14.2.5. Свинец

Свинец - металл серого цвета с синеватым оттенком, блестящий на поверхности свежего среза, легкоплавкий (см. табл. 14.4), очень мягкий, ковкий и пластичный. Свинец легко режется ножом, прокатывается в листы и проволоку, но из-за малой прочности на разрыв очень тонкую проволоку изготовить нельзя. Структура свинца - кубическая гранецентрированная.

Свинец реагирует с кислородом воздуха уже при комнатной температуре, поэтому обычно покрыт синевато-серой пленкой оксида, которая препятствует его дальнейшему окислению. С повышением температуры окисление идет быстрее. При нагревании свинец реагирует также с галогенами, серой, селеном и теллуром, образуя PbX₂, PbS, PbSe, PbTe.

В ряду напряжений металлов свинец стоит непосредственно перед водородом, поэтому в разбавленных соляной и серной кислотах он практически не растворяется. Растворение свинца в этих кислотах даже средней концентрации к тому же затруднено малой растворимостью хлорида и сульфата свинца, что используется, например, в работе аккумуляторов.

Легко растворяется свинец только в уксусной кислоте (в присутствии кислорода или воздуха):

2Рb + 4СН₃СООН + О₂ = 2Рb(СН₃СОО)₂ + 2Н₂О

и в разбавленной азотной кислоте:

3Рb + 8HNO_{3 30%-я} = 3Pb(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4Н₂О,

концентрированная азотная кислота пассивирует свинец.

Свинец растворяется также, хотя и медленно, в растворах щелочей:

Pb + 2NaOH + 2Н₂О = Na₂[Pb(OH)₄] + Н₂↑.

Свинец получают из сульфидных руд, которые содержат очень ценные примеси соединений меди и драгоценных металлов. Руду измельчают и обогащают (флотация, гравитационное обогащение), затем подвергают окислительному обжигу для переведения сульфида свинца в оксиды. При окислении PbS выделяется тепло, благодаря чему происходит сплавление шихты. Шихту смешивают с коксом и плавят в шахтной печи при 1500⁰С; при этом оксиды свинца восстанавливаются до металла. Таким образом получают черновой свинец, который содержит медь, золото, серебро, висмут, а также штейн (сплав сульфидов меди, свинца, железа и благородных металлов) и шлак (сплав оксидов элементов-неметаллов, обычно содержащих примесь цинка).

Штейн и шлаки используют для получения меди и цинка, а черновой свинец подвергают очистке, прежде всего от меди, добавлением серы, в результате чего медь удаляется в виде сульфида. Затем перекачивают свинец через слой расплавленной щелочи и поваренной соли с примесью селитры: при этом удаляются мышьяк, сурьма и олово, которые переходят в щелочной плав в виде арсенатов, антимонатов и станнатов (см. разд. 15.3.1.6, 15.3.1.8 и 14.3.1.2).

Отделение от свинца благородных металлов осуществляется путем добавления к расплаву свинца цинка, образующего с серебром и золотом интерметаллические соединения, которые имеют плотность, меньшую, чем у свинца, и всплывают на поверхность расплава, откуда их удаляют в виде так называемой «серебристой пены». Ее перерабатывают для извлечения серебра, золота с последующей регенерацией цинка и свинца (см. разд. 11.5.2).

От избытка цинка свинец очищают вакуумной перегонкой, а от примеси висмута - путем добавления свинцово-кальциевой лигатуры (сплава) и сурьмы.

Очищенный таким образом свинец для еще более глубокой очистки подвергают электролитическому рафинированию.

Большое количество свинца (до 1/3 всего выплавляемого металла) используется в производстве аккумуляторов. Кроме того, благодаря коррозионной стойкости свинец применяют для изготовления реакционных сосудов и камер в химической промышленности. Чаще всего свинцовые сосуды используют в производстве серной кислоты камерным и контактным способом, при получении нитроглицерина, а также как емкости для фосфорной и плавиковой кислот.

Пластичность и мягкость свинца позволяют использовать его в качестве оболочки для электрических кабелей. Широко применяются сплавы свинца, особенно легкоплавкие (припои, баббиты, типографские и подшипниковые сплавы). В виде металла и свинцового стекла (~80% Рb) свинец используют для защиты от гамма- и рентгеновских лучей. Важной областью применения металлического свинца все еще остается изготовление из него тетраэтилсвинца Рb(С₂Н₅)₄ (см разд. 14.5), используемого в качестве антидетонатора в бензинах, а также получение азида свинца, применяемого в качестве инициирующего взрывчатого вещества.