铅是一种金属元素,可用作耐硫酸腐蚀、防丙种射线、蓄电池等的材料。其合金可作铅字、轴承、电缆包皮等之用,还可做体育运动器材铅球。 注意,平日使用的铅笔是不含铅的,其主要成分为石墨(碳的一种形式)和粘土。铅笔之所以叫铅笔,是因为十六世纪英格兰的人们发现了一种黑色的矿物--石墨。由于石墨能像铅一样在纸上留下痕迹,这痕迹比铅的痕迹要黑得多,因此,人们称石墨为“黑铅”。“铅笔”和铅没有关系。铅也是目前所发现原子序数最高的稳定元素(2003年发现铋有极其微弱的放射性)。铅,是化学元素,其化学符号是Pb(拉丁语Plumbum),原子序数为82。铅是柔软、延展性强的弱金属,有毒,也是重金属。铅的本色为青白色,在空气中表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。可用于建筑材料、铅酸蓄电池、枪弹和炮弹、焊锡、奖杯和某些合金。

中文名
英文名
lead
元素符
号:Pb
晶体结构晶胞为
面心立方晶胞。
相对原子质量
207.2
元素类型
金属元素
熔点
327.502°C
沸点
1740°C
密度
11.3437克/厘米³
硬度
1.5
CAS
登录号:7439-92-1
原子体积
18.17立方厘米/摩尔
元素在太阳中的含量
0.01ppm
元素在海水中的含量
0.00001ppm

1发现历程

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铅

   古罗马使用铅非常多。有人甚至认为罗马入侵不列颠的原因之一是因为康沃尔地区拥有当时所知的最大的铅矿。甚至在格陵兰岛上钻出来的冰心中可以测量得出从前5世纪到3世纪地球大气层中的铅的含量增高。这个增高今天被认为是罗马人造成的。炼金术士以为铅是最古老的金属并将它与土星联系到一起。在人类历史上铅是一种被广泛应用的金属。

   在英国博物馆里藏有在埃及阿拜多斯清真寺发现的公元前3000年的铅制塑像。在伊拉克乌尔城和其他一些城市发掘古迹所获得的材料中,不仅找到属于公元前4000年间的各种金属物件,而且有古代波斯人所用的契型文字的黏土板文件记录。这些记录说明,在公元前2350年已经从矿石中提炼出大量铁、铜、银和铅。在公元前1792——前1750年巴比伦皇帝汉穆拉比统治时期,已经有了大规模铅的生产。在中国殷代墓葬中也发现有铅制的酒器卣、爵、觚和戈等。

   中国在商殷至汉代青铜器中铅的含量有增大的趋势。青铜中铅的增加对于液态合金流动性的提高起了重要作用,使铸件纹饰毕露。不过,古代人对铅和锡的分别并不是十分明确。罗马人称铅为黑铅,称锡为白铅,以致后来它的元素符号定为Pb。中外古炼金家和炼丹家们对铅和铅的一些化合物进行了实验,例如在魏伯阳所著的《周易参同契》中说:“胡粉投火中,色坏还为铅。”用今天的化学方程式表示就是:Pb3O4 + 2C ——→ 3Pb + 2CO2

中国二里头文化的青铜器中,即发现有加入铅作为合金元素,并在整个青铜时代与锡一起,构成了中国古代青铜器最主要的合金元素。

   直到16世纪以前,在用石墨制造铅笔以前,在欧洲,从希腊、罗马时代起,人们就是手握夹在木棍里的铅条在纸上写字,这正是今天“铅笔”这一名称的来源。到中世纪,在富产铅的美国,一些房屋,特别是教堂,屋顶是用铅版建造,因为铅具有化学惰性,耐腐蚀。最初制造硫酸使用的铅室法也是利用铅的这一特性。

   从1980年代中开始,铅的应用开始骤然下降。主要原因是铅的生理作用和它对环境的污染。今天汽油、染料、焊锡和水管一般都不含铅了。

2理化性质

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铅

     铅为带蓝色的银白色重金属,熔点327.502°C,沸点1740°C,密度11.3437/厘米3,硬度1.5,质地柔软,抗张强度小。

   没有氧化层的铅色泽光亮,密度高,硬度非常低,延伸性很强。它的导电性能相当低,抗腐蚀性能很高,因此它往往用来作为装腐蚀力强的物质(比如硫酸)的容器。加入少量锑或其它金属可以更加提高它的抗腐蚀力。

   金属铅在空气中受到氧、水和二氧化碳作用,其表面会很快氧化生成保护薄膜;

在加热下,铅能很快与氧、硫、卤素化合;

   铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用,能与热或浓盐酸、硫酸反应;铅与稀硝酸反应,但与浓硝酸不反应;铅能缓慢溶于强碱性溶液。

铅的一些化学反应方程式如下:

