ตะกั่วเป็นโลหะที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ใช้มันมาตั้งแต่ 2-3 พันปีก่อนคริสตกาล และถูกค้นพบครั้งแรกในเมโสโปเตเมีย ที่นั่นมีอิฐขนาดเล็ก ตุ๊กตา และของใช้ในบ้านต่างๆ ที่ทำจากตะกั่ว ถึงกระนั้นผู้คนก็ยังได้รับทองสัมฤทธิ์โดยใช้องค์ประกอบนี้และยังสร้างไว้เพื่อเขียนด้วยของมีคมอีกด้วย

โลหะมีสีอะไร?

เป็นองค์ประกอบของกลุ่ม IV ของคาบ 6 ของตารางธาตุ โดยมีเลขลำดับ 82 ตะกั่วในธรรมชาติคืออะไร? เป็นกาลีนาที่พบมากที่สุดและมีสูตรคือ PbS มิฉะนั้นกาเลนาจะเรียกว่าความแวววาวของตะกั่ว องค์ประกอบบริสุทธิ์เป็นโลหะที่อ่อนนุ่มและอ่อนตัวได้ซึ่งมีสีเทาสกปรก เมื่ออยู่ในอากาศ การตัดของมันจะถูกปกคลุมไปด้วยชั้นออกไซด์เล็กๆ อย่างรวดเร็ว ออกไซด์ช่วยปกป้องโลหะจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมในสภาพแวดล้อมที่เปียกและแห้งได้อย่างน่าเชื่อถือ หากทำความสะอาดพื้นผิวโลหะที่เคลือบด้วยออกไซด์ จะได้สีเงาเป็นสีน้ำเงิน การทำความสะอาดนี้สามารถทำได้โดยการเทตะกั่วลงในสุญญากาศแล้วปิดผนึกลงในขวดสุญญากาศ

ปฏิกิริยากับกรด

กรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริกมีผลน้อยมากต่อตะกั่ว แต่โลหะละลายได้ง่ายในกรดไนตริก สารประกอบเคมีโลหะทั้งหมดที่อาจละลายได้เป็นพิษ โดยส่วนใหญ่ได้มาจากแร่ ขั้นแรก ความแวววาวของตะกั่วจะถูกเผาจนกลายเป็นตะกั่วออกไซด์ จากนั้นสารนี้จะลดลงด้วยถ่านหินเป็นโลหะบริสุทธิ์

คุณสมบัติองค์ประกอบทั่วไป

ความหนาแน่นของตะกั่วคือ 11.34 g/cm3 นี่คือความหนาแน่นของเหล็ก 1.5 เท่า และความหนาแน่นของอลูมิเนียมน้ำหนักเบาถึง 4 เท่า ไม่ใช่โดยไม่มีเหตุผลที่คำว่า "ตะกั่ว" ในภาษารัสเซียมีความหมายเหมือนกันกับคำว่า "หนัก" ตะกั่วละลายที่อุณหภูมิ 327.5 o C โลหะจะระเหยได้อยู่แล้วที่อุณหภูมิแวดล้อม 700 C° ข้อมูลนี้มีความสำคัญมากสำหรับผู้ที่ทำงานในเหมืองแร่โลหะนี้ เกาได้ง่ายมากแม้ใช้เล็บมือ และม้วนเป็นแผ่นบางได้ง่าย นี่เป็นโลหะที่อ่อนนุ่มมาก

อันตรกิริยากับโลหะอื่น, การให้ความร้อน

ความจุความร้อนจำเพาะของตะกั่วคือ 140 J/kg ตามคุณสมบัติทางเคมี มันเป็นโลหะที่มีฤทธิ์ต่ำ ในซีรีย์แรงดันไฟฟ้าจะตั้งอยู่ด้านหน้าไฮโดรเจน ตะกั่วถูกแทนที่ด้วยเกลืออย่างง่ายดายด้วยโลหะอื่น ตัวอย่างเช่น คุณสามารถทำการทดลอง: จุ่มแท่งสังกะสีลงในสารละลายอะซิเตตขององค์ประกอบนี้ จากนั้นมันจะเกาะอยู่บนแท่งสังกะสีในรูปของผลึกฟูๆ ซึ่งนักเคมีเรียกว่า "ไม้ดาวเสาร์" ความร้อนจำเพาะของตะกั่วคือเท่าไร? สิ่งนี้หมายความว่า? ตัวเลขนี้คือ 140 J/kg ซึ่งหมายความว่า: ในการให้ความร้อนโลหะหนึ่งกิโลกรัมขึ้น 1 o C ต้องใช้ความร้อน 140 จูล

การกระจายตัวในธรรมชาติ

โลหะชนิดนี้มีไม่มากนักในเปลือกโลก - เพียง 0.0016% โดยมวล อย่างไรก็ตาม แม้ค่านี้แสดงให้เห็นว่ามีปริมาณมากกว่าปรอท บิสมัท และทองคำ นักวิทยาศาสตร์ให้เหตุผลนี้เนื่องมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าไอโซโทปตะกั่วหลายชนิดเป็นผลจากการสลายตัวของทอเรียมและยูเรเนียม ดังนั้นระดับตะกั่วในเปลือกโลกจึงค่อยๆ เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ในรอบหลายล้านปี ในขณะนี้มีการรู้จักแร่ตะกั่วจำนวนมาก - นี่คือกาลีนาที่กล่าวถึงแล้วรวมถึงผลลัพธ์ของการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

อย่างหลัง ได้แก่ ตะกั่วซัลเฟต, เซรัสไซต์ (อีกชื่อหนึ่งคือ white mimetite, stoltsite แร่ยังมีโลหะอื่น ๆ เช่นแคดเมียม, ทองแดง, สังกะสี, เงิน, บิสมัท ในกรณีที่แร่ตะกั่วเกิดขึ้นไม่เพียง แต่ดินจะอิ่มตัวด้วยโลหะนี้เท่านั้น แต่ยังรวมถึง แหล่งน้ำ พืช ตะกั่วในธรรมชาติคืออะไร มันเป็นสารประกอบเฉพาะเสมอ โลหะนี้ยังพบในแร่ของโลหะกัมมันตภาพรังสี - ยูเรเนียม และทอเรียม

โลหะหนักในอุตสาหกรรม

ที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมคือสารประกอบของตะกั่วและดีบุก บัดกรีธรรมดาที่เรียกว่า "ตติยภูมิ" ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมต่อท่อและสายไฟฟ้า สารประกอบนี้ประกอบด้วยตะกั่วหนึ่งส่วนและดีบุกสองส่วน เปลือกสำหรับสายโทรศัพท์และชิ้นส่วนของแบตเตอรี่อาจมีตะกั่วด้วย จุดหลอมเหลวของสารประกอบบางชนิดต่ำมาก เช่น โลหะผสมกับแคดเมียมหรือดีบุกละลายที่อุณหภูมิ 70 o C อุปกรณ์ดับเพลิงทำจากสารประกอบดังกล่าว โลหะผสมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการต่อเรือ มักมีสีเทาอ่อน เรือมักถูกเคลือบด้วยดีบุกและโลหะผสมตะกั่วเพื่อป้องกันการกัดกร่อน

ความหมายสำหรับคนในอดีตและการประยุกต์

ชาวโรมันใช้โลหะนี้ทำท่อในท่อ ในสมัยโบราณ ผู้คนเชื่อมโยงกับดาวเคราะห์ดาวเสาร์ ก่อนหน้านี้จึงเรียกว่าดาวเสาร์ ในยุคกลาง เนื่องจากมีน้ำหนักมาก โลหะจึงมักถูกใช้สำหรับการทดลองเล่นแร่แปรธาตุ เขามักจะได้รับเครดิตว่าสามารถกลายเป็นทองคำได้ ตะกั่วเป็นโลหะที่มักสับสนกับดีบุก ซึ่งดำเนินต่อไปจนถึงศตวรรษที่ 17 และในภาษาสลาฟโบราณก็มีชื่อนี้

มาถึงภาษาเช็กสมัยใหม่แล้ว ซึ่งเฮฟวีเมทัลนี้เรียกว่าโอโลโว ผู้เชี่ยวชาญด้านภาษาศาสตร์บางคนเชื่อว่าชื่อ Plumbum มีความเกี่ยวข้องกับพื้นที่กรีกโดยเฉพาะ ต้นกำเนิดของคำว่า "ตะกั่ว" ของรัสเซียยังไม่ชัดเจนสำหรับนักวิทยาศาสตร์ นักภาษาศาสตร์บางคนเชื่อมโยงคำนี้กับคำว่า "scwinas" ของชาวลิทัวเนีย

การใช้ตะกั่วแบบดั้งเดิมในประวัติศาสตร์คือการผลิตกระสุน เม็ดปืนลูกซอง และขีปนาวุธอื่นๆ ถูกใช้เนื่องจากมีราคาถูกและมีจุดหลอมเหลวต่ำ ก่อนหน้านี้เมื่อทำการยิงปืนจะมีการเติมสารหนูจำนวนเล็กน้อยลงในโลหะ

ตะกั่วยังถูกนำมาใช้ในอียิปต์โบราณ สิ่งก่อสร้าง รูปปั้นของขุนนางถูกสร้างขึ้นจากมัน และเหรียญกษาปณ์ก็ถูกสร้างขึ้น ชาวอียิปต์มั่นใจว่าตะกั่วมีพลังพิเศษ พวกเขาทำจานเล็กๆ จากมันและใช้เพื่อป้องกันตนเองจากผู้ประสงค์ร้าย และชาวโรมันโบราณไม่ได้เพียงแค่สร้างท่อน้ำเท่านั้น พวกเขายังผลิตเครื่องสำอางจากโลหะนี้ด้วยซ้ำโดยไม่ได้สงสัยว่าพวกเขากำลังลงนามในหมายมรณะของตนเองด้วยซ้ำ เพราะเมื่อสารตะกั่วเข้าสู่ร่างกายทุกวันก็ทำให้เกิดโรคร้ายแรงได้

แล้วสภาพแวดล้อมสมัยใหม่ล่ะ?

มีสารที่ฆ่ามนุษย์ช้าๆแต่ชัวร์ และสิ่งนี้ไม่เพียงใช้กับบรรพบุรุษสมัยโบราณที่ไม่ได้รับความสว่างเท่านั้น แหล่งที่มาของสารตะกั่วที่เป็นพิษในปัจจุบันคือควันบุหรี่และฝุ่นในเมืองจากอาคารที่พักอาศัย ไอระเหยจากสีและสารเคลือบเงาก็เป็นอันตรายเช่นกัน แต่อันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดมาจากก๊าซไอเสียรถยนต์ซึ่งมีสารตะกั่วจำนวนมาก

แต่ไม่เพียงแต่ผู้อยู่อาศัยในมหานครเท่านั้นที่มีความเสี่ยง แต่ยังรวมถึงผู้ที่อาศัยอยู่ในหมู่บ้านด้วย ที่นี่โลหะสามารถสะสมในดินและจบลงที่ผักและผลไม้ เป็นผลให้มนุษย์ได้รับสารตะกั่วมากกว่าหนึ่งในสามผ่านทางอาหาร ในกรณีนี้ มีเพียงสารต้านอนุมูลอิสระที่มีประสิทธิภาพเท่านั้นที่สามารถทำหน้าที่เป็นยาแก้พิษได้: แมกนีเซียม แคลเซียม ซีลีเนียม วิตามิน A, C หากคุณใช้สารเหล่านี้เป็นประจำ คุณสามารถต่อต้านผลกระทบที่เป็นอันตรายของโลหะได้อย่างน่าเชื่อถือ

อันตราย

เด็กนักเรียนทุกคนรู้ดีว่าผู้นำคืออะไร แต่ผู้ใหญ่บางคนไม่สามารถตอบคำถามว่าอันตรายของมันคืออะไร อนุภาคของมันเข้าสู่ร่างกายผ่านทางระบบทางเดินหายใจ ต่อไปจะเริ่มมีปฏิกิริยากับเลือด ทำปฏิกิริยากับส่วนต่างๆ ของร่างกาย ระบบกล้ามเนื้อและกระดูกทนทุกข์ทรมานมากที่สุดจากสิ่งนี้ นี่คือจุดที่ 95% ของสารตะกั่วที่มนุษย์บริโภคทั้งหมดสิ้นสุดลง

ระดับสูงในร่างกายนำไปสู่ภาวะปัญญาอ่อน และในผู้ใหญ่จะแสดงออกมาในรูปแบบของอาการซึมเศร้า ส่วนเกินจะแสดงจากการเหม่อลอยและความเหนื่อยล้า ลำไส้ก็ประสบเช่นกัน - เนื่องจากตะกั่วจึงมักเกิดอาการกระตุกได้ โลหะหนักนี้ยังส่งผลเสียต่อระบบสืบพันธุ์อีกด้วย ผู้หญิงพบว่าการมีลูกเป็นเรื่องยาก และผู้ชายอาจประสบปัญหาเกี่ยวกับคุณภาพของตัวอสุจิ ยังเป็นอันตรายต่อไตอีกด้วย จากการศึกษาบางชิ้น อาจทำให้เกิดเนื้องอกเนื้อร้ายได้ แต่ในปริมาณไม่เกิน 1 มก. ตะกั่วก็มีประโยชน์ต่อร่างกายได้ นักวิทยาศาสตร์พบว่าโลหะนี้สามารถมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียต่ออวัยวะที่มองเห็นได้ แต่คุณควรจำไว้ว่าตะกั่วคืออะไรและใช้ในปริมาณที่ไม่เกินปริมาณที่อนุญาตเท่านั้น

บทสรุป

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วในสมัยโบราณดาวเคราะห์ดาวเสาร์ถือเป็นนักบุญอุปถัมภ์ของโลหะนี้ แต่ดาวเสาร์ในโหราศาสตร์เป็นภาพของความเหงา ความโศกเศร้า และโชคชะตาที่ยากลำบาก นี่คือสาเหตุที่ผู้นำไม่ใช่เพื่อนที่ดีที่สุดสำหรับมนุษย์ใช่ไหม บางทีเขาไม่ควรกำหนดสังคมของเขา ดังที่คนโบราณสันนิษฐานโดยสัญชาตญาณเมื่อพวกเขาเรียกว่าดาวเสาร์นำ ท้ายที่สุดแล้วอันตรายต่อร่างกายจากโลหะนี้ไม่สามารถแก้ไขได้

การแนะนำ

ตะกั่ว- องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่สี่ช่วงที่หกของตารางธาตุองค์ประกอบทางเคมี D.I. Mendeleev มีเลขอะตอม 82 เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ Pb (ละติน: Plumbum)

ตะกั่วที่เป็นสารธรรมดานั้นเป็นโลหะที่อ่อนตัวได้และค่อนข้างหลอมละลายได้ ตะกั่วบริสุทธิ์มีสีขาวเงิน แต่เมื่ออยู่ในอากาศ ตะกั่วจะเคลือบสีเทาอมฟ้าอย่างรวดเร็ว จุดหลอมเหลว +327.4 0 C, จุดเดือด +1725 0 C, ความหนาแน่น - 11.34 g/cm 3 .

ตะกั่วแสดงสถานะออกซิเดชัน +2 และ +4 ในสถานะออกซิเดชันทั้งสอง ตะกั่วสามารถแสดงคุณสมบัติของโลหะและอโลหะได้

ที่มาของชื่อ

ที่มาของคำว่า "ตะกั่ว" ไม่ชัดเจน ในภาษาสลาฟส่วนใหญ่ (บัลแกเรีย, เซอร์โบ - โครเอเชีย, เช็ก, โปแลนด์) ตะกั่วเรียกว่าดีบุก คำที่มีความหมายเหมือนกัน แต่คล้ายกันในการออกเสียงของ "lead" พบได้ในภาษาของกลุ่มบอลติก: љvinas (ลิทัวเนีย), svins (ลัตเวีย) รวมถึงในภาษาสลาฟตะวันออก - ยูเครน (svinets) และเบลารุส (svinets)

ลูกดิ่งภาษาละตินให้คำภาษาอังกฤษว่าช่างประปา - ช่างประปา (ในโรมโบราณท่อน้ำทำจากโลหะนี้ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับการหล่อ) และชื่อของเรือนจำเวนิสที่มีหลังคาตะกั่ว - Piombe ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะนี้ (เหรียญ, เหรียญรางวัล) ถูกนำมาใช้ในอียิปต์โบราณ, ท่อน้ำตะกั่ว - ในโรมโบราณ ตะกั่วเรียกว่าโลหะเฉพาะในพันธสัญญาเดิม การถลุงตะกั่วเป็นกระบวนการทางโลหะวิทยาแรกที่มนุษย์รู้จัก จนถึงปี 1990 มีการใช้ตะกั่วจำนวนมาก (ร่วมกับพลวงและดีบุก) สำหรับการหล่อฟอนต์แบบพิมพ์ และยังอยู่ในรูปแบบของตะกั่วเตตระเอทิลเพื่อเพิ่มค่าออกเทนของเชื้อเพลิงเครื่องยนต์

ตะกั่วเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 82 และสัญลักษณ์ Pb (จากภาษาละตินดิ่ง - ลิ่ม) เป็นโลหะหนักที่มีความหนาแน่นมากกว่าวัสดุทั่วไปส่วนใหญ่ ตะกั่วมีความอ่อน อ่อนตัวได้ และละลายได้ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ ตะกั่วที่ตัดใหม่มีโทนสีขาวอมฟ้า มันจะกลายเป็นสีเทาหม่นเมื่อสัมผัสกับอากาศ ตะกั่วมีเลขอะตอมสูงเป็นอันดับสองของธาตุที่มีความเสถียรแบบคลาสสิก และยืนอยู่ที่จุดสิ้นสุดของห่วงโซ่การสลายหลักทั้งสามของธาตุที่หนักกว่า ลูกค้าเป้าหมายเป็นองค์ประกอบหลังการเปลี่ยนผ่านที่ค่อนข้างไม่เกิดปฏิกิริยา ลักษณะโลหะที่อ่อนแอของมันแสดงให้เห็นโดยธรรมชาติของแอมโฟเทอริก (ลีดออกไซด์และตะกั่วทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและเบส) และมีแนวโน้มที่จะสร้างพันธะโควาเลนต์ โดยทั่วไปสารประกอบตะกั่วจะอยู่ในสถานะออกซิเดชัน +2 มากกว่า +4 โดยทั่วไปจะมีสมาชิกกลุ่มคาร์บอนที่เบากว่า ข้อยกเว้นส่วนใหญ่จำกัดอยู่ที่สารประกอบอินทรีย์ เช่นเดียวกับสมาชิกกลุ่มที่เบากว่าของกลุ่มนี้ ลีดมีแนวโน้มที่จะผูกมัดกับตัวมันเอง มันสามารถสร้างโซ่ วงแหวน และโครงสร้างหลายหน้าได้ ตะกั่วสกัดได้ง่ายจากแร่ตะกั่วและเป็นที่รู้จักของคนยุคก่อนประวัติศาสตร์ในเอเชียตะวันตก แร่ตะกั่วหลักกาเลนามักประกอบด้วยเงิน และความสนใจในเงินมีส่วนทำให้มีการสกัดตะกั่วจำนวนมากและใช้ในโรมโบราณ การผลิตสารตะกั่วลดลงหลังจากการล่มสลายของจักรวรรดิโรมัน และไม่ถึงระดับเดียวกันจนกระทั่งการปฏิวัติอุตสาหกรรม ปัจจุบันการผลิตสารตะกั่วทั่วโลกอยู่ที่ประมาณสิบล้านตันต่อปี การผลิตรองจากการประมวลผลมีสัดส่วนมากกว่าครึ่งหนึ่งของจำนวนนี้ ตะกั่วมีคุณสมบัติหลายประการที่ทำให้มีประโยชน์ ได้แก่ ความหนาแน่นสูง จุดหลอมเหลวต่ำ ความเหนียว และความเฉื่อยสัมพัทธ์ต่อการเกิดออกซิเดชัน เมื่อรวมกับความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์และต้นทุนที่ต่ำ ปัจจัยเหล่านี้นำไปสู่การใช้ตะกั่วอย่างกว้างขวางในการก่อสร้าง ท่อประปา แบตเตอรี่ กระสุน เครื่องชั่ง บัดกรี โลหะผสมดีบุกตะกั่ว โลหะผสมที่หลอมได้ และการป้องกันรังสี ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ตะกั่วได้รับการยอมรับว่ามีความเป็นพิษสูง และตั้งแต่นั้นมา การใช้สารตะกั่วก็ค่อยๆ ลดน้อยลง ตะกั่วเป็นสารพิษต่อระบบประสาทที่สะสมอยู่ในเนื้อเยื่ออ่อนและกระดูก ทำลายระบบประสาท และทำให้เกิดความผิดปกติของสมอง และในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ทำให้เกิดความผิดปกติของเลือด

คุณสมบัติทางกายภาพ

คุณสมบัติอะตอม

อะตอมตะกั่วมีอิเล็กตรอน 82 ตัวจัดเรียงอยู่ในรูปแบบอิเล็กตรอน 4f145d106s26p2 พลังงานไอออไนซ์ที่หนึ่งและสองที่รวมกัน ซึ่งเป็นพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นในการเอาอิเล็กตรอน 6p สองตัวออก นั้นใกล้เคียงกับพลังงานของดีบุก ซึ่งเป็นเพื่อนบ้านด้านบนของตะกั่วในกลุ่มคาร์บอน มันเป็นเรื่องผิดปกติ โดยทั่วไปพลังงานไอออไนเซชันจะเคลื่อนที่ลงไปตามหมู่เนื่องจากอิเล็กตรอนชั้นนอกของธาตุจะอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้นและมีวงโคจรขนาดเล็กคอยปกป้องมากขึ้น ความคล้ายคลึงกันของพลังงานไอออไนเซชันเกิดจากการลดแลนทาไนด์ - รัศมีขององค์ประกอบลดลงตั้งแต่แลนทานัม (เลขอะตอม 57) ถึงลูเทเทียม (71) และรัศมีองค์ประกอบที่ค่อนข้างเล็กหลังฮาฟเนียม (72) นี่เป็นเพราะการป้องกันนิวเคลียสไม่ดีโดยอิเล็กตรอนแลนทาไนด์ พลังงานไอออไนเซชันสี่อันดับแรกที่รวมกันของตะกั่วมีมากกว่าพลังงานดีบุก ซึ่งตรงกันข้ามกับการคาดการณ์แนวโน้มเป็นระยะ ผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพซึ่งมีนัยสำคัญในอะตอมที่หนักกว่า มีส่วนทำให้เกิดพฤติกรรมนี้ ผลกระทบประการหนึ่งคือเอฟเฟกต์คู่เฉื่อย: อิเล็กตรอน 6s ของตะกั่วไม่เต็มใจที่จะมีส่วนร่วมในการสร้างพันธะ ทำให้ระยะห่างระหว่างอะตอมใกล้เคียงในตะกั่วที่เป็นผลึกยาวผิดปกติ กลุ่มคาร์บอนที่เบากว่าของตะกั่วจะก่อให้เกิดอัลโลโทรปที่เสถียรหรือแพร่กระจายได้ โดยมีโครงสร้างลูกบาศก์เพชรที่มีการประสานกันแบบเตตระฮีดรัลและพันธะโควาเลนต์ ระดับพลังงานของวงโคจร s และ p ภายนอกอยู่ใกล้พอที่จะผสมกับออร์บิทัลลูกผสม sp3 สี่วงได้ ในตะกั่ว เอฟเฟกต์คู่เฉื่อยจะเพิ่มระยะห่างระหว่างวงโคจร s และ p และช่องว่างไม่สามารถเชื่อมประสานได้ด้วยพลังงานที่จะถูกปล่อยออกมาโดยพันธะเพิ่มเติมหลังจากการผสมพันธุ์ ตะกั่วจะสร้างพันธะโลหะซึ่งต่างจากโครงสร้างลูกบาศก์เพชร โดยมีเพียง p-อิเล็กตรอนเท่านั้นที่ถูกแยกส่วนและใช้ร่วมกันระหว่างไอออน Pb2+ ดังนั้น ตะกั่วจึงมีโครงสร้างลูกบาศก์ที่มีหน้าอยู่ตรงกลาง เช่น โลหะไดเวเลนต์ที่มีขนาดเท่ากัน แคลเซียม และสตรอนเซียม

ปริมาณมาก

ตะกั่วบริสุทธิ์มีสีเงินสดใสและมีสีน้ำเงินเล็กน้อย มันจะจางหายไปเมื่อสัมผัสกับอากาศชื้น และเงาของมันจะขึ้นอยู่กับสภาวะที่เป็นอยู่ คุณสมบัติเฉพาะของตะกั่ว ได้แก่ ความหนาแน่นสูง ความเหนียว และความต้านทานต่อการกัดกร่อนสูง (เนื่องจากการทู่) โครงสร้างลูกบาศก์หนาแน่นและน้ำหนักอะตอมสูงของตะกั่วส่งผลให้มีความหนาแน่น 11.34 g/cm3 ซึ่งมากกว่าโลหะทั่วไป เช่น เหล็ก (7.87 g/cm3) ทองแดง (8.93 g/cm3) และสังกะสี (7.14 กรัม) /cm3) โลหะหายากบางชนิดมีความหนาแน่นสูงกว่า เช่น ทังสเตนและทองมีความหนาแน่น 19.3 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร และออสเมียม ซึ่งเป็นโลหะที่มีความหนาแน่นมากที่สุด มีความหนาแน่น 22.59 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งเกือบสองเท่าของตะกั่ว ตะกั่วเป็นโลหะที่อ่อนนุ่มมากโดยมีความแข็ง Mohs อยู่ที่ 1.5; มันสามารถเกาได้ด้วยเล็บมือ มันค่อนข้างอ่อนตัวและค่อนข้างเป็นพลาสติก โมดูลัสตะกั่วซึ่งเป็นหน่วยวัดความง่ายในการอัดตัวคือ 45.8 GPa สำหรับการเปรียบเทียบ โมดูลัสจำนวนมากของอะลูมิเนียมคือ 75.2 GPa; ทองแดง – 137.8 เกรดเฉลี่ย; และเหล็กเหนียว – 160-169 GPa ความต้านทานแรงดึงที่ 12-17 MPa ต่ำ (สำหรับอลูมิเนียมจะสูงกว่า 6 เท่าสำหรับทองแดงจะสูงกว่า 10 เท่าและสำหรับเหล็กเหนียวจะสูงกว่า 15 เท่า) สามารถเสริมกำลังได้โดยการเติมทองแดงหรือพลวงจำนวนเล็กน้อย จุดหลอมเหลวของตะกั่วอยู่ที่ 327.5 °C (621.5 °F) ต่ำเมื่อเทียบกับโลหะส่วนใหญ่ จุดเดือดของมันคือ 1,749 °C (3180 °F) ซึ่งเป็นจุดต่ำสุดของกลุ่มธาตุคาร์บอน ความต้านทานไฟฟ้าของตะกั่วที่อุณหภูมิ 20 °C คือ 192 นาโนเมตร ซึ่งเกือบจะเป็นลำดับความสำคัญที่สูงกว่าโลหะอุตสาหกรรมอื่นๆ (ทองแดงที่ 15.43 nΩ·m ทอง 20.51 nΩ·m และอะลูมิเนียมที่ 24.15 nΩ·m) ตะกั่วเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 7.19 K ซึ่งเป็นอุณหภูมิวิกฤติสูงสุดในบรรดาตัวนำยิ่งยวด Type I ทั้งหมด ตะกั่วเป็นตัวนำยิ่งยวดธาตุที่ใหญ่เป็นอันดับสาม

ไอโซโทปของตะกั่ว

ตะกั่วธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปเสถียร 4 ไอโซโทปที่มีหมายเลขมวล 204, 206, 207 และ 208 และยังมีไอโซโทปรังสีอายุสั้นอีก 5 ไอโซโทป ไอโซโทปจำนวนมากสอดคล้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าจำนวนอะตอมของตะกั่วเท่ากัน ตะกั่วมีจำนวนโปรตอนมหัศจรรย์ (82) ซึ่งแบบจำลองเปลือกนิวเคลียร์ทำนายนิวเคลียสที่เสถียรเป็นพิเศษได้อย่างแม่นยำ ตะกั่ว-208 มี 126 นิวตรอน ซึ่งเป็นเลขมหัศจรรย์อีกตัวที่อาจอธิบายได้ว่าทำไมตะกั่ว-208 ถึงมีเสถียรภาพผิดปกติ เมื่อพิจารณาจากเลขอะตอมที่สูง ตะกั่วจึงเป็นธาตุที่หนักที่สุดซึ่งไอโซโทปตามธรรมชาติถือว่าเสถียร ก่อนหน้านี้ชื่อนี้ถือครองโดยบิสมัทซึ่งมีเลขอะตอม 83 จนกระทั่งมีการค้นพบในปี พ.ศ. 2546 ว่าไอโซโทปดั้งเดิมเพียงชนิดเดียวของมันคือบิสมัท-209 นั้นสลายตัวช้ามาก ไอโซโทปเสถียรของตะกั่วทั้งสี่ตามทฤษฎีสามารถสลายอัลฟาไปเป็นไอโซโทปปรอทและปล่อยพลังงานออกมาในทางทฤษฎี แต่ไม่เคยมีใครสังเกตพบ ครึ่งชีวิตที่คาดการณ์ไว้อยู่ในช่วง 1,035 ถึง 1,0189 ปี ไอโซโทปเสถียรสามไอโซโทปเกิดขึ้นในสามในสี่ห่วงโซ่การสลายตัวหลัก: ตะกั่ว-206, ตะกั่ว-207 และตะกั่ว-208 เป็นผลผลิตจากการสลายตัวของยูเรเนียม-238, ยูเรเนียม-235 และทอเรียม-232 ตามลำดับ; โซ่สลายตัวเหล่านี้เรียกว่าซีรีส์ยูเรเนียม ซีรีส์แอกทิเนียม และซีรีส์ทอเรียม ความเข้มข้นของไอโซโทปในตัวอย่างหินธรรมชาติขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของไอโซโทปต้นกำเนิดทั้งสามของยูเรเนียมและทอเรียม ตัวอย่างเช่น ปริมาณความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของตะกั่ว-208 สามารถแปรผันจาก 52% ในตัวอย่างปกติไปจนถึง 90% ในแร่ทอเรียม ดังนั้นมวลอะตอมมาตรฐานของตะกั่วจะแสดงเป็นทศนิยมตำแหน่งเดียวเท่านั้น เมื่อเวลาผ่านไป อัตราส่วนของตะกั่ว-206 และตะกั่ว-207 ต่อตะกั่ว-204 จะเพิ่มขึ้นเมื่อทั้งสององค์ประกอบแรกเสริมด้วยการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของธาตุที่หนักกว่า ในขณะที่องค์ประกอบหลังไม่ได้เสริมด้วย สิ่งนี้ทำให้เกิดพันธะระหว่างตะกั่วถึงตะกั่วได้ เมื่อยูเรเนียมสลายตัวเป็นตะกั่ว ปริมาณสัมพัทธ์ของพวกมันจะเปลี่ยนไป นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างยูเรเนียม-ตะกั่ว นอกจากไอโซโทปที่เสถียรซึ่งประกอบเป็นตะกั่วเกือบทั้งหมดที่มีอยู่ตามธรรมชาติแล้ว ยังมีไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีหลายชนิดในปริมาณเล็กน้อย หนึ่งในนั้นคือตะกั่ว-210; แม้ว่าครึ่งชีวิตของมันจะมีเพียง 22.3 ปี แต่มีไอโซโทปนี้เพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่มีอยู่ในธรรมชาติ เนื่องจากตะกั่ว-210 ผลิตขึ้นผ่านวงจรการสลายตัวที่ยาวนานซึ่งเริ่มต้นด้วยยูเรเนียม-238 (ซึ่งปรากฏบนโลกเป็นเวลาหลายพันล้านปี) ห่วงโซ่การสลายตัวของยูเรเนียม-235, ทอเรียม-232 และยูเรเนียม-238 ประกอบด้วยตะกั่ว-211, -212 และ -214 ดังนั้นจึงพบร่องรอยของไอโซโทปตะกั่วทั้งสามชนิดนี้โดยธรรมชาติ ร่องรอยเล็กๆ น้อยๆ ของตะกั่ว-209 เกิดจากการสลายคลัสเตอร์ที่หายากมากของเรเดียม-223 ซึ่งเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ลูกสาวของยูเรเนียม-235 ธรรมชาติ Lead-210 มีประโยชน์อย่างยิ่งในการช่วยระบุอายุของตัวอย่างโดยการวัดอัตราส่วนของสารตะกั่ว-206 (ไอโซโทปทั้งสองอยู่ในห่วงโซ่การสลายตัวเดียวกัน) สังเคราะห์ไอโซโทปตะกั่วได้ทั้งหมด 43 ไอโซโทป โดยมีเลขมวล 178-220 Lead-205 มีความเสถียรมากที่สุดโดยมีครึ่งชีวิตประมาณ 1.5×107 ปี [I] ความเสถียรอันดับสองคือตะกั่ว-202 ซึ่งมีครึ่งชีวิตประมาณ 53,000 ปี ซึ่งยาวนานกว่าไอโซโทปรังสีใดๆ ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ทั้งสองเป็นนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่สูญพันธุ์ไปแล้วซึ่งผลิตในดาวฤกษ์พร้อมกับไอโซโทปตะกั่วที่เสถียรแต่ได้สลายตัวไปนานแล้ว

เคมี

สารตะกั่วปริมาณมากที่สัมผัสกับอากาศชื้นจะสร้างชั้นป้องกันที่มีองค์ประกอบต่างกัน ซัลไฟต์หรือคลอไรด์อาจมีอยู่ในสภาพแวดล้อมในเมืองหรือทางทะเล ชั้นนี้จะทำให้ตะกั่วปริมาณมากเกิดการเฉื่อยทางเคมีในอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตะกั่วที่เป็นผงละเอียดก็เหมือนกับโลหะหลายชนิด คือสามารถลุกติดไฟได้เองและลุกไหม้ด้วยเปลวไฟสีขาวอมฟ้า ฟลูออรีนทำปฏิกิริยากับตะกั่วที่อุณหภูมิห้องจนเกิดเป็นตะกั่ว (II) ฟลูออไรด์ ปฏิกิริยากับคลอรีนจะคล้ายกัน แต่ต้องใช้ความร้อน เนื่องจากชั้นคลอไรด์ที่เกิดขึ้นจะลดปฏิกิริยาขององค์ประกอบต่างๆ ตะกั่วหลอมเหลวทำปฏิกิริยากับแชลโคเจนจนเกิดเป็นตะกั่ว (II) คอลโคเจนไนด์ โลหะตะกั่วไม่ถูกโจมตีโดยกรดซัลฟิวริกเจือจาง แต่จะละลายในรูปแบบเข้มข้น มันทำปฏิกิริยาอย่างช้าๆ กับกรดไฮโดรคลอริกและอย่างแรงกับกรดไนตริกเพื่อสร้างไนโตรเจนออกไซด์และตะกั่ว (II) ไนเตรต กรดอินทรีย์ เช่น กรดอะซิติก จะละลายตะกั่วเมื่อมีออกซิเจน ด่างเข้มข้นละลายตะกั่วและก่อตัวเป็นดิ่ง

สารประกอบอนินทรีย์

ตะกั่วมีสถานะออกซิเดชันหลักสองสถานะ: +4 และ +2 สถานะเตตระวาเลนต์เป็นเรื่องธรรมดาในกลุ่มคาร์บอน สถานะไดวาเลนต์นั้นหาได้ยากสำหรับคาร์บอนและซิลิคอน สถานะรองสำหรับเจอร์เมเนียม สำคัญ (แต่ไม่เด่น) สำหรับดีบุก และสำคัญกว่าสำหรับตะกั่ว สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพ โดยเฉพาะเอฟเฟกต์คู่เฉื่อย ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีความแตกต่างอย่างมากในอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่างลีดกับออกไซด์ ฮาไลด์หรือไนไตรด์ แอนไอออน ส่งผลให้เกิดประจุบวกบางส่วนที่มีนัยสำคัญบนตะกั่ว เป็นผลให้มีการหดตัวของวงโคจรของตะกั่วที่ 6s แรงกว่าวงโคจรของ 6p ซึ่งทำให้ตะกั่วมีความเฉื่อยมากในสารประกอบไอออนิก วิธีนี้สามารถใช้ได้กับสารประกอบที่ตะกั่วก่อให้เกิดพันธะโควาเลนต์กับองค์ประกอบของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ที่คล้ายคลึงกัน เช่น คาร์บอนในสารประกอบทางประสาทสัมผัส ในสารประกอบดังกล่าว ออร์บิทัล 6s และ 6p มีขนาดเท่ากัน และการผสมพันธุ์ sp3 ยังคงเป็นที่ชื่นชอบอย่างกระตือรือร้น ตะกั่วก็เหมือนกับคาร์บอน โดยส่วนใหญ่เป็นสารเตตระวาเลนต์ในสารประกอบดังกล่าว ความแตกต่างค่อนข้างมากในอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของตะกั่ว (II) ที่ 1.87 และตะกั่ว (IV) คือ 2.33 ความแตกต่างนี้เน้นย้ำถึงแนวโน้มตรงกันข้ามของการเพิ่มเสถียรภาพของสถานะออกซิเดชัน +4 โดยมีความเข้มข้นของคาร์บอนลดลง โดยการเปรียบเทียบดีบุกมีค่า 1.80 ในสถานะออกซิเดชัน +2 และ 1.96 ในสถานะ +4

สารประกอบตะกั่ว (II) เป็นลักษณะของเคมีตะกั่วอนินทรีย์ แม้แต่สารออกซิไดซ์ที่แรง เช่น ฟลูออรีนและคลอรีนก็ยังทำปฏิกิริยากับตะกั่วที่อุณหภูมิห้อง โดยเกิดเป็น PbF2 และ PbCl2 เท่านั้น ส่วนใหญ่มีไอออนิกน้อยกว่าสารประกอบโลหะอื่นๆ จึงไม่ละลายเป็นส่วนใหญ่ โดยทั่วไปไอออนของตะกั่ว(II) จะไม่มีสีในสารละลายและถูกไฮโดรไลซ์บางส่วนจนเกิดเป็น Pb(OH)+ และสุดท้ายคือ Pb4(OH)4 (โดยที่ไฮดรอกซิลไอออนจะทำหน้าที่เป็นลิแกนด์ในการเชื่อม) ต่างจากไอออนดีบุก (II) ตรงที่พวกมันไม่ได้รีดิวซ์ วิธีการระบุการมีอยู่ของไอออน Pb2+ ในน้ำมักจะขึ้นอยู่กับการตกตะกอนของตะกั่ว (II) คลอไรด์โดยใช้กรดไฮโดรคลอริกเจือจาง เนื่องจากเกลือคลอไรด์ละลายได้ในน้ำเล็กน้อย จึงมีความพยายามที่จะตกตะกอนตะกั่ว (II) ซัลไฟด์โดยการทำให้ไฮโดรเจนซัลไฟด์เกิดฟองผ่านสารละลาย ตะกั่วมอนนอกไซด์มีอยู่ในพหุสัณฐานสองแบบ ได้แก่ α-PbO สีแดง และ β-PbO สีเหลือง ซึ่งชนิดหลังมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงกว่า 488 °C เท่านั้น นี่คือสารประกอบตะกั่วที่ใช้กันมากที่สุด ตะกั่ว (II) ไฮดรอกไซด์สามารถมีอยู่ในสารละลายเท่านั้น เป็นที่รู้กันว่าก่อตัวเป็นแอนไอออนดิ่ง ตะกั่วมักจะทำปฏิกิริยากับชาลโคเจนที่หนักกว่า ลีดซัลไฟด์เป็นอุปกรณ์กึ่งตัวนำ โฟโตคอนดักเตอร์ และเครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่มีความไวสูง อีกสอง chalcogenides คือลีดซีลีไนด์และลีดเทลลูไรด์ก็เป็นโฟโตคอนดักเตอร์เช่นกัน เป็นเรื่องผิดปกติที่สีจะอ่อนลงเมื่ออยู่กลุ่มล่าง มีการอธิบายตะกั่วไดฮาไลด์ไว้อย่างดี ซึ่งรวมถึงไดอะสเตไทด์และเฮไลด์ผสม เช่น PbFCl ความไม่ละลายสัมพัทธ์ของสารอย่างหลังเป็นพื้นฐานที่เป็นประโยชน์สำหรับการตรวจวัดฟลูออรีนแบบกราวิเมตริก ไดฟลูออไรด์เป็นสารประกอบนำไอออนของแข็งชนิดแรกที่ถูกค้นพบ (ในปี พ.ศ. 2377 โดยไมเคิล ฟาราเดย์) ไดฮาไลด์อื่นๆ จะสลายตัวเมื่อสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลตหรือแสงที่มองเห็นได้ โดยเฉพาะไดไอโอไดด์ รู้จักสารตะกั่วเทียมหลายชนิด ตะกั่ว(II) ก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนการประสานงานของเฮไลด์จำนวนมาก เช่น แอนไอออนสายโซ่ 2-, 4- และ n5n ตะกั่ว (II) ซัลเฟตไม่ละลายในน้ำ เช่นเดียวกับซัลเฟตของไอออนบวกไดวาเลนต์หนักอื่นๆ ตะกั่ว (II) ไนเตรตและตะกั่ว (II) อะซิเตตละลายได้สูงและใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบตะกั่วอื่นๆ

รู้จักสารประกอบตะกั่วอนินทรีย์ (IV) หลายชนิด และมักเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงหรือมีอยู่ในสารละลายที่เป็นกรดแก่เท่านั้น ตะกั่ว (II) ออกไซด์จะให้ออกไซด์ผสมเมื่อเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม Pb3O4 ได้รับการอธิบายว่าเป็นตะกั่ว (II,IV) ออกไซด์หรือมีโครงสร้างเป็น 2PbO·PbO2 และเป็นสารประกอบตะกั่ววาเลนซ์ผสมที่รู้จักกันดีที่สุด ตะกั่วไดออกไซด์เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงซึ่งสามารถออกซิไดซ์กรดไฮโดรคลอริกเป็นก๊าซคลอรีนได้ นี่เป็นเพราะว่า PbCl4 ที่คาดหวังที่จะผลิตนั้นไม่เสถียรและสลายตัวไปเป็น PbCl2 และ Cl2 ตามธรรมชาติ เช่นเดียวกับตะกั่วมอนอกไซด์ ตะกั่วไดออกไซด์สามารถสร้างฟองแอนไอออนได้ ลีดซัลไฟด์และลีดไดเซเลไนด์มีความเสถียรที่แรงดันสูง ตะกั่วเตตราฟลูออไรด์ซึ่งเป็นผงผลึกสีเหลือง มีความเสถียร แต่น้อยกว่าไดฟลูออไรด์ ตะกั่วเตตราคลอไรด์ (น้ำมันสีเหลือง) สลายตัวที่อุณหภูมิห้อง ตะกั่วเตตราโบรไมด์มีความคงตัวน้อยกว่า และการมีอยู่ของตะกั่วเตตระไอโอไดด์ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่

สถานะออกซิเดชันอื่น ๆ

สารประกอบตะกั่วบางชนิดมีสถานะออกซิเดชันอย่างเป็นทางการนอกเหนือจาก +4 หรือ +2 ตะกั่ว (III) สามารถผลิตได้เป็นตัวกลางระหว่างตะกั่ว (II) และตะกั่ว (IV) ในสารเชิงซ้อนทางประสาทสัมผัสขนาดใหญ่ สถานะออกซิเดชันนี้ไม่เสถียรเนื่องจากทั้งไอออนตะกั่ว (III) และสารเชิงซ้อนขนาดใหญ่กว่าที่บรรจุไอออนนั้นเป็นอนุมูล เช่นเดียวกับตะกั่ว (I) ซึ่งสามารถพบได้ในสายพันธุ์ดังกล่าว ทราบออกไซด์ผสมของตะกั่ว (II, IV) จำนวนมาก เมื่อ PbO2 ถูกทำให้ร้อนในอากาศ จะกลายเป็น Pb12O19 ที่ 293°C, Pb12O17 ที่ 351°C, Pb3O4 ที่ 374°C และสุดท้ายคือ PbO ที่ 605°C เซควิออกไซด์อีกชนิดหนึ่งคือ Pb2O3 สามารถผลิตได้ที่ความดันสูงพร้อมกับเฟสที่ไม่ใช่ปริมาณสัมพันธ์หลายเฟส โครงสร้างส่วนใหญ่แสดงโครงสร้างฟลูออไรต์ที่มีข้อบกพร่อง ซึ่งอะตอมออกซิเจนบางส่วนถูกแทนที่ด้วยช่องว่าง: PbO สามารถมองเห็นได้ว่ามีโครงสร้างนี้ โดยที่อะตอมออกซิเจนทุกชั้นที่สลับกันหายไป สถานะออกซิเดชันเชิงลบสามารถเกิดขึ้นได้ในเฟส Zintl เช่นในกรณีของ Ba2Pb โดยมีตะกั่วอย่างเป็นทางการคือตะกั่ว (-IV) หรือในกรณีของไอออนกระจุกรูปวงแหวนหรือรูปทรงหลายเหลี่ยมที่ไวต่อออกซิเจน เช่น ไอออนแบบปิรามิดแบบสามเหลี่ยมรูปสามเหลี่ยม Pb52-i โดยที่อะตอมของตะกั่ว 2 อะตอมเป็นตะกั่ว (- I) และ 3 อะตอมเป็นตะกั่ว (0) ในประจุลบดังกล่าว แต่ละอะตอมจะอยู่บนจุดยอดหลายหน้าและก่อให้เกิดอิเล็กตรอนสองตัวต่อพันธะโควาเลนต์แต่ละตัวที่ขอบของวงโคจรลูกผสม sp3 โดยอีกสองตัวที่เหลือจะเป็นคู่โดดเดี่ยวด้านนอก พวกเขาสามารถเกิดขึ้นในแอมโมเนียเหลวโดยการลดตะกั่วด้วยโซเดียม

สารประกอบออร์กาโนลีด

ตะกั่วสามารถสร้างสายโซ่หลายสายซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เหมือนกันกับคาร์บอนที่คล้ายคลึงกันที่เบากว่า ความสามารถในการทำเช่นนี้น้อยกว่ามากเนื่องจากพลังงานพันธะ Pb-Pb ต่ำกว่าพันธะ C-C สามเท่าครึ่ง ด้วยตัวมันเอง ตะกั่วสามารถสร้างพันธะระหว่างโลหะกับโลหะได้จนถึงลำดับที่สาม สำหรับคาร์บอน ตะกั่วจะสร้างสารประกอบออร์กาโนลีดที่คล้ายกันแต่มักจะมีความเสถียรน้อยกว่าสารประกอบอินทรีย์ทั่วไป (เนื่องจากพันธะ Pb-C อ่อนแอ) สิ่งนี้ทำให้เคมีออร์แกโนเมทัลลิกของตะกั่วมีวงกว้างน้อยกว่าดีบุกมาก ตะกั่วจะสร้างสารประกอบอินทรีย์ (IV) เป็นพิเศษ แม้ว่าการก่อตัวนี้จะเริ่มต้นด้วยรีเอเจนต์ตะกั่วอนินทรีย์ (II) ก็ตาม รู้จักสารประกอบออร์กาโนเลต (II) น้อยมาก ข้อยกเว้นลักษณะเฉพาะที่ดีที่สุดคือ Pb 2 และ Pb (η5-C5H5)2 อะนาล็อกตะกั่วของสารประกอบอินทรีย์ที่ง่ายที่สุดคือมีเธนคือพลัมเบน Plumbane สามารถเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาระหว่างตะกั่วโลหะกับอะตอมไฮโดรเจน อนุพันธ์อย่างง่ายสองชนิด ได้แก่ tetramethyladine และ tetraethyl alide เป็นสารประกอบออร์กาโนลีดที่รู้จักกันดีที่สุด สารประกอบเหล่านี้ค่อนข้างเสถียร: เตตราเอทิลไลด์เริ่มสลายตัวที่อุณหภูมิ 100 °C เท่านั้นหรือเมื่อสัมผัสกับแสงแดดหรือรังสีอัลตราไวโอเลต (ตะกั่วเตตราฟีนิลมีความเสถียรทางความร้อนมากกว่า โดยสลายตัวที่ 270 °C) เมื่อใช้โลหะโซเดียม ตะกั่วจะก่อตัวเป็นโลหะผสมที่เท่ากัน ซึ่งทำปฏิกิริยากับอัลคิลเฮไลด์เพื่อสร้างสารประกอบออร์กาโนเมทัลลิก เช่น เตตระเอทิลอะไลด์ ธรรมชาติของการออกซิไดซ์ของสารประกอบออร์กาโนเมทัลลิกหลายชนิดยังถูกนำมาใช้ประโยชน์อีกด้วย เช่น ลีดเตตระอะซีเตตเป็นสารออกซิเดชันที่สำคัญในห้องปฏิบัติการในเคมีอินทรีย์ และมีการผลิตเตตระเอทิลอะไลด์ในปริมาณที่มากกว่าสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกอื่นๆ สารประกอบอินทรีย์อื่นๆ มีความเสถียรทางเคมีน้อยกว่า สำหรับสารประกอบอินทรีย์หลายชนิดไม่มีสารตะกั่วอะนาล็อก

แหล่งกำเนิดและความชุก

ในที่ว่าง

ปริมาณตะกั่วต่ออนุภาคในระบบสุริยะคือ 0.121 ppm (ส่วนในพันล้านส่วน) ตัวเลขนี้สูงกว่าแพลตตินัมสองเท่าครึ่ง สูงกว่าปรอท 8 เท่า และสูงกว่าทองคำ 17 เท่า ปริมาณตะกั่วในจักรวาลเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เนื่องจากอะตอมที่หนักที่สุด (ซึ่งทั้งหมดไม่เสถียร) ค่อยๆ สลายตัวเป็นตะกั่ว ปริมาณตะกั่วในระบบสุริยะเพิ่มขึ้นประมาณ 0.75% นับตั้งแต่ก่อตัวเมื่อ 4.5 พันล้านปีก่อน ตารางความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปของระบบสุริยะแสดงให้เห็นว่าตะกั่ว แม้ว่าจะมีเลขอะตอมค่อนข้างสูง แต่ก็มีปริมาณมากกว่าธาตุอื่นๆ ส่วนใหญ่ที่มีเลขอะตอมมากกว่า 40 ตะกั่วในยุคแรกเริ่มซึ่งประกอบด้วยไอโซโทป ตะกั่ว-204, ตะกั่ว-206, ตะกั่ว-207, และตะกั่ว -208- ส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นผ่านกระบวนการจับนิวตรอนซ้ำๆ ที่เกิดขึ้นในดวงดาว โหมดการถ่ายภาพหลักสองโหมดคือกระบวนการ s และ r ในกระบวนการ s (s ย่อมาจาก slow) การจับจะถูกแยกออกเป็นปีหรือหลายทศวรรษ ส่งผลให้นิวเคลียสที่มีความเสถียรน้อยกว่าได้รับการสลายตัวของบีตา นิวเคลียสที่เสถียรของแทลเลียม-203 สามารถจับนิวตรอนและกลายเป็นแทลเลียม-204 สารนี้ผ่านการสลายเบต้า ทำให้ได้ตะกั่ว-204 ที่เสถียร เมื่อจับนิวตรอนอีกตัวหนึ่ง มันก็จะกลายเป็นตะกั่ว-205 ซึ่งมีครึ่งชีวิตประมาณ 15 ล้านปี การกักขังเพิ่มเติมนำไปสู่การก่อตัวของตะกั่ว-206, ตะกั่ว-207 และตะกั่ว-208 เมื่อมีการจับนิวตรอนอีกตัวหนึ่ง ตะกั่ว-208 จะกลายเป็นตะกั่ว-209 ซึ่งจะสลายตัวไปเป็นบิสมัท-209 อย่างรวดเร็ว เมื่อมีการจับนิวตรอนอีกตัวหนึ่ง บิสมัท-209 จะกลายเป็นบิสมัท-210 ซึ่งบีตาสลายตัวเป็นพอโลเนียม-210 และอัลฟาสลายตัวเป็นตะกั่ว-206 วงจรจึงสิ้นสุดที่ตะกั่ว-206, ตะกั่ว-207, ตะกั่ว-208 และบิสมัท-209 ในกระบวนการ r (r ย่อมาจาก "เร็ว") การจับเกิดขึ้นเร็วกว่าที่นิวเคลียสจะสลายตัวได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นของนิวตรอนสูง เช่น ซูเปอร์โนวาหรือการรวมตัวกันของดาวนิวตรอนสองดวง ฟลักซ์นิวตรอนอาจมีค่าได้ประมาณ 1,022 นิวตรอนต่อตารางเซนติเมตรต่อวินาที กระบวนการ R ไม่ได้ก่อให้เกิดโอกาสในการขายมากเท่ากับกระบวนการ s มันมีแนวโน้มที่จะหยุดเมื่อนิวเคลียสที่อุดมด้วยนิวตรอนมีถึง 126 นิวตรอน ณ จุดนี้ นิวตรอนจะอยู่ในเปลือกเต็มในนิวเคลียสของอะตอม และจะยากขึ้นที่จะมีนิวตรอนเพิ่มมากขึ้น เมื่อฟลักซ์นิวตรอนลดลง นิวเคลียสบีตาของพวกมันจะสลายตัวเป็นไอโซโทปเสถียรของออสเมียม อิริเดียม และแพลตตินัม

บนพื้น

ตะกั่วจัดอยู่ในประเภท chalcophile ตามการจำแนกประเภทของ Goldschmidt ซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นร่วมกับกำมะถัน ไม่ค่อยพบในรูปแบบโลหะตามธรรมชาติ แร่ธาตุตะกั่วหลายชนิดค่อนข้างเบา และตลอดประวัติศาสตร์ของโลก แร่ยังคงอยู่ในเปลือกโลกแทนที่จะจมลึกลงไปภายในโลก สิ่งนี้อธิบายถึงระดับตะกั่วในเปลือกไม้ที่ค่อนข้างสูง 14 ppm; เป็นธาตุที่มีมากที่สุดลำดับที่ 38 ในเยื่อหุ้มสมอง แร่ธาตุตะกั่วหลักคือกาลีนา (PbS) ซึ่งส่วนใหญ่พบในแร่สังกะสี แร่ธาตุตะกั่วอื่นๆ ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกาลีนาในทางใดทางหนึ่ง บูแลงไรต์ Pb5Sb4S11 เป็นซัลไฟด์ผสมที่ได้มาจากกาลีนา anglesite, PbSO4 เป็นผลิตภัณฑ์ของกาลีนาออกซิเดชัน; และแร่ซีรูไซต์หรือตะกั่วขาว PbCO3 เป็นผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายกาลีนา สารหนู ดีบุก พลวง เงิน ทอง ทองแดง และบิสมัทเป็นสิ่งเจือปนทั่วไปในแร่ธาตุตะกั่ว ทรัพยากรชั้นนำของโลกเกิน 2 พันล้านตัน มีการค้นพบสารตะกั่วสำรองที่สำคัญในออสเตรเลีย จีน ไอร์แลนด์ เม็กซิโก เปรู โปรตุเกส รัสเซีย และสหรัฐอเมริกา ปริมาณสำรองทั่วโลก - ทรัพยากรที่สามารถสกัดได้ในเชิงเศรษฐกิจ - มีจำนวน 89 ล้านตันในปี 2558 โดย 35 ล้านตันอยู่ในออสเตรเลีย 15.8 ล้านตันในจีน และ 9.2 ล้านตันในรัสเซีย ความเข้มข้นของตะกั่วโดยทั่วไปในพื้นหลังจะต้องไม่เกิน 0.1 μg/m3 ในบรรยากาศ 100 มก./กก. ในดิน; และ 5 ไมโครกรัม/ลิตรในน้ำจืดและน้ำทะเล

นิรุกติศาสตร์

คำภาษาอังกฤษสมัยใหม่ "lead" มีต้นกำเนิดแบบดั้งเดิม มาจากภาษาอังกฤษยุคกลางและภาษาอังกฤษโบราณ (มีเครื่องหมายยาวเหนือสระ "e" แสดงว่าเสียงสระของตัวอักษรนั้นยาว) คำภาษาอังกฤษเก่ามาจากคำดั้งเดิมดั้งเดิม *lauda- (“lead”) ที่สร้างขึ้นใหม่ตามสมมุติฐาน ตามทฤษฎีทางภาษาศาสตร์ที่เป็นที่ยอมรับคำนี้ "ให้กำเนิด" แก่ลูกหลานในภาษาดั้งเดิมหลายภาษาที่มีความหมายเหมือนกันทุกประการ ต้นกำเนิดของภาษาดั้งเดิมดั้งเดิม *lauda ไม่ชัดเจนในชุมชนภาษาศาสตร์ ตามสมมติฐานข้อหนึ่ง คำนี้มาจากภาษาอินโด-ยูโรเปียนดั้งเดิม *lAudh- (“lead”) สมมติฐานอีกประการหนึ่งคือคำนี้ยืมมาจากภาษาเซลติกดั้งเดิม *ɸloud-io- ("lead") คำนี้เกี่ยวข้องกับภาษาละติน Plumbum ซึ่งทำให้ธาตุมีสัญลักษณ์ทางเคมี Pb คำว่า *ɸloud-io- อาจเป็นต้นกำเนิดของภาษาเจอร์แมนิกดั้งเดิม *bliwa- (ซึ่งแปลว่า "ตะกั่ว") ซึ่งมาจากภาษาเยอรมัน Blei ชื่อขององค์ประกอบทางเคมีไม่เกี่ยวข้องกับคำกริยาที่สะกดเหมือนกัน ซึ่งมาจากภาษาเจอร์แมนิกดั้งเดิม *layijan- (“to lead”)

เรื่องราว

ความเป็นมาและประวัติศาสตร์ยุคแรก

ลูกปัดโลหะตะกั่วที่มีอายุย้อนกลับไปถึง 7,000-6,500 ปีก่อนคริสตกาล ที่พบในเอเชียไมเนอร์อาจเป็นตัวอย่างแรกของการถลุงโลหะ ในเวลานั้นตะกั่วมีการใช้น้อย (ถ้ามี) เนื่องจากมีความนุ่มนวลและมีลักษณะหมองคล้ำ สาเหตุหลักสำหรับการแพร่กระจายของการผลิตสารตะกั่วคือการเชื่อมโยงกับเงิน ซึ่งสามารถผลิตได้โดยการเผากาลีนา (แร่ตะกั่วทั่วไป) ชาวอียิปต์โบราณเป็นกลุ่มแรกที่ใช้สารตะกั่วในเครื่องสำอาง ซึ่งแพร่กระจายไปยังกรีกโบราณและที่อื่นๆ ชาวอียิปต์อาจใช้ตะกั่วเป็นตัวถ่วงในอวนจับปลาและทำเครื่องเคลือบ แก้ว เครื่องเคลือบ และเครื่องประดับ อารยธรรมต่างๆ ใน ​​Fertile Crescent ใช้ตะกั่วเป็นสื่อในการเขียน เป็นสกุลเงิน และในการก่อสร้าง ตะกั่วถูกใช้ในราชสำนักของจีนโบราณเป็นยากระตุ้น เป็นสกุลเงิน และเป็นยาคุมกำเนิด ในอารยธรรมลุ่มแม่น้ำสินธุและเมโสอเมริกา มีการใช้ตะกั่วเพื่อสร้างพระเครื่อง ชาวแอฟริกาตะวันออกและแอฟริกาใต้ใช้ตะกั่วในการวาดลวด

ยุคคลาสสิก

เนื่องจากเงินถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุตกแต่งและเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยน เงินฝากตะกั่วจึงเริ่มมีขึ้นในเอเชียไมเนอร์ตั้งแต่ 3,000 ปีก่อนคริสตกาล ต่อมามีการพัฒนาแหล่งสะสมตะกั่วในภูมิภาคอีเจียนและลอเรียน ทั้งสามภูมิภาคนี้ควบคุมการผลิตตะกั่วที่ขุดร่วมกันจนกระทั่งประมาณ 1200 ปีก่อนคริสตกาล ตั้งแต่ปี 2000 ปีก่อนคริสตกาล ชาวฟินีเซียนได้ทำงานในเหมืองของคาบสมุทรไอบีเรีย ภายในปี 1600 ปีก่อนคริสตกาล การทำเหมืองตะกั่วมีอยู่ในไซปรัส กรีซ และซิซิลี การขยายอาณาเขตของโรมในยุโรปและทะเลเมดิเตอร์เรเนียน ตลอดจนการพัฒนาเหมืองแร่ ทำให้พื้นที่นี้กลายเป็นแหล่งผลิตตะกั่วรายใหญ่ที่สุดในยุคคลาสสิก โดยมีการผลิตต่อปีถึง 80,000 ตัน เช่นเดียวกับรุ่นก่อนๆ ชาวโรมันได้รับตะกั่วโดยส่วนใหญ่เป็นผลพลอยได้จากการถลุงเงิน ผู้ผลิตชั้นนำ ได้แก่ ยุโรปกลาง อังกฤษ คาบสมุทรบอลข่าน กรีซ อนาโตเลีย และสเปน คิดเป็น 40% ของการผลิตสารตะกั่วทั่วโลก ตะกั่วถูกนำมาใช้ทำท่อน้ำในจักรวรรดิโรมัน คำภาษาละตินสำหรับโลหะนี้คือ Plumbum เป็นที่มาของคำว่า Plumbing ในภาษาอังกฤษ ความง่ายในการจัดการและความต้านทานต่อการกัดกร่อนของโลหะได้นำไปสู่การใช้อย่างแพร่หลายในการใช้งานอื่นๆ รวมถึงยา วัสดุมุงหลังคา สกุลเงิน และยุทโธปกรณ์ นักเขียนในยุคนั้น เช่น Cato the Elder, Columella และ Pliny the Elder แนะนำภาชนะสำหรับเตรียมสารให้ความหวานและสารกันบูดที่เติมลงในไวน์และอาหาร ตะกั่วให้รสชาติที่น่าพึงพอใจเนื่องจากการก่อตัวของ "น้ำตาลตะกั่ว" (lead(II) acetate) ในขณะที่ภาชนะทองแดงหรือทองแดงอาจทำให้อาหารมีรสขมเนื่องจากการก่อตัวของ verdigris โลหะนี้เป็นวัสดุที่พบได้บ่อยที่สุด ในสมัยโบราณคลาสสิกและเหมาะสมที่จะอ้างถึงยุคนำ (โรมัน) ตะกั่วถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในหมู่ชาวโรมันเช่นเดียวกับพลาสติกสำหรับเรา Vitruvius นักเขียนชาวโรมันรายงานว่าอันตรายที่ตะกั่วอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพและนักเขียนสมัยใหม่ก็มี แนะนำว่าพิษจากสารตะกั่วมีบทบาทสำคัญในการเสื่อมถอยของจักรวรรดิโรมัน [l] นักวิจัยคนอื่นๆ ได้วิพากษ์วิจารณ์คำกล่าวอ้างดังกล่าว โดยชี้ให้เห็นว่า การปวดท้องไม่ได้ทั้งหมดมีสาเหตุมาจากพิษจากสารตะกั่ว ตามการวิจัยทางโบราณคดี ท่อตะกั่วของโรมัน เพิ่มระดับสารตะกั่วในน้ำประปา แต่ผลกระทบดังกล่าว "ไม่น่าจะเป็นอันตรายจริงๆ" ผู้ที่ตกเป็นเหยื่อของพิษตะกั่วเริ่มถูกเรียกว่า "ดาวเสาร์" เพื่อเป็นเกียรติแก่บิดาผู้น่ากลัวของเทพเจ้าดาวเสาร์ เมื่อเชื่อมโยงกับสิ่งนี้ ตะกั่วจึงถือเป็น "บิดา" ของโลหะทั้งหมด สถานภาพในสังคมโรมันต่ำเพราะเข้าถึงได้ง่ายและราคาถูก

ความสับสนกับดีบุกและพลวง

ในยุคคลาสสิก (และแม้กระทั่งก่อนศตวรรษที่ 17) ดีบุกมักไม่แตกต่างจากตะกั่ว โดยชาวโรมันเรียกว่า Lead Plumbum Nigrum (“ตะกั่วดำ”) และ Tin Plumbum Candidum (“ตะกั่วสีอ่อน”) การเชื่อมโยงระหว่างตะกั่วและดีบุกสามารถตรวจสอบได้ในภาษาอื่น ๆ คำว่า "olovo" ในภาษาเช็กหมายถึง "ตะกั่ว" แต่ในภาษารัสเซีย olovo ที่เกี่ยวข้องหมายถึง "ดีบุก" นอกจากนี้ ตะกั่วมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับพลวง: ทั้งสององค์ประกอบมักเกิดขึ้นในรูปของซัลไฟด์ (กาลีนาและสติบไนต์) มักจะอยู่รวมกัน พลินีเขียนผิดว่า stibnite ผลิตตะกั่วแทนพลวงเมื่อถูกความร้อน ในประเทศต่างๆ เช่น ตุรกี และอินเดีย ชื่อเปอร์เซียดั้งเดิมสำหรับพลวงเรียกว่า พลวงซัลไฟด์ หรือ ตะกั่วซัลไฟด์ และในบางภาษา เช่น รัสเซีย เรียกว่า พลวง

ยุคกลางและยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา

การขุดสารตะกั่วในยุโรปตะวันตกลดลงหลังจากการล่มสลายของจักรวรรดิโรมันตะวันตก โดยที่อาระเบียไอบีเรียเป็นภูมิภาคเดียวที่มีผลผลิตตะกั่วจำนวนมาก การผลิตตะกั่วมากที่สุดพบได้ในเอเชียใต้และตะวันออก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในจีนและอินเดีย ซึ่งการทำเหมืองตะกั่วเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในยุโรป การผลิตสารตะกั่วเริ่มฟื้นตัวในศตวรรษที่ 11 และ 12 เท่านั้น โดยมีการใช้ตะกั่วอีกครั้งสำหรับมุงหลังคาและท่อ ตั้งแต่ศตวรรษที่ 13 มีการใช้ตะกั่วเพื่อสร้างกระจกสี ในประเพณีการเล่นแร่แปรธาตุของยุโรปและอาหรับ ตะกั่ว (สัญลักษณ์ของดาวเสาร์ในประเพณีของยุโรป) ถือเป็นโลหะฐานที่ไม่บริสุทธิ์ ซึ่งเมื่อแยก ทำให้บริสุทธิ์ และปรับสมดุลส่วนที่เป็นส่วนประกอบ ก็สามารถเปลี่ยนให้เป็นทองคำบริสุทธิ์ได้ ในช่วงเวลานี้ มีการใช้สารตะกั่วเพื่อปนเปื้อนไวน์มากขึ้น ห้ามใช้ไวน์ดังกล่าวในปี 1498 ตามคำสั่งของสมเด็จพระสันตะปาปาเนื่องจากถือว่าไม่เหมาะที่จะใช้ในพิธีกรรมศักดิ์สิทธิ์ แต่ยังคงเมาอยู่ซึ่งนำไปสู่การเป็นพิษครั้งใหญ่จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 ตะกั่วเป็นวัสดุสำคัญในชิ้นส่วนของแท่นพิมพ์ ซึ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นราวๆ ปี 1440 พนักงานพิมพ์สูดฝุ่นตะกั่วเป็นประจำ ทำให้เกิดพิษจากสารตะกั่ว อาวุธปืนถูกประดิษฐ์ขึ้นในช่วงเวลาเดียวกัน และตะกั่ว แม้จะมีราคาแพงกว่าเหล็ก แต่ก็กลายเป็นวัสดุหลักในการผลิตกระสุน กระบอกปืนเหล็กมีอันตรายน้อยกว่า มีความหนาแน่นสูงกว่า (ซึ่งช่วยให้รักษาความเร็วได้ดีขึ้น) และจุดหลอมเหลวที่ต่ำกว่าทำให้ผลิตกระสุนได้ง่ายขึ้นเนื่องจากสามารถผลิตโดยใช้ไฟฟืนได้ ตะกั่วในรูปแบบของเครื่องปั้นดินเผาเวนิสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องสำอางในหมู่ขุนนางยุโรปตะวันตก เนื่องจากใบหน้าที่ขาวซีดถือเป็นสัญลักษณ์ของความสุภาพเรียบร้อย ต่อมาการปฏิบัติดังกล่าวได้ขยายไปสู่วิกผมและอายไลเนอร์สีขาว และหายไปในช่วงการปฏิวัติฝรั่งเศสในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 เท่านั้น แฟชั่นที่คล้ายกันนี้ปรากฏในญี่ปุ่นในศตวรรษที่ 18 พร้อมกับการถือกำเนิดของเกอิชา ซึ่งเป็นธรรมเนียมปฏิบัติที่ดำเนินมาตลอดศตวรรษที่ 20 “ใบหน้าที่ขาวเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนถึงคุณธรรมของผู้หญิงญี่ปุ่น” และโดยทั่วไปแล้วตะกั่วก็ถูกนำมาใช้เป็นสารฟอกขาว

นอกยุโรปและเอเชีย

ในโลกใหม่ สารตะกั่วเริ่มเกิดขึ้นไม่นานหลังจากการมาถึงของผู้ตั้งถิ่นฐานชาวยุโรป การผลิตสารตะกั่วที่บันทึกไว้เร็วที่สุดนั้นเกิดขึ้นในปี 1621 ในอาณานิคมเวอร์จิเนียของอังกฤษ สิบสี่ปีหลังจากการก่อตั้ง ในออสเตรเลีย เหมืองแห่งแรกที่เปิดโดยชาวอาณานิคมในทวีปนี้คือเหมืองชั้นนำในปี 1841 ในแอฟริกา การทำเหมืองและการถลุงตะกั่วเป็นที่รู้จักใน Benue-Taure และลุ่มน้ำคองโกตอนล่าง ซึ่งตะกั่วถูกใช้เพื่อการค้ากับชาวยุโรปและเป็นสกุลเงินในศตวรรษที่ 17 นานก่อนการแย่งชิงแอฟริกา

การปฏิวัติอุตสาหกรรม

ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 18 การปฏิวัติอุตสาหกรรมเกิดขึ้นในอังกฤษ และต่อมาในทวีปยุโรปและสหรัฐอเมริกา นี่เป็นครั้งแรกที่อัตราการผลิตสารตะกั่วทั่วโลกเกินกว่าที่โรม สหราชอาณาจักรเป็นผู้ผลิตตะกั่วชั้นนำ อย่างไรก็ตาม ได้สูญเสียสถานะนี้ไปในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 เนื่องจากเหมืองหมดสิ้นลงและการพัฒนาเหมืองตะกั่วในเยอรมนี สเปน และสหรัฐอเมริกา ภายในปี 1900 สหรัฐอเมริกาเป็นผู้นำของโลกในด้านการผลิตสารตะกั่ว และประเทศอื่นๆ ที่ไม่ใช่ยุโรป เช่น แคนาดา เม็กซิโก และออสเตรเลีย ได้เริ่มการผลิตสารตะกั่วอย่างมีนัยสำคัญ การผลิตนอกยุโรปเพิ่มขึ้น ความต้องการตะกั่วส่วนสำคัญคืองานประปาและสี—สีตะกั่วถูกนำมาใช้เป็นประจำในสมัยนั้น ในช่วงเวลานี้ ผู้คนจำนวนมากขึ้น (ชนชั้นแรงงาน) สัมผัสกับโลหะและมีกรณีพิษจากสารตะกั่วเพิ่มมากขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบของการบริโภคสารตะกั่วต่อร่างกาย ตะกั่วได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นอันตรายเมื่ออยู่ในรูปควันมากกว่าโลหะแข็ง พบความเชื่อมโยงระหว่างพิษจากสารตะกั่วกับโรคเกาต์ แพทย์ชาวอังกฤษ อัลเฟรด บาริง การ์รอด ตั้งข้อสังเกตว่า 1 ใน 3 ของผู้ป่วยโรคเกาต์เป็นช่างประปาและศิลปิน นอกจากนี้ยังมีการศึกษาผลกระทบของการสัมผัสสารตะกั่วเรื้อรัง รวมถึงความผิดปกติทางจิตในศตวรรษที่ 19 กฎหมายฉบับแรกที่มุ่งลดพิษจากสารตะกั่วในโรงงานถูกนำมาใช้ในทศวรรษที่ 1870 และ 1880 ในสหราชอาณาจักร

เวลาใหม่

หลักฐานเพิ่มเติมของภัยคุกคามที่เกิดจากตะกั่วถูกค้นพบในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 กลไกของอันตรายเป็นที่เข้าใจได้ดีขึ้น และมีการบันทึกข้อมูลภาวะตาบอดจากสารตะกั่ว ประเทศต่างๆ ในยุโรปและสหรัฐอเมริกาได้เริ่มมีความพยายามที่จะลดปริมาณสารตะกั่วที่ผู้คนพบเจอ สหราชอาณาจักรเริ่มมีการตรวจสอบภาคบังคับในโรงงานในปี พ.ศ. 2421 และแต่งตั้งผู้ตรวจสุขภาพโรงงานคนแรกในปี พ.ศ. 2441 เป็นผลให้มีรายงานการลดลง 25 เท่าในกรณีพิษจากสารตะกั่วตั้งแต่ปี 1900 ถึง 1944 การที่มนุษย์ได้รับสารตะกั่วครั้งใหญ่ครั้งสุดท้ายคือการเติมเตตระเอทิลอีเทอร์ลงในน้ำมันเบนซินเพื่อใช้เป็นสารป้องกันการน็อค ซึ่งเป็นแนวทางปฏิบัติที่เริ่มขึ้นในสหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2464 และจะค่อยๆ ยุติลงในสหรัฐอเมริกาและสหภาพยุโรปภายในปี 2000 ประเทศในยุโรปส่วนใหญ่สั่งห้ามสีตะกั่ว ซึ่งมักใช้เพื่อความทึบแสงและกันน้ำสำหรับการตกแต่งภายในภายในปี 1930 ผลกระทบมีนัยสำคัญ: ในช่วงไตรมาสสุดท้ายของศตวรรษที่ 20 เปอร์เซ็นต์ของผู้ที่มีระดับสารตะกั่วในเลือดมากเกินไปลดลงจากมากกว่าสามในสี่ของประชากรสหรัฐอเมริกาเหลือเพียงมากกว่าสองเปอร์เซ็นต์ ผลิตภัณฑ์หลักในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 คือแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ซึ่งไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ในทันที ตั้งแต่ปี 1960 ถึง 1990 การผลิตหลักในกลุ่ม Western Bloc เพิ่มขึ้นหนึ่งในสาม ส่วนแบ่งการผลิตสารตะกั่วทั่วโลกของ Eastern Bloc เพิ่มขึ้นสามเท่าจาก 10% เป็น 30% ในช่วงปี 1950 ถึง 1990 โดยสหภาพโซเวียตเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดของโลกในช่วงกลางทศวรรษ 1970 และ 1980 และจีนเริ่มการผลิตสารตะกั่วอย่างกว้างขวางในช่วงปลายทศวรรษที่ 20 -th ศตวรรษ. ซึ่งแตกต่างจากประเทศคอมมิวนิสต์ในยุโรป จีนส่วนใหญ่เป็นประเทศที่ไม่ใช่อุตสาหกรรมในช่วงกลางศตวรรษที่ 20; ในปี 2547 จีนแซงหน้าออสเตรเลียในฐานะผู้ผลิตชั้นนำรายใหญ่ที่สุด เช่นเดียวกับอุตสาหกรรมในยุโรป ตะกั่วมีผลกระทบด้านลบต่อสุขภาพในประเทศจีน

การผลิต

การผลิตสารตะกั่วกำลังเพิ่มขึ้นทั่วโลกเนื่องจากการใช้ในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ผลิตภัณฑ์มีสองประเภทหลัก: ผลิตภัณฑ์หลักจากแร่; และรองจากเศษเหล็ก ในปี 2557 มีการผลิตตะกั่ว 4.58 ล้านตันจากการผลิตขั้นปฐมภูมิ และ 5.64 ล้านตันจากการผลิตขั้นทุติยภูมิ ในปีนี้ ผู้ผลิตตะกั่วเข้มข้นที่ขุดได้สามอันดับแรกนำโดยจีน ออสเตรเลีย และสหรัฐอเมริกา ผู้ผลิตตะกั่วบริสุทธิ์สามอันดับแรกนำโดยจีน สหรัฐอเมริกา และเกาหลีใต้ ตามรายงานของสมาคมผู้เชี่ยวชาญด้านโลหะระหว่างประเทศในปี 2010 ปริมาณตะกั่วทั้งหมดที่ใช้สะสม ปล่อย หรือกระจายออกสู่สิ่งแวดล้อมในระดับโลกต่อหัวคือ 8 กิโลกรัม ปริมาณนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในประเทศที่พัฒนาแล้ว (20-150 กิโลกรัมต่อหัว) มากกว่าในประเทศที่พัฒนาน้อยกว่า (1-4 กิโลกรัมต่อหัว) กระบวนการผลิตสำหรับตะกั่วหลักและรองมีความคล้ายคลึงกัน ปัจจุบันโรงงานผลิตหลักบางแห่งกำลังเสริมการดำเนินงานด้วยแผ่นตะกั่ว ซึ่งเป็นแนวโน้มที่มีแนวโน้มจะเพิ่มขึ้นในอนาคต ด้วยวิธีการผลิตที่เหมาะสม สารตะกั่วรองจะแยกไม่ออกจากสารตะกั่วหลัก เศษโลหะจากการค้าการก่อสร้างมักจะค่อนข้างสะอาดและสามารถหลอมใหม่ได้โดยไม่จำเป็นต้องถลุง แม้ว่าบางครั้งจะต้องทำการกลั่นก็ตาม ดังนั้นการผลิตตะกั่วทุติยภูมิจึงมีราคาถูกกว่าในแง่ของความต้องการพลังงานมากกว่าการผลิตตะกั่วปฐมภูมิ ซึ่งมักจะอยู่ที่ 50% หรือมากกว่านั้น

พื้นฐาน

แร่ตะกั่วส่วนใหญ่มีเปอร์เซ็นต์ตะกั่วต่ำ (แร่คุณภาพสูงมีปริมาณตะกั่วโดยทั่วไปอยู่ที่ 3-8%) ซึ่งจะต้องทำให้เข้มข้นเพื่อสกัด ในระหว่างการประมวลผลเบื้องต้น แร่มักจะผ่านการบด การแยกของแข็ง การบด การลอยฟอง และทำให้แห้ง สารเข้มข้นที่ได้ซึ่งมีตะกั่ว 30-80% โดยน้ำหนัก (ปกติ 50-60%) จะถูกแปลงเป็นโลหะตะกั่ว (ไม่บริสุทธิ์) มีสองวิธีหลักในการทำเช่นนี้: กระบวนการสองขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการยิง ตามด้วยการนำออกจากเตาถลุงเหล็ก โดยดำเนินการในภาชนะที่แยกจากกัน หรือกระบวนการโดยตรงที่การสกัดสารเข้มข้นเกิดขึ้นในภาชนะเดียว วิธีหลังกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น แม้ว่าวิธีแรกยังคงมีนัยสำคัญก็ตาม

กระบวนการสองขั้นตอน

ขั้นแรก ซัลไฟด์เข้มข้นจะถูกคั่วในอากาศเพื่อออกซิไดซ์ลีดซัลไฟด์: 2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 ความเข้มข้นดั้งเดิมไม่ใช่ลีดซัลไฟด์บริสุทธิ์ และการคั่วทำให้เกิดลีดออกไซด์และส่วนผสมของซัลเฟตและซิลิเกตของตะกั่วและ โลหะอื่น ๆ ที่มีอยู่ในแร่ ตะกั่วออกไซด์ดิบนี้จะถูกรีดิวซ์ในเตาอบโค้กให้เป็นโลหะ (ที่ไม่บริสุทธิ์อีกครั้ง): 2 PbO + C → Pb + CO2 สิ่งเจือปนส่วนใหญ่เป็นสารหนู พลวง บิสมัท สังกะสี ทองแดง เงิน และทอง สารที่ละลายจะถูกบำบัดในเตาสะท้อนกลับด้วยอากาศ ไอน้ำ และซัลเฟอร์ ซึ่งจะออกซิไดซ์สิ่งเจือปน ยกเว้นเงิน ทอง และบิสมัท สารปนเปื้อนที่ถูกออกซิไดซ์จะลอยอยู่ที่ด้านบนของส่วนที่หลอมละลายและถูกขจัดออกไป เงินและทองที่เป็นโลหะจะถูกกำจัดออกและนำกลับมาใช้ใหม่อย่างประหยัดผ่านกระบวนการ Parkes ซึ่งจะมีการเติมสังกะสีเข้าไปในตะกั่ว สังกะสีละลายเงินและทอง ซึ่งทั้งสองอย่างนี้สามารถแยกและนำกลับมาใช้ใหม่ได้หากไม่ผสมตะกั่ว ตะกั่วที่หลุดออกมาจะถูกปลดปล่อยด้วยบิสมัทโดยวิธี Betterton-Kroll โดยบำบัดด้วยแคลเซียมและแมกนีเซียมที่เป็นโลหะ ตะกรันที่มีบิสมัทที่เกิดขึ้นสามารถลบออกได้ ตะกั่วที่บริสุทธิ์มากสามารถหาได้จากการบำบัดตะกั่วที่หลอมละลายด้วยไฟฟ้าโดยใช้กระบวนการ Betts แอโนดตะกั่วที่ไม่บริสุทธิ์และแคโทดตะกั่วบริสุทธิ์จะถูกใส่ไว้ในอิเล็กโทรไลต์ลีดฟลูออโรซิลิเกต (PbSiF6) หลังจากใช้ศักย์ไฟฟ้าแล้ว ตะกั่วที่ไม่บริสุทธิ์ที่ขั้วบวกจะละลายและเกาะอยู่บนแคโทด เหลือสิ่งเจือปนส่วนใหญ่ไว้ในสารละลาย

กระบวนการโดยตรง

ในกระบวนการนี้ จะได้ก้อนตะกั่วและตะกรันโดยตรงจากสารตะกั่วเข้มข้น ตะกั่วซัลไฟด์เข้มข้นถูกละลายในเตาเผาและออกซิไดซ์จนเกิดเป็นตะกั่วมอนอกไซด์ คาร์บอน (โค้กหรือก๊าซถ่านหิน) จะถูกเติมเข้าไปในประจุหลอมเหลวพร้อมกับฟลักซ์ ดังนั้นตะกั่วมอนนอกไซด์จึงถูกรีดิวซ์เป็นโลหะตะกั่วที่อยู่ตรงกลางของตะกรันที่อุดมด้วยตะกั่วมอนนอกไซด์ ตะกั่วมากถึง 80% ในอาหารสัตว์ที่มีความเข้มข้นสูงสามารถรับได้ในรูปของแท่งโลหะ ส่วนที่เหลืออีก 20% ก่อให้เกิดตะกรันที่อุดมไปด้วยตะกั่วมอนนอกไซด์ สำหรับวัตถุดิบคุณภาพต่ำ สารตะกั่วทั้งหมดสามารถออกซิไดซ์เป็นตะกรันคุณภาพสูงได้ โลหะตะกั่วยังผลิตจากตะกรันคุณภาพสูง (25-40%) โดยการเผาไหม้หรือการฉีดเชื้อเพลิงใต้ทะเล เตาไฟฟ้าเสริม หรือทั้งสองวิธีรวมกัน

ทางเลือก

การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปในเรื่องกระบวนการทำเหมืองตะกั่วที่สะอาดขึ้นและใช้พลังงานน้อยลง ข้อเสียเปรียบหลักคือสูญเสียตะกั่วมากเกินไปเนื่องจากของเสียหรือวิธีการอื่นส่งผลให้มีปริมาณกำมะถันสูงในโลหะตะกั่วที่เกิดขึ้น การสกัดด้วยวิธีไฮโดรเมทัลโลหการ โดยจุ่มขั้วบวกของตะกั่วที่ไม่บริสุทธิ์ลงในอิเล็กโทรไลต์และตะกั่วบริสุทธิ์สะสมอยู่บนแคโทด เป็นวิธีการที่อาจเป็นไปได้

วิธีรอง

การหลอมละลายซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการผลิตขั้นปฐมภูมิมักถูกข้ามไปในระหว่างการผลิตขั้นที่สอง สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อโลหะตะกั่วเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างมีนัยสำคัญเท่านั้น กระบวนการนี้คล้ายกับกระบวนการสกัดเบื้องต้นในเตาถลุงเหล็กหรือเตาเผาแบบหมุน โดยความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญคือความแปรปรวนของผลผลิตที่มากขึ้น กระบวนการถลุงตะกั่วเป็นวิธีการที่ทันสมัยกว่าซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นส่วนขยายของการผลิตขั้นต้นได้ กากแบตเตอรี่จากแบตเตอรี่กรดตะกั่วที่ใช้แล้วจะกำจัดกำมะถันโดยการบำบัดด้วยด่าง จากนั้นนำไปบำบัดในเตาเผาถ่านหินโดยมีออกซิเจนอยู่ ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของตะกั่วที่ไม่บริสุทธิ์ โดยพลวงเป็นสารเจือปนที่พบบ่อยที่สุด การรีไซเคิลตะกั่วทุติยภูมินั้นคล้ายคลึงกับการประมวลผลตะกั่วปฐมภูมิ กระบวนการกลั่นบางอย่างอาจถูกข้ามไป ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ผ่านกระบวนการและการปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้น โดยบิสมัทและเงินเป็นสารเจือปนที่ยอมรับกันมากที่สุด แหล่งที่มาของตะกั่วสำหรับการกำจัด แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นแหล่งที่สำคัญที่สุด ท่อตะกั่ว แผ่นชีท และปลอกสายเคเบิลก็มีความสำคัญเช่นกัน

การใช้งาน

ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่นิยม กราไฟท์ในดินสอไม้ไม่เคยทำจากตะกั่วเลย เมื่อดินสอถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้เป็นเครื่องมือในการพันกราไฟท์ กราไฟท์ชนิดใดชนิดหนึ่งที่ใช้เรียกว่าเจตมูลเพลิง (หมายถึงตะกั่วหรือหุ่นตะกั่ว)

แบบฟอร์มประถมศึกษา

โลหะตะกั่วมีคุณสมบัติเชิงกลที่เป็นประโยชน์หลายประการ รวมถึงความหนาแน่นสูง จุดหลอมเหลวต่ำ ความเหนียว และความเฉื่อยสัมพัทธ์ โลหะหลายชนิดมีความเหนือกว่าตะกั่วในบางแง่มุม แต่โดยทั่วไปแล้วโลหะเหล่านี้จะมีปริมาณน้อยกว่าและสกัดจากแร่ได้ยากกว่า ความเป็นพิษของสารตะกั่วได้นำไปสู่การเลิกใช้บางส่วน ตะกั่วถูกนำมาใช้ทำกระสุนตั้งแต่การประดิษฐ์ในยุคกลาง ตะกั่วมีราคาไม่แพง จุดหลอมเหลวที่ต่ำหมายความว่ากระสุนปืนขนาดเล็กสามารถหล่อได้โดยใช้อุปกรณ์ทางเทคนิคน้อยที่สุด นอกจากนี้ ตะกั่วยังมีความหนาแน่นมากกว่าโลหะทั่วไปอื่นๆ ซึ่งช่วยให้รักษาความเร็วได้ดีขึ้น มีการหยิบยกข้อกังวลว่ากระสุนตะกั่วที่ใช้ล่าสัตว์อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ความหนาแน่นสูงและความต้านทานการกัดกร่อนได้ถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่เกี่ยวข้องจำนวนหนึ่ง ตะกั่วถูกใช้เป็นกระดูกงูบนเรือ น้ำหนักของมันทำให้สามารถถ่วงดุลการเหวี่ยงของลมบนใบเรือได้ เนื่องจากมีความหนาแน่นสูง จึงใช้ปริมาตรเพียงเล็กน้อยและลดความสามารถในการกันน้ำได้ ตะกั่วถูกใช้ในการดำน้ำเพื่อต่อต้านความสามารถของนักดำน้ำในการลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ ในปี 1993 ฐานของหอเอนเมืองปิซาได้รับความเสถียรด้วยตะกั่ว 600 ตัน เนื่องจากทนทานต่อการกัดกร่อน ตะกั่วจึงถูกใช้เป็นปลอกป้องกันสำหรับสายเคเบิลใต้น้ำ ตะกั่วถูกใช้ในสถาปัตยกรรม แผ่นตะกั่วถูกใช้เป็นวัสดุมุงหลังคา วัสดุหุ้ม แผ่นปิด รางน้ำและข้อต่อรางน้ำ และเชิงเทินหลังคา เครือเถาตะกั่วถูกใช้เป็นวัสดุตกแต่งเพื่อยึดแผ่นตะกั่ว ตะกั่วยังคงใช้ในการสร้างรูปปั้นและประติมากรรม ในอดีตมักใช้ตะกั่วเพื่อถ่วงล้อรถ ด้วยเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อม การใช้งานนี้จึงถูกยุติลง ตะกั่วจะถูกเติมลงในโลหะผสมทองแดง เช่น ทองเหลืองและทองแดง เพื่อปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปและการหล่อลื่น เนื่องจากแทบไม่ละลายในทองแดง ตะกั่วจึงก่อตัวเป็นก้อนแข็งและมีข้อบกพร่องทั่วทั้งโลหะผสม เช่น ขอบเขตของเกรน ในความเข้มข้นต่ำและยังเป็นสารหล่อลื่น ทรงกลมจะป้องกันการเกิดเศษในระหว่างการทำงานของโลหะผสม จึงช่วยเพิ่มความสามารถในการแปรรูปได้ ตลับลูกปืนใช้โลหะผสมทองแดงที่มีความเข้มข้นของตะกั่วสูงกว่า ตะกั่วช่วยหล่อลื่นและทองแดงช่วยรองรับน้ำหนัก เนื่องจากมีความหนาแน่น เลขอะตอม และความสามารถในการขึ้นรูปสูง ตะกั่วจึงถูกใช้เป็นอุปสรรคในการดูดซับเสียง การสั่นสะเทือน และรังสี ลีดไม่มีความถี่เรโซแนนซ์ตามธรรมชาติ และด้วยเหตุนี้ แผ่นลีดจึงถูกใช้เป็นชั้นกันเสียงในผนัง พื้น และเพดานของสตูดิโอเสียง ไปป์ออร์แกนิกมักทำจากโลหะผสมตะกั่วผสมกับดีบุกในปริมาณที่แตกต่างกันเพื่อควบคุมโทนเสียงของแต่ละท่อ ตะกั่วเป็นวัสดุป้องกันรังสีที่ใช้ในวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์และในกล้องเอ็กซ์เรย์: รังสีแกมมาถูกดูดซับโดยอิเล็กตรอน อะตอมของตะกั่วถูกอัดแน่นและมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูง เลขอะตอมสูงหมายความว่ามีอิเล็กตรอนจำนวนมากต่ออะตอม ตะกั่วหลอมเหลวถูกใช้เป็นสารหล่อเย็นสำหรับเครื่องปฏิกรณ์เร็วแบบระบายความร้อนด้วยตะกั่ว การใช้ตะกั่วมากที่สุดถูกพบเมื่อต้นศตวรรษที่ 21 ในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ปฏิกิริยาในแบตเตอรี่ระหว่างตะกั่ว ลีดไดออกไซด์ และกรดซัลฟิวริกทำให้เกิดแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ สารตะกั่วในแบตเตอรี่ไม่ได้สัมผัสกับผู้คนโดยตรง ดังนั้นจึงมีอันตรายจากสารพิษน้อยกว่า ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ที่มีแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้รับการติดตั้งเป็นกิโลวัตต์และเมกะวัตต์ในออสเตรเลีย ญี่ปุ่น และสหรัฐอเมริกาในการควบคุมความถี่ การปรับพลังงานแสงอาทิตย์ให้เรียบ และการใช้งานอื่นๆ แบตเตอรี่เหล่านี้มีความหนาแน่นของพลังงานและประสิทธิภาพการปล่อยประจุต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่มีราคาถูกกว่ามาก ตะกั่วใช้ในสายไฟแรงสูงเป็นวัสดุเปลือกเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของน้ำระหว่างฉนวนกันความร้อน การใช้งานดังกล่าวลดลงเมื่อสารตะกั่วหมดไป บางประเทศยังลดการใช้สารตะกั่วในบัดกรีอิเล็กทรอนิกส์เพื่อลดของเสียที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ตะกั่วเป็นหนึ่งในสามโลหะที่ใช้ในการทดสอบ Oddy สำหรับวัสดุในพิพิธภัณฑ์ ซึ่งช่วยตรวจจับกรดอินทรีย์ อัลดีไฮด์ และก๊าซกรด

การเชื่อมต่อ

สารประกอบตะกั่วถูกใช้เป็นหรือในสารแต่งสี สารออกซิไดซ์ พลาสติก เทียน แก้ว และเซมิคอนดักเตอร์ สีย้อมที่มีสารตะกั่วถูกนำมาใช้ในการเคลือบเซรามิกและแก้ว โดยเฉพาะสีแดงและสีเหลือง ตะกั่ว tetraacetate และตะกั่วไดออกไซด์ถูกใช้เป็นตัวออกซิไดซ์ในเคมีอินทรีย์ ตะกั่วมักใช้ในการเคลือบพีวีซีบนสายไฟ สามารถใช้รักษาไส้เทียนเพื่อให้การเผาไหม้ยาวนานและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น เนื่องจากความเป็นพิษของสารตะกั่ว ผู้ผลิตในยุโรปและอเมริกาเหนือจึงใช้ทางเลือกอื่น เช่น สังกะสี แก้วตะกั่วประกอบด้วยตะกั่วออกไซด์ 12-28% โดยจะเปลี่ยนลักษณะทางแสงของกระจกและลดการส่งผ่านรังสีไอออไนซ์ สารกึ่งตัวนำตะกั่ว เช่น ลีดเทลลูไรด์ ลีดเซเลไนด์ และลีดแอนติโมไนด์ ถูกนำมาใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์และเครื่องตรวจจับอินฟราเรด

ผลกระทบทางชีวภาพและสิ่งแวดล้อม

ผลกระทบทางชีวภาพ

ตะกั่วไม่มีบทบาททางชีววิทยาที่พิสูจน์แล้ว ความชุกในร่างกายมนุษย์โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 120 มก. ในผู้ใหญ่ ความชุกของโลหะหนักมีมากกว่าสังกะสี (2,500 มก.) และเหล็ก (4,000 มก.) เท่านั้น เกลือตะกั่วจะถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก ตะกั่วจำนวนเล็กน้อย (1%) จะถูกเก็บไว้ในกระดูก ส่วนที่เหลือจะถูกขับออกทางปัสสาวะและอุจจาระเป็นเวลาหลายสัปดาห์หลังการสัมผัส เด็กจะสามารถกำจัดสารตะกั่วออกจากร่างกายได้เพียงประมาณหนึ่งในสามเท่านั้น การได้รับสารตะกั่วเรื้อรังสามารถนำไปสู่การสะสมทางชีวภาพของสารตะกั่วได้

ความเป็นพิษ

ตะกั่วเป็นโลหะที่มีพิษร้ายแรง (หากสูดดมหรือกินเข้าไป) ซึ่งส่งผลกระทบต่อเกือบทุกอวัยวะและระบบในร่างกายมนุษย์ ที่ระดับในอากาศ 100 มก./ลบ.ม. ก่อให้เกิดอันตรายต่อชีวิตและแขนขาทันที สารตะกั่วจะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดอย่างรวดเร็ว สาเหตุหลักของความเป็นพิษคือมีแนวโน้มที่จะรบกวนการทำงานที่เหมาะสมของเอนไซม์ โดยจับกับหมู่ซัลไฮดริลที่พบในเอนไซม์หลายชนิด หรือโดยการเลียนแบบและแทนที่โลหะอื่นๆ ที่ทำหน้าที่เป็นโคแฟคเตอร์ในปฏิกิริยาของเอนไซม์หลายชนิด ในบรรดาโลหะหลักที่ทำปฏิกิริยากับตะกั่ว ได้แก่ แคลเซียม เหล็ก และสังกะสี โดยทั่วไปแคลเซียมและธาตุเหล็กในระดับสูงจะช่วยป้องกันพิษจากสารตะกั่วได้บางส่วน ระดับต่ำทำให้เกิดความอ่อนแอเพิ่มขึ้น

ผลกระทบ

ตะกั่วอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อสมองและไตและอาจทำให้เสียชีวิตได้ในที่สุด เช่นเดียวกับแคลเซียม ตะกั่วสามารถข้ามอุปสรรคในเลือดและสมองได้ มันทำลายเปลือกไมอีลินของเซลล์ประสาท ลดจำนวน ขัดขวางวิถีการส่งผ่านของระบบประสาท และลดการเติบโตของเซลล์ประสาท อาการของโรคพิษจากสารตะกั่ว ได้แก่ โรคไต ปวดท้องเป็นตะคริว และอาจทำให้นิ้วมือ ข้อมือ หรือข้อเท้าอ่อนแรงได้ ความดันโลหิตต่ำจะเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะในวัยกลางคนและผู้สูงอายุ ซึ่งอาจทำให้เกิดภาวะโลหิตจางได้ ในสตรีมีครรภ์ การได้รับสารตะกั่วในระดับสูงอาจทำให้แท้งได้ การได้รับสารตะกั่วในระดับสูงอย่างต่อเนื่องแสดงให้เห็นว่าสามารถลดการเจริญพันธุ์ในผู้ชายได้ ในสมองของเด็กที่กำลังพัฒนา สารตะกั่วจะรบกวนการก่อตัวของไซแนปส์ในเปลือกสมอง การพัฒนาทางเคมีประสาท (รวมถึงสารสื่อประสาท) และการจัดระเบียบของช่องไอออน การได้รับสารตะกั่วในเด็กตั้งแต่เนิ่นๆ มีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการรบกวนการนอนหลับและความง่วงนอนตอนกลางวันที่มากเกินไปในวัยเด็ก ระดับสารตะกั่วในเลือดสูงสัมพันธ์กับความล่าช้าในวัยแรกรุ่นในเด็กผู้หญิง การเพิ่มขึ้นและลดลงของการสัมผัสกับสารตะกั่วในอากาศจากการเผาไหม้ของสารตะกั่วเตตระเอทิลในน้ำมันเบนซินในช่วงศตวรรษที่ 20 มีความสัมพันธ์กับอัตราการก่ออาชญากรรมที่เพิ่มขึ้นและลดลงในอดีต อย่างไรก็ตาม สมมติฐานนี้ไม่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป

การรักษา

การรักษาพิษจากสารตะกั่วมักเกี่ยวข้องกับการให้ยาไดเมอร์คาโพรลและซัคซิเมอร์ กรณีเฉียบพลันอาจต้องใช้แคลเซียมไดโซเดียมเอเดเทต ซึ่งเป็นแคลเซียมคีเลตของเกลือโซเดียมเอทิลีนไดเอมีนเตตร้าอะซิติก (EDTA) ตะกั่วมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับตะกั่วมากกว่าแคลเซียม ทำให้ตะกั่วถูกคีเลตโดยการเผาผลาญและขับออกทางปัสสาวะ เหลือแคลเซียมที่ไม่เป็นอันตราย

แหล่งที่มาของอิทธิพล

การสัมผัสสารตะกั่วเป็นปัญหาระดับโลก เนื่องจากการขุดและการถลุงสารตะกั่วเป็นเรื่องปกติในหลายประเทศทั่วโลก พิษจากสารตะกั่วมักเกิดจากการกินอาหารหรือน้ำที่ปนเปื้อนสารตะกั่ว และมักเกิดจากการกลืนดิน ฝุ่น หรือสีที่มีสารตะกั่วปนเปื้อนโดยไม่ได้ตั้งใจ ผลิตภัณฑ์น้ำทะเลอาจมีสารตะกั่วหากน้ำสัมผัสกับน้ำอุตสาหกรรม ผักและผลไม้สามารถปนเปื้อนได้ด้วยสารตะกั่วในดินที่ปลูกในปริมาณมาก ดินสามารถปนเปื้อนได้จากการสะสมของอนุภาคจากตะกั่วในท่อ สีตะกั่ว และการปล่อยสารตกค้างจากน้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่ว การใช้ตะกั่วในท่อน้ำเป็นปัญหาในพื้นที่ที่มีน้ำอ่อนหรือเป็นกรด น้ำกระด้างก่อตัวเป็นชั้นที่ไม่ละลายน้ำในท่อ ในขณะที่น้ำอ่อนและเป็นกรดจะละลายท่อตะกั่ว คาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในน้ำที่ขนส่งสามารถนำไปสู่การก่อตัวของตะกั่วไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้ น้ำที่มีออกซิเจนสามารถละลายตะกั่วได้เช่นเดียวกับตะกั่ว (II) ไฮดรอกไซด์ การดื่มน้ำอาจทำให้เกิดปัญหาสุขภาพเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากความเป็นพิษของสารตะกั่วที่ละลายอยู่ ยิ่งน้ำกระด้างก็ยิ่งมีไบคาร์บอเนตและแคลเซียมซัลเฟตมากขึ้น และภายในท่อก็จะถูกเคลือบด้วยชั้นป้องกันของตะกั่วคาร์บอเนตหรือตะกั่วซัลเฟตมากขึ้น การกลืนกินสารตะกั่วเป็นสาเหตุหลักของการสัมผัสสารตะกั่วในเด็ก เมื่อสีแตกตัว มันจะหลุดลอกออก บดเป็นฝุ่น จากนั้นเข้าสู่ร่างกายโดยการสัมผัสมือหรืออาหาร น้ำ หรือแอลกอฮอล์ที่ปนเปื้อน การกลืนกินยาพื้นบ้านบางชนิดอาจส่งผลให้ได้รับสารตะกั่วหรือสารประกอบตะกั่ว การสูดดมเป็นช่องทางที่สำคัญอันดับสองในการสัมผัสสารตะกั่ว รวมถึงสำหรับผู้สูบบุหรี่และโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ปฏิบัติงานที่เป็นหัวหน้า ควันบุหรี่ประกอบด้วยสารกัมมันตภาพรังสีตะกั่ว-210 รวมถึงสารพิษอื่นๆ สารตะกั่วที่สูดเข้าไปเกือบทั้งหมดจะถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย สำหรับการบริหารช่องปาก อัตราคือ 20-70% โดยเด็กดูดซับสารตะกั่วมากกว่าผู้ใหญ่ การสัมผัสทางผิวหนังอาจมีนัยสำคัญสำหรับผู้ที่ทำงานกับสารประกอบตะกั่วอินทรีย์จำนวนจำกัด อัตราการดูดซึมสารตะกั่วเข้าสู่ผิวหนังจะลดลงสำหรับสารตะกั่วอนินทรีย์

นิเวศวิทยา

การสกัด การผลิต การใช้ และการกำจัดตะกั่วและผลิตภัณฑ์ของบริษัทได้ก่อให้เกิดมลภาวะที่สำคัญต่อดินและน้ำของโลก การปล่อยสารตะกั่วในชั้นบรรยากาศอยู่ที่จุดสูงสุดในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรม และระยะเวลาของสารตะกั่วในน้ำมันเบนซินอยู่ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 ความเข้มข้นของตะกั่วที่สูงขึ้นยังคงมีอยู่ในดินและตะกอนในพื้นที่หลังอุตสาหกรรมและในเมือง การปล่อยก๊าซเรือนกระจกทางอุตสาหกรรม รวมถึงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้ถ่านหิน ยังคงดำเนินต่อไปในหลายส่วนของโลก ตะกั่วสามารถสะสมในดิน โดยเฉพาะดินที่มีอินทรียวัตถุสูง ซึ่งคงอยู่เป็นเวลาหลายร้อยถึงหลายพันปี มันสามารถแทนที่โลหะอื่น ๆ ในพืชและสามารถสะสมบนพื้นผิวได้ ซึ่งจะทำให้การสังเคราะห์ด้วยแสงช้าลงและป้องกันการเติบโตหรือฆ่าพวกมัน มลพิษในดินและพืชส่งผลกระทบต่อจุลินทรีย์และสัตว์ สัตว์ที่ได้รับผลกระทบมีความสามารถในการสังเคราะห์เซลล์เม็ดเลือดแดงลดลง ทำให้เกิดภาวะโลหิตจาง วิธีการวิเคราะห์เพื่อระบุสารตะกั่วในสิ่งแวดล้อม ได้แก่ วิธีสเปกโตรโฟโตเมทรี การเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ อะตอมสเปกโทรสโกปี และวิธีการเคมีไฟฟ้า อิเล็กโทรดคัดเลือกไอออนจำเพาะได้รับการพัฒนาโดยใช้ไอโอโนฟอร์ S, S"-เมทิลีนบิส (N, N-ไดไอโซบิวทิล ไดไทโอคาร์บาเมต)

ข้อจำกัดและการฟื้นตัว

ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 การใช้สารตะกั่วมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ในสหรัฐอเมริกา กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมกำลังลดหรือเลิกการใช้สารตะกั่วในผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่แบตเตอรี่ รวมถึงน้ำมันเบนซิน สี สารบัดกรี และระบบน้ำ อุปกรณ์ควบคุมฝุ่นละอองสามารถใช้ในโรงไฟฟ้าถ่านหินเพื่อรวบรวมการปล่อยสารตะกั่ว การใช้ตะกั่วยังถูกจำกัดเพิ่มเติมโดยคำสั่งจำกัดสารอันตรายของสหภาพยุโรป การใช้กระสุนตะกั่วเพื่อการล่าสัตว์และการยิงกีฬาถูกห้ามในประเทศเนเธอร์แลนด์เมื่อปี 1993 ส่งผลให้การปล่อยสารตะกั่วลดลงอย่างมากจาก 230 ตันในปี 1990 เหลือ 47.5 ตันในปี 1995 ในสหรัฐอเมริกา หน่วยงานด้านความปลอดภัยและอาชีวอนามัยได้กำหนดขีดจำกัดการสัมผัสสารตะกั่วจากการทำงานที่ 0.05 มก./ลบ.ม. ตลอดวันทำงาน 8 ชั่วโมง; สิ่งนี้ใช้กับตะกั่วที่เป็นโลหะ สารประกอบตะกั่วอนินทรีย์ และสบู่ตะกั่ว สถาบันความปลอดภัยและอาชีวอนามัยแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาแนะนำว่าความเข้มข้นของสารตะกั่วในเลือดต่ำกว่า 0.06 มก. ต่อเลือด 100 กรัม ตะกั่วอาจยังคงเกิดขึ้นในระดับที่เป็นอันตรายในเซรามิก ไวนิล (ใช้สำหรับบุท่อและฉนวนสายไฟฟ้า) และทองเหลืองจีน บ้านเก่าๆ อาจยังมีสีตะกั่วอยู่ สีตะกั่วสีขาวได้ยุติลงในประเทศอุตสาหกรรมแล้ว แต่ยังมีการใช้สีตะกั่วสีเหลืองอยู่ การขจัดสีเก่าด้วยการขัดจะทำให้เกิดฝุ่นที่สามารถสูดเข้าไปได้

Lead (ภาษาอังกฤษ Lead, French Plomb, German Blei) เป็นที่รู้จักมาตั้งแต่สหัสวรรษที่ 3 - 2 ก่อนคริสต์ศักราช ในเมโสโปเตเมีย อียิปต์ และประเทศโบราณอื่นๆ ที่ใช้อิฐก้อนใหญ่ (แท่งโลหะ) รูปปั้นเทพเจ้าและกษัตริย์ แมวน้ำ และของใช้ในครัวเรือนต่างๆ บรอนซ์ทำจากตะกั่วเช่นเดียวกับแท็บเล็ตสำหรับเขียนด้วยวัตถุแข็งและแหลมคม ในเวลาต่อมา ชาวโรมันเริ่มทำท่อน้ำจากตะกั่ว ในสมัยโบราณ ตะกั่วมีความเกี่ยวข้องกับดาวเสาร์ และมักถูกเรียกว่าดาวเสาร์ ในยุคกลาง เนื่องจากตะกั่วมีน้ำหนักมาก ตะกั่วจึงมีบทบาทพิเศษในการเล่นแร่แปรธาตุ และได้รับการยกย่องว่าสามารถเปลี่ยนเป็นทองคำได้อย่างง่ายดาย จนกระทั่งถึงศตวรรษที่ 17 ตะกั่วมักสับสนกับดีบุก ในภาษาสลาฟโบราณเรียกว่าดีบุก ชื่อนี้ได้รับการเก็บรักษาไว้ในภาษาเช็กสมัยใหม่ (Olovo) ชื่อกรีกโบราณสำหรับตะกั่วอาจเกี่ยวข้องกับบางพื้นที่ นักปรัชญาบางคนเปรียบเทียบชื่อกรีกกับภาษาละติน Plumbum และโต้แย้งว่าคำหลังนี้ประกอบขึ้นจาก mlumbum คนอื่น ๆ ชี้ให้เห็นว่าทั้งสองชื่อนี้มาจากภาษาสันสกฤต bahu-mala (สกปรกมาก); ในศตวรรษที่ 17 แยกความแตกต่างระหว่างอัลบั้ม Plumbum (ตะกั่วขาว เช่น ดีบุก) และ Plumbum nigrum (ตะกั่วดำ) ในวรรณกรรมการเล่นแร่แปรธาตุ ลีดมีหลายชื่อ ซึ่งบางชื่อเป็นความลับ บางครั้งนักเล่นแร่แปรธาตุแปลชื่อภาษากรีกว่าเจตมูลเพลิง - แร่ตะกั่ว ภาษาเยอรมัน Blei มักจะไม่ได้มาจาก Lat Plumbum แม้จะมีความสอดคล้องที่ชัดเจนและจาก blio ของเยอรมันโบราณ (bliw) และ bleivas ของลิทัวเนียที่เกี่ยวข้อง (เบาชัดเจน) แต่ก็ไม่น่าเชื่อถือมากนัก ชื่อ Blei มีความเกี่ยวข้องกับภาษาอังกฤษ ตะกั่วและเดนมาร์กลูด

Lead (Plumbum) Pb - องค์ประกอบของกลุ่ม IV ของช่วงที่ 6 ของระบบธาตุของ D.I. Mendeleev หมายเลข 82 น้ำหนักอะตอม 207.19

ตะกั่วพื้นเมืองเป็นของหายาก แร่ธาตุที่สำคัญที่สุดคือกาลีนา (ความมันวาวของตะกั่ว) PbS ตะกั่วเป็นโลหะสีเทาอ่อน อ่อนตัวได้ และเหนียวได้ ในอากาศจะถูกปกคลุมอย่างรวดเร็วด้วยชั้นออกไซด์บางๆ เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม ในซีรีย์แรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้า ตะกั่วจะอยู่ข้างหน้าไฮโดรเจนทันที แสดงความจุ 2+ และ 4+ สารประกอบตะกั่วรูปสี่เหลี่ยมมีความเสถียรน้อยกว่ามาก กรดไฮโดรคลอริกและซัลฟิวริกเจือจางแทบไม่มีผลกระทบต่อตะกั่ว เนื่องจาก PbCl2 และ PbS04 มีความสามารถในการละลายต่ำ ละลายได้ง่ายในกรดไนตริก ตะกั่วก็เหมือนกับไฮดรอกไซด์ที่ละลายในด่างและเกิดไอออนดิ่งพลูไบท์ สารประกอบตะกั่วที่ละลายน้ำได้ทั้งหมดเป็นพิษ ตะกั่วทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น (ที่ความเข้มข้นมากกว่า 80%) เพื่อสร้างไฮโดรซัลเฟต Pb(HSO4)2 ที่ละลายน้ำได้ และในกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นที่ร้อน การละลายจะมาพร้อมกับการก่อตัวของคลอไรด์เชิงซ้อน H4PbCl6

เมื่อมีออกซิเจน ตะกั่วก็จะละลายในกรดอินทรีย์จำนวนหนึ่งด้วย การออกฤทธิ์ของกรดอะซิติกทำให้เกิดอะซิเตต Pb(CH2COO)2 ที่ละลายได้ง่าย (ชื่อโบราณคือ “น้ำตาลตะกั่ว”) ตะกั่วยังละลายได้อย่างเห็นได้ชัดในกรดฟอร์มิก ซิตริก และทาร์ทาริก ความสามารถในการละลายของตะกั่วในกรดอินทรีย์ก่อนหน้านี้อาจนำไปสู่พิษได้หากเตรียมอาหารในจานที่บรรจุกระป๋องหรือบัดกรีด้วยตะกั่ว เกลือตะกั่วที่ละลายน้ำได้ (ไนเตรตและอะซิเตต) ในน้ำไฮโดรไลซ์:

Pb(NO3)2 + H2O Pb(OH)NO3 + HNO3

เมื่อถูกความร้อน ตะกั่วจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ซัลเฟอร์ และฮาโลเจน ดังนั้นในการทำปฏิกิริยากับคลอรีน PbCl4 tetrachloride จึงเกิดขึ้น - ของเหลวสีเหลืองที่ควันในอากาศเนื่องจากการไฮโดรไลซิสและเมื่อถูกความร้อนจะสลายตัวเป็น PbCl2 และ Cl2 (เฮไลด์ PbBr4 และ PbI4 ไม่มีอยู่จริง เนื่องจาก Pb(IV) เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงที่จะออกซิไดซ์แอนไอออนของโบรไมด์และไอโอไดด์) ตะกั่วบดละเอียดมีคุณสมบัติในการเผาไหม้โดยไวไฟ - มันจะลุกลามขึ้นไปในอากาศ ด้วยการให้ความร้อนตะกั่วหลอมเหลวเป็นเวลานาน ตะกั่วจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีเหลืองออกไซด์ PbO (ลิธาร์จของตะกั่ว) จากนั้น (เมื่อมีอากาศเข้าถึงได้ดี) จะกลายเป็นตะกั่วสีแดง Pb3O4 หรือ 2PbO·PbO2 สารประกอบนี้ยังถือได้ว่าเป็นเกลือตะกั่วของกรดออร์โธลีด Pb2 ด้วยความช่วยเหลือของตัวออกซิไดซ์ที่แรง เช่น สารฟอกขาว สารประกอบตะกั่ว (II) ก็สามารถออกซิไดซ์เป็นไดออกไซด์ได้:

Pb(CH3COO)2 + Ca(ClO)Cl + H2O ® PbO2 + CaCl2 + 2CH3COOH

ไดออกไซด์ยังเกิดขึ้นเมื่อตะกั่วแดงได้รับการบำบัดด้วยกรดไนตริก:

Pb3O4 + 4HNO3 ® PbO2 + 2Pb(NO3)2 + 2H2O.

หากบราวน์ไดออกไซด์ได้รับความร้อนอย่างแรง ที่อุณหภูมิประมาณ 300° C ก็จะกลายเป็น Pb2O3 สีส้ม (PbO PbO2) ที่อุณหภูมิ 400° C เป็น Pb3O4 สีแดง และสูงกว่า 530° C จะกลายเป็น PbO สีเหลือง (การสลายตัวจะมาพร้อมกับการปล่อยของ ออกซิเจน)

อนุพันธ์ของสารตะกั่วอินทรีย์เป็นของเหลวไม่มีสีและเป็นพิษสูง หนึ่งในวิธีการสังเคราะห์คือการกระทำของอัลคิลเฮไลด์บนโลหะผสมตะกั่ว-โซเดียม:

4C2H5Cl + 4PbNa ® (C2H5)4Pb + 4NaCl + 3Pb

การออกฤทธิ์ของ HCl ที่เป็นก๊าซสามารถกำจัดอัลคิลเรดิคัลตัวแล้วตัวเล่าจากตะกั่วที่ถูกทดแทนด้วยสารเตตระ โดยแทนที่พวกมันด้วยคลอรีน สารประกอบ R4Pb จะสลายตัวเมื่อถูกความร้อนจนกลายเป็นฟิล์มบางๆ ของโลหะบริสุทธิ์ การสลายตัวของตะกั่วเตตราเมทิลนี้ถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดอายุการใช้งานของอนุมูลอิสระ

2.2 แร่วิทยาตะกั่ว

แร่ธาตุตะกั่ว

มีแร่ธาตุมากกว่า 150 ชนิดที่มีตะกั่วในปริมาณที่แตกต่างกัน มีเพียงกาลีนาและเซรัสไซต์เท่านั้นที่มีความสำคัญทางอุตสาหกรรม

กาเลนาเป็นแร่ธาตุตะกั่วที่พบมากที่สุด สูตรทางเคมีของมันคือ PbS มักประกอบด้วยเงิน บิสมัท พลวง สารหนู และองค์ประกอบอื่น ๆ ที่เป็นสิ่งสกปรก พันธุ์กาลีนา - ซีลีเนียมกาลีนา (กาลีนาที่มีสิ่งเจือปนซีลีเนียม), svinchak - กาลีนาเนื้อละเอียดที่เป็นของแข็ง

กาเลนาเป็นแร่ธาตุตะกั่วหลักที่สำคัญที่สุด ในเปลือกโลก มักก่อตัวขึ้นระหว่างการตกตะกอนจากสารละลายน้ำร้อน (ของเหลว) กาเลนาบนพื้นผิวจะสลายตัว (กัดกร่อนทางเคมี) ภายใต้อิทธิพลของอากาศและน้ำ เป็นผลให้แร่ธาตุอื่น ๆ เกิดขึ้นเนื่องจากกาลีนา: คาร์บอเนต - เซรัสไซต์และแองเกิลไซต์, ออกไซด์ - ลิธาร์จและตะกั่วแดง, ฟอสเฟตและอาร์เซเนตธรรมชาติทางเคมีและวานาเดตที่คล้ายกับฟอสเฟต - ไพโรมอร์ไฟต์, วานาดิไนต์, มิเมเทไซต์และอื่น ๆ

Cerussite (PbCO3.) หลังกาลีนาถือเป็นแร่ตะกั่วที่สำคัญที่สุด แร่มักพบอยู่ในรูปของของแข็งและมีมวลเม็ดน้อยกว่าสีขาวสีเทาสกปรกหรือสีเทา Cerussite เป็นแร่ธาตุจากภายนอกทั่วไปที่เกิดขึ้นในเขตออกซิเดชันของคราบตะกั่ว และในที่นี้มันก่อตัวเป็น pseudomorphs ของกาลีนา แองเกิลไซต์ และแร่ธาตุตะกั่วอื่น ๆ Pseudomorphoses ของ pyromorphite และ litharge (PbO) เป็นที่รู้จักจาก Cerussite

ไพโรมอร์ไฟต์ Pb53Cl ไพโรมอร์ไฟต์เป็นแร่ธาตุภายนอกทั่วไปที่เกิดขึ้นในเขตออกซิเดชันของคราบตะกั่ว ที่นี่มันมักจะก่อตัวเป็น pseudomorphs ตามแนวกาลีนา และการแทนที่จะเริ่มขึ้นในส่วนภายในของผลึก Pseudomorphoses ของ pyromorphite หลังจาก Cerussite ก็ถูกสังเกตเช่นกัน

มุมไซต์ Pb. Anglesite เป็นแร่ภายนอกทั่วไป ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาระหว่างสารละลายที่พื้นผิวกับแร่ตะกั่วปฐมภูมิ ซึ่งส่วนใหญ่มักเกิดกับกาลีนาในปฏิกิริยานี้

ตะกั่วเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่สหัสวรรษที่ 3 - 2 ก่อนคริสต์ศักราช ในเมโสโปเตเมีย อียิปต์ และประเทศโบราณอื่นๆ ที่ใช้อิฐก้อนใหญ่ (แท่งโลหะ) รูปปั้นเทพเจ้าและกษัตริย์ แมวน้ำ และของใช้ในครัวเรือนต่างๆ บรอนซ์ทำจากตะกั่วเช่นเดียวกับแท็บเล็ตสำหรับเขียนด้วยวัตถุแข็งและแหลมคม ในเวลาต่อมา ชาวโรมันเริ่มทำท่อน้ำจากตะกั่ว ในสมัยโบราณ ตะกั่วมีความเกี่ยวข้องกับดาวเสาร์ และมักถูกเรียกว่าดาวเสาร์ ในยุคกลาง เนื่องจากตะกั่วมีน้ำหนักมาก ตะกั่วจึงมีบทบาทพิเศษในการเล่นแร่แปรธาตุ และได้รับการยกย่องว่าสามารถเปลี่ยนเป็นทองคำได้อย่างง่ายดาย

อยู่ในธรรมชาติได้รับ:

ปริมาณในเปลือกโลกอยู่ที่ 1.6·10 -3% โดยน้ำหนัก ตะกั่วพื้นเมืองเป็นของหายาก ประเภทของหินที่พบนั้นค่อนข้างกว้าง: ตั้งแต่หินตะกอนไปจนถึงหินที่รุกล้ำอุลตร้ามาฟิค ส่วนใหญ่พบอยู่ในรูปของซัลไฟด์ (PbS - ความแวววาวของตะกั่ว)
การผลิตตะกั่วจากความแวววาวของตะกั่วจะดำเนินการโดยการถลุงด้วยปฏิกิริยาการเผา: ขั้นแรก ประจุจะถูกเผาโดยไม่สมบูรณ์ (ที่ 500-600°C) ในระหว่างนั้นส่วนหนึ่งของซัลไฟด์จะกลายเป็นออกไซด์และซัลเฟต:
2PbS + 3O 2 = 2PbO + 2SO 2 PbS + 2O 2 = PbSO 4
จากนั้นให้ทำความร้อนต่อไปการจ่ายอากาศจะหยุดลง ในกรณีนี้ ซัลไฟด์ที่เหลือจะทำปฏิกิริยากับออกไซด์และซัลเฟต เกิดเป็นตะกั่วโลหะ:
PbS + 2PbO = 3Pb + SO 2 PbS + PbSO 4 = 2Pb + 2SO 2

คุณสมบัติทางกายภาพ:

โลหะชนิดหนึ่งที่นิ่มที่สุด ใช้มีดตัดได้ง่าย โดยปกติจะปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์สีเทาสกปรกที่มีความหนาไม่มากก็น้อยเมื่อตัดจะเผยให้เห็นพื้นผิวมันวาวซึ่งจะจางหายไปตามกาลเวลาในอากาศ ความหนาแน่น - 11.3415 g/cm 3 (ที่ 20°C) จุดหลอมเหลว - 327.4°C จุดเดือด - 1,740°C

คุณสมบัติทางเคมี:

ที่อุณหภูมิสูง ตะกั่วจะเกิดสารประกอบประเภท PbX 2 กับฮาโลเจน ไม่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับไนโตรเจน เมื่อถูกความร้อนด้วยซัลเฟอร์จะเกิด PbS ซัลไฟด์ และถูกออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจนเป็น PbO
ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน ตะกั่วจะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำที่อุณหภูมิห้อง แต่เมื่อสัมผัสกับไอน้ำร้อน จะเกิดเป็นตะกั่วออกไซด์และไฮโดรเจน ในชุดของแรงดันไฟฟ้า ตะกั่วจะอยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน แต่จะไม่แทนที่ไฮโดรเจนจากเจือจาง HCl และ H 2 SO 4 เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเกินของ H 2 ที่ปล่อยออกมาบนตะกั่ว รวมถึงเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์ม ของเกลือที่ละลายได้น้อยบนพื้นผิวโลหะ ปกป้องโลหะจากกรดออกฤทธิ์เพิ่มเติม
เมื่อถูกความร้อน ตะกั่วจะละลายในกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น ทำให้เกิด Pb(HSO 4) 2 และ H 2 [PbCl 4 ] ตามลำดับ กรดไนตริก เช่นเดียวกับกรดอินทรีย์บางชนิด (เช่น กรดซิตริก) ละลายตะกั่วเพื่อสร้างเกลือ Pb(II) ตะกั่วยังทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลเข้มข้น:
Pb + 8HNO 3 (ดิล., ฮ.) = 3Pb(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Pb + 3H 2 SO 4 (>80%) = Pb(H SO 4) 2 + SO 2 + 2H 2 O
Pb + 2NaON (เข้มข้น) + 2H 2 O = นา 2 + H 2
สารประกอบตะกั่วที่พบมากที่สุดคือสารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชัน: +2 และ +4

การเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุด:

ตะกั่วออกไซด์- ด้วยออกซิเจน ตะกั่วจะสร้างสารประกอบจำนวนหนึ่ง Pb 2 O, PbO, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, PbO 2 โดยส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นแอมโฟเทอริก ส่วนใหญ่ทาสีแดง เหลือง ดำ และน้ำตาล
ตะกั่ว (II) ออกไซด์- รบีโอ. สีแดง (อุณหภูมิต่ำ ก- การดัดแปลงลิทาร์จ) หรือสีเหลือง (อุณหภูมิสูง ข- การดัดแปลง มัสสิโกต) มีความเสถียรทางความร้อน พวกมันทำปฏิกิริยาได้แย่มากกับน้ำและสารละลายแอมโมเนีย มันแสดงคุณสมบัติแอมโฟเทอริกและทำปฏิกิริยากับกรดและด่าง ออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน รีดิวซ์ด้วยไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์
ตะกั่ว (IV) ออกไซด์- รบีโอ 2. แพลตเนไรต์. สีน้ำตาลเข้ม ผงหนัก สลายตัวไม่ละลายเมื่อถูกความร้อนอย่างอ่อนโยน ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ กรดและด่างเจือจาง หรือสารละลายแอมโมเนีย มันสลายตัวด้วยกรดเข้มข้น ด่างเข้มข้นเมื่อเดือด และค่อย ๆ ถ่ายโอนเป็นสารละลายเพื่อสร้าง....
ตัวออกซิไดซ์ที่แรงในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและด่าง
ออกไซด์ PbO และ PbO 2 สอดคล้องกับแอมโฟเทอริก ไฮดรอกไซด์ Pb(OH) 2 และ Pb(OH) 4 การรับ..., คุณสมบัติ...
Pb 3 O 4 - ตะกั่วแดง. ถือเป็นออกไซด์ผสมหรือออร์โธดิ่งพลัมของตะกั่ว (II) - Pb 2 PbO 4 ผงสีส้มแดง เมื่อถูกความร้อนอย่างแรง มันจะสลายตัวและละลายภายใต้ความดันส่วนเกิน O 2 เท่านั้น . ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ แอมโมเนียไฮเดรต สลายตัวที่มีความเข้มข้น กรดและด่าง ตัวออกซิไดซ์ที่แรง.
เกลือตะกั่ว (II). โดยทั่วไปไม่มีสีตามความสามารถในการละลายในน้ำ พวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นที่ไม่ละลายน้ำ (เช่น ซัลเฟต, คาร์บอเนต, โครเมต, ฟอสเฟต, โมลิบเดตและซัลไฟด์), ละลายได้เล็กน้อย (ไอโอไดด์, คลอไรด์และฟลูออไรด์) และละลายได้ (เช่น ตะกั่วอะซิเตต, ไนเตรต และคลอเรต) ตะกั่วอะซิเตทหรือ น้ำตาลตะกั่ว, Pb(CH 3 COO) 2 · 3H 2 O ผลึกไม่มีสีหรือผงสีขาวมีรสหวานกัดกร่อนช้าๆ โดยสูญเสียน้ำ ถือเป็นสารที่เป็นพิษมาก
ตะกั่วชาลโคเจนไนด์- PbS, PbSe และ PbTe - ผลึกสีดำ สารกึ่งตัวนำที่มีช่องว่างแคบ
เกลือตะกั่ว (IV)สามารถรับได้โดยกระแสไฟฟ้าของสารละลายของเกลือตะกั่ว (II) ที่ทำให้เป็นกรดอย่างแรงด้วยกรดซัลฟิวริก คุณสมบัติ...
ตะกั่ว (IV) ไฮไดรด์- PbH 4 เป็นสารก๊าซไร้กลิ่นที่สลายตัวเป็นตะกั่วและไฮโดรเจนได้ง่ายมาก ได้มาในปริมาณเล็กน้อยโดยปฏิกิริยาของ Mg 2 Pb และเจือจาง HCl

แอปพลิเคชัน:

ตะกั่วป้องกันรังสีและรังสีเอกซ์ได้ดี และใช้เป็นวัสดุป้องกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในห้องเอ็กซเรย์และห้องปฏิบัติการที่มีความเสี่ยงจากการสัมผัสกับรังสี นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการผลิตแผ่นแบตเตอรี่ (ประมาณ 30% ของตะกั่วหลอม) ปลอกสายไฟ การป้องกันรังสีแกมมา (ผนังที่ทำจากอิฐตะกั่ว) ซึ่งเป็นส่วนประกอบของการพิมพ์และโลหะผสมต้านการเสียดสี และวัสดุเซมิคอนดักเตอร์

ตะกั่วและสารประกอบโดยเฉพาะสารอินทรีย์เป็นพิษ เมื่อสารตะกั่วเข้าสู่เซลล์ สารตะกั่วจะยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ จึงขัดขวางกระบวนการเผาผลาญ ทำให้เกิดภาวะปัญญาอ่อนในเด็กและโรคทางสมอง ตะกั่วสามารถทดแทนแคลเซียมในกระดูกและกลายเป็นแหล่งพิษอย่างต่อเนื่อง ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับสารประกอบตะกั่วในอากาศในบรรยากาศคือ 0.003 มก./ลบ.ม. ในน้ำ 0.03 มก./ลิตร ในดิน 20.0 มก./กก.

บาร์ซูโควา เอ็ม. เปโตรวา เอ็ม.
มหาวิทยาลัยแห่งรัฐ HF Tyumen กลุ่ม 571

ที่มา: Wikipedia: http://ru.wikipedia.org/wiki/Lead ฯลฯ
N.A. Figurovsky "การค้นพบองค์ประกอบและที่มาของชื่อ" มอสโก, Nauka, 1970 (บนเว็บไซต์ของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก http://www.chem.msu.su/rus/history/element/Pb.html)
Remi G. "หลักสูตรเคมีอนินทรีย์", เล่มที่ 1 สำนักพิมพ์วรรณกรรมต่างประเทศ กรุงมอสโก
ลิดิน อาร์.เอ. "คุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบอนินทรีย์" อ.: เคมี 2543. 480 หน้า: ป่วย.