Pb, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 82, атомная масса 207,2. С. - тяжёлый металл голубовато-серого цвета, очень пластичный, мягкий (режется ножом, царапается ногтем). Природный С. состоит из 5 стабильных изотопов с массовыми числами 202 (следы), 204 (1,5\%), 206 (23,6\%), 207 (22,6\%), 208 (52,3\%). Последние три изотопа - конечные продукты радиоактивных превращений ²³⁸U, ²³⁵U и ²³²Th (см. Радиоактивные ряды). При ядерных реакциях образуются многочисленные радиоактивные изотопы С. Историческая справка. С. был известен за 6-7 тыс. лет до н. э. народам Месопотамии, Египта и других стран древнего мира. Он служил для изготовления статуй, предметов домашнего обихода, табличек для письма. Римляне пользовались свинцовыми трубами для водопроводов. Алхимики называли С. сатурном и обозначали его знаком этой планеты (см. Знаки химические). Соединения С. - "свинцовая зола" PbO, свинцовые белила 2PbCO₃•Pb (OH)₂ применялись в Древней Греции и Риме как составные части лекарств и красок. Когда было изобретено огнестрельное оружие, С. начали применять как материал для пуль. Ядовитость С. отметили ещё в 1 в. н. э. греческий врач Диоскорид и Плиний Старший, Распространение в природе. Содержание С. в земной коре (кларк) 1,6·10^-3\% по массе. Образование в земной коре около 80 минералов, содержащих С. (главный из них галенит PbS), связано в основном с формированием гидротермальных месторождений (См. Гидротермальные месторождения) (см. Полиметаллические руды). В зонах окисления полиметаллических руд образуются многочисленные (около 90) вторичные минералы: сульфаты (англезит PbSO₄), карбонаты (церуссит PbCO₃), фосфаты [пироморфит Pb₅(PO₄)₃Cl]. В биосфере С. в основном рассеивается, его мало в живом веществе (5·10^-5\%), морской воде (3·10^-9\%). Из природных вод С. отчасти сорбируется глинами и осаждается сероводородом, поэтому он накапливается в морских илах с сероводородным заражением и в образовавшихся из них чёрных глинах и сланцах, Физические и химические свойства. С. кристаллизуется в гранецентрированной кубической решётке (а = 4,9389 Å), аллотропических модификаций не имеет. Атомный радиус 1,75 Å, ионные радиусы: Pb²⁺ 1,26 Å, Pb⁴⁺ 0,76 Å: плотность 11,34 г/см³ (20°С); t_nл 327,4 °С; t_kип 1725 °С; удельная теплоёмкость при 20°С 0,128 кдж/(кг·К) [0,0306 кал/г·°С]; теплопроводность 33,5 вт/(м·К)[0,08 кал/(см·сек·^оС)]; температурный коэффициент линейного расширения 29,1·10^-6 при комнатной температуре; твёрдость по Бринеллю 25-40 Мн/м² (2,5-4 кгс/мм²); предел прочности при растяжении 12-13 Мн/м², при сжатии около 50 Мн/м²; относительное удлинение при разрыве 50-70\%. Наклёп не повышает механических свойств С., т. к. температура его рекристаллизации лежит ниже комнатной (около -35 °С при степени деформации 40\% и выше). С. диамагнитен, его магнитная восприимчивость - 0,12·10^-6. При 7,18 К становится сверхпроводником.

Конфигурация внешних электронных оболочек атома Pb 6s² 6р², в соответствии с чем он проявляет степени окисления +2 и +4. С. сравнительно мало активен химически. Металлический блеск свежего разреза С. постепенно исчезает на воздухе вследствие образования тончайшей плёнки PbO, предохраняющей от дальнейшего окисления. С кислородом образует ряд окислов Pb₂O, PbO, PbO₂, Pb₃O₄ и Pb₂O₃ (см. Свинца окислы).

В отсутствие O₂ вода при комнатной температуре на С. не действует, но он разлагает горячий водяной пар с образованием окиси С. и водорода. Соответствующие окислам PbO и PbO₂ гидроокиси Pb (OH)₂ и Pb (OH)₄ имеют амфотерный характер.

Соединение С. с водородом PbH₄ получается в небольших количествах при действии разбавленной соляной кислоты на Mg₂Pb. PbH₄ - бесцветный газ, который очень легко разлагается на Pb и H₂. При нагревании С. соединяется с галогенами, образуя галогениды PbX₂ (X - галоген). Все они малорастворимы в воде. Получены также галогениды PbX₄: тетрафторид PbF₄ - бесцветные кристаллы и тетрахлорид PbCl₄ - жёлтая маслянистая жидкость. Оба соединения легко разлагаются, выделяя F₂ или Cl₂; гидролизуются водой. С азотом С. не реагирует. Азид свинца Pb (N₃)₂ получают взаимодействием растворов азида натрия NaN₃ и солей Pb (II); бесцветные игольчатые кристаллы, труднорастворимые в воде; при ударе или нагревании разлагается на Pb и N₂ со взрывом. Сера действует на С. при нагревании с образованием сульфида PbS - чёрного аморфного порошка. Сульфид может быть получен также при пропускании сероводорода в растворы солей Pb (II); в природе встречается в виде свинцового блеска - Галенита.

В ряду напряжений Pb стоит выше водорода (нормальные электродные потенциалы соответственно равны - 0,126 в для Pb ⇔ Pb²⁺+ 2e и + 0,65 в для Pb ⇔ Pb⁴⁺+ 4e). Однако С. не вытесняет водород из разбавленной соляной и серной кислот, вследствие перенапряжения (См. Перенапряжение) H₂ на Pb, а также образования на поверхности металла защитных плёнок труднорастворимых хлорида PbCl₂ и сульфата PbSO₄. Концентрированные H₂SO₄ и HCl при нагревании действуют на Pb, причём получаются растворимые комплексные соединения состава Pb (HSO₄)₂ и H₂[PbCl₄]. Азотная, уксусная, а также некоторые органические кислоты (например, лимонная) растворяют С. с образованием солей Pb (II). По растворимости в воде соли делятся на растворимые (ацетат, нитрат и хлорат свинца), малорастворимые (хлорид и фторид) и нерастворимые (сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид). Соли Pb (IV) могут быть получены электролизом сильно подкисленных H₂SO₄ растворов солей Pb (II); важнейшие из солей Pb (IV) - сульфат Pb (SO₄)₂ и ацетат Pb (C₂H₃O₂)₄. Соли Pb (IV) склонны присоединять избыточные отрицательные ионы с образованием комплексных анионов, например плюмбатов (PbO₃)^2- и (PbO₄)^4-, хлороплюмбатов (PbCl₆)^2-, гидроксоплюмбатов [Pb (OH)₆]^2- и др. Концентрированные растворы едких щелочей при нагревании реагируют с Pb с выделением водорода и гидроксоплюмбитов типа X₂[Pb (OH)₄].

Получение. Металлический С. получают окислительным обжигом PbS с последующим восстановлением PbO до сырого Pb ("веркблея") и рафинированием (очисткой) последнего. Окислительный обжиг концентрата ведётся в агломерационных ленточных машинах непрерывного действия (см. Агломерация). При обжиге PbS преобладает реакция: 2PbS + 3O₂ = 2PbO + 2SO₂. Кроме того, получается и немного сульфата PbSO₄, который переводят в силикат PbSiO₃, для чего в шихту добавляют кварцевый песок. Одновременно окисляются и сульфиды других металлов (Cu, Zn, Fe), присутствующие как примеси. В результате обжига вместо порошкообразной смеси сульфидов получают агломерат - пористую спекшуюся сплошную массу, состоящую преимущественно из окислов PbO, CuO, ZnO, Fe₂O₃. Куски агломерата смешивают с коксом и известняком и эту смесь загружают в ватержакетную печь (См. Ватержакетная печь), в которую снизу через трубы ("фурмы") подают воздух под давлением. Кокс и окись углерода восстанавливают PbO до Pb уже при невысоких температурах (до 500 °С). При более высоких температурах идут реакции:

CaCO₃ = CaO + CO₂

2PbSiO₃ + 2CaO + С = 2Pb + 2CaSiO₃ + CO₂.

Окислы Zn и Fe частично переходят в ZnSiO₃ и FeSiO₃, которые вместе с CaSiO₃ образуют шлак, всплывающий на поверхность. Окислы С. восстанавливаются до металла. Сырой С. содержит 92-98\% Pb, остальное - примеси Cu, Ag (иногда Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe. Примеси Cu и Fe удаляют Зейгерованием. Для удаления Sn, As, Sb через расплавленный металл продувают воздух. Выделение Ag (и Au) производится добавкой Zn, который образует "цинковую пену", состоящую из соединений Zn c Ag (и Au), более лёгких, чем Pb, и плавящихся при 600-700 °С. Избыток Zn удаляют из расплавленного Pb пропусканием воздуха, водяного пара или хлора. Для очистки от Bi к жидкому Pb добавляют Ca или Mg, дающие трудноплавкие соединения Ca₃Bi₂ и Mg₃Bi₂. Рафинированный этими способами С. содержит 99,8-99,9\% Pb. Дальнейшая очистка производится электролизом, в результате чего достигается чистота не менее 99,99\%. Применение. С. широко применяют в производстве свинцовых Аккумуляторов, используют для изготовления заводской аппаратуры, стойкой в агрессивных газах и жидкостях. С. сильно поглощает γ-лучи и рентгеновские лучи, благодаря чему его применяют как материал для защиты от их действия (контейнеры для хранения радиоактивных веществ, аппаратура рентгеновских кабинетов и др.). Большие количества С. идут на изготовление оболочек электрических кабелей, защищающих их от коррозии и механических повреждений. На основе С. изготовляют многие Свинцовые сплавы. Окись С. PbO вводят в хрусталь и оптическое Стекло для получения материалов с большим показателем преломления. Сурик, хромат (жёлтый крон) и основной карбонат С. (свинцовые белила) - ограниченно применяемые пигменты. Хромат С. - окислитель, используется в аналитической химии. Азид и стифнат (тринитрорезорцинат) - инициирующие взрывчатые вещества. Тетраэтилсвинец - антидетонатор (См. Антидетонаторы). Ацетат С. служит индикатором для обнаружения H₂S. В качестве изотопных индикаторов используются ²⁰⁴Pb (стабильный) и ²¹²Pb (радиоактивный).

С. А. Погодин.

С. в организме. Растения поглощают С. из почвы, воды и атмосферных выпадений. В организм человека С. попадает с пищей (около 0,22 мг), водой (0,1 мг), пылью (0,08 мг). Безопасный суточный уровень поступления С. для человека 0,2-2 мг. Выделяется главным образом с калом (0,22-0,32 мг), меньше с мочой (0,03-0,05 мг). В теле человека содержится в среднем около 2 мг С. (в отдельных случаях - до 200 мг). У жителей промышленно развитых стран содержание С. в организме выше, чем у жителей аграрных стран, у горожан выше, чем у сельских жителей. Основное депо С. - скелет (90\% всего С. организма): в печени накапливается 0,2-1,9 мкг/г; в крови - 0,15-0,40 мкг/мл; в волосах - 24 мкг/г, в молоке -0,005-0,15 мкг/мл; содержится также в поджелудочной железе, почках, головном мозге и др. органах. Концентрация и распределение С. в организме животных близки к показателям, установленным для человека. При повышении уровня С. в окружающей среде возрастает его отложение в костях, волосах, печени. Биологические функции С. не установлены.

Ю. И. Раецкая.

Отравления С. и его соединениями возможны при добыче руд, выплавке С., при производстве свинцовых красок, в полиграфии, гончарном, кабельном производствах, при получении и применении тетраэтилсвинца и др. Бытовые отравления возникают редко и наблюдаются при употреблении в пищу продуктов, которые длительно хранили в глиняной посуде, покрытой глазурью, содержащей свинцовый сурик или глёт. С. и его неорганические соединения в виде аэрозолей проникают в организм в основном через дыхательные пути, в меньшей степени - через желудочно-кишечный тракт и кожу. В крови С. циркулирует в виде высокодисперсных коллоидов - фосфата и альбумината. Выделяется С. в основном через кишечник и почки. В развитии интоксикации играют роль нарушение порфиринового, белкового, углеводного и фосфатного обменов, дефицит витаминов С и B₁, функциональные и органические изменения центральной и вегетативной нервной системы, токсическое влияние С. на костный мозг. Отравления могут быть скрытыми (т. н. носительство), протекать в лёгкой, средней тяжести и тяжёлой формах.

Наиболее частые признаки отравления С.: кайма (полоска лиловато-аспидного цвета) по краю дёсен, землисто-бледная окраска кожных покровов; ретикулоцитоз и другие изменения крови, повышенное содержание порфиринов в моче, наличие в моче С. в количествах 0,04-0,08 мг/л и более и т. д. Поражение нервной системы проявляется астенией, при выраженных формах - энцефалопатией, параличами (преимущественно разгибателей кисти и пальцев рук), полиневритом. При т. н. свинцовой колике возникают резкие схваткообразные боли в животе, запор, продолжающиеся от нескольких ч до 2-3 нед; нередко колика сопровождается тошнотой, рвотой, подъёмом артериального давления, температуры тела до 37,5-38 °С. При хронической интоксикации возможны поражения печени, сердечно-сосудистой системы, нарушение эндокринных функций (например, у женщин - выкидыши, дисменорея, меноррагии и др.). Угнетение иммунобиологической реактивности способствует повышенной общей заболеваемости.

Лечение: специфические (комплексонообразователи и др.) и общеукрепляющие (глюкоза, витамины и др.) средства, физиотерапия, санаторно-курортное лечение (Пятигорск, Мацеста, Серноводск). Профилактика: замена С. менее токсичными веществами (например, цинковые и титановые белила вместо свинцовых), автоматизация и механизация операций в производстве С., эффективная вытяжная вентиляция, индивидуальная защита рабочих, лечебное питание, периодическая витаминизация, предварительные и периодические медицинские осмотры.

Препараты С. используют в медицинской практике (только наружно) как вяжущие и антисептические средства. Применяют: свинцовую воду (при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек), простой и сложный свинцовые пластыри (при гнойно-воспалительных заболеваниях кожи, фурункулах) и др.

Л. А. Каспаров.

Лит.: Андреев В. М., Свинец, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 4, М., 1965; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963; Чижиков Д. М., Металлургия свинца, в кн.: Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2, М., 1947; Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева, 6 изд., ч. 2, Л., 1971; Тарабаева Г. И., Действие свинца на организм и лечебно-профилактические мероприятия, А.-А., 1961; Профессиональные болезни, 3 изд., М., 1973,

Pb (plumbum), металлический химический элемент IVА группы периодической системы элементов, член семейства C, Si, Ge, Sn, Pb. Известен с древних времен. Наиболее важное применение находит в производстве свинцовых электрических аккумуляторов, в припоях и для производства тетраэтилсвинца - антидетонационной присадки к бензину. Свинец широко распространен в природе, но редко встречается в самородном состоянии. Важнейшим минералом свинца является галенит (свинцовый блеск) PbS; к другим рудам, также имеющим промышленное значение, относятся англезит PbSO4 и церуссит PbCO3. Отложения свинцовых руд обычно встречаются вместе с рудами других металлов - сурьмы, мышьяка, висмута, меди, серебра и цинка. Ведущим производителем свинца в мире является Австралия, к другим крупным производителям относятся США, Россия, Китай, Канада, Перу, Мексика, ЮАР и Швеция. См. также СВИНЦОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
.

Свойства. Чистый свинец - серебристо-белый, но на воздухе быстро покрывается синевато-серым налетом. Это мягкий, плотный, легкоплавкий металл, он пластичен выше 300. C, что используют для изготовления оболочек кабелей, выдавливания проволоки и трубок, а также в запорных устройствах водопроводных сетей. Свинец иногда формуют, но из-за низкой прочности на разрыв он плохо поддается ковке. На воздухе свинец образует компактную адгезионную пленку оксидов, защищающую его от дальнейшего окисления. Хотя Pb нерастворим в чистой воде при обычной температуре, он растворяется в воде, насыщенной кислородом. Поэтому свинец непригоден для трубопроводов с питьевой водой. Свинец хорошо растворим в разбавленной азотной кислоте: 3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O. Хлороводородная (соляная) кислота слабо действует на свинец. Разбавленная серная кислота на свинец не действует, а горячая концентрированная реагирует энергично. В щелочной среде свинец является сильным восстановителем и хорошим восстановителем в кислых растворах. Все растворимые в воде соединения свинца ядовиты.

Соединения. Свинец проявляет степени окисления +2 и +4, образуя соответственно соединения Pb(II) и Pb(IV). В обеих степенях окисления свинец может проявлять металлические и неметаллические свойства, образуя четыре типа солей, в которых ионы Pb(II) и Pb(IV) выступают в роли катионов или находятся в составе анионов (плюмбатов).

Оксиды. Свинец образует с кислородом четыре оксида. PbO, оксид Pb(II), называют свинцовым глётом, это желтый или бурожелтый порошок, образуется при нагревании металла на воздухе. При растворении в кислоте образует ионы Pb2+, а в щелочной среде - ионы PbO22-. Свинцовый глёт используют в технологии резины, стекла, глазурей, эмалей, красок и в производстве аккумуляторов. PbO2 - оксид Pb(IV), коричневый порошок, - образуется при действии сильного окислителя на соли Pb(II). PbO2 сам является сильным окислителем, ему соответствуют два типа кислот - ортосвинцовая H4PbO4 (соли - ортоплюмбаты) и метасвинцовая H2PbO3 (соли - метаплюмбаты) кислоты. Красный свинец (сурик) состава Pb3O4 известен как яркокрасный пигмент, используемый для защиты железа и стали от ржавления; сурик можно рассматривать как смешанный оксид 2PbO?PbO2 и как соль ортосвинцовой кислоты Pb2PbO4. Сурик получают прокаливанием PbO при температурах ниже 500. C. Смешанный оксид Pb2O3 (т.е. PbO?PbO2) - красновато-желтый порошок - можно рассматривать как соль метасвинцовой кислоты PbPbO3.

Свинцовый сахар. Ацетат свинца, или свинцовый сахар, Pb(CH3COO)2?3H2O существует в виде бесцветных кристаллов или белого порошка, медленно выветривающегося с потерей гидратной воды. Соединение хорошо растворимо в воде. Оно обладает вяжущим действием, но так как содержит ионы ядовитого свинца, то применяется как наружное в ветеринарии. Ацетат применяют также в аналитической химии, крашении, ситценабивном деле, как наполнитель шелка и для получения других соединений свинца. Основной ацетат свинца Pb(CH3COO)2?Pb(OH)2 - менее растворимый в воде белый порошок - используется для обесцвечивания органических растворов и очистки растворов сахара перед анализом.

Свинцовые белила - основной карбонат Pb(OH)2?PbCO3, плотный белый порошок, - получается из свинца на воздухе под действием углекислого газа и уксусной кислоты. Использование свинцовых белил в качестве красящего пигмента теперь не так распространено, как ранее, из-за их разложения под действием сероводорода. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлевки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.

Другие соединения. Арсенат и арсенит свинца применяют в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых - вредителей сельского хозяйства (непарного шелкопряда и хлопкового долгоносика). Борат свинца Pb(BO2)2?H2O, нерастворимый белый порошок, используют для сушки картин и лаков, а вместе с другими металлами - в качестве покрытий стекла и фарфора. Хлорид свинца PbCl2, белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде, растворах других хлоридов и особенно хлорида аммония. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей.

Хромат свинца PbCrO4 известен как хромовый желтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве желтых пигментов. Нитрат свинца Pb(NO3)2 - белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Это вяжущее ограниченного применения. В промышленности его используют в спичечном производстве, крашении и набивке текстиля, окраске рогов и гравировке. Сульфат свинца Pb(SO4)2, нерастворимый в воде белый порошок, применяют как пигмент в аккумуляторах, литографии, в технологии набивных тканей.

Сульфид свинца PbS, черный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца. Тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(C2H5)4 - бесцветная жидкость, нерастворимая в воде, хорошо растворяется в бензине с образованием этилированного бензина. ТЭС широко используется как антидетонационная добавка к моторным топливам.

Продукты радиоактивного распада. Три из четырех стабильных изотопов свинца (Pb206, Pb207, Pb208) являются продуктами радиоактивного распада U и Th. На этом типе распада основана методика определения возраста пород. Поскольку четвертый изотоп свинца Pb204 стабилен, он не участвует в процессе радиоактивного распада и его количество с момента рудообразования можно считать постоянным. После определения изотопного состава свинца в породе можно рассчитать возраст породы, сопоставляя содержание Th, U и их продуктов распада. См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ; РАДИОАКТИВНОСТЬ.

Применение. Благодаря мягкости свинца его широко используют в чистом виде. Обычно промышленный свинец после рафинирования содержит 0,05-0,1% примесей. Наибольшее количество свинца расходуется на изготовление пластин свинцовых аккумуляторов, затем на оболочку электрических кабелей, внутреннее покрытие резервуаров, покрытие медных листов кровельного материала и особенно в химической промышленности, где он почти незаменим в производстве и хранении серной кислоты. Все эти области применения объясняются коррозионной стойкостью свинца. Свинец на воздухе практически сразу покрывается тонкой защитной пленкой оксида свинца, поэтому поверхность металла становится очень инертной. Поскольку свинец хорошо поглощает ?-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках и в ядерных реакторах.

Значительное применение находят сплавы свинца. Пьютер (сплав олова со свинцом), содержащий 85-90% Sn и 10-15% Pb, формуется, недорог и используется в производстве домашней утвари. Припой, содержащий 67% Pb и 33% Sn, применяют в электротехнике. Сплавы свинца с сурьмой используют в производстве пуль и типографского шрифта, а сплавы свинца, сурьмы и олова - для фигурного литья и подшипников. Сплавы свинца с сурьмой обычно применяют для оболочек кабелей и пластин электрических аккумуляторов. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину.