Плавление свинца: что это такое, при какой температуре происходит и можно ли выполнить в домашних условиях
Свинец (обозначается Pb, plumbum ) — металл, который находится в периодической системе Менделеева под атомным номером 82. За прошедшие тысячелетия популярность металла менялась. Он то мало использовался, то добывался тоннами, но никогда о нем не забывали. Ниже — о физических свойствах свинца, его получении, применении. А также читатель сможет найти ответы на вопросы: при какой температуре (при скольких градусах цельсия) плавится свинец, какова его температура кипения.
Чтo пpeдcтaвляeт coбoй свинец: описание
Металл используется с древних времен. Считается, что ковка свинца — один из первых металлургических процессов, открытых человеком.
Исторические сведения
Самый древний свинцовый предмет — это статуэтка с изображением женщины, изготовленная в Египте (3100–2900 г. до н. э). Она хранится в Британском музее.
А вот еще несколько интересных фактов:
- В бронзовом веке металл по популярности был в одном ряду с сурьмой и мышьяком.
- В Древнем Риме годовое производство составляло не менее 80 тонн. Из него изготавливали трубы и водопроводы, металл применяли в быту. Во времена заката Римской империи добывать его стали гораздо меньше.
- В старину свинцовый сахар добавляли в вино. Считалось, что таким образом улучшается качество напитка. Находились люди, которые даже после запрета папской буллой (1498 г.) продолжали использовать продукт.
- Много лет назад на Руси металлическим свинцом покрывали крыши церквей. Также из него изготавливали навесные печати к грамотам.
Интересно! Применение свинца разнообразное: от изготовления типографских шрифтов до повышения октанового числа топлива.
Происхождение названия
Слово произошло от общеславянской основы «свин» посредством добавления суффикса «ець», который затем преобразовался в «ец». Существует 2 версии, по которым металл получил свое название:
- Ассоциация со свиньями. Животные тоже грязные и серые.
- В прежние времена металл хранили в металлических слитках — «свинках» или «чушках».
Этимология слова «plumbum» до конца не ясна. Считается, что от него произошло английское «plumber» — водопроводчик.
Нахождение в природе
Металл относится к категории самых распространенных. В чистом виде он мало встречается. Ведется добыча из руды. Свинец всегда можно найти в урановых рудах. Северно-сибирские и Забайкальские месторождения представлены свинцово-цинковыми рудами.
Как правило, свинец добывают из:
- Галенитов. Руды упоминаются в трудах античных авторов. Материал отличается кубической структурой кристаллизации, имеет грязно-серый оттенок.
- Церруситов. Породы, которые образуются в результате выветривания предыдущих.
- Андоритов. В руде содержатся и драгоценные металлы. Например, серебро.
- Крокоитов. Используются для изготовления декоративных элементов. Этот вид породы встречается реже. Он также называется «сибирский красный».
Металл входит в состав более 80 минералов. Большинство залежей находятся в США, Австралии, России, Казахстане.
Получение металла
Его получают пирометаллургическим и гидрометаллургическим способами. Первый способ наиболее популярный. Существует несколько видов плавки:
- Осадительная — универсальный метод получения металла из руд с любым процентом содержания примесей.
- Восстановительная — используется для богатых и бедных концентратов. Это основной способ получения.
- Реакционная — выполняется в горновых, короткобарабанных и электропечах.
Важно! При плавке происходит сепарация металла от других элементов. Затем происходит рафинирование свинца, при котором удаляются нежелательные примеси.
Также одним из способов получения является переработка отходов. Батареи, кабели, патроны и другие изделия могут использоваться для вторичного свинца.
Физико-химические характеристики свинца
Материал голубовато-серого цвета, не относится к благородным металлам. Остается мягким, несмотря на высокую плотность при температуре выше 20℃ на нем можно оставить царапину даже ногтем. Материал ковкий, но редко используется для создания декоративных элементов из-за непрезентабельного внешнего вида.
| Свойство | Показатель |
|---|---|
| Плотность | 11,3 г/см3 |
| Температура кипения | 1750℃ |
| Температура литья | 400–450℃ |
| Предел прочности на растяжение | 12–13 МПа |
| Предел прочности на сжатие | 50 МПа |
| Твердость по Бринеллю | 38–50 МПа |
Химические свойства:
- Металл инертен и на воздухе быстро покрывается оксидной пленкой.
- Не реагирует с водой, соляной и серной кислотами.
- При длительном взаимодействии с кислородом на поверхности образуется оксидная пленка.
- Образует соединения с сульфидами, оксидами, хлоридами.
Это относительно неактивный постпереходный металл. Обладает переменной валентностью, относится к амфотерным соединениям.
Основные соединения свинца
Вещество образует несколько разновидностей солей:
- галогениды — в степени окисления +2, с галогенами;
- халькогениды — сульфид и теллурид свинца, узкозонные полупроводники;
- оксиды — основные или амфотерные.
Интересно! Также при взаимодействии с металлом могут происходить химические реакции образования ацетатов и карбонатов.
Область применения
Несмотря на токсичность, область применения металла широка. Он используется в легкой и тяжелой промышленности, электротехнике, строительстве.
