Для свинца характерны степени окисления +2 и +4. Значительно устойчивы и многочисленны соединения со степенью окисления свинца +2. Перевод Pb(II) в Pb(IV) возможен лишь при электролитическом окислении или действием наиболее сильных окислителей (Cl2, белильная известь и др.) при нагревании в щелочной среде. Например:

Pb(CH3COO)2+Cl2+4KOH=PbO2+2KCl+3KCH3COO+2H2O

Соединение свинца (IV) легко переходят в соединения свинца (II), следовательно соединение свинца (IV) являются сильными окислителями.

Таблица 2. Некоторые соединения свинца.

Все растворимые соединения свинца ядовиты. Соли, отвечающие несуществующей в свободном состоянии свинцовой кислоте H2PbO3, называются плюмбатами. Например, при сплавлении диоксида свинца с оксидом кальция образуется плюмбат кальция CaPbO3:

CaO+PbO2=CaPbO3

При сплавлении Pb(OH)2 с сухими щелочами получаются соли, называемые плюмбитами:

Pb(OH)2+2NaOH=Na2PbO2+2H2O

3.4. Применение.

Легкоплавкий, удобный в переработке, свинец широко применяется в наши дни. Из свинца изготавливают оболочки кабелей, электроды аккумуляторов, аноды, используемые при хромировании; им покрывают изнутри сосуды предназначенные для хранения серной кислоты, также изготовляют змеевики холодильников и другие ответственные части аппаратуры. Свинец идет на изготовление боеприпасов и на выделку дроби. Он входит в состав многих сплавов, например сплавов для подшипников, типографского металла. Свинец хорошо поглощает рентгеновское и радиоактивное излучение, и его используют для защиты от излучения при работе с радиоактивными веществами. Применяют для получения тетраэтилсвинца (ТЭС) и других соединений свинца.

4.Источники загрязнения окружающей среды свинцом.

4.1.1. Получение свинца.

1)Восстановительный обжиг. Обогащенный флотацией галенит обжигают на воздухе для удаления серы и образующийся оксид свинца (II) восстанавливают коксом или чаще – монооксидом углерода в шахтных печах:

2PbS+3O2=2PbO+2SO2

PbO+CO=Pb+CO2

В результате получают черновой свинец, из которого выделяют медь, серебро, железо, олово, мышьяк и сурьму, висмут остается вместе со свинцом. Особо чистый свинец получают электролитическим рафинированием с использованием фторосиликатного электролита.

2)Окислительный обжиг. Особенно чистую руду PbS подвергают частичному окислению до PbO, а затем смесь прокаливают:

PbS+2PbO=3Pb+SO2

3)Из солей свинца с помощью электролиза.

4)Взаимодействие солей свинца с цинком:

Pb(NO3)2+Zn=Zn(NO3)2+Pb

или восстановление оксида свинца (II) током водорода:

PbO+H2=Pb+H2O.

4.1.2. Загрязнение окружающей среды в процессе получения свинца.

При процессах производства свинца и его сплавов в атмосферу выбрасывается значительное количество свинцовой пыли. Свинец, содержащийся в этой пыли, вовлекается в биологический круговорот, негативно воздействуя при этом на все живое.

4.2.1. Несомненно, огромный вклад в загрязнение окружающей среды свинцом превносят Химические источники тока.

Аккумулятор – устройство для накопления энергии с целью её последующего использования.

Рассмотрим принцип действия свинцового (кислотного) аккумулятора.

Готовый к употреблению свинцовый аккумулятор состоит из решётчатых свинцовых пластин, одни из которых заполнены диоксидом свинца, а другие – металлическим губчатым свинцом. Пластины погружены в 35-40 % раствор H2SO4; при этой концентрации удельная электрическая проводимость раствора серной кислоты максимальна.

При работе аккумулятора – при его разряде – в нем протекает окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой металлический свинец окисляется:

Pb+SO42-=PbSO4+2e-,

а диоксид свинца восстанавливается:

PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O.

Электроны, отдаваемые атомами металлического свинца при окислении, принимаются PbO2 при восстановлении; электроны передаются от одного электрода к другому по внешней цепи.

Таким образом, металлический свинец служит в свинцовом аккумуляторе анодом и заряжен отрицательно, а PbO2 служит катодом и заряжен положительно.

Во внутренней цепи(в растворе H2SO4) при работе аккумулятора происходит перенос ионов. Ионы SО42- движутся к аноду, а ионы Н+ - к катоду. Направление этого движения обусловлено электрическим полем, возникающим в результате протекания электродных процессов: у анода расходуются анионы, а у катода – катионы. В итоге раствор остается электронейтральным. Если сложить уравнения, отвечающие окислению свинца и восстановлению PbO2, то получится суммарное уравнение реакции, протекающей в свинцовом аккумуляторе при его работе (разряде):

Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O.

ЭДС заряженного свинцового аккумулятора равна 2 В. По мере разряда аккумулятора материалы его катода (PbO2) и анода (Pb) расходуются. Расходуется и серная кислота. При этом напряжение на зажимах аккумулятора падает. Когда оно становится меньше значения, допускаемого условиями эксплуатации, аккумулятор вновь заряжают. Для зарядки аккумулятор подключают к внешнему источнику тока. При этом ток протекает через аккумулятор в направлении, обратном тому, в котором он проходил при разряде аккумулятора. В результате этого электрохимические процессы на электродах “обращаются”. На свинцовом электроде теперь происходит процесс восстановления: