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2021-02-26 12:10:49

资料专题:铅基本信息汇总表

是一个化学元素,化学符号Pb拼音qiān,注音:ㄑㄧㄢ,粤拼:jyun4,英语:Lead,拉丁语:Plumbum),原子序数82。它是一个比大多数常见材料密度更高的重金属。铅是柔软并可锻铸的,并且也有相对低的熔点。当刚切割出来时,铅是银色略带蓝色的,暴露在空气中后,它会失去光泽英语Tarnish成暗灰色。

铅在所有稳定元素中拥有最高原子序数,其三个同位素是较重元素的主要核衰变链的终点。所有原子序高于铅(82)的元素都带有放射性(原子序83号的铋-209的半衰期极长,因此曾被认为是原子序最高的稳定元素)。

铅是一种较不反应的过渡后金属。 它的弱金属特性是由其两性性质所展现:铅和铅的氧化物英语Lead oxide会与和碱反应,并且它倾向形成共价键。铅化合物通常以2价氧化态呈现而非与一般碳族元素的较轻成员形成4价态,有机铅化合物是主要例外。就像是同族元素中的较轻成员,铅倾向与自身结合:它可以形成链状和多面体结构。

铅很容易从其矿石中提取出来,在西亚的史前人们都知道这一点英语Metals of antiquity。方铅矿是铅的主要矿石,通常带有银,这有助于在古罗马时广泛开采和使用铅。铅的产量在罗马帝国衰落后下降,直到工业革命才达到相比的水平。在2014年,铅的全球年产量约为1000万吨,其中一半以上来自回收。铅的高密度、低熔点、延展性和对氧化的相对惰性使其有用。这些特性加上其相对丰富含量和低成本,使其广泛用于建筑、管路系统、铅酸蓄电池、弹头和散弹弹丸、砝码、焊料、锡镴(铅锡合金)英语Pewter易熔合金英语Fusible alloy含铅油漆英语Lead paint、含铅汽油和辐射屏蔽英语Radiation protection

在19世纪后期确认了铅的毒性,已在许多应用中逐步被淘汰。然而,许多国家仍允许销售对人体暴露的含铅产品,包括某些类型的油漆和弹头。铅是一种会在软组织和骨骼中积累的神经毒素,它会损害神经系统并干扰生物酶的功能,导致神经系统疾病,如脑损伤和行为问题。

历史

铅为人类第一种使用的金属,早在7000年前,人类就已经认识铅。铅分布广,容易提取,容易加工,即有很高的展性,又很柔软,而且熔点低。在《圣经·出埃及记》中就已经提到了铅。

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到从前5世纪到3世纪中地球大气层里的铅的含量增高。人们认为这个增幅是罗马人造成的。

炼金术士以为铅是最古老的金属并将它与土星联系在一起。而人们在历史上广泛应用铅。

从80年代中开始,铅的使用量开始突然下降。主要因为铅的致病性和它对环境的污染。今天汽油、染料、焊和水管一般都不含铅。

中国大陆二里头文化的青铜器即发现有加入铅作为合金元素,并在整个青铜时代一起,构成了中国古代青铜器最主要的合金元素。

在日本江户时代,人们也用铅来制造子弹、钱币及屋瓦等。

提炼

自然界中纯的铅很少见。今天铅主要与、银和等金属一起提炼。铅最主要的矿物是方铅矿(PbS),其含铅量达86.6%。其它常见的含铅矿物有白铅矿(PbCO3)和铅矾(PbSO4)。铅总年产量约800万公吨,约一半是从废料回收。直至2008年,世界上最大的产铅区是澳大利亚、中国、美国、秘鲁、加拿大墨西哥、瑞典、摩洛哥、南非和朝鲜。

铅矿一般以钻或爆破来开采。铅矿石在开采后磨碎,然后和水及其它化学剂(例如表面活性剂黄原酸钠)混合。在这些混合液的容器中会有气泡上升,含铅的矿物会随著气泡上升到表面形成一层泡沫,这层泡沫可以收集。这个过程可以进行多次,最后得到50%含量的铅。这些泡沫在收集及烤干熔化后能得到97%含量的铅。然后人们慢慢冷却这个熔液,杂质比较轻而上升到表面可以移去。剩下的铅再次熔化。人们把冷空气送入熔液,杂质浮上再移除能后得到纯度为99.9%的铅。

将除去杂质的方铅矿在空气中燃烧为氧化铅,再与一齐加热还原为铅。方程式为:

2PbS+3O2→2PbO+2SO2{\displaystyle 2PbS+3O_{2}\rightarrow 2PbO+2SO_{2}}

PbO+C→Pb+CO{\displaystyle PbO+C\rightarrow Pb+CO}

PbO+CO→Pb+CO2{\displaystyle PbO+CO\rightarrow Pb+CO_{2}}

性质

没有氧化层的铅色泽光亮,密度高,硬度非常低,用刀即可切开,展性很强但延性弱。导电性相当低,抗腐蚀性很高,因此往往用来作为装腐蚀力强的物质(比如硫酸)的容器。加入少量或少量的其他金属,如钙,可以更加提高它的抗腐蚀力。因铅的熔点低且质地柔软,因此具有容易加工的特点,铅与锡可制成合金“焊锡”,此即发挥低熔点的特性,可用于焊接电子零件与电子回路基板。

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%)和Pb-208(52.4%)。后三种是铀-238、铀-235和-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4.47×10年、7.04×10年和1.4×10年。只有Pb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。

化合物

铅在化合物中以+2和+4价存在,无机铅化合物中最稳定的价态是+2价。常见的铅化合物有氯化铅、碱式碳酸铅硝酸铅乙酸铅等。Pb在溶液中是无色的。

用途

  • 铅的表面能在空气中产生碱式碳酸铅薄膜,阻止内部氧化。
  • 制造铅砖或铅衣以防护X-射线及其他放射线。
  • 用于制造合金。等量的铅和锡组成的焊条可用于焊接金属和电子电路。
  • 制造印刷用活字。
  • 用作铅酸蓄电池的电极(目前铅的用途有八成是用来制造电池,主要制造汽车电池)。
  • 铅和锑、镉、铋制成的低熔点伍德合金,可用于保险丝、消防自动洒水器等。
  • 可用于制造子弹的弹头。
  • 用于制造颜料和油漆,例如铅白、铅黄、铅橙和红色漆油(红色的铅漆油因为有毒,所以能用作船底涂漆,以阻止藤壶等海洋生物附在船上减慢船速)等。
  • 可作为陶器釉料的成分,用于屋顶、防水盖片及彩绘玻璃窗。

致病性

资料专题:铅致病性

食物和水的管制

  • 食物

香港: 2mg/kg till 11/2019, the new version is much lower but haven't mention lots of famous food

食品法典委员会(联合国及世卫): 1mg/kg

香港: 2mg/kg

大陆: 2mg/kg

香港: 1mg/kg or 1ppm

世界十大铅消耗国的消耗量

单位:千吨

国家1977198219871992
美国988.41106.11216.91246.3
苏联/俄罗斯620.0810.0755.0600.0
日本245.8354.0378.0422.2
德国377.9433.2444.2413.5
英国241.0271.9287.5263.7
意大利206.1243.0244.0259.0
法国190.2194.5207.5252.0
中国200.0215.0256.0250.5
韩国-31.5112.4172.8
西班牙94.7102.7105.8121.5
十大国消耗量3164.13761.94027.34001.5
全球消耗量4435.65236.65676.55342.2

环境保护

避免使用

  • 目前韩国已有无铅的保险丝
  • 人们可使用无铅汽油、化妆品和油漆,但是石化工业只能将航空汽油的含铅量降低
  • 欧盟颁布的危害性物质限制指令(RoHS),将铅列为电气、电子产品制造时禁用的六种有毒物质之一。

美国禁用铅弹头的请愿

2010年8月3日,生物多样性研究中心联同美国鸟类保护协会和其他环保组织提交了一份100页的请愿书,要求美国国家环境保护局(EPA)禁止含铅弹头和渔具捕杀野生动物。请愿书提到,铅对人类和数百万野生雀鸟造成健康风险。8月27日,请愿书被驳回。

一般子弹在发射时也会释放出铅、造成慢性伤害;但无铅子弹也会造成健康问题,因此换成无铅子弹的计划受阻。

参见

  • RoHS

参考文献

夏征农、陈至立(编). 《辞海》第六版彩图本. 上海: 上海辞书出版社. 2009年: 第3227页. ISBN9787532628599.

艺术与建筑索引典—铅. [于2010年10月20日查阅]. (原始内容存档于2011-12-17).

解毒剂排铅 减缓肾病恶化.

延伸阅读

钦定古今图书集成·经济汇编·食货典·铅部》,出自《古今图书集成

外部链接

元素周期表(主族金属)

规范控制