В народном хозяйстве
Материал мягкий, ковкий, инертный и устойчивый к коррозии. Этим и объясняется широкое использование свинца в народном хозяйстве. В частности, он применяется:
- Для производства аккумуляторов. Устройства вырабатывают большее напряжение, чем щелочные.
- Сплавы на основе свинца применяют для получения электрических предохранителей. И еще одно применение в электротехнике — изготовление обмотки сверхпроводящего трансформатора.
- До 20% добываемого металла идет на производство свинцовых оболочек силовых кабелей.
- Свинцовые бронзы являются антифрикционными, что позволяет использовать их в производстве подшипников.
- Поскольку вещество плохо реагирует с кислотами, оно используется в производстве кислотоупорной аппаратуры.
- В военной промышленности из металла делают боеприпасы и взрывчатые вещества.
- В строительстве материал используют для уплотнения швов и создания сейсмостойких элементов.
- Жидкий металл используется при паяльных работах и для изготовления оловянных сплавов.
Интересно! Также из материала делают припои.
Активно используются в народном хозяйстве и свинцовые сплавы. Так, баббиты применяют для изготовления подшипников, плюмбаты — для получения чистого кислорода в медицине.
В медицине
Металл необходим для обустройства рентгеновских кабинетов. Из свинца делают стены, двери, пол, потолок, мобильные перегородки, средства индивидуальной защиты. Причем при выборе толщины экранируемого материала требуются точные расчеты мощности и интенсивности использования аппаратуры. Учеными установлено, что свинцовая перегородка толщиной в 20 см способна защитить от любого известного науке излучения.
В геологии
Измерение содержания изотопов свинца используется для определения возраста минералов и горных пород. Разработан уран-торий-свинцовый метод, основанный на уравнениях распада урана и тория.
Что такое плавление свинца
Плавление металлов осуществляется при повышении температуры до определенного уровня. Изменение температурного режима оказывает воздействие на материал: при нагревании он расширяется, а при охлаждении сужается.
Определение и принцип
Во время физического процесса атомы металла начинают двигаться вокруг своих мест в кристаллической решетке. Меняются в первую очередь такие показатели, как плотность и вязкость.
Температура плавления свинца
Какая же температура плавления и кристаллизации у свинца? Показатель составляет 327℃. Этот факт делает металл удобным для большинства технологических процессов.
При этом температурный режим может меняться при определенных условиях. Так, при повышении давления для расплавки материала потребуется более высокая температура. Добавление антимона и кадмия повышает температуру плавления, а если воздействует олово — показатель снижается.
Процесс плавления свинца
В процессе плавления (может происходить как на кислороде, так и в вакууме, в защитной среде: азот, аргон) материал переходит из твердого агрегатного состояния в жидкое. Удельная теплота плавления свинца составляет 24,3 кДж/кг.
Свойства расплавленного свинца
При процессе плавки металла не происходит изменения его физических свойств. Когда расплавленное вещество охлаждается, оно возвращается в твердое состояние без изменения своей структуры.
Как расплавить свинец в домашних условиях
Металл растапливается при невысокой температуре, достичь ее можно с помощью обычной газовой горелки. Никаких специальных знаний и умений не требуется. И все, что нужно — соблюдать осторожность.
Подготовка к плавлению свинца
Первым делом необходимо найти подходящую емкость. В идеале она должна быть изготовлена из алюминия или тонкостенной стали. Можно воспользоваться старым чайником или чугунной посудой. Также пригодится металлическая ложка и пассатижи.
Последний инструмент понадобится, если в качестве емкости выбрана консервная банка. Ее использовать можно, но потребуется проявить максимум осторожности.
Процедура плавки
Подойдет любой источник тепла: электрическая или газовая плита, костер. Куски свинца бросают на дно емкости (заполнять ее полностью не стоит, ведь греться она будет только снизу). Сначала необходимо расплавить небольшое количество металла. Затем постепенно добавляют новый материал.
После плавления с поверхности металла убирают мусор и шлак. Материал желательно сразу залить в формы, иначе он быстро застынет.
Меры предосторожности
Температура плавления свинца составляет около 327 в градусах цельсия. А при 700℃ увеличивается летучесть соединения, и вдыхание ядовитых паров становится опасным. Таким образом, в домашних условиях при соблюдении техники безопасности нет опасности отравления.
И все же во время работы необходимо соблюдать меры предосторожности:
- Использовать респиратор для защиты органов дыхания от металлической пыли.
- Нельзя, чтобы жидкость попадала в емкость с расплавленным металлом — образуется фонтан брызг.
- При попадании на кожные покровы раскаленный металл вызовет ожоги. По этой причине желательно надевать одежду из плотной ткани.
Интересно! Если уточнить в справочниках по физике, какова температура плавления припоев из свинца в домашних условиях, то окажется, что проще растопить припой, чем сам металл. Она составляет 230℃.
Необходимо понимать, что материал токсичен. Он относится к химически опасным веществам 1 класса. При работе с ним необходимо соблюдать осторожность, нежелательно его нахождение в жилых помещениях.
Рекомендуем прочитать
