի իզոտոպների հետքերը բնականաբար հայտնաբերվում են: Կապարի փոքր հետքերը առաջանում են ռադիում-223-ի շատ հազվադեպ կլաստերային քայքայումից, որը բնական ուրանի 235-ի դուստր արտադրանքներից է: Lead-210-ը հատկապես օգտակար է նմուշների տարիքը պարզելու համար՝ չափելով դրա հարաբերակցությունը կապարի-206-ին (երկու իզոտոպներն էլ առկա են նույն քայքայման շղթայում): Ընդհանուր առմամբ սինթեզվել է կապարի 43 իզոտոպ՝ 178-220 զանգվածային թվերով։ Lead-205-ը ամենակայունն է, որի կիսամյակը կազմում է մոտ 1,5×107 տարի: [I] Երկրորդ ամենակայունը կապար-202-ն է, որն ունի մոտ 53000 տարի կիսամյակ, որն ավելի երկար է, քան ցանկացած բնական հետքի ռադիոիզոտոպ: Երկուսն էլ անհետացած ռադիոնուկլիդներ են, որոնք առաջացել են աստղերում կապարի կայուն իզոտոպների հետ միասին, բայց վաղուց քայքայվել են:

Քիմիա

Խոնավ օդի ազդեցության տակ գտնվող կապարի մեծ ծավալը կազմում է տարբեր կազմի պաշտպանիչ շերտ: Սուլֆիտը կամ քլորիդը կարող են առկա լինել նաև քաղաքային կամ ծովային միջավայրերում: Այս շերտը կապարի մեծ ծավալը դարձնում է օդում քիմիապես արդյունավետորեն իներտ: Մանր փոշիացված կապարը, ինչպես շատ մետաղներ, պիրոֆոր է և այրվում է կապտասպիտակ բոցով։ Ֆտորը փոխազդում է կապարի հետ սենյակային ջերմաստիճանում՝ առաջացնելով կապարի (II) ֆտորիդ։ Քլորի հետ ռեակցիան նման է, բայց պահանջում է ջեռուցում, քանի որ ստացված քլորիդային շերտը նվազեցնում է տարրերի ռեակտիվությունը: Հալած կապարը փոխազդում է քալկոգենների հետ՝ առաջացնելով կապարի(II) քալկոգենիդներ։ Կապար մետաղը չի հարձակվում նոսր ծծմբաթթվի կողմից, այլ լուծվում է խտացված տեսքով: Այն դանդաղորեն արձագանքում է աղաթթվի հետ և ակտիվորեն ազոտական ​​թթուազոտի օքսիդների և կապարի (II) նիտրատի առաջացմամբ։ Օրգանական թթուները, ինչպիսին է քացախաթթունն է, թթվածնի առկայության դեպքում լուծում են կապարը: Խտացված ալկալիները լուծարում են կապարը և ձևավորում պոմպիտներ։

անօրգանական միացություններ

Կապարն ունի երկու հիմնական օքսիդացման վիճակ՝ +4 և +2: Քառավալենտ վիճակն ընդհանուր է ածխածնային խմբի համար։ Երկվալենտ վիճակը հազվադեպ է ածխածնի և սիլիցիումի համար, աննշան է գերմանիումի, կարևոր (բայց ոչ գերակշռող) անագի համար և ավելի կարևոր՝ կապարի համար։ Դա պայմանավորված է հարաբերական ազդեցություններով, մասնավորապես իներտ զույգերի ազդեցությամբ, որը տեղի է ունենում կապարի և օքսիդի, հալոգենիկ կամ նիտրիդային անիոնների միջև էլեկտրաբացասականության մեծ տարբերություն, ինչը հանգեցնում է կապարի զգալի մասնակի դրական լիցքերի: Արդյունքում կան ավելի շատ ուժեղ սեղմումԿապարի 6s ուղեծրերը, քան 6p ուղեծրերը, ինչը կապարը դարձնում է բավականին իներտ իոնային միացություններում: Սա ավելի քիչ կիրառելի է այն միացությունների համար, որոնցում կապարը կովալենտային կապեր է ստեղծում նմանատիպ էլեկտրաբացասականության տարրերի հետ, օրինակ՝ ածխածինը օրգանոլեպտիկ միացություններում: Նման միացություններում 6s և 6p ուղեծրերը նույն չափի են, և sp3 հիբրիդացումը դեռևս էներգետիկ առումով բարենպաստ է։ Նման միացություններում կապարը, ինչպես ածխածինը, հիմնականում քառավալենտ է։ Կապարի (II) 1,87-ի և կապարի (IV) միջև էլեկտրաբացասականության համեմատաբար մեծ տարբերությունը 2,33 է: Այս տարբերությունը ընդգծում է +4 օքսիդացման վիճակի կայունության աճի հակադարձումը ածխածնի կոնցենտրացիայի նվազումով. Անագը, համեմատության համար, ունի 1,80 արժեքներ +2 օքսիդացման և 1,96 +4 վիճակում:

Կապարի (II) միացությունները բնորոշ են ոչ օրգանական քիմիաառաջնորդել. Նույնիսկ ուժեղ օքսիդիչները, ինչպիսիք են ֆտորը և քլորը, փոխազդում են կապարի հետ սենյակային ջերմաստիճանում՝ ձևավորելով միայն PbF2 և PbCl2: Դրանցից շատերը ավելի քիչ իոնային են, քան մյուս մետաղական միացությունները, և, հետևաբար, հիմնականում անլուծելի են: Կապարի (II) իոնները սովորաբար անգույն են լուծույթում և մասամբ հիդրոլիզացվում են՝ առաջացնելով Pb(OH)+ և վերջապես Pb4(OH)4 (որում հիդրօքսիլ իոնները հանդես են գալիս որպես կամրջող լիգանդներ)։ Ի տարբերություն անագի (II) իոնների, դրանք վերականգնող նյութեր չեն: Ջրում Pb2+ իոնի առկայությունը պարզելու մեթոդները սովորաբար հիմնված են կապարի(II) քլորիդի տեղումների վրա՝ օգտագործելով նոսր աղաթթվի: Քանի որ քլորիդ աղը փոքր-ինչ լուծելի է ջրի մեջ, այնուհետև փորձ է արվում նստեցնել կապարի (II) սուլֆիդը՝ լուծույթի միջով ջրածնի սուլֆիդը փրփրելով: Կապարի մոնօքսիդը գոյություն ունի երկու պոլիմորֆով` կարմիր α-PbO և դեղին β-PbO, վերջինս կայուն է միայն 488 °C-ից բարձր: Այն ամենից հաճախ օգտագործվող կապարի միացությունն է։ Կապարի հիդրօքսիդ (II) կարող է գոյություն ունենալ միայն լուծույթում. հայտնի է, որ այն ձևավորում է պլոմբիտի անիոններ: Կապարը սովորաբար արձագանքում է ավելի ծանր քալկոգենների հետ: Կապարի սուլֆիդը կիսահաղորդիչ, ֆոտոհաղորդիչ և չափազանց զգայուն ինֆրակարմիր դետեկտոր է: Մյուս երկու քալկոգենիդները՝ կապարի սելենիդը և կապարի տելուրիդը, նույնպես ֆոտոհաղորդիչներ են։ Նրանք անսովոր են նրանով, որ նրանց գույնը դառնում է ավելի բաց, որքան ցածր է խումբը: Կապարի դիհալիդները լավ նկարագրված են. դրանք ներառում են դիաստատիդ և խառը հալոգենիդներ, ինչպիսիք են PbFCl-ը: Վերջինիս հարաբերական անլուծելիությունը օգտակար հիմք է ֆտորի ծանրաչափական որոշման համար։ Դիֆտորիդը առաջին պինդ իոնհաղորդիչ միացությունն էր, որը հայտնաբերվեց (1834 թվականին Մայքլ Ֆարադեյի կողմից)։ Մյուս դիհալիդները քայքայվում են, երբ ենթարկվում են ուլտրամանուշակագույն կամ տեսանելի լույսի, հատկապես դիոդիդին: Հայտնի են բազմաթիվ կապարի պսեւդոհալիդներ։ Կապար (II) ձևեր մեծ թվովհալոգենային կոորդինացիոն համալիրներ, ինչպիսիք են n5n շղթայի 2-, 4- և անիոնները: Կապարի (II) սուլֆատը ջրում անլուծելի է, ինչպես մյուս ծանր երկվալենտ կատիոնների սուլֆատները։ Կապարի (II) նիտրատը և կապարի (II) ացետատը շատ լուծելի են, և այն օգտագործվում է կապարի այլ միացությունների սինթեզում:

Հայտնի են կապարի (IV) մի քանի անօրգանական միացություններ, որոնք սովորաբար ուժեղ օքսիդիչներ են կամ գոյություն ունեն միայն խիստ թթվային լուծույթներում: Կապարի(II) օքսիդը հետագա օքսիդացման ժամանակ տալիս է խառը օքսիդ՝ Pb3O4: Այն նկարագրված է որպես կապարի (II, IV) օքսիդ կամ կառուցվածքային առումով 2PbO PbO2 և հանդիսանում է ամենահայտնի խառը վալենտային կապարի միացությունը: Կապարի երկօքսիդը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, որն ունակ է աղաթթուն օքսիդացնել քլոր գազի: Դա պայմանավորված է նրանով, որ արտադրվող ակնկալվող PbCl4-ը անկայուն է և ինքնաբերաբար քայքայվում է PbCl2 և Cl2: Կապարի մոնօքսիդի նման, կապարի երկօքսիդը կարող է փրփրված անիոններ առաջացնել: Կապարի դիսուլֆիդը և կապարի դիզելենիդը կայուն են բարձր ճնշումների դեպքում: Կապարի տետրաֆտորիդը՝ դեղին բյուրեղային փոշի, կայուն է, բայց ավելի քիչ, քան դիֆտորիդը։ Կապարի տետրաքլորիդը (դեղին յուղը) քայքայվում է սենյակային ջերմաստիճանում, կապարի տետրաբրոմիդը նույնիսկ ավելի քիչ կայուն է, իսկ կապարի տետրայոդիդի առկայությունը վիճելի է։

Այլ օքսիդացման վիճակներ

Կապարի որոշ միացություններ գոյություն ունեն պաշտոնական օքսիդացման վիճակներում, բացի +4 կամ +2-ից: Կապար (III) կարելի է ձեռք բերել որպես միջանկյալ կապարի (II) և կապարի (IV) միջև ավելի մեծ օրգանոլեպտիկ համալիրներում; Այս օքսիդացման վիճակը անկայուն է, քանի որ և՛ կապարի(III) իոնը, և՛ այն պարունակող ավելի մեծ կոմպլեքսները ռադիկալներ են: Նույնը վերաբերում է կապարին (I), որը կարելի է հանդիպել նման տեսակների մեջ։ Հայտնի են կապարի (II, IV) բազմաթիվ խառը օքսիդներ։ Երբ PbO2-ը տաքացվում է օդում, այն դառնում է Pb12O19 293°C-ում, Pb12O17 351°C-ում, Pb3O4 374°C-ում և վերջապես PbO 605°C-ում: Մեկ այլ sesquioxide, Pb2O3, կարելի է ձեռք բերել բարձր ճնշման տակ մի քանի ոչ ստոյխիոմետրիկ փուլերի հետ միասին: Դրանցից շատերը ցույց են տալիս թերի ֆտորիտային կառուցվածքներ, որոնցում թթվածնի որոշ ատոմներ փոխարինվում են դատարկություններով. PbO-ն կարող է դիտվել որպես այս կառուցվածքով, իսկ թթվածնի ատոմների յուրաքանչյուր այլընտրանքային շերտ բացակայում է: Բացասական օքսիդացման վիճակները կարող են առաջանալ որպես Zintl փուլեր, ինչպես Ba2Pb-ի դեպքում, որտեղ կապարը ձևականորեն կապար (-IV) է, կամ ինչպես թթվածնի նկատմամբ զգայուն օղակի կամ բազմաեդրային կլաստերի իոնների դեպքում, ինչպիսին է եռանկյուն երկպիրամիդային իոնը Pb52-i: , որտեղ երկու կապարի ատոմներ՝ կապար (- I), իսկ երեքը՝ կապար (0): Նման անիոններում յուրաքանչյուր ատոմ գտնվում է բազմանիստ գագաթում և յուրաքանչյուր կովալենտային կապի մեջ երկու էլեկտրոն է հատկացնում իրենց sp3 հիբրիդային ուղեծրերի եզրին, իսկ մյուս երկուսը արտաքին եզակի զույգն են: Դրանք կարող են ձևավորվել հեղուկ ամոնիակում՝ կապարի նատրիումի նվազմամբ։

Օրգանական կապար

Կապարը կարող է ձևավորել բազմապատկման շղթաներ, հատկություն, որը նա կիսում է իր ավելի թեթև հոմոլոգի՝ ածխածնի հետ: Դա անելու նրա կարողությունը շատ ավելի քիչ է, քանի որ Pb-Pb կապի էներգիան երեքուկես անգամ ցածր է, քան C-C կապի էներգիան: Իր հետ կապարը կարող է կառուցել մետաղ-մետաղ կապեր մինչև երրորդ կարգի: Ածխածնի հետ կապարը ձևավորում է օրգանական միացություններ, որոնք նման են, բայց սովորաբար ավելի քիչ կայուն, քան բնորոշ օրգանական միացությունները (Pb-C կապի թուլության պատճառով): Սա ստիպում է կապարի օրգանոմետաղական քիմիան շատ ավելի քիչ լայն լինել, քան անագիը։ Կապարը հիմնականում առաջացնում է օրգանական միացություններ (IV), նույնիսկ եթե այդ ձևավորումը սկսվում է կապարի անօրգանական (II) ռեակտիվներով. շատ քիչ օրգանական (II) միացություններ են հայտնի: Առավել լավ բնութագրված բացառություններն են Pb 2 և Pb (η5-C5H5)2: Ամենապարզ օրգանական միացության՝ մեթանի կապարի անալոգը սալիկն է: Plumban-ը կարելի է ձեռք բերել մետաղական կապարի և ատոմային ջրածնի ռեակցիայի արդյունքում: Երկու պարզ ածանցյալները՝ տետրամեթիլադինը և տետրաէթիլիդիդը, ամենահայտնի օրգանական միացություններն են։ Այս միացությունները համեմատաբար կայուն են՝ տետրաէթիլիդը սկսում է քայքայվել միայն 100°C ջերմաստիճանում կամ արևի լույսի կամ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ։ (Տետրաֆենիլ կապարն էլ ավելի ջերմային կայուն է, քայքայվում է 270°C ջերմաստիճանում): Նատրիումի մետաղի հետ կապարը հեշտությամբ ձևավորում է հավասարամոլային համաձուլվածք, որը փոխազդում է ալկիլ հալոգենիդների հետ՝ առաջացնելով մետաղական օրգանական միացություններ, ինչպիսին է տետրէթիլիդը։ Բազմաթիվ օրգանօրգանական միացությունների օքսիդացնող բնույթը նույնպես օգտագործվում է. կապարի տետրացետատը օրգանական քիմիայում օքսիդացման համար կարևոր լաբորատոր ռեակտիվ է, և տետրաէթիլ էլիդը արտադրվել է ավելի մեծ քանակությամբ, քան ցանկացած այլ օրգանամետաղական միացություն: Այլ օրգանական միացությունները քիմիապես ավելի քիչ կայուն են: Շատ օրգանական միացությունների համար կապարի անալոգը չկա:

Ծագումը և տարածվածությունը

Տիեզերքում

Արեգակնային համակարգում կապարի մեկ մասնիկի առատությունը կազմում է 0,121 ppm (մաս մեկ միլիարդում): Այս ցուցանիշը երկուսուկես անգամ գերազանցում է պլատինի ցուցանիշը, ութ անգամ՝ սնդիկի ցուցանիշին, իսկ 17 անգամ՝ ոսկին։ Տիեզերքում կապարի քանակությունը դանդաղորեն աճում է, քանի որ ամենածանր ատոմները (որոնք բոլորն էլ անկայուն են) աստիճանաբար քայքայվում են կապարի: Արեգակնային համակարգում կապարի առատությունը ավելացել է մոտ 0,75%-ով՝ 4,5 միլիարդ տարի առաջ դրա ձևավորումից ի վեր։ Արեգակնային համակարգի իզոտոպների առատության աղյուսակը ցույց է տալիս, որ կապարը, չնայած իր համեմատաբար բարձր ատոմային թվին, ավելի առատ է, քան շատ այլ տարրեր ատոմային թվերավելի քան 40. Առաջնային կապարը, որը պարունակում է կապար-204, կապար-206, կապար-207 և կապար-208- իզոտոպներ, հիմնականում ստեղծվել է աստղերում տեղի ունեցող նեյտրոնների որսման կրկնվող գործընթացների արդյունքում: Գրավման երկու հիմնական ռեժիմներն են s- և r-գործընթացները: s գործընթացում (s նշանակում է «դանդաղ»), որոնումները բաժանվում են տարիներով կամ տասնամյակներով, ինչը թույլ է տալիս պակաս կայուն միջուկներին ենթարկվել բետա քայքայման: Թալիում-203-ի կայուն միջուկը կարող է գրավել նեյտրոնը և դառնալ թալիում-204; այս նյութը ենթարկվում է բետա քայքայման՝ առաջացնելով կայուն կապար-204; երբ մեկ այլ նեյտրոն բռնվում է, այն դառնում է կապար-205, որն ունի մոտ 15 միլիոն տարի կիսամյակ: Հետագա գրավումները հանգեցնում են կապար-206, կապար-207 և կապար-208 ձևավորմանը: Մեկ այլ նեյտրոնով գրավելիս կապար-208-ը դառնում է կապար-209, որն արագորեն քայքայվում է բիսմութ-209-ի: Երբ մեկ այլ նեյտրոն բռնվում է, բիսմուտ-209-ը դառնում է բիսմուտ-210, որի բետա-ն քայքայվում է պոլոնիում-210-ի, իսկ ալֆան՝ կապարի-206-ի: Հետևաբար, ցիկլը ավարտվում է կապար-206, կապար-207, կապար-208 և բիսմուտ-209: r գործընթացում (r-ն նշանակում է «արագ»), որսումները ավելի արագ են, քան միջուկները կարող են քայքայվել: Դա տեղի է ունենում նեյտրոնների բարձր խտությամբ միջավայրերում, ինչպիսիք են գերնոր աստղերը կամ երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը: Նեյտրոնային հոսքը կարող է լինել 1022 նեյտրոնների մեկ քառակուսի սանտիմետր վայրկյանում: R գործընթացը չի առաջացնում այնքան կապ, որքան s գործընթացը: Այն հակված է կանգ առնելու, հենց որ նեյտրոններով հարուստ միջուկները հասնում են 126 նեյտրոնի: Այս պահին նեյտրոնները գտնվում են ատոմային միջուկում ամբողջական թաղանթների մեջ, և դրանցից ավելի շատ էներգիա տեղավորելը դառնում է ավելի դժվար: Երբ նեյտրոնային հոսքը նվազում է, նրանց բետա միջուկները քայքայվում են օսմիումի, իրիդիումի և պլատինի կայուն իզոտոպների:

Հողի վրա

Կապարը դասակարգվում է որպես խալկոֆիլ Գոլդշմիդտի դասակարգման ներքո, ինչը նշանակում է, որ այն սովորաբար հանդիպում է ծծմբի հետ: Այն հազվադեպ է հանդիպում իր բնական մետաղական տեսքով: Կապարի շատ հանքանյութեր համեմատաբար թեթև են և Երկրի պատմության ընթացքում մնացել են ընդերքում, այլ ոչ թե խորասուզվել Երկրի ինտերիերում: Սա բացատրում է կապարի համեմատաբար բարձր մակարդակը կեղևում՝ 14 ppm; այն կեղևի 38-րդ ամենատարածված տարրն է: Կապարի հիմնական հանքանյութը գալենան (PbS) է, որը հիմնականում հանդիպում է ցինկի հանքաքարերում։ Կապարի այլ հանքանյութերի մեծ մասը ինչ-որ կերպ կապված է գալենայի հետ. boulangerite, Pb5Sb4S11, խառը սուլֆիդ է, որը ստացվում է գալենայից; անկյունսիտը՝ PbSO4, գալենայի օքսիդացման արդյունք է. իսկ սերուզիտը կամ սպիտակ կապարի հանքաքարը՝ PbCO3, գալենայի տարրալուծման արդյունքն է։ Արսենը, անագը, անտիմոնը, արծաթը, ոսկին, պղինձը և բիսմութը կապարի հանքանյութերի սովորական կեղտերն են: Կապարի համաշխարհային պաշարները գերազանցում են 2 միլիարդ տոննան։ Կապարի զգալի հանքավայրեր են հայտնաբերվել Ավստրալիայում, Չինաստանում, Իռլանդիայում, Մեքսիկայում, Պերուում, Պորտուգալիայում, Ռուսաստանում և ԱՄՆ-ում: Համաշխարհային պաշարները՝ ռեսուրսները, որոնք տնտեսապես շահավետ են արդյունահանման համար, 2015 թվականին կազմել են 89 միլիոն տոննա, որից 35 միլիոնը՝ Ավստրալիայում, 15,8 միլիոնը՝ Չինաստանում, 9,2 միլիոնը՝ Ռուսաստանում։ Կապարի բնորոշ ֆոնային կոնցենտրացիաները մթնոլորտում չեն գերազանցում 0,1 մկգ/մ3; 100 մգ/կգ հողում; և 5 մկգ/լ քաղցրահամ ջրի և ծովի ջրի մեջ:

Ստուգաբանություն

Ժամանակակից անգլերեն «կապար» բառը (կապար) ունի գերմանական ծագում; այն գալիս է միջին անգլերենից և հին անգլերենից («e» ձայնավորի վրա երկայնություն ունենալով, որը նշանակում է, որ այդ տառի ձայնավորը երկար է): Հին անգլերեն բառը գալիս է հիպոթետիկ վերակառուցված պրոտո-գերմանական *lauda- («առաջատար»): Համաձայն ընդունված լեզվաբանական տեսության, այս բառը «ծնեց» ժառանգներ մի քանի գերմանական լեզուներով՝ ճիշտ նույն իմաստով: Պրոտոգերմանական *lauda-ի ծագումը լեզվական հանրության մեջ պարզ չէ։ Ըստ վարկածներից մեկի՝ այս բառը առաջացել է նախահնդեվրոպական *lAudh- («առաջատար») բառից։ Մեկ այլ վարկածի համաձայն՝ բառը փոխառություն է նախակելտական ​​*ɸloud-io-ից («առաջատար»)։ Այս բառը կապված է լատիներեն plumbum-ի հետ, որն այս տարրին տվել է Pb քիմիական նշանը: *ɸloud-io- բառը կարող է լինել նաև նախագերմանական *bliwa-ի աղբյուրը (որը նաև նշանակում է «կապար»), որից էլ առաջացել է գերմաներեն Blei-ը։ Քիմիական տարրի անվանումը կապված չէ նույն ուղղագրության բայի հետ, որը ծագել է նախագերմանական *layijan-ից («առաջնորդել»):

Պատմություն

Նախապատմություն և վաղ պատմություն

Մ.թ.ա. 7000-6500 թվականներին թվագրվող կապարի մետաղական ուլունքները, որոնք հայտնաբերվել են Փոքր Ասիայում, կարող են լինել մետաղի ձուլման առաջին օրինակը: Այն ժամանակ կապարը քիչ կիրառություն ուներ (եթե այդպիսիք կան)՝ շնորհիվ իր փափկության և մարման տեսքը. Կապարի արտադրության տարածման հիմնական պատճառը նրա կապն էր արծաթի հետ, որը կարելի է ստանալ գալենայի (սովորական կապարի հանքանյութ) այրման միջոցով։ Հին եգիպտացիներն առաջինն են օգտագործել կապարը կոսմետիկայի մեջ, որը տարածվել է դեպի Հին Հունաստանեւ դրանից դուրս. Եգիպտացիները, հավանաբար, կապարն օգտագործել են որպես խորտակիչ ձկնորսական ցանցերում, ինչպես նաև ջնարակների, ակնոցների, էմալների և զարդերի մեջ։ Պտղաբեր կիսալուսնի տարբեր քաղաքակրթություններ կապարն օգտագործում էին որպես գրելու նյութ, որպես արժույթ և շինարարության մեջ։ Հին Չինաստանի թագավորական արքունիքում կապարն օգտագործվում էր որպես խթանիչ, որպես արժույթ և որպես հակաբեղմնավորիչ: Ինդուսի հովտի քաղաքակրթությունում և մեզոամերիկացիներում կապարն օգտագործվում էր ամուլետներ պատրաստելու համար. Արևելյան և հարավաֆրիկյան ժողովուրդները կապար էին օգտագործում մետաղալարերի գծագրության մեջ:

դասական դարաշրջան

Քանի որ արծաթը լայնորեն օգտագործվում էր որպես դեկորատիվ նյութ և փոխանակման միջոց, կապարի հանքավայրերը սկսեցին մշակվել Փոքր Ասիայում մ.թ.ա. 3000 թվականից; ավելի ուշ կապարի հանքավայրերը զարգացան Էգեյան և Լորիոնի շրջաններում։ Այս երեք շրջանները միասին վերցրած գերակշռում էին արդյունահանվող կապարի արտադրության մեջ մինչև մ.թ.ա մոտ 1200 թվականը: Ք.ա. 2000 թվականից փյունիկեցիներն աշխատում էին Պիրենեյան թերակղզու հանքավայրերի վրա. 1600 թվականին մ.թ.ա Կապարի արդյունահանումը գոյություն ուներ Կիպրոսում, Հունաստանում և Սիցիլիայում: Հռոմի տարածքային ընդլայնումը Եվրոպայում և Միջերկրական ծովում, ինչպես նաև հանքարդյունաբերության զարգացումը հանգեցրեց նրան, որ տարածքը դարձավ առաջատար առաջատար արտադրողը դասական դարաշրջանում, որի տարեկան արտադրությունը հասնում էր 80,000 տոննայի: Ինչպես իրենց նախորդները, հռոմեացիները կապար էին ստանում հիմնականում որպես արծաթի ձուլման կողմնակի արտադրանք։ Առաջատար հանքարդյունաբերողներն էին Կենտրոնական Եվրոպան, Բրիտանիան, Բալկանները, Հունաստանը, Անատոլիան և Իսպանիան, որոնց բաժին էր ընկնում կապարի համաշխարհային արտադրության 40%-ը: Հռոմեական կայսրությունում կապարն օգտագործվում էր ջրի խողովակներ պատրաստելու համար. Այս մետաղի լատիներեն բառը՝ plumbum, աղբյուրն է Անգլերեն բառսանտեխնիկա (սանտեխնիկա). Մետաղի հեշտ բեռնաթափման և կոռոզիայի նկատմամբ դիմադրողականությունը հանգեցրել է նրան, որ այն լայնորեն օգտագործվում է այլ կիրառություններում, այդ թվում՝ դեղագործության, տանիքի, արժույթի և ռազմական պարագաների մեջ: Ժամանակի այնպիսի գրողներ, ինչպիսիք են Կատոն Ավագը, Կոլումելլան և Պլինիոս Ավագը, խորհուրդ տվեցին կապարե անոթներ գինու և սննդի մեջ ավելացված քաղցրացուցիչների և կոնսերվանտների պատրաստման համար: Կապարը հաճելի համ էր տալիս «կապարի շաքարի» (կապարի (II) ացետատ) ձևավորման շնորհիվ, մինչդեռ պղնձե կամ բրոնզե անոթները կարող էին սննդին դառը համ տալ վերդիգրերի ձևավորման պատճառով: Այս մետաղը շատ տարածված նյութն էր: դասական հնությունում, և տեղին է հիշատակել (հռոմեական) կապարի դարաշրջանը: Կապարը տարածված է եղել հռոմեացիների համար, ինչպես պլաստիկը մեզ համար: Հռոմեացի հեղինակ Վիտրուվիուսը զեկուցել է առողջության համար կապարի վտանգների մասին, և ժամանակակից գրողները ենթադրում են, որ կապարի թունավորումը կարևոր դեր է խաղացել Հռոմեական կայսրության անկման մեջ։[l]Այլ հետազոտողներ քննադատել են նման պնդումները՝ նշելով, օրինակ, որ որովայնի ոչ բոլոր ցավերն են առաջացել կապարի թունավորումից։ Ըստ հնագիտական ​​հետազոտությունների՝ Ռոման կապարի խողովակները բարձրացնում էին կապարի մակարդակը ծորակից ջրի մեջ, սակայն նման ազդեցությունը «հազիվ թե իսկապես վնասակար լիներ»: Կապարի թունավորման զոհերը հայտնի դարձան որպես Սատուրնիններ՝ աստվածների սարսափելի հոր՝ Սատուրնի անունով: կապարը համարվում էր բոլոր մետաղների «հայրը»: Նրա կարգավիճակը հռոմեական հասարակության մեջ ցածր էր, քանի որ նա հեշտությամբ հասանելի և էժան էր:

Անագի և անտիմոնի շփոթություն

Դասական դարաշրջանում (և նույնիսկ մինչև 17-րդ դարը) անագը հաճախ չէր տարբերվում կապարից. հռոմեացիներն անվանում էին կապար plumbum nigrum («սև կապար») և tin plumbum candidum («թեթև կապար»): Կապարի և անագի միջև կապը կարելի է գտնել նաև այլ լեզուներում. «olovo» բառը չեխերեն նշանակում է «կապար», իսկ ռուսերենում հարակից թիթեղը նշանակում է «անագ»: Բացի այդ, կապարը սերտորեն կապված է անտիմոնի հետ. երկու տարրերը սովորաբար առաջանում են որպես սուլֆիդներ (գալենա և ստիբնիտ), հաճախ միասին: Պլինիոսը սխալ է գրել, որ ստիբնիտը տաքացնելիս անտիմոնի փոխարեն կապար է արտադրում։ Այնպիսի երկրներում, ինչպիսիք են Թուրքիան և Հնդկաստանը, անտիմոնի սկզբնական պարսկերեն անվանումը վերաբերում էր անտիմոնի սուլֆիդին կամ կապարի սուլֆիդին, իսկ որոշ լեզուներում, օրինակ՝ ռուսերենում, այն կոչվում էր անտիմոն։

Միջնադար և Վերածնունդ

Արևմտյան Եվրոպայում կապարի արդյունահանումը նվազել է Արևմտյան Հռոմեական կայսրության անկումից հետո, ընդ որում Արաբական Իբերիան միակ տարածաշրջանն է, որն ունի զգալի կապարի արտադրանք: Կապարի ամենամեծ արտադրությունը նկատվել է Հարավային և Արևելյան Ասիայում, հատկապես Չինաստանում և Հնդկաստանում, որտեղ կապարի արդյունահանումը մեծապես աճել է: Եվրոպայում կապարի արտադրությունը սկսեց վերածնվել միայն 11-12-րդ դարերում, որտեղ կապարը կրկին օգտագործվեց տանիքների և խողովակաշարերի համար: 13-րդ դարից սկսած կապարն օգտագործվում էր վիտրաժներ ստեղծելու համար։ Ալքիմիայի եվրոպական և արաբական ավանդույթներում կապարը (եվրոպական ավանդույթի մեջ Սատուրնի խորհրդանիշը) համարվում էր անմաքուր հիմք մետաղ, որը առանձնացնելով, մաքրելով և հավասարակշռելով այն. բաղկացուցիչ մասերկարող էր վերածվել մաքուր ոսկու: Այս ժամանակահատվածում կապարն ավելի ու ավելի էր օգտագործվում գինին աղտոտելու համար։ Նման գինու օգտագործումն արգելվել է 1498 թվականին Պապի հրամանով, քանի որ այն համարվում էր ոչ պիտանի սուրբ ծեսերի համար, սակայն այն շարունակվեց խմել, ինչը հանգեցրեց զանգվածային թունավորումների մինչև 18-րդ դարի վերջը։ Կապարը հիմնական նյութն էր տպագրական մեքենայի մասերում, որը հայտնագործվել է մոտ 1440 թ. տպագրության աշխատողները կանոնավոր կերպով ներշնչել են կապարի փոշին, որն առաջացրել է կապարի թունավորում: Մոտավորապես նույն ժամանակներում հայտնագործվել են հրազենը, և կապարը, չնայած երկաթից թանկ լինելուն, դարձել է փամփուշտ պատրաստելու հիմնական նյութը։ Այն ավելի քիչ էր վնասում երկաթե ատրճանակների տակառներին, ուներ ավելի մեծ խտություն (նպաստում է արագության ավելի լավ պահպանմանը), և դրա ցածր հալման կետը հեշտացնում էր փամփուշտների արտադրությունը, քանի որ դրանք կարելի էր պատրաստել փայտի կրակի միջոցով: Կապարը՝ վենետիկյան խեցեղենի տեսքով, լայնորեն օգտագործվում էր կոսմետիկայի մեջ արևմտաեվրոպական արիստոկրատիայի շրջանում, քանի որ սպիտակեցված դեմքերը համարվում էին համեստության նշան։ Հետագայում այս պրակտիկան տարածվեց սպիտակ պարիկներով և աչքերի մատիտներով և անհետացավ միայն Ֆրանսիական հեղափոխության ժամանակ՝ 18-րդ դարի վերջում: Նմանատիպ նորաձևություն հայտնվեց Ճապոնիայում 18-րդ դարում՝ գեյշաների գալուստով, պրակտիկա, որը շարունակվեց ողջ 20-րդ դարում: «Սպիտակ դեմքերը մարմնավորում էին ճապոնուհիների առաքինությունը», մինչդեռ կապարը սովորաբար օգտագործվում էր որպես սպիտակեցնող միջոց։

Եվրոպայից և Ասիայից դուրս

Նոր աշխարհում կապարը սկսեց արտադրվել եվրոպացի վերաբնակիչների ժամանումից անմիջապես հետո։ Կապարի ամենավաղ գրանցված արտադրությունը թվագրվում է 1621 թվականին անգլիական Վիրջինիա գաղութում՝ դրա հիմնադրումից տասնչորս տարի անց: Ավստրալիայում մայրցամաքի գաղութատերերի կողմից բացված առաջին հանքավայրը եղել է 1841 թ. Աֆրիկայում կապարի արդյունահանումը և ձուլումը հայտնի էր Բենուե Տաուրայում և Կոնգոյի ստորին ավազանում, որտեղ կապարն օգտագործվում էր եվրոպացիների հետ առևտրի համար և որպես արժույթ 17-րդ դարում՝ Աֆրիկայի համար պայքարից շատ առաջ:

Արդյունաբերական հեղափոխություն

18-րդ դարի երկրորդ կեսին Մեծ Բրիտանիայում, ապա մայրցամաքային Եվրոպայում և ԱՄՆ-ում տեղի ունեցավ արդյունաբերական հեղափոխությունը։ Սա առաջին դեպքն էր, երբ աշխարհի ցանկացած կետում կապարի արտադրության տեմպերը գերազանցեցին Հռոմին: Բրիտանիան կապարի առաջատար արտադրողն էր, սակայն այդ կարգավիճակը կորցրեց 19-րդ դարի կեսերին՝ իր հանքերի սպառման և Գերմանիայում, Իսպանիայում և ԱՄՆ-ում կապարի արդյունահանման զարգացմամբ: 1900 թվականին Միացյալ Նահանգները առաջատարն էր կապարի արտադրության մեջ, իսկ այլ ոչ եվրոպական երկրները՝ Կանադան, Մեքսիկան և Ավստրալիան, սկսեցին կապարի զգալի արտադրություն; Եվրոպայից դուրս արտադրությունն աճել է. Կապարի պահանջարկի մեծ մասը բաժին էր ընկնում սանտեխնիկային և ներկերին. այնուհետև կանոնավոր օգտագործվում էր կապարի ներկ: Այս ընթացքում ավելի շատ մարդիկ (բանվոր դասակարգ) շփվեցին մետաղների հետ, և նկատվեց կապարից թունավորման դեպքերի աճ։ Սա հանգեցրեց մարմնի վրա կապարի ընդունման ազդեցության հետազոտությանը: Կապարն իր ծխի տեսքով ավելի վտանգավոր է, քան ամուր մետաղը: Հայտնաբերվել է կապ կապարի թունավորման և հոդատապի միջև. Բրիտանացի բժիշկ Ալֆրեդ Բարինգ Գարրոդը նշել է, որ հոդատապով հիվանդների մեկ երրորդը փականագործներ և արվեստագետներ են: Կապարի խրոնիկ ազդեցության հետևանքները, ներառյալ հոգեկան խանգարումները, նույնպես ուսումնասիրվել են 19-րդ դարում: Գործարաններում կապարից թունավորման դեպքերը նվազեցնելու առաջին օրենքներն ընդունվել են 1870-ական և 1880-ական թվականներին Միացյալ Թագավորությունում:

նոր ժամանակ

Կապարի սպառնալիքի լրացուցիչ ապացույցները հայտնաբերվել են 19-րդ դարի վերջին և 20-րդ դարի սկզբին: Վնասի մեխանիզմներն ավելի լավ են հասկացվել, և կապարի կուրությունը նույնպես փաստագրված է: Եվրոպայի և ԱՄՆ-ի երկրները ջանքեր են գործադրել նվազեցնելու առաջատար մարդկանց հետ շփվող մարդկանց թիվը: 1878 թվականին Միացյալ Թագավորությունը մտցրեց պարտադիր հետազոտություններ գործարաններում և 1898 թվականին նշանակեց գործարանի առաջին բժշկական տեսուչին; արդյունքում 1900-ից 1944 թվականներին արձանագրվել է կապարով թունավորման դեպքերի 25 անգամ կրճատում։ Մարդկանց վերջին խոշոր ազդեցությունը կապարի նկատմամբ տետրաէթիլ եթերի ավելացումն էր բենզինին որպես հակաթակող միջոց, պրակտիկա, որը ծագել է Միացյալ Նահանգներում 1921 թվականին: ԱՄՆ-ում և Եվրամիությունում այն ​​աստիճանաբար հանվեց մինչև 2000 թվականը: Եվրոպական երկրներից շատերն արգելեցին կապարի ներկը, որը սովորաբար օգտագործվում էր անթափանցիկության և ջրակայունության պատճառով, ինտերիերը զարդարելու համար մինչև 1930 թվականը: Ազդեցությունը նշանակալի է եղել. 20-րդ դարի վերջին քառորդում արյան մեջ կապարի ավելցուկային մակարդակ ունեցող մարդկանց տոկոսը Միացյալ Նահանգների բնակչության ավելի քան երեք քառորդից նվազել է մինչև երկու տոկոսից մի փոքր ավելի: 20-րդ դարի վերջի հիմնական կապարի արտադրանքը կապարաթթվային մարտկոցն էր, որն անմիջական վտանգ չէր ներկայացնում մարդկանց համար։ 1960-1990 թվականներին Արևմտյան բլոկում կապարի արտադրությունն աճել է մեկ երրորդով: Արևելյան բլոկում կապարի համաշխարհային արտադրության տեսակարար կշիռը եռապատկվել է 10%-ից մինչև 30% 1950-1990 թվականներին, երբ Խորհրդային Միությունը 1970-ականների և 1980-ականների կեսերին աշխարհի ամենամեծ կապարի արտադրողն էր, իսկ Չինաստանը սկսեց կապարի ծավալուն արտադրություն 20-ականների վերջին: դ. Ի տարբերություն եվրոպական կոմունիստական ​​երկրների, 20-րդ դարի կեսերին Չինաստանը հիմնականում ոչ արդյունաբերական երկիր էր. 2004 թվականին Չինաստանը առաջ է անցել Ավստրալիայից՝ դառնալով կապարի ամենամեծ արտադրողը: Ինչպես եվրոպական արդյունաբերականացման դեպքում, Չինաստանում կապարն իր ազդեցությունն է թողել առողջության վրա:

Արտադրություն

Աշխարհում աճում է կապարի արտադրությունը՝ կապված կապարաթթվային մարտկոցներում դրա օգտագործման հետ: Արտադրանքի երկու հիմնական կատեգորիա կա. առաջնային, հանքաքարից; և երկրորդական՝ ջարդոնից։ 2014 թվականին առաջնային արտադրանքից արտադրվել է 4,58 մլն տոննա կապար, երկրորդայինից՝ 5,64 մլն տոննա։ Այս տարի Չինաստանը, Ավստրալիան և Միացյալ Նահանգները գլխավորել են արդյունահանված կապարի խտանյութի առաջատար եռյակը: Զտված առաջատար արտադրողների եռյակը Չինաստանն է, ԱՄՆ-ը և Հարավային Կորեան: Մետաղների փորձագետների միջազգային ասոցիացիայի 2010 թվականի զեկույցի համաձայն՝ կուտակված, արտանետված կամ շրջակա միջավայր ցրված կապարի ընդհանուր օգտագործումը. համաշխարհային մակարդակմեկ շնչի հաշվով 8 կգ. Դրա մեծ մասը ավելի զարգացած երկրներում է (20-150 կգ/մարդիկ), այլ ոչ թե քիչ զարգացած երկրներում (1-4 կգ/մարդիկ): Առաջնային և երկրորդային կապարի արտադրության գործընթացները նման են: Որոշ առաջնային արտադրական ձեռնարկություններ ներկայումս լրացնում են իրենց գործունեությունը կապարի թիթեղներով, և այդ միտումը, հավանաբար, կաճի ապագայում: Արտադրության համապատասխան մեթոդների դեպքում վերամշակված կապարը չի տարբերվում կուսական կապարից: Շինարարական առևտրի մետաղի ջարդոն սովորաբար բավականին մաքուր է և հալվում է առանց հալման, թեև երբեմն պահանջվում է թորում: Այսպիսով, վերամշակված կապարի արտադրությունն ավելի էժան է էներգիայի պահանջների առումով, քան առաջնային կապարի արտադրությունը, հաճախ 50%-ով կամ ավելի:

Հիմնական

Կապարի հանքաքարերի մեծ մասը պարունակում է կապարի ցածր տոկոս (հարուստ հանքաքարերի տիպիկ կապարի պարունակությունը կազմում է 3-8%), որը պետք է խտացնել վերականգնման համար: Նախնական մշակման ժամանակ հանքաքարերը սովորաբար ենթարկվում են ջարդման, խիտ միջավայրերի առանձնացման, մանրացման, փրփուրի ֆլոտացիայի և չորացման։ Ստացված խտանյութը՝ 30-80% քաշով (սովորաբար 50-60%) կապարի պարունակությամբ, այնուհետև վերածվում է (անմաքուր) կապարի մետաղի: Դա անելու երկու հիմնական եղանակ կա. երկփուլ գործընթաց, որը ներառում է թրծում, որին հաջորդում է պայթուցիկ վառարանից արդյունահանումը, որն իրականացվում է առանձին անոթներում. կամ ուղղակի պրոցես, որի ժամանակ խտանյութի արդյունահանումը տեղի է ունենում մեկ տարայի մեջ: Վերջին մեթոդը դարձել է ավելի տարածված, թեև առաջինը դեռևս նշանակալի է:

Երկու քայլ գործընթաց

Նախ, սուլֆիդային խտանյութը բովում է օդում՝ կապարի սուլֆիդը օքսիդացնելու համար՝ 2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 հանքաքար: Այս չմշակված կապարի օքսիդը կոքսի վառարանում վերածվում է (կրկին անմաքուր) մետաղի՝ 2 PbO + C → Pb + CO2: Աղտոտվածությունը հիմնականում մկնդեղն է, անտիմոնը, բիսմութը, ցինկը, պղինձը, արծաթը և ոսկին։ Հալվածքը մշակվում է ռեվերբերացիոն վառարանում օդով, գոլորշով և ծծումբով, որը օքսիդացնում է կեղտերը, բացառությամբ արծաթի, ոսկու և բիսմութի: Օքսիդացված աղտոտիչները լողում են հալվածի վերևում և հեռացվում: Մետաղական արծաթը և ոսկին հանվում և տնտեսապես վերականգնվում են Parkes գործընթացի միջոցով, որի ժամանակ ցինկ ավելացվում է կապարի մեջ: Ցինկը լուծում է արծաթն ու ոսկին, որոնք երկուսն էլ, առանց կապարի հետ խառնվելու, կարելի է առանձնացնել և վերականգնել։ Արծաթաթափված կապարն ազատվում է բիսմութից՝ օգտագործելով Betterton-Kroll մեթոդը՝ այն մշակելով մետաղական կալցիումով և մագնեզիումով: Ստացված բիսմուտ պարունակող խարամները կարելի է հեռացնել։ Շատ մաքուր կապար կարելի է ստանալ՝ էլեկտրոլիտիկ կերպով մշակելով հալված կապարը՝ օգտագործելով Betts գործընթացը: Անմաքուր կապարի անոդները և մաքուր կապարի կաթոդները տեղադրվում են կապարի ֆտորոսիլիկատային (PbSiF6) էլեկտրոլիտի մեջ: Էլեկտրական ներուժը կիրառելուց հետո անոդում անմաքուր կապարը լուծվում է և նստում կաթոդի վրա՝ թողնելով կեղտերի ճնշող մեծամասնությունը լուծույթի մեջ:

ուղղակի գործընթաց

Այս գործընթացում կապարի ձուլակտորը և խարամը ստանում են անմիջապես կապարի խտանյութերից: Կապարի սուլֆիդի խտանյութը հալեցնում են վառարանում և օքսիդացնում՝ առաջացնելով կապարի մոնօքսիդ։ Հոսքերի հետ միասին հալված լիցքին ավելացվում է ածխածին (կոքս կամ ածուխ գազ): Այսպիսով, կապարի մոնօքսիդը վերածվում է կապարի մետաղի, կապարի մոնօքսիդով հարուստ խարամի մեջտեղում: Բարձր խտացված սկզբնական խտանյութերում կապարի մինչև 80%-ը կարելի է ձեռք բերել ձուլակտորների տեսքով; մնացած 20%-ը կազմում է կապարի մոնօքսիդով հարուստ խարամ։ Ցածր կարգի հումքի դեպքում ամբողջ կապարը կարող է օքսիդացվել մինչև բարձր կարգի խարամ: Մետաղական կապարը հետագայում արտադրվում է բարձր կարգի (25-40%) խարամներից՝ այրման կամ ստորջրյա վառելիքի ներարկման, օժանդակ էլեկտրական վառարանի միջոցով կամ երկու մեթոդների համակցությամբ:

Այլընտրանքային տարբերակներ

Հետազոտությունները շարունակվում են կապարի արդյունահանման ավելի մաքուր և քիչ էներգիա պահանջող գործընթացի վերաբերյալ. դրա հիմնական թերությունն այն է, որ կա՛մ շատ կապար է կորչում որպես թափոն, կա՛մ այլընտրանքային մեթոդները հանգեցնում են ստացված կապարի մետաղում ծծմբի բարձր պարունակության: Հիդրոմետալուրգիական արդյունահանումը, որտեղ կապարի անմաքուր անոդները ընկղմվում են էլեկտրոլիտի մեջ, իսկ մաքուր կապարը նստում է կաթոդի վրա, տեխնիկա է, որը կարող է ներուժ ունենալ:

երկրորդական մեթոդ

Հալումը, որը առաջնային արտադրության անբաժանելի մասն է, հաճախ շրջանցվում է երկրորդական արտադրության ժամանակ: Դա տեղի է ունենում միայն այն դեպքում, երբ մետաղական կապարը ենթարկվել է զգալի օքսիդացման: Այս գործընթացը նման է պայթուցիկ վառարանում կամ պտտվող վառարանում առաջնային հանքարդյունաբերությանը, որտեղ էական տարբերությունն այն է, որ եկամտաբերությունն ավելի մեծ է: Կապարի ձուլման գործընթացը ավելի ժամանակակից մեթոդ է, որը կարող է հանդես գալ որպես առաջնային արտադրության ընդլայնում. Օգտագործված կապարի մարտկոցներից ստացված մարտկոցի մածուկը հեռացնում է ծծումբը՝ այն մշակելով ալկալիով, այնուհետև մշակվում է ածխի վառարանում թթվածնի առկայության դեպքում՝ առաջացնելով անմաքուր կապար, ընդ որում՝ անտիմոնը ամենատարածված կեղտը է: Երկրորդային կապարի վերամշակումը նման է առաջնային կապարի վերամշակմանը. Որոշ վերամշակման գործընթացներ կարող են բաց թողնել՝ կախված վերամշակված նյութից և դրա աղտոտման ներուժից, ընդ որում բիսմութն ու արծաթը առավել հաճախ ընդունվում են որպես կեղտ: Հեռացման համար կապարի աղբյուրներից ամենակարևորը կապարաթթվային մարտկոցներն են. Հատկանշական են նաև կապարի խողովակը, թիթեղը և մալուխի պատյանը:

Դիմումներ

Հակառակ տարածված կարծիքի, փայտե մատիտների գրաֆիտը երբեք կապարից չի պատրաստվել: Երբ մատիտը ստեղծվեց որպես գրաֆիտի ոլորման գործիք, օգտագործվող գրաֆիտի հատուկ տեսակը կոչվում էր plumbago (բառացիորեն կապարի կամ կապարի դասավորության համար):

տարրական ձև

Կապարի մետաղն ունի մի քանի օգտակար մեխանիկական հատկություններ, այդ թվում՝ բարձր խտություն, ցածր հալման կետ, ճկունություն և հարաբերական իներտություն։ Այս որոշ առումներով շատ մետաղներ գերազանցում են կապարին, բայց ընդհանուր առմամբ դրանք ավելի քիչ տարածված են և ավելի դժվար է արդյունահանվել հանքաքարերից: Կապարի թունավորությունը հանգեցրել է դրա որոշ կիրառությունների աստիճանական դադարեցմանը: Փամփուշտներ պատրաստելու համար կապարն օգտագործվել է միջնադարում դրանց հայտնագործությունից ի վեր: Կապարն էժան է; դրա ցածր հալման կետը նշանակում է հրացանի զինամթերքկարող է ձուլվել տեխնիկական սարքավորումների նվազագույն օգտագործմամբ; Բացի այդ, կապարն ավելի խիտ է, քան մյուս սովորական մետաղները, ինչը թույլ է տալիս ավելի լավ պահպանել արագությունը: Մտահոգություններ են հնչել, որ որսի համար օգտագործվող կապարե փամփուշտները կարող են վնասել շրջակա միջավայրին: Դրա բարձր խտությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը օգտագործվել են մի շարք հարակից ծրագրերում: Նավերի վրա կապարն օգտագործվում է որպես կիլիա: Նրա քաշը թույլ է տալիս նրան հակակշռել առագաստների վրա քամու ճկման ազդեցությունը. լինելով այնքան խիտ, այն քիչ զանգված է վերցնում և նվազագույնի է հասցնում ջրի դիմադրությունը: Կապարն օգտագործվում է ստորջրյա լող հակազդելու ջրասուզակի լողալու կարողությանը: 1993 թվականին Պիզայի թեք աշտարակի հիմքը կայունացվել է 600 տոննա կապարով։ Իր կոռոզիոն դիմադրության պատճառով կապարն օգտագործվում է որպես պաշտպանիչ պատյան սուզանավային մալուխների համար: Կապարն օգտագործվում է ճարտարապետության մեջ։ Կապարի թիթեղները օգտագործվում են որպես տանիքի նյութեր, երեսպատման, ջրահեռացման, ջրահեռացման և ներքևի հոդերի արտադրության մեջ և տանիքի պարապետների մեջ: Կապարի ձուլվածքները օգտագործվում են որպես դեկորատիվ նյութ կապարի թիթեղները ամրացնելու համար: Կապարը դեռ օգտագործվում է արձանների և քանդակների արտադրության մեջ։ Նախկինում կապարը հաճախ օգտագործվում էր մեքենայի անիվները հավասարակշռելու համար. բնապահպանական նկատառումներից ելնելով, այս օգտագործումը աստիճանաբար դադարեցվում է: Կապարն ավելացվում է պղնձի համաձուլվածքներին, ինչպիսիք են արույրը և բրոնզը, որպեսզի բարելավեն դրանց մշակման և քսելու ունակությունը: Լինելով գործնականում անլուծելի պղնձի մեջ՝ կապարը ձևավորում է կոշտ գնդիկներ՝ համաձուլվածքի անկատարության մեջ, օրինակ՝ հացահատիկի սահմաններում: Ցածր կոնցենտրացիաներում, ինչպես նաև որպես քսանյութ, գնդիկները կանխում են խառնուրդի շահագործման ընթացքում չիպսերի ձևավորումը, դրանով իսկ բարելավելով մշակելիությունը: Առանցքակալներում օգտագործվում են պղնձի համաձուլվածքներ՝ կապարի ավելի բարձր կոնցենտրացիայով: Կապարն ապահովում է քսում, իսկ պղինձը ապահովում է աջակցություն: Իր բարձր խտության, ատոմային թվի և ձևավորելու շնորհիվ կապարն օգտագործվում է որպես խոչընդոտ ձայնը, թրթռումը և ճառագայթումը կլանելու համար։ Կապարը չունի բնական ռեզոնանսային հաճախականություններ, արդյունքում կապարի թերթիկը օգտագործվում է որպես ձայնամեկուսիչ շերտ ձայնային ստուդիաների պատերին, հատակին և առաստաղներին: Օրգանական խողովակները հաճախ պատրաստվում են կապարի համաձուլվածքից, որը խառնվում է տարբեր քանակությամբ թիթեղի հետ՝ յուրաքանչյուր խողովակի տոնայնությունը վերահսկելու համար: Կապարը պաշտպանիչ նյութ է, որն օգտագործվում է միջուկային գիտության և ռենտգենյան տեսախցիկների ճառագայթման դեմ. գամմա ճառագայթները կլանում են էլեկտրոնները: Կապարի ատոմները խիտ փաթեթավորված են, և դրանց էլեկտրոնային խտությունը բարձր է. մեծ ատոմային թիվը նշանակում է, որ մեկ ատոմում շատ էլեկտրոններ կան: Հալած կապարն օգտագործվել է որպես հովացուցիչ նյութ կապարով հովացվող արագ ռեակտորների համար: Կապարի ամենամեծ օգտագործումը նկատվել է 21-րդ դարի սկզբին կապարաթթվային մարտկոցներում։ Կապարի, կապարի երկօքսիդի և ծծմբաթթվի միջև մարտկոցի ռեակցիաները ապահովում են լարման հուսալի աղբյուր: Մարտկոցներում առկա կապարը անմիջական շփման մեջ չի մտնում մարդկանց հետ և, հետևաբար, կապված է ավելի քիչ թունավորության սպառնալիքի հետ: Ավստրալիայում, Ճապոնիայում և ԱՄՆ-ում կապարաթթվային մարտկոցներ պարունակող գերկոնդենսատորներ տեղադրվել են կիլովատներով և մեգավատներով՝ հաճախականության վերահսկման, արևի հարթեցման և այլ կիրառություններում: Այս մարտկոցներն ունեն էներգիայի ավելի ցածր խտություն և լիցքաթափման արդյունավետություն, քան լիթիում-իոնային մարտկոցները, բայց զգալիորեն ավելի էժան են: Կապարն օգտագործվում է բարձր լարման հոսանքի մալուխներում որպես պատյան նյութ՝ ջերմամեկուսացման ժամանակ ջրի տարածումը կանխելու համար; այս օգտագործումը նվազում է, քանի որ կապարը աստիճանաբար հեռացվում է: Որոշ երկրներ նաև աստիճանաբար դադարեցնում են կապարի օգտագործումը էլեկտրոնիկայի զոդման մեջ՝ շրջակա միջավայրի աղտոտվածությունը նվազեցնելու համար: վտանգավոր թափոններ. Կապարը երեք մետաղներից մեկն է, որն օգտագործվում է Oddi թեստում թանգարանային նյութերի համար, որն օգնում է հայտնաբերել օրգանական թթուներ, ալդեհիդներ և թթվային գազեր:

Միացումներ

Կապարի միացություններն օգտագործվում են որպես ներկանյութեր, օքսիդիչներ, պլաստմասսա, մոմեր, ապակի և կիսահաղորդիչներ կամ որպես ներկանյութեր: Կապարի վրա հիմնված ներկերը օգտագործվում են կերամիկական փայլերի և ապակու մեջ, հատկապես կարմիր և դեղին գույների համար: Կապարի տետրացետատը և կապարի երկօքսիդը որպես օքսիդացնող նյութեր օգտագործվում են օրգանական քիմիայում: ՊՎՔ ծածկույթներում կապարը հաճախ օգտագործվում է: էլեկտրական լարեր. Այն կարող է օգտագործվել մոմի վանդակների վրա՝ ապահովելու ավելի երկար և հավասարաչափ այրվածք: Կապարի թունավորության պատճառով եվրոպական և հյուսիսամերիկյան արտադրողները օգտագործում են այլընտրանքներ, ինչպիսիք են ցինկը: Կապարի ապակին բաղկացած է 12-28% կապարի օքսիդից: Այն փոխում է ապակու օպտիկական բնութագրերը և նվազեցնում իոնացնող ճառագայթման փոխանցումը։ Կապարի կիսահաղորդիչները, ինչպիսիք են կապարի տելուրիդը, կապարի սելենիդը և կապարի հակամոնիդը, օգտագործվում են ֆոտոգալվանային բջիջներում և ինֆրակարմիր դետեկտորներում:

Կենսաբանական և էկոլոգիական ազդեցություններ

Կենսաբանական ազդեցություն

Առաջատարը չի հաստատվել կենսաբանական դեր. Մարդու մարմնում դրա տարածվածությունը մեծահասակների մոտ կազմում է միջինը 120 մգ, ինչը ծանր մետաղներից գերազանցում է միայն ցինկին (2500 մգ) և երկաթը (4000 մգ): Կապարի աղերը շատ արդյունավետ կերպով կլանում են օրգանիզմը։ Փոքր քանակությամբ կապար (1%) կպահվի ոսկորներում; Մնացածն արտազատվելու է մեզով և կղանքով, ազդեցությունից մի քանի շաբաթվա ընթացքում: Երեխան կկարողանա մարմնից արտազատել կապարի միայն մեկ երրորդը: Կապարի հետ քրոնիկ ազդեցությունը կարող է հանգեցնել կապարի կենսակուտակման:

Թունավորություն

Կապարը չափազանց թունավոր մետաղ է (անկախ նրանից՝ ներշնչված, թե կուլ տված), որը ազդում է մարդու մարմնի գրեթե բոլոր օրգանների և համակարգերի վրա: 100 մգ/մ3 օդի մակարդակի դեպքում այն ​​անմիջական վտանգ է ներկայացնում կյանքի և առողջության համար։ Կապարն արագորեն ներծծվում է արյան մեջ։ Նրա թունավորության հիմնական պատճառը ֆերմենտների ճիշտ աշխատանքին խանգարելու միտումն է: Այն դա անում է բազմաթիվ ֆերմենտների վրա հայտնաբերված սուլֆիդրիլային խմբերի հետ կապվելու միջոցով կամ այլ մետաղների նմանակման և տեղահանման միջոցով, որոնք բազմաթիվ ֆերմենտային ռեակցիաներում գործում են որպես կոֆակտորներ: Հիմնական մետաղներից, որոնց հետ կապարը փոխազդում է, են կալցիումը, երկաթը և ցինկը։ Կալցիումի և երկաթի բարձր մակարդակը հակված է որոշակի պաշտպանություն ապահովել կապարի թունավորումից; ցածր մակարդակը առաջացնում է զգայունության բարձրացում:

ազդեցությունները

Կապարը կարող է լուրջ վնաս հասցնել ուղեղին և երիկամներին և ի վերջո հանգեցնել մահվան: Ինչպես կալցիումը, այնպես էլ կապարը կարող է անցնել արյունաուղեղային պատնեշը։ Այն ոչնչացնում է նեյրոնների միելինային թաղանթները, նվազեցնում է դրանց թիվը, խանգարում է նեյրոհաղորդման ուղին և նվազեցնում նեյրոնների աճը։ Կապարի թունավորման ախտանիշները ներառում են նեֆրոպաթիա, որովայնի կոլիկ և, հնարավոր է, թուլություն մատների, դաստակների կամ կոճերի շրջանում: Արյան ցածր ճնշումը մեծանում է հատկապես միջին և մեծահասակների մոտ, ինչը կարող է առաջացնել անեմիա: Հղի կանանց մոտ կապարի բարձր մակարդակը կարող է վիժման պատճառ դառնալ: Ապացուցված է, որ կապարի բարձր մակարդակի խրոնիկ ազդեցությունը նվազեցնում է տղամարդկանց պտղաբերությունը: Երեխայի զարգացող ուղեղում կապարը խանգարում է ուղեղային ծառի կեղևում սինապսների ձևավորմանը, նյարդաքիմիական զարգացմանը (ներառյալ նեյրոհաղորդիչները) և իոնային ուղիների կազմակերպմանը: Երեխաների վաղաժամ կապարի ազդեցությունը կապված է ավելի ուշ մանկության քնի խանգարումների և ցերեկային ավելորդ քնկոտության բարձր ռիսկի հետ: Արյան մեջ կապարի բարձր մակարդակը կապված է աղջիկների մոտ ուշացած սեռական հասունացման հետ: 20-րդ դարում բենզինի մեջ տետրաէթիլ կապարի այրման արդյունքում օդակաթիլային կապարի ազդեցության աճն ու նվազումը կապված է հանցագործության մակարդակի պատմական աճի և նվազման հետ, սակայն այս վարկածը համընդհանուր ընդունված չէ:

Բուժում

Կապարի թունավորման բուժումը սովորաբար ներառում է դիմերկապրոլի և սաքսիմերի ընդունում: Սուր դեպքերը կարող են պահանջել կալցիումի դինատրիումի էդետատի, էթիլենդիամինտետրաքացախաթթվի (EDTA) դինատրիումի կալցիումի քելատի օգտագործումը: Կապարն ավելի մեծ կապ ունի կապարի նկատմամբ, քան կալցիումը, ինչը հանգեցնում է նրան, որ կապարը քելվում է նյութափոխանակության միջոցով և արտազատվում մեզի մեջ՝ թողնելով անվնաս կալցիում:

Ազդեցության աղբյուրները

Կապարի բացահայտումն է գլոբալ խնդիր, քանի որ կապարի արդյունահանումն ու ձուլումը տարածված է աշխարհի շատ երկրներում։ Կապարով թունավորումը սովորաբար առաջանում է կապարով աղտոտված սննդի կամ ջրի ընդունման հետևանքով, իսկ ավելի հազվադեպ՝ աղտոտված հողի, փոշու կամ կապարի հիմքով ներկի պատահական կլանման հետևանքով: Ապրանքներ ծովի ջուրկարող է պարունակել կապար, եթե ջուրը ենթարկվում է արդյունաբերական ջրերի: Մրգերն ու բանջարեղենը կարող են վարակվել բարձր պարունակությունկապար այն հողերում, որտեղ դրանք աճեցվել են: Հողը կարող է աղտոտվել խողովակների մեջ կապարից կուտակված մասնիկների, կապարի ներկերի և կապարի բենզինի մնացորդային արտանետումների պատճառով: Ջրի խողովակներում կապարի օգտագործումը խնդրահարույց է փափուկ կամ թթվային ջրով տարածքներում: Կոշտ ջուրը խողովակների մեջ առաջացնում է չլուծվող շերտեր, մինչդեռ փափուկ և թթվային ջուրլուծում է կապարի խողովակները. Տեղափոխվող ջրի մեջ լուծված ածխաթթու գազը կարող է հանգեցնել լուծվող կապարի բիկարբոնատի ձևավորմանը. թթվածնով լցված ջուրը կարող է նմանապես լուծել կապարը որպես կապարի (II) հիդրօքսիդ: Խմելու ջուրժամանակի ընթացքում կարող է առողջական խնդիրներ առաջացնել լուծված կապարի թունավորության պատճառով: Որքան կոշտ լինի ջուրը, այնքան այն կպարունակի բիկարբոնատ և կալցիումի սուլֆատ, և այնքան շատ ներքին մասըխողովակները ծածկվելու են կապարի կարբոնատի կամ կապարի սուլֆատի պաշտպանիչ շերտով: Կապարի ներկի ընդունումը երեխաների մոտ կապարի ազդեցության հիմնական աղբյուրն է: Երբ ներկը քայքայվում է, այն շերտավորվում է, փոշիանում և վերածվում փոշու, այնուհետև մտնում է մարմին ձեռքի կամ աղտոտված սննդի, ջրի կամ ալկոհոլի միջոցով: Որոշ ժողովրդական միջոցների ընդունումը կարող է հանգեցնել կապարի կամ դրա միացությունների ազդեցությանը: Ինհալացիա կապարի ազդեցության երկրորդ հիմնական ուղին է, ներառյալ ծխողների և հատկապես կապարի աշխատողների համար: Ծխախոտի ծուխը, ի թիվս այլ թունավոր նյութերի, պարունակում է ռադիոակտիվ կապար-210: Գրեթե ամբողջ ներշնչված կապարը ներծծվում է մարմնում. բանավոր ընդունման դեպքում այդ ցուցանիշը կազմում է 20-70%, երեխաների մոտ ավելի շատ կապար են կլանում, քան մեծահասակները: Մաշկի ազդեցությունը կարող է նշանակալից լինել կապարի օրգանական միացություններով աշխատող մարդկանց նեղ կատեգորիայի համար: Մաշկում կապարի կլանման արագությունը անօրգանական կապարի համար ավելի ցածր է:

Էկոլոգիա

Կապարի և դրա արտադրանքի արդյունահանումը, արտադրությունը, օգտագործումը և հեռացումը առաջացրել են Երկրի հողերի և ջրերի զգալի աղտոտում: Մթնոլորտային կապարի արտանետումները իրենց գագաթնակետին էին արդյունաբերական հեղափոխության ժամանակ, իսկ կապարի բենզինի ժամանակաշրջանը քսաներորդ դարի երկրորդ կեսին էր: Կապարի բարձր կոնցենտրացիաները պահպանվում են հողերում և նստվածքներում հետարդյունաբերական և քաղաքային տարածքներում. Արդյունաբերական արտանետումները, ներառյալ ածխի այրման հետ կապված արտանետումները, շարունակվում են աշխարհի շատ մասերում: Կապարը կարող է կուտակվել հողերում, հատկապես բարձր հողերում օրգանական նյութերորտեղ այն պահպանվում է հարյուրից հազարավոր տարիներ: Այն կարող է բույսերի մեջ զբաղեցնել այլ մետաղների տեղը և կարող է կուտակվել դրանց մակերևույթների վրա՝ դրանով իսկ դանդաղեցնելով ֆոտոսինթեզի գործընթացը և կանխելով դրանց աճը կամ սպանությունը: Հողի և բույսերի աղտոտումը ազդում է միկրոօրգանիզմների և կենդանիների վրա: Տուժած կենդանիները արյան կարմիր բջիջներ սինթեզելու ունակության նվազում ունեն, ինչը հանգեցնում է անեմիայի։ Շրջակա միջավայրում կապարի որոշման վերլուծական մեթոդները ներառում են սպեկտրոֆոտոմետրիա, ռենտգենյան ֆլուորեսցենտիա, ատոմային սպեկտրոսկոպիա և էլեկտրաքիմիական մեթոդներ։ Մշակվել է հատուկ իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդ՝ հիմնվելով իոնոֆոր S,S»-methylenebis-ի վրա (N,N-դիիզոբութիլդիթիոկարբամատ):

Սահմանափակում և վերականգնում

1980-ականների կեսերին կապարի օգտագործման զգալի տեղաշարժ է տեղի ունեցել: Միացյալ Նահանգներում բնապահպանական կանոնակարգերը նվազեցնում կամ վերացնում են կապարի օգտագործումը ոչ մարտկոցային արտադրանքներում, ներառյալ բենզինի, ներկի, զոդման և ջրային համակարգերում: Մասնիկների վերահսկման սարքերը կարող են օգտագործվել ածուխով աշխատող էլեկտրակայաններում՝ կապարի արտանետումները հավաքելու համար: Կապարի օգտագործումը հետագայում սահմանափակված է Օգտագործման սահմանափակումների վերաբերյալ Եվրոպական միության հրահանգով վտանգավոր նյութեր. Կապարի փամփուշտների օգտագործումը որսի և սպորտային հրաձգության համար արգելվել է Նիդեռլանդներում 1993 թվականին, ինչը հանգեցրել է կապարի արտանետումների զգալի կրճատմանը 1990 թվականին 230 տոննայից մինչև 47,5 տոննա 1995 թվականին։ Ամերիկայի Միացյալ Նահանգներում Աշխատանքի անվտանգության և առողջության վարչությունը սահմանել է աշխատավայրում կապարի ազդեցության թույլատրելի սահմանաչափը 0,05 մգ/մ3 8-ժամյա աշխատանքային օրվա ընթացքում; դա վերաբերում է մետաղական կապարի, անօրգանական կապարի միացություններին և կապարի օճառներին: Ազգային ինստիտուտՄիացյալ Նահանգների Աշխատանքի անվտանգության և առողջության վարչությունը խորհուրդ է տալիս արյան մեջ կապարի կոնցենտրացիաները 100 գ արյան համար 0,06 մգ-ից ցածր լինել: Կապարը դեռևս վնասակար քանակությամբ կարելի է գտնել կերամիկայի, վինիլային (օգտագործվում է խողովակների տեղադրման և էլեկտրական լարերը մեկուսացնելու համար) և չինական արույրի մեջ: Հին տները դեռ կարող են կապարի ներկ պարունակել: Սպիտակ կապարի ներկը աստիճանաբար հեռացվել է արդյունաբերական երկրներում, սակայն դեղին կապարի քրոմատը դեռ օգտագործվում է: Հին ներկը հղկելու միջոցով հեռացնելուց փոշի է առաջանում, որը մարդը կարող է ներշնչել: