سرب

سرب از عنصرهای شیمیایی واسطه در جدول تناوبی با نماد شیمیایی Pb (به لاتین: Plumbum) است. سرب همچنین در رده فلزها قرار دارد. این فلز تشعشعات هسته‌ای را عبور نمی‌دهد به عنوان نمونه لایه ۹ میلی‌متری از سرب توان پرتو گاما را نصف می‌کند و برای جلوگیری از عبور این پرتو دیواره سربی با ضخامت ۱۰ سانتی‌متر کافی است. سرب در طبیعت به شکل کانی به نام گالن (سیستم تبلور کوبیک یا مکعبی) یافت می‌گردد.

این مقاله دربارهٔ فلز سرب است. برای فیلم، سرب (فیلم) را ببینید.
سرب، 82Pb
سرب
تلفظ‎/ˈlɛd/‎ ​(LED)
ظاهرMetallic gray
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)۲۰۷٫۲(۱)[1]
سرب در جدول تناوبی
Sn
↑
Pb
↓
Fl
تالیم ← سرب → بیسموت
عدد اتمی (Z)82
گروهگروه ۱۴ (گروه کربن)
دورهدوره 6
بلوکبلوک-p
دسته Post-transition metal
آرایش الکترونی[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
2, 8, 18, 32, 18, 4
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPجامد
نقطه ذوب600.61 K ​(327.46 °C, ​621.43 °F)
نقطه جوش2022 K ​(1749 °C, ​3180 °F)
چگالی (near r.t.)11.34 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)10.66 g/cm3
حرارت همجوشی4.77 kJ/mol
آنتالپی تبخیر 179.5 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی26.650 J/(mol·K)
فشار بخار
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K) 978 1088 1229 1412 1660 2027
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش−4, −2, −1, +1, +2, +3, +4 (an amphoteric اکسید)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: 2.33
انرژی یونش
  • 1st: 715.6 kJ/mol
  • 2nd: 1450.5 kJ/mol
  • 3rd: 3081.5 kJ/mol
شعاع اتمیempirical: 175 pm
شعاع کووالانسی pm 146±5
شعاع واندروالسی202 pm
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری سرب
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری ​(fcc)
انبساط حرارتی28.9 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی35.3 W/(m·K)
رسانش الکتریکی208 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسیdiamagnetic
مدول یانگ16 GPa
مدول برشی5.6 GPa
مدول حجمی46 GPa
نسبت پواسون0.44
سختی موس1.5
سختی برینل38.3 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس7439-92-1
ایزوتوپ‌های سرب
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
204Pb 1.4% >1.4×1017 y Alpha 2.186 200Hg
205Pb syn 1.53×107 y Epsilon 0.051 205Tl
206Pb 24.1% 206Pb ایزوتوپ پایدار است که 124 نوترون دارد
207Pb 22.1% 207Pb ایزوتوپ پایدار است که 125 نوترون دارد
208Pb 52.4% 208Pb ایزوتوپ پایدار است که 126 نوترون دارد
210Pb trace 22.3 y Alpha 3.792 206Hg
Beta 0.064 210Bi
سرب

سرب عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Pb و عدد اتمی ۸۲ وجود دارد. سرب عنصری سنگین، سمی و چکش خوار است که دارای رنگ خاکستری کدری می‌باشد. هنگامیکه تازه تراشیده شده سفید مایل به آبی است اما در معرض هوا به رنگ خاکستری تیره تبدیل می‌شود. از سرب در سازه‌های ساختمانی، خازنهای اسید سرب، ساچمه و گلوله استفاده شده و نیز بخشی از آلیاژهای لحیم، پیوتر و آلیاژهای گدازپذیر می‌باشد. سرب سنگین‌ترین عنصر پایدار است.

سرب فلزی است براق، انعطاف‌پذیر، بسیار نرم، شدیداً چکش خوار و به رنگ سفید مایل به آبی که از خاصیت رسانای الکتریکی پایینی برخوردار می‌باشد. این فلز حقیقی به شدت در برابر پوسیدگی مقاومت می‌کند و به همین علت از آن برای نگهداری مایعات فرسایشگر (مثل اسید سولفوریک) استفاده می‌شود. با افزودن مقادیر خیلی کمی آنتیموان یا فلزات دیگر به سرب می‌توان آن را سخت نمود.

کاربرد کاربردهای اولیه سرب عبارت بودند از:سازه‌های ساختمانی، رنگدانه‌های مورد استفاده در لعاب سرامیک و لوله‌های انتقال آب. کاخ‌ها و کلیساهای بزرگ اروپا دروسایل تزئینی، سقفها، لوله‌ها و پنجره‌ها یشان دارای مقادیر قابل توجهی سرب هستند. این فلز (در حالت عنصری) پس از آهن، آلومینیم، مس و روی بیشترین کاربرد را دارد. موارد استفاده معمولی سرب به شرح زیر است: در باتری‌های اسید سرب، در اجزای الکترونیکی، روکش کابل، مهمات، در شیشه CTRها، سرامیک، شیشه‌های سربدار، لوله‌های سربی (استفاده از اتصالات سربی در لوله‌های آب آشامیدنی در دهه ۹۰ در آمریکا غیرقانونی شد و امروزه کاربرد آنچنانی ندارند) در رنگ‌ها (از سال ۱۹۷۸ در آمریکا و به تدریج از دهه ۶۰ تا دهه ۸۰ در انگلستان ممنوع شد اگرچه رنگ سطوح قدیمی می‌توانست تا ۵۰٪ وزن از سرب باشد) آلیاژها، پیوتر، اتصالات و مواد پرکننده. همچنین در بام‌ها به‌عنوان درزگیر برای محافظت اتصالات در برابر باران مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بنزین به‌صورت تترا اتیل و تترا متیل سرب برای کاهش صدای موتور کاربرد داشت. البته فروش بنزین سربدار در آمریکا از سال ۱۹۸۶ و در اتحادیه اروپا از سال ۱۹۹۹ ممنوع شد.

نشان Pb برای سرب خلاصه نام لاتین آن plumbum است. سرب یک ابررسانا با دمای بحرانی K=۲۰/۷ c T (۹۵/۲۶۵ – درجه سانتیگراد) می‌باشد.

به علت فراوانی سرب (هنوز هم اینگونه‌است)، تهیه آسان، کار کردن آسان با آن، انعطاف‌پذیری و چکش خواری بالا و پالایش راحت، حداقل از ۷۰۰۰ سال پیش مورد استفاده بشر می‌باشد. در کتاب خروج (بخشی از انجیل) به این عنصر اشاره شده‌است. کیمیاگران می‌پنداشتند سرب قدیمی‌ترین فلز بوده و به سیاره زحل مربوط می‌شود. لوله‌های سربی که نشانه‌های امپراتوری روم را حمل می‌کردند هنوز هم بکار می‌روند.

در اواسط دهه ۸۰ تغییر مهمی در الگوهای پایان استفاده از سرب به وجود آمده بود. بیشتر این تغییر ناشی از پیروی مصرف‌کنندگان سرب آمریکا از قوانین زیست‌محیطی بود که به طرز قابل ملاحظه‌ای استفاده از سرب را در محصولات بجز باتری از جمله بنزین، رنگ، اتصالات و سیستم‌های آبی کاهش داده یا حتی حذف کرد.

جداسازی

سرب محلی در طبیعت یافت می‌شود اما کمیاب نیست. امروزه معمولاً سرب در کانیهایی همراه با روی، نقره و (بیشتر) مس یافت می‌شود و به همراه این مواد جدا می‌گردد. ماده معدنی اصلی سرب گالن(PbS) است که حاوی ۶/۸۶٪ سرب می‌باشد. سایر کانی‌های مختلف و معمول آن سروسیت (PbCO3) و انگلسیت (PbSO4) می‌باشند. اما بیش از نیمی از سربی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد بازیافتی می‌باشد. سنگ معدن به‌وسیله مته یا انفجار جداشده سپس آن را خرد کرده و روی زمین قرار می‌دهند. بعد از آن سنگ معدن تحت تأثیر فرایندی قرار می‌گیرد که در قرن نوزدهم در Broken Hill استرالیا به وجود آمد. یک فرایند شناورسازی، سرب و دیگر مواد معدنی را از پس مانده‌های سنگ جدا می‌کند تا با عبور سنگ معدن، آب و مواد شیمیایی خاص از تعدادی مخزن که درون آن‌ها دوغاب همیشه مخلوط می‌شود، عصاره‌ای به وجود آید. درون این مخزن‌ها هوا جریان یافته و سولفید سرب به حباب‌ها می‌چسبد و به صورت کف بالا آمده که می‌توان آن را جدا نمود. این کف (که تقریباً دارای ۵۰٪ سرب است) خشک شده سپس قبل از پالایش به منظور تولید سرب ۹۷٪ سینتر می‌شوند. بعد ازآن سرب را طی مراحل مختلف سرد کرده تا ناخالصیهای (ریم) سبک‌تر بالا آمده و آن‌ها را جدا می‌کنند. سرب مذاب با گداختن بیشتر به‌وسیله عبور هوا از روی آن و تشکیل لایه‌ای از تفاله فلز که حاوی تمامی ناخالصی‌های باقی‌مانده می‌باشد تصفیه شده و سرب خالص ۹/۹۹٪ بدست می‌آید.

ایزوتوپ‌ها

سرب به‌طور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار است: Pb-۲۰۴(۱٫۴٪)-Pb-۲۰۶(۲۴٫۱٪)-Pb-۲۰۷(۲۲٫۱٪)-Pb-۲۰۸(۵۲٫۴٪). سرب ۲۰۶–۲۰۷ و۲۰۸ همگی پرتوزا بوده و محصولات پایانی زنجیره فروپاشی پیچیده‌ای هستند که به ترتیب درU-238,U-۲۳۵ وTh-۲۳۲ رخ می‌دهند. نیمه عمرهای مساوی این آرایش‌های فرسایشی بسیار متغیر است به ترتیب: ۹ ۱۰٬۰۴/۷ X 8 10X ۴۷/۴ و۴/۱ X ۱۰ ۱۰سال. هر کدام از آن‌ها به نسبت Pb-۲۰۴ تنها ایزوتوپ پایدار غیر پرتوزا گزارش می‌شود. ترتیب نسبت‌های ایزوتوپی برای بیشتر مواد معدنی طبیعی ۰/۳۰ –۰۰/۱۴ برای Pb-206/Pb-۲۰۴، ۱۵–۱۷ برای Pb-207/Pb-۲۰۴ و ۵۰–۳۵ برای Pb-208/Pb-۲۰۴ می‌باشد اگرچه نمونه‌های بسیار زیادی خارج از این حوزه در نوشته‌ها به چشم می‌خورد.

هشدارها

سرب فلز سمی است که به پیوندهای عصبی آسیب رسانده (بخصوص در بچه‌ها) و موجب بیماری‌های خونی و مغزی می‌شود. تماس طولانی با این فلز یا نمکهای آن (مخصوصاً نمک‌های محلول یا اکسید غلیظ آن PbO2) می‌تواند باعث بیماری‌های کلیه و دردهای شکمی شود.

سرب

سرب فلز سمی است که به پیوندهای عصبی آسیب رسانده (بخصوص در بچه‌ها) و موجب بیماری‌های خونی و مغزی می‌شود.

میزان حداقل ۵ میکرو گرم سرب در هر دسی لیتر خون کودکان سبب اثرات سوء بر بهره هوشی خواهد شد و این اثرات با افزایش تماس با سرب و افزایش غلظت خونی سرب، افزایش خواهد یافت. تماس با سرب در کودکان می‌تواند منجر به اختلال تمرکز و پرخاشگری شود.

علائم مسمومیت با سرب

دل درد و قولنج شدید شکمی، یبوست، درد مفاصل زانوها، مچ و آرنج، کمر، شانه، سردرد، خستگی، بی‌قراری و بی اشتهایی

مسمومیت حاد: بی اشتهایی، تحریک پذیری، استفراغ، انسفالوپاتی حاد و آتاکسی، استفراغ مقاوم، لتارژی، تشنج و اغما

مسمومیت مزمن: تورم لثه با خطوط آبی روی لثه‌ها، احساس طعم فلزی در دهان، ترومبوز عروق مغزی و انسفالوپاتی ناشی از آن، کاهش قدرت یادگیری و حافظه، هوش پایین، اختلالات رفتاری، لرزش، قولنج روده‌ای، درد عضلانی، افزایش فشار خون، کم خونی، کاهش تعداد اسپرم و ناباروری.

هر سال تماس با سرب در کودکان منجر به افزایش تقریبی ۶۰۰۰۰۰ مورد ناتوانی مغزی جدید در جهان می‌گردد. در منازل قدیمی که چهل سال یا بیشتر از ساخت آن می‌گذرد، رنگ‌های استفاده شده و پوسته شده در دیوارها و چارچوب‌ها و لوله‌های آب، اصلی‌ترین منبع مسمومیت با سرب می‌باشد. کودکان زیر ۵ سال و زنان باردار دو گروه اصلی در معرض خطر در اثر تماس با سرب هستند. از سوختن هر لیتر بنزین سرب دار ۰٫۳۲ گرم سرب وارد هوا می‌شود، که ۱۰٪ آن روی سطح خیابان‌ها ریخته می‌شود و به‌طور متوسط یک اتومبیل در حدود ۱ کیلوگرم در سال از خود سرب خارج می‌کند. غلظت سرب در خون ساکنین شهرها بیشتر از حاشیه شهرها و بیشتر از روستاها است. کودکان نسبت به صدمات ناشی از سمیت عصبی مسمومیت با سرب بسیار حساس هستند و گاهی اوقات صدمات عصبی ناشی از سرب در کودکان برگشت‌ناپذیر است. به منظور سنجش سرب در خون افراد شاغل در صنعت که با سرب تماس دارند، آزمایش خون باید به‌طور مرتب انجام شود. تماس با سرب تقریباً عامل ۰٫۶٪ از بیماری‌هایی است که در کل جهان و خصوصاً در کشورهای در حال توسعه گزارش می‌شود. در سال‌های اخیر موارد متعددی از مرگ معتادانی که از تریاک تقلیب شده با سرب استفاده نموده‌اند به دلیل مسمومیت با سرب مشاهده شده‌است. تماس با مقادیر بالای سرب در زنان باردار می‌تواند منجر به سقط جنین، مرده زایی، زایمان زودرس و تولد نوزاد کم وزن و حتی ناقص شود.

کاربردها

ساخت لوله و مخازن آب، تهیه پوشش سقف‌ها، حلبی، مفتول، روکش کابل برق رسانی، مهمات و اسلحه سازی، شیشه سازی، پلاستیک سازی، باتری سازی، لاستیک سازی، آلیاژهای فلزی، رنگ سازی، کبریت سازی، صنایع شیمیایی، اتاقک سربی، منابع تبخیر، آفت کش‌ها، سوخت اتومبیل و حروف چاپ، اتصالات و مواد پرکننده دندان..

تولید

در سال ۲۰۱۴، تولید سرب در سراسر جهان به دلیل استفاده در باتری‌های اسید-سربی در حال افزایش است. دو دسته تولید مختلف برای سرب وجود دارد: تولید اولیه از سنگ‌های معدنی و تولید ثانویه از فلز قراضه. در سال ۲۰۱۴، ۴٫۵۸ میلیون تن سرب از تولید اولیه و ۵٫۶۴ میلیون تن از تولید ثانویه حاصل شده‌است. سه تولیدکننده برتر کنسانتره سرب استخراج شده در آن سال به ترتیب چین، استرالیا و آمریکا بودند.[2] سه تولیدکننده برتر سرب تصفیه شده چین، آمریکا و هند بودند.[2]

فرآیندهای تولید سرب اولیه و ثانویه مشابه هستند. برخی از کارخانه‌های تولید اولیه اکنون عملیات خود را با قراضه سرب تکمیل می‌کنند و این روند احتمالاً در آینده افزایش خواهد یافت. در صورت استفاده از روش‌های مناسب، سرب به دست آمده از طریق فرآیندهای ثانویه از سرب به دست آمده از طریق فرآیندهای اولیه قابل تشخیص نیست. سرب قراضه حاصل از صنعت ساخت و ساز ساختمان معمولاً نسبتاً تمیز بوده و بدون نیاز به گدازگری (Smelting) مجدداً ذوب (Melt) می‌شود، هرچند که بعضاً به تصفیه نیاز است؛ بنابراین تولید سرب ثانویه، از نظر نیاز به انرژی نزدیک به ۵۰٪ یا بیشتر، ارزان‌تر از تولید اولیه است.[3]

بزرگترین کشورهای تولیدکننده سرب از معدن، 2016.[4]
کشور خروجی (بر حسب هزار تن)
 چین 2,400
 استرالیا 500
 آمریکا 335
 پرو 310
 مکزیک 250
 روسیه 225
 هند 135
 بولیوی 80
 سوئد 76
 ترکیه 75
 ایران 41
 قزاقستان 41
 لهستان 40
 آفریقای جنوبی 40
 کره شمالی 35
 ایرلند 33
 مقدونیه 33
سایر کشورها 170

منابع
  1. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. «Lead Statistics and Information». www.usgs.gov. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۲-۲۴.
  3. «About lead – ILA». ila-lead.org. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۲-۲۴.
  4. «Lead Statistics and Information». www.usgs.gov. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۲-۲۴.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.