Pb+PbO2+2H2SO4 = 2H2O+2PbSO4 (可逆反应 充电 放电)

2Pb+O2=2PbO(反应条件:点燃)

Pb+H2SO4=PbSO4+H2(产生气体)

6HCl+2Pb=2PbCl3+3H2(产生气体)


同位素

   铅有四种自然的、稳定的同位素:Pb-204(1.4%)Pb-206(24.1%)Pb-207(22.1%)Pb-208(52.4%)后三种是铀-238、铀-235和钍-232经过一系列裂变后的最终产物。这些反应的半衰期分别是4.47×109年、7.04×108年和1.4×1010年。只有204Pb是自然存在的、非衰变产物。Pb-208在稳定的同位素中质量最大。

3铅的制备

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   自然界中纯的铅很少见。今天(截至2011)铅主要与锌、银和铜等金属一起冶炼和提取。最主要的铅矿石是方铅矿(PbS),其含铅量达86.6%。其它常见的含铅的矿物有白铅矿(PbCO3)和铅矾(PbSO4)。铅总年产量约800万公吨,约一半是从废料回收。截至2008年,世界上最大的产铅国是澳大利亚、中国、美国、秘鲁、加拿大、墨西哥、瑞典、摩洛哥、南非和朝鲜。

   铅矿一般用钻或爆破的手段开采。矿石开采后磨碎,然后于水和其它化学药品(比如表面活性剂黄原酸钠)混合。在这个混合液的容器中有气泡上升,含铅的矿物随气泡上升到表面形成一层泡沫。这层泡沫可以收集。这个过程可以多次进行,其结果含50%的铅。收集后的泡沫烤干熔化后得到含97%的铅。这个熔液被慢慢冷却,杂质比较轻上升到表面可以移去。剩下的铅再次熔化。吹冷空气入熔液,移除更多的上升杂质后得到99.9%的铅。

将除去杂质的方铅矿 ,在空气中燃烧成氧化铅,再与碳共热还原得铅。 化学式如下:

2PbS+3O2——>2PbO+2SO2

PbO+C——>Pb+CO

PbO+CO——>Pb+CO2

4铅的毒性

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铅 

     铅是一种有毒的金属,它可以破坏儿童的神经系统,它可以导致血液循环系统和脑的疾病。长期接触铅和它的盐(尤其是可溶的和强氧化性的PbO2)可以导致肾病和类似绞痛的腹痛。有人认为许多古罗马皇帝的老年痴呆是由于当时铅被用来作为水管(以及铅盐被用来作为加入酒中的甜物)造成的。而且,铅在人体里积蓄后很难自动排除,只能通过某些药物来清除。

   摄入过多的铅及其化合物会导致心悸,易激动,并会使神经系统受损,甚至会致癌和致畸。铅含量的超标会对儿童产生非常大的负面影响。

   由于铅被怀疑导致儿童智力衰退它的使用被缩减。在发达国家含铅的油漆不再被出售。台湾的医学研究显示,对于体内铅含量较高的肾脏疾病患者注射排铅剂,能减慢肾病恶化速度,至少能延后洗肾四年;此研究很有机会有效降低台湾的医疗支出。

   含铅盐的陶瓷制品有可能导致中毒,尤其是假如容器内的溶液是酸性的(比如果汁),这些溶液可以溶解陶瓷中的铅离子。尤其对女孩子和年轻的妇女铅的害处可能非常大。

   铅是最常见的环境污染物之一,它是神经毒性的重金属元素,它对人体危害极大特别是儿童,它可以导致儿童生长发育迟缓,明显影响儿童智力、情商及运动协调能力,对儿童血液系统、泌尿系统、心血管系统影响也很大。当血铅水平持续增高时,可出现贫血,也可累及肾小管、肾小球,还可以引起高血压,并对儿童的内分泌、免疫功能也有影响,使儿童抵抗力下降,是影响儿童健康的重要因素。高血铅甚或铅中毒可对人体全身多个系统造成损害。近年来儿童受铅污染或铅中毒现象已越来越引起人们的重视。

5方法及防护

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泄漏应急处理

铅

     切断火源。戴好防毒面具,穿好一般消防防护服。用洁净的铲子收集于干燥净洁有盖的容器中,用水泥、沥青或适当的热塑性材料固化处理再废弃。如大量泄漏,收集回收或无害处理后废弃。

