ĮŽANGA
Pasak mitologijos, visi metalai priklausė Plutonui, valdžiusiam požemio karalystę. Jie taip pat buvo siejami su kosmine planetų energija. Alchemikai pripažino 7 pagrindinius metalus, kurių kiekvienas atitiko tam tikrą dievybę ir dangaus kūną.
Auksas – Saulės pagimdyta medžiaga, susijęs su Apolonu, raudona spalva, pradžių pradžia. Sidabras – tobulas metalas, susijęs su Mėnuliu, Diana, žydra spalva, žadinantis jausmus ir idealius vaizdinius. Kiti metalai nėra tobuli. Gyvsidabris priskiriamas Merkurijui ir baltai spalvai, alavas – pats lengviausias metalas – Jupiteriui, Junonai ir violetinei spalvai. Geležis – oranžinės spalvos, Marso elementas, varis – žalias, susijęs su Venera, švinas – geltonas, Saturno metalas. Alchemija sudarė evoliucinę metalų grandinę, kurios apačioje – geležis, toliau varis, švinas, alavas, sidabras, o pačiame viršuje – auksas.
ŠVINO FIZIKINĖS SAVYBĖS
Švinas yra melsvai pilkos spalvos metalas. Šviežiai atpjautas blizga, bet greitai paviršius apsitraukia oksido plėvele ir tampa matiniu. Ta plėvelė saugo šviną nuo tolesnės oksidacijos. Minkštas, plastiškas, lengvai kalamas, liejamas, valcuojamas. Slegiamas minkštėja, darosi takus. Tai sunkusis metalas.|[pic] || ||Pb || || ||[pic] ||atominis numeris ||82 || || ||atomo (metališkasis) spindulys, pm ||175 || || ||jono (M+) spindulys, pm ||120 || || ||pirmoji jonizacijos energija, kJ/mol ||716 || || ||elektrodo potencialas Eo, V ||[M2+(aq) + 2 e- [pic]M(k)] ||-0,125 || || || ||[M4+(aq) + 2 e-[pic] M2+(aq)] ||+1,5 || || ||lydymosi temperatūra, °C ||327 || || ||virimo temperatūra, °C ||1751 || || ||tankis, g/cm3 (20°C) ||11,34 || || ||kietumas 1 ||1,5 || || ||elektrinis laidumas 1 ||7,68 || || ||[pic] || |
ŠVINO CHEMINĖS SAVYBĖS
Išlydytą šviną kaitinant ore susidaro švino(II) oksidas PbO, kuris toliaukaitinamas virsta Pb3 O4. Reaguoja su visais halogenais, pvz.:Pb + Cl2 [pic]PbCl2su siera, selenu, telūru:Pb + S →PbSJei yra deguonies, reaguoja su vandeniu. Reakcija vyksta tol, kol paviršiusapsitraukia netirpaus junginio Pb(OH)2 plėvele:2Pb + O2 + 2H2O → 2Pb(OH)2 Ore, kietame vandenyje ir sieros rūgštyje (praskiestoje) švinas yra
atsparus korozijai, nes paviršius apsitraukia apsaugine oksido, karbonato,sulfato plėvele. Susidarius netirpiems korozijos produktams tolesnisprocesas sustoja.Švinas nepatvarus gėlame anglies(IV) oksido prisotintame vandenyje, neskoroduoja – susidaro tirpus Pb(HCO3)2. Švinas netirpsta sieros rūgštyje,jei jos masės dalis tirpale <80%, druskos rūgštyje, jei masės dalis <10%.Atsparus sulfitinei, fosforo rūgštims ir jų druskų tirpalams.Koncentruotoje sieros rūgštyje bei koncentruotoje druskos rūgštyje švinastirpsta, nes susidaro tirpūs vandenyje junginiai Pb(HSO4)2 ir H2PbCl4,HPbCl3. Švino korozijos intensyvumas priklauso nuo tirpalo pH. Lėčiausiakorozija, kai tirpalo pH = 6 – 9.Švinas reaguoja su praskiesta ir koncentruota HNO3:3Pb + 8HNO3 (prask.) → 3Pb(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2OPb + 4HNO3(k) ( Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H2OActo rūgštis, jei yra deguonies, greitai „sugraužia” šviną:
2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2(CH3COO)2Pb + 2H2O
Šviną iš tirpių jo druskų išstumia metalai, esantys įtampų eilėje į kairęnuo jo:
Zn + Pb(NO3)2 → Zn(NO3)2 + PbKaitinant švinas reaguoja su šarmais:
Pb + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)4] + H2 ↑
ŠVINAS GAMTOJE IR JO GAVIMAS
Svarbiausiasis švino mineralas – galenitas, PbS. Jame visuomet randamasidabro. Kiti mineralai: cerusitas PbCO3, anglezitas Pb[SO4], krokoitasPb[CrO4], vulfenitas Pb[MoO4], štolcitas PbWO4, bulanžeritas Pb5Sb4S11,burnonitas PbCuSbS3.Švino mineralų, ypač galenito, yra Rusijoje,Kazachstane, Ispanijoje, Australijoje, Kinijoje. Stipriai kaitinant ore švino sulfidas pirmiausiai perdirbamas į švinooksidą, kuris vėliau redukuojamas koksu. t
