Свинец для чего используется
Применение металла свинец в народном хозяйстве и строительстве
Свинец – мягкий, ковкий, химически инертный металл весьма стойкий к коррозии. Именно эти качества в основном обуславливают широчайшее его применение в народном хозяйстве. К тому же металл обладает довольно низкой температурой плавления и легко образует разнообразные сплавы.
Давайте поговорим сегодня про свойства свинца и его применение в строительстве и промышленности: сплавы, свинцовые кабельные оболочки, краски на основе него,
Области применения свинца
Первое применение свинца было связано с его превосходной ковкостью и устойчивостью к коррозии. В результате металл использовался там, где применяться не должен был: при изготовлении посуды, водопроводных труб, умывальников и так далее. Увы, последствия такого использования были самые печальные: свинец является материалом токсичным, как и большинство его соединений и, попадая в организм человека, вызывает множество тяжких повреждений.
Жесткое излучение обладает большей проникающей способностью, то есть, для защиты от него требуется более толстый слой материала. Однако свинец поглощает жесткое излучение даже лучше, чем мягкое: это связано с образованием электронно-позитронной пары вблизи массивного ядра. Слой свинца толщиной в 20 см способен защитить от любого известного науке излучения.
Во многих случаях альтернативы металлу попросту нет, так что ожидать приостановления производства из-за его экологической опасности нельзя. Все усилия такого рода должны быть направлены на разработку и внедрение эффективных способов очистки и вторичной переработки.
Данное видео расскажет о добыче и применении свинца:
Его использование в строительстве
Металл в строительных работах применяется нечасто: его токсичность ограничивает круг применения. Однако в составе сплавов или при сооружении специальных конструкций вещество используется. И первое, о чем мы погорим, это кровли из свинца.
Кровля
В качестве кровельного материала свинец применяется с незапамятных времен. В Древней Руси свинцовым листом покрывали церкви и колокольни, так как его цвет прекрасно подходил для этой цели. Металл пластичен, что позволяет получить листы едва ли не любой толщины, а, главное, формы. При перекрытии нестандартных архитектурных элементов, сооружении сложных карнизов свинцовый лист подходит просто идеально, поэтому используется постоянно.
Для кровли выпускают прокатный свинец, как правило, в рулонах. Кроме листов со стандартной ровной поверхностью, есть также материал волнистый – плиссированный, окрашенный, луженный и даже самоклеящийся с одной стороны.
На воздухе свинцовый лист довольно быстро покрывается патиной, состоящей из слоя оксида и карбонатов. Патина защищает металл от коррозии. Но если ее внешний вид по каким-то причина не нравится, кровельный материал можно покрыть специальным патинирующим маслом. Это делается вручную или в производственных условиях.
Звукопоглощение
Звукоизоляция жилища – одна из непреходящих проблем старых, и многих современных домов. Причин тому множество: сама конструкция, где стены или перекрытия проводят звук, материал перекрытий и стен, который не поглощает звук, новшество в виде лифта новой конструкции, который проектом не предусмотрен и создает дополнительную вибрацию и множество других факторов. Но в итоге обитатель квартиры вынужден самостоятельно справляться с этими проблемами.
На предприятии, в звукозаписывающей студии, в здании стадиона эта проблема приобретает куда большие размеры, а решается таким же образом – монтажом звукопоглощающей отделки.
Свинец, как ни странно, используется именно в этой роли – звукопоглотителя. Конструкция материала практически одинакова. Свинцовая пластина малой толщины – 0,2–0,4 мм покрывается защитным полимерным слоем, поскольку металл все же относится к опасным, а с двух сторон пластины закрепляется органический материал – вспененный каучук, полиэтилен, полипропилен. Звукоизолятор поглощает не только звук, но вибрацию.
Стоит отметить, что направление волны в этом случае никакого значения не имеет.
О том, как используют свинец в строительстве и хозяйстве, расскажет этот видеоролик:
Рентген-кабинеты
Рентгеновское излучение чрезвычайно широко используется в медицине, по сути, составляя базу инструментального обследования. Но если в минимальных дозах особой опасности оно не представляет, то получение большой дозы облучения составляет угрозу для жизни.
При обустройстве рентгеновского кабинета именно свинец используется в качестве защитного слоя:
Защиту обеспечивают благодаря определенной толщине экранирующего материала, что требует точных расчетов с учетом размеров помещения, мощности аппаратуры, интенсивности использования и так далее. Способность материала снижать излучение измеряется в «свинцовом эквиваленте» – значении толщины такого слоя чистого свинца, который способен рассчитанное излучение поглотить. Эффективной считается такая защита, которая превосходит указанную величину на ¼ мм.
Уборка рентгеновских кабинетов проводится особым образом: здесь важным является своевременное удаление свинцовой пыли, так как последняя представляет опасность.
Другие направления
Свинец – тяжелый, ковкий, стойкий к коррозии металл, и что самое важное: доступный и достаточно дешевый в производстве. К тому же металл незаменим при защите от излучения. Так что полный отказ от его использования – дело довольно отдаленного будущего.
О проблемах со здоровьем, вызванных применением свинца, расскажет Елена Малышева в видео ниже:
Где применяется свинец и для чего
Среди известных металлов, ярко выделяется свинец – этот материал используется человечеством с древних времен и считается первым металлом который был переплавлен. Изделия из этого сплава в прошлом были широко распространены, но сегодня, после того как узнали о токсичности этого металла, встречается он значительно реже. Ценность этого материала не упала из-за его свойств и особенностей, поэтому его стоимость в приемных пунктах выше чем у другого металлолома. Разберемся где используют свинец сегодня, как он влияет на здоровье и где скупают свинцовый лом в Москве и Московской области.
Где применяется свинец
Не смотря на токсичность и некоторые недостатки, свинец сегодня используется широко. У этого металла есть полезные свойства и некоторые особенности, которые позволяют его применять во многих сферах жизнедеятельности людей. В основном сегодня данный сплав используют:
Также этот сплав применим в случаях, когда нужен предмет большой массы, при небольших габаритах, например, в джиговой рыболовной оснастке, где вес головки приманки играет важную роль. Для чего используется свинец, а не его аналоги, если он токсичен – сложный вопрос, разберемся подробнее где и как применяют этот металл.
Защита от радиации свинцом
Доказано наукой, что свинец способен защитить от воздействия радиации, поэтому может использоваться в местах где регулярно возникает излучения. К примеру, этот металл один из основных материалов при обустройстве рентгеновского кабинета. Из свинца делают защитной слой на мобильных перегородках, стенах, дверях, потолке, полу. Также в медицине и на производствах, используют одежду из свинца, в виде фартуков, перчаток, наплечников и подобных средств защиты. Не смотря на токсичность сплава, его продолжают использовать, так как аналог с таким же свойством не найден.
Применение свинца в электротехнике
Около 80% производимого в мире свинца расходуется на изделия, связанные с электроникой. Оболочки кабелей, предохранители, сверхпроводники, провода – высокое сопротивление коррозии позволяет электронике и электросетям служить дольше.
Основными потребителями свинца остаются предприятия, производящие автомобильные свинцовые аккумуляторы. По некоторым данным более 60% добываемого металла, используется для изготовления АКБ. Аналогов этому материалу пока нет – гальванический процесс активно проходит только с этим материалом, а противодействие коррозии увеличивает службы аккумуляторной батареи.
Другие области применения свинца
В металлургической промышленности свинец используют при производстве легкоплавких сплавов. Как материал он служит компонентом в составах с висмутом, оловом, кадмием и другими металлами. Свинец используют при литье подшипников, для припоя, в изделиях с кислотоупорными свойствами.
В рыбалке и охоте популярность этого металла обусловлена легкой плавкостью, большой плотностью и массой. Грузила, рыболовные оснастки, джиг головки, кормушки – всё это должно иметь минимальный размер и максимально возможную массу, поэтому и изготавливаются они преимущественно из свинца. Так же обстоит дело с дробью, пульками, патронами для пневматики и охотничьего ружья. Большой вес металла позволяет использовать его в роли грузиков и гирь, строительных отвесов.
Отдельно следует выделить использование свинца при пломбировании счетчиков. Благодаря тому, что данный металл пластичный и в нем легко можно оставить штамп, среди коммунальных служб свинцовые пломбы стали весьма популярны. Простота изготовления таких пломб и их надежность проверена временем.
Влияние свинца на организм человека
Тяжелое отравление тяжелыми металлами, называемой «сатурнизмом», это отравление свинцом, которое характеризуется поражениями участков головного мозга. Причиной может стать вдыхаемый пар, копоть или пыль с содержанием микроскопических частичек свинца. Отравлениям подвержены в основном дети до пяти лет, но патологии могут возникнуть и у взрослых. Органические соединения, попав в легкие, приводят к хронической интоксикации, а также вызывают психотропное, гемолитическое и нейротоксическое действие.
К сожалению, накопление свинца в организме происходит у человека всю жизнь, поэтому возникнуть проблемы со здоровьем могут возникнуть неожиданно, даже при отсутствии контактом с этим металлом. В окружающей среде осталось достаточно много этого химического элемента, из-за неправильной утилизации свинцовых изделий, использования свинцовых присадок в бензине для повышения октанового числа и в следствии неправильного хранения этого металла населением. При постоянном вдыхании паров свинца, у человека возникают проблемы с нервной системой и работой мозга. Повышается риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и разрушения почек. Беременная женщина, отравившаяся токсинами свинца может потерять ребенка или родить его с патологиями.
Чтобы избежать вредного воздействия свинца, не следует хранить изделия из этого металла и работать с ними. Разбирать, перерабатывать, транспортировать и хранить токсичный лом могут только специализированные организации, у которых есть лицензия на данный род деятельности.
Можно ли продать на лом свинец
Благодаря уникальным свойствам, область применения свинца достаточно широка, как в тяжелой, так и легкой промышленности. Одно из достоинства этого металла, в том, что его металлолом может быть переработан и использоваться как вторсырье. Таким образом, токсичный сплав не остается в окружающей среде и постоянно используется человеком. Сдать свинец обычные граждане и юр.лица могут в специализированных приемках, где металл сортируется, очищается и отправляется на предприятие для последующей переплавки. По следующей ссылке вы можете узнать стоимость свинца за 1 кг лома в Москве, а также получить другую информацию о том, как правильно сдать этот металл и где его принимают предлагая лучшие условия.
Свинец – польза и опасность металла
Ассоциации с этим металлом суровы: свинцовое небо, девять граммов свинца (вес пули). Но современная жизнь без него была бы сложна.
Что представляет собой
Свинец – элемент периодической системы Менделеева №82. Международное обозначение (и формула) – Pb.
Это типичный металл – тяжелый, плотный, сизовато-серых оттенков.
Состоит из четырех стабильных и четырех «мобильных» природных радиоактивных изотопов. Их дополняет десяток радиоактивных искусственного происхождения.
По классификации причислен к «тяжелой» группе цветных металлов.
История
Повсеместная распространенность плюс легкоплавкость и легкость обработки способствовали знакомству человека с металлом тысячелетия назад.
У него бурная история, сочетающая ажиотаж и времена забвения.
Древний мир
Он считается первым выплавленным людьми металлом.
Его использовали как декоративный материал:
Свинец как металл упоминается книгами Ветхого Завета.
Производителем металла номер один был Древний Рим. Его добывали по всей Римской империи, выдавая ежегодно 80 тыс. тонн продукта. Такие объемы не залеживались: из свинца был сделан римский водопровод.
Падение Римской империи (V век) прервало использование металла европейцами на 600 лет.
Средневековье
Следующий всплеск популярности металла связан с Германией, где начали добычу свинцовой руды:
Для алхимиков Plumbum воплощал планету Сатурн. Его забрасывали в тигли, чтобы получить взамен золото.
В Древней Руси свинцовыми листами покрывали крыши храмов, «пломбировали» такими печатями грамоты и конфиденциальную переписку. Подражая римлянам, соорудили свинцовый водопровод. Он снабжал Кремль водой сто лет – до 1737 года.
Свинцовые трубы древнеримского водопровода с надписями
Индустриальная эпоха
Промышленная революция возродила величие металла. К середине XIX века мировой объем добычи превысил 100 тысяч тонн. А за следующие 20 лет увеличился еще в 2,5 раза.
Вплоть до 1990 года гарт (свинцово-сурьмяно-оловянный сплав) был сырьем для типографских шрифтов.
Свинцовыми соединениями повышали октановое число бензина.
Физико-химические характеристики
Свинец – один из наиболее массивных металлов.
Сизоватость оттенков дополняется металлическим блеском:
По химическим свойствам «простолюдин» свинец спорит с благородными металлами:
Такую стойкость металлу обеспечивает «щит» из оксидной пленки на поверхности.
Свойства атома | |
---|---|
Название, символ, номер | Свине́ц / Plumbum (Pb), 82 |
Атомная масса (молярная масса) | 207,2(1) а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 |
Радиус атома | 175 пм |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 147 пм |
Радиус иона | (+4e) 84 (+2e) 120 пм |
Электроотрицательность | 2,33 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | Pb←Pb2+ −0,126 В Pb←Pb4+ 0,80 В |
Степени окисления | 4, 2, 0 |
Энергия ионизации (первый электрон) | 715,2 (7,41) кДж/моль (эВ) |
Термодинамические свойства простого вещества | |
Плотность (при н. у.) | 11,3415 г/см³ |
Температура плавления | 600,61 K (327,46 °C, 621,43 °F) |
Температура кипения | 2022 K (1749 °C, 3180 °F) |
Уд. теплота плавления | 4,77 кДж/моль |
Уд. теплота испарения | 177,8 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 26,65 Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 18,3 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | кубическая гранецентрированая |
Параметры решётки | 4,950 Å |
Температура Дебая | 88,00 K |
Прочие характеристики | |
Теплопроводность | (300 K) 35,3 Вт/(м·К) |
Номер CAS | 7439-92-1 |
Металл проявляет интересное оптическое свойство. Отраженный свет придает ему коричневатость, дополняемую буровато-багровым внутренним отражением.
Ниже в таблице данные изменения плотности свинца в зависимости от температуры.
Температура, °C | Плотность, г/см3 |
---|---|
327,6 | 10,686 |
450 | 10,536 |
650 | 10,302 |
850 | 10,078 |
Технология получения
Главный исходник для получения чистого металла – руды, содержащие галенит.
Галенит
На выходе образуется свинец с содержанием примесей до 0,2%. Еще большую чистоту металла получают рафинированием.
Месторождения, добыча
Залежи сульфидных руд рассредоточены по планете. В России это Забайкалье, Приморье, Южный и Средний Урал, Норильск.
Добыча ведется открытым либо закрытым способом.
Запасы исчисляются миллионами тонн, но, по расчетам ученых, исчерпаются к концу XXI века.
Присутствие в природе
Свинец – один из самых распространенных элементов земной коры (0,016% по массе). Формы нахождения в природе – осадочные и кислые горные породы, основные и ультраосновные массивы.
Накоплению крупных объемов способствуют гипергенные и гидротермальные процессы.
Чемпион по запасам и уникум – Пакистан. Только в породах Кохистанско-Ладакхской дуги на севере страны свинца больше, чем урана.
Зарегистрирована почти сотня свинцовых минералов. Самые важные – галенит, англезит, церрусит.
Из четырех стабильных изотопов свинца три радиогенны. Их доля постоянно возрастает.
Изотоп | 204Pb | 206Pb | 207Pb | 208Pb |
---|---|---|---|---|
Содержание в природе (в %) | 1,4 | 24,1 | 22,1 | 52,4 |
В биологических организмах и воде доля металла на порядки меньше.
Где используется
Главная сфера применения свинцовых продуктов – промышленный и оборонный комплекс, наука.
Применение свинца
На практике используется чистый «тяжёлый» металл и сплавы.
Промышленность
Физические свойства – пластичность, гибкость, малая тепло- и электропроводность – обусловили ассортимент продукции из свинца и сплавов:
Самый известный продукт из соединений свинца – аккумуляторы.
Сегодня две трети объемов свинцовых продуктов расходуется на производство электродов, аккумуляторов, проводов, кабелей и покрытий к ним.
Второй «раскрученный» продукт – свинцовые белила. Химически это основной карбонат, выглядит как плотный белый порошок.
Компонент шпатлевки, цемента, свинцово-карбонатной бумаги.
Другие сферы
Из соединений свинца получают продукты для многих сфер деятельности человека:
Полезное свойство металла – поглощение гамма-излучения. Оно востребовано медициной и энергетикой. Свинцовые экраны служат щитом в рентгеновских аппаратах и реакторах на атомных объектах.
Свинец планируют использовать как источник тепла в реакторах на быстрых нейтронах.
Свойство радиогенности изотопов используется в геологии. Оно дает возможность устанавливать возраст горных пород, ход геологических процессов в диапазоне миллиардов лет.
Ограничения
Применение металла ограничивают малая стойкость к вибрациям, низкая коррозионная устойчивость к гниющим органическим веществам, растворам извести, бетона, некоторым другим смесям. Такие свойства создает структура кристаллической решетки.
Кабели со свинцовой оболочкой не прокладывают в местах, подвергающихся вибрации, сотрясениям: обочины автобанов, железных дорог, эстакады мостов.
Механические сотрясения, вибрации разрушают свинец.
Для устранения дефекта создают свинцовые сплавы с сурьмой, медью, кадмием, другими присадками.
Влияние металла на экологию
Производство свинца в мире уменьшается (его вытесняет пластик).
Но загрязнение окружающей среды остается одним из опаснейших. Только океан ежегодно «получает» 500-600 тонн отработанного материала.
Для изделий с использованием металла обязательна утилизация по специальной процедуре.
Предостережение
Главный недостаток металла – токсичность. Это также опасный канцероген.
Свинец и его соединения отнесены к химически опасным веществам 1 класса.
В XIX веке в зоне риска находились модницы: металл был основным компонентом белил для лица.
Сегодня отравиться еще легче:
Свинцовые пары и пыль особо опасны: проникают в организм через носоглотку. Из легких свинец переходит в кровь, с ней разносится по телу. Аккумулируется в костях, печени, почках, сбивает синтез гемоглобина в крови.
Признаки свинцового отравления:
Они характерны и для анемии. Опознать свинцовое отравление помогают дополнительные симптомы: судороги, боль в костях, животе, тошнота, рвота. В тяжелых случаях добавляется скачок давления.
Выводится металл долго, трудно. Люди, постоянно работающие с ним, нередко наживают профессиональные заболевания.
Отравление соединениями свинца называется сатурнизмом.