①对于泄漏的PbCl4Pb(ClO4)2,应戴好防毒面具等全部防护用品。用干砂土混合,分小批倒至大量水中,经稀释的污水放入废水系统。

②对于泄漏的PbO、四甲()基铅和Pb3O4,应戴好防毒面具等全部防护用品。用干砂土混合后倒至空旷地掩埋;污染地面用肥皂或洗涤剂刷洗,经稀释的污水放入废水系统。

③对于泄漏的PbF2,应戴好防毒面具等全部防护用品。在泄漏物上撒上纯碱;被污染的地面用水冲洗,经稀释的污水放入废水系统。

④对于泄漏的Pb(BrO3)2PbO2Pb(NO3)2,应戴好防毒面具等全部防护用品。被污染的要面用水冲洗,经稀释的污水放入废水系统。

⑤对于泄漏的烷基铅,用不燃性分散剂制成乳液刷洗。如无分散剂可用砂土吸收,倒至空旷地方掩埋;被污染的地面用肥皂或洗涤剂刷洗,经稀释的污水放入废水系统。

   处理方法:当水体受到污染时,可采用中和法处理,即投加石灰乳调节pH7.5,使铅以氢氧化铅形式沉淀而从水中转入污泥中。用机械搅拌可加速澄清,净化效果为80%96%,处理后的水铅浓度为0.370.40mg/L。而污泥再做进一步的无害化处理。对于受铅污染的土壤,可加石灰、磷肥等改良剂,降低土壤中铅的活性,减少作物对铅的吸收。

防护措施

呼吸系统防护:作业工人应该佩戴防尘口罩。

眼睛防护:必要时可采用安全面罩。

防护服:穿工作服。 手防护:必要时戴防护手套。

其它:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后,淋浴更衣。实行就业前和定期的体检。保持良好的卫生习惯。

急救措施

皮肤接触:脱去污染的衣着,用肥皂水及流动清水彻底冲洗。

眼睛接触:立即翻开上下眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。呼吸困难时给输氧。呼吸停止时,立即进行人工呼吸。就医。

食入:给饮足量温水,催吐,就医。

灭火方法

干粉、砂土。

6铅的应用

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铅

     世界铅消费主要集中在铅酸蓄电池、化工、铅板及铅管、焊料和铅弹领域,其中铅酸蓄电池是铅消费最主要的领域,2009年美国、日本和中国铅酸蓄电池耗铅量所占比例分别达到了86%86% 81.4%。基于环保的要求,其他领域中铅的消费都比较低。

药理作用

    铅在治疗上很少应用,但在工业上用途很广,慢性铅中毒系重要职业病之一。铅的吸收甚缓,主要经消化道及呼吸道吸收。吸收后绝大部分沉积于骨中。沉积骨中的铅盐并不危害身体,中毒的深浅主要决定于血液及组织中的含铅量,血中铅含量如超过0.05-0.1mg%,即产生中毒症状。钙与铅的代谢有平行关系,凡能影响体内钙代谢的因素也能影响铅的代谢。铅主要由肠与肾排泄,肠排泄量一般较肾多。尿中铅量超过0.05-0.08mg/l时,应考虑有铅中毒可能。慢性中毒症状极为多样化,特征也多,主要有:肠胃道的紊乱如食欲不振、便秘(有时为腹泻)、由于小肠痉挛而发生铅绞痛,齿龈及颊粘膜上由于硫化铅的沉着而形成的灰蓝色铅线等。神经系统受侵犯而发生头痛、头晕、疲乏、烦躁易怒、失眠,晚期可发展为铅脑病,引起幻觉、谵妄、惊厥等;外周可发生多发性神经炎,出现铅毒性瘫痪。中毒早期,血液中出现大量含嗜碱性物质的幼稚红细胞,如点彩红细胞、网织红细胞、多染色红细胞等,一般认为这是骨髓中血细胞生长障碍的表现,晚期可抑制骨髓及破坏红细胞而产生贫血。治疗的特效药为螯合剂依地酸钙钠,或青霉胺。二巯基丙醇疗效常不可靠。

中药化学成分

   主要为金属铅,优良品中铅可达99%;因矿石的质量、冶炼与精制方法之不同,常夹少量银、金、锡、锑、铁等其他金属。在大气中,因与氧气、水气、二氧化碳接触,铅表面常生成氧化铅、碱式碳酸铅等的薄层而失去金属光泽。

蓄电池

    蓄电池行业是铅的重要消费行业,其中汽车用蓄电池占蓄电池总量的80%左右。蓄电池的负极和正极分别是用金属铅和其化合物二氧化铅制成。主要应用于汽车、摩托车、飞机、电动车、坦克等方面。

机械制造

鉴于铅的性能优良,他被普遍制成轴承合金、焊料合金、磨具合金应用于机械制造中。

船舶制造

铅具有耐腐蚀性,因此铅板、铅管等其它合金材料均可以用到船舶制造中抵挡海水侵蚀。

轻工业

自古铅就被古人用作书写工具,现如今也用于文化用品、电光源、和日用五金等行业。

参考资料

[添加]
[1].学问网:儿童铅元素中毒的探讨
[2].新浪财经: 铅的主要用途

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  • 更新时间:2015-12-10
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