2 PbS(k) + 3O2(d) [pic]2 PbO + 2 SO2 t
2 PbO(k) + C(k) [pic]2 Pb(s) + CO2(d) Geriausiai žinomi švino oksidai yra: PbO (geltonas), PbO2 (raudonai rudas)ir mišraus valentingumo oksidas Pb3O4 (raudonas), dar vadinamas suriku.Kadangi švinas labiau linkęs būti oksidaciniame būvyje +2, Pb(IV) junginiaiyra gana stiprūs oksidatoriai, redukcija vyksta iki Pb(II) junginių. Vienas
iš tokių oksidatorių – PbO2.PbO2(k) + 4 H+(aq) + 2 e- [pic]Pb2+(aq) + 2 H2O PbO2(k) yra stipresnis oksidatorius už Cl2(d) ir beveik toks patstiprus, kaip MnO4-(aq), todėl jis gali oksiduoti HCl(aq) iki Cl2(d).PbO2(k) + 4 HCl(aq) –> PbCl2(aq) + 2 H2O + Cl2(d)
SVARBESNIEJI ŠVINO JUNGINIAI
Vienas iš nedaugelio tirpių švino junginių – švino nitratas, Pb(NO3)2.Jis susidaro reaguojant PbO2 su azoto rūgštimi. 2 PbO2(k) + 4 HNO3(aq) –> 2 Pb(NO3)2(aq) + 2 H2O + O2(d) PbO būna geltonas ir raudonas. Gaunamas oksiduojant išlydytą šviną,skaidant kitus švino junginius:Pb(OH)2 → PbO + H2OPbCO3 →PbO + CO2 ↑2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 ↑ + O2 ↑ PbO naudojamas krištolui, optiniam stiklui (gerai sklaido šviesosspindulius), glazūroms, pokostui gaminti. Nuo senų laikų žiedėjai puodų paviršių dengia glazūromis. Paprasčiausiaglazūra daroma iš švino oksido ir kvarcinio smėlio. Švinine glazūranegalima dengti namų apyvokos daiktų, ja glazūruojami tik dekoratyviniaidirbiniai. Sėmenų aliejuje virinamas PbO ištirpsta ir aliejų paverčia greitaidžiūstančiu pokostu. Pokosto dedama į aliejinius dažus, kad jie greičiaudžiūtų. Kaitinamas ore iki 500 0C PbO virsta švino suriku Pb3O4 – oranžiškairaudonais milteliais. Naudojamas kaip pigmentas(tokiais dažais dažomospovandeninės laivų dalys ir metalinės konstrukcijos, kurias svarbuapsaugoti nuo korozijos) ir glazūrų komponentas. PbO2 – tamsiai rudi milteliai. Stiprus oksidatorius. Susidaro pakraunantšvino akumuliatorių ant teigiamojo elektrodo plokščių. PbO2 ir sieros arbaraudonojo fosforo mišinys trinamas užsiliepsnoja. Pb(OH)2 – baltos nuosėdos, gaunamos per mainų reakciją tarp tirpių švinodruskų ir šarmų. Pb(NO3)2 – bespalviai kristalai. Gerai tirpsta vandenyje. Gaunamas PbO,Pb(OH)2 ir Pb veikiant azoto rūgštimi. Naudojamas kitiems švino junginiamsgauti. (CH3COO)2Pb – bespalviai kristalai. Gerai tirpsta vandenyje. Ši druska
vadinama švino cukrumi, nes yra saldi. Gaunamas PbO tirpstant vandenyje.Naudojamas dažų pramonėje, organinėje sintezėje. PbCl2 – bespalviai kristalai. Blogai tirpsta šaltame vandenyje, gerai –karštame, koncentruotoje druskos rūgštyje:PbCl2 + 4HCl → H2[PbCl4] Gaunamas Pbo tirpstant druskos rūgštyje. Švino(II) chlorido aktyvinamiliuminoforai, kurių pagrindinė sudedamoji dalis yra ZnS. PbI2 – geltoni auksiniai kristalai. Blogai tirpsta šaltame vandenyje,daug geriau – karštame. Gaunamas jodidų tirpalams reaguojant su tirpiųšvino druskų tirpalais. Švino(II) jodidas naudojamas analizinėje chemijoješvinui nustatyti. PbCO3 ir PbCO3 ∙ Pb(OH)2 – balti, blogai tirpstantys vandenyje kristalai.Naudojami atspariems aplinkos poveikiui dažams – švino baltiesiems –gaminti. Jais dažomi laivų korpusai, metalinės konstrukcijos. Veikiamassieros junginių ore pamažu tamsėja. Švino baltaisiais tapytus paveikslusnesunku atnaujinti vandenilio peroksidu:
PbS + 4H2O2 → PbSO4 + 4H2O
PbCrO4 – švino(II) chromatas. Geltoni, blogai tirpstantys vandenyjekristalai. Gaunamas sumaišius Pb(II) druskos ir K2CrO4 tirpalus:
Pb(NO3)2 + K2CrO4 → PbCrO4 + 2KNO3
PbSO4 – balti kristalai. Praktiškai netirpsta vandenyje. Naudojamas švinoakumuliatorių plokščių akutėms užpildyti, dažų gamyboje.Pb(C2H5)4 – tetraetilšvinas, bespalvis degus skystis. Labai nuodingas. Jo,kaip antidetonatoriaus, dedama į benziną. Švinas ir jo organiniai junginiaiteršia aplinką, todėl toks benzinas yra kenksmingas. Pb(N3)2 – švino(II) azidas. Tai inicijuojančioji sprogstamoji medžiaga,naudojama kaip detonatorius.
ŠVINO PANAUDOJIMAS
Tradiciškai metalams priskiriamos antgamtinės savybės, iš jų daromiamuletai, papuošalai, ginklai, pinigai ir t.t. Technikoje dažniausiai naudojami švino lydiniai su variu, geležimi,alavu, stibiu, telūru, kadmiu, kalciu, natriu. Iš jų daromos akumuliatoriųplokštės, požeminių it povandeninių elektros kabelių apvalkalai (švinasapsaugo laidus nuo korozijos).
Švino rūgštiniai (Pb) akumuliatoriai gerai tinka daug energijosreikalaujančioms sistemoms, kurioms svoris nedaro didelės įtakos.
Lentelėje pateikti svarbiausi akumuliatorių duomenys:
|Akumuliatoriaus tipas |Pb ||Energijos tankis, Wh/kg |30-50 ||Vidinė varža, mW |100 ||Apytikslis ciklų kiekis |200-300||Profilaktinis pakrovimas |120-240||kas, x dienų | ||Greitas pakrovimas, h |8-16 ||Atsparumas perkrovimui |geras ||Vidinė iškrova/mėn. 20oC,|5 ||procentais | ||Elemento įtampa, V |2,0 ||Didžiausia apkrovos srovė|5C ||Optimali apkrovos srovė |0,2C ||Santykinė kaina |25 ||Kaina/ciklui |0,10 |
Dėl didelio tankio švinas taip pat nuo seno naudojamas šaudmenų gamybai.Dabar kulkos liejamos iš švino, o jų apvalkalas iš kietesnių metalų. Iššvino su įvairiais priedais (Sb, As), kurie jį padaro kietesniu,tvirtesniu, gaminami artilerijos sviediniai, medžioklinių šautuvų šratai.
Švinas yra pavojingesnis nei iki šiol manyta
Gali būti, kad nuodingos yra net ir mažiausios švino koncentracijos. JAVmokslininkų atlikti tyrimai rodo, kad šis sunkusis metalas įtakoja vaikųfizinį ir protinį vystymąsi net ir tada, kai jo kiekis kraujyje neviršijaiki šiol leistinomis laikytų ribų. “Mūsų tyrimai liudija, kad ko geroneegzistuoja jokia riba, iki kurios galima nesiskaityti su nuodingu švinopoveikiu,” sako Richardas Canfieldas iš Cornellio universiteto. Canfieldas su kolegomis sistemingai ištyrė 172 vaikus, jiems augant nuo6 mėnesių iki 5 metų amžiaus. Sukakus trims ir penkiems metams buvoatliekami inteligentiškumo testai. Pasitvirtino nuojauta, kad protiniaisugebėjimai silpnėja augant švino tankiui kraujyje. Tankiui išaugus iki 100mikrogramų litre kraujo, kuris yra laikomas leistina riba, IQ balassumažėdavo 4,6 taško. Skirtumas tarp vaikų, kurių kraujyje buvo 100 ir 10mikrogramų litre, IQ siekė net 7,4 balo.
Švino nuodingumas
Pradedant senovės Romos laikais ir iki visai neseniai švinas būdavonaudojamas vandentiekio sistemose. Su švino junginiais būdavo kontaktuojamagaminant maistą ir valgant iš įvairiausių indų padengtų švino turinčiaglazūra. Dar iki JAV nepriklausomybės paskelbimo Šiaurės Karolinoje buvodiagnozuoti apsinuodijimai švinu naudojant alkoholinius gėrimus, kurie buvopagaminti naudojant švininę gamybos įrangą.
Silpno apsinuodijimo švinu atveju pastebimas nervingumas, depresija.
Stipresnio apsinuodijimo atveju galimi negrįžtami nervų sistemos, smegenų,inkstų sutrikimai. Švinas trukdo biocheminėms reakcijoms dalyvaujančiomshemoglobino regeneracijos procese. Netgi tokios mažos švino koncentracijos,kaip 10-15 [mikro]g/100 mL kraujo nuodija organizmą. Ypatingai jautrūsšvinui vaikai. Vidutinis švino kiekis kraujyje labai sumažėjo perėjus priebešvinio benzino. Dabar švinas nebenaudojamas dažų, lydmetalių gamybai.Griežtai kontroliuojamas švino turinčių atliekų išmetimas į aplinką. Apie73% procentus švino yra surenkama ir panaudojama pakartotinai.