Олово: химичен елемент с атомен номер 82

Означението му в периодичната система е Pb (от латински: plumbum), а атомният му номер е 82.

Олово
Сребристо-бял метал
Спектрални линии
Талий ← Олово → Бисмут Sn ↑ Pb ↓ Fl H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Олово, Pb, 82
Група, период, блок	14, 6, p
Химическа серия	слаб метал
Електронна конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 32, 18, 4
CAS номер	7439-92-1
Свойства на атома
Атомна маса	207,2 u
Атомен радиус (изч.)	180 (154) pm
Ковалентен радиус	146±5 pm
Радиус на ван дер Ваалс	202 pm
Степен на окисление	4, 3, 2, 1, −1, −2, −4
Оксид	PbO2 (амфотерен)
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	1,87
Йонизационна енергия	I: 715,6 kJ/mol II: 1450,5 kJ/mol III: 3081,5 kJ/mol IV: 4083 kJ/mol (още)
Физични свойства
Агрегатно състояние	твърдо вещество
Кристална структура	кубична стенноцентрирана
Плътност	11340 kg/m3
Температура на топене	600,61 K (327,61 °C)
Температура на кипене	2022 K (1749 °C)
Моларен обем	1,827×10-5 m3/mol
Специф. топлина на топене	4,77 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	179,5 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 978 1088 1229 1412 1660 2027
Скорост на звука	1190 m/s при 25 °C
Специф. топл. капацитет	127 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	4,8×106 S/m при 20 °C
Специф. ел. съпротивление	0,208 Ω.mm2/m при 20 °C
Топлопроводимост	35,3 W/(m·K)
Магнетизъм	диамагнитен
Модул на еластичност	16 GPa
Модул на срязване	5,6 GPa
Модул на свиваемост	46 GPa
Коефициент на Поасон	0,44
Твърдост по Моос	1,5
Твърдост по Бринел	38 – 50 MPa
История
Откритие	в Средния Изток (≈7000 г. пр.н.е.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР 202Pb синт. 5,26×104 г. ε 202Tl 204Pb 1,4 % стабилен 205Pb радио 1,55×107 г. ε 205Tl 206Pb 24,1 % стабилен 207Pb 22,1 % стабилен 208Pb 52,4 % стабилен 210Pb радио 22,32 г. β- 210Bi Изотопната разпространеност (ИР) може да варира в различните проби
Олово в Общомедия

Основният източник за получаване на олово са сулфидните полиметални руди, минералът галенит – PbS. Получаването на олово от галенит се извършва по схемата: ${\displaystyle {\ce {PbS->PbO->Pb}}}$ .

Първоначално рудата се обогатява. Полученият концентрат се подлага на окислително обгаряне:

${\displaystyle {\ce {2PbS + 3O2->2PbO + 2SO2 ^}}}$ .

При обгарянето се добавят флюси (CaCO₃, Fe₂O₃, SiO₂). Те образуват разредена фаза, циментираща шихта. Полученият агломерат съдържа 35 – 45 % Pb. По-нататък съдържащото се в агломерата олово (II) и медни оксиди се възстановяват чрез кокс:

${\displaystyle {\ce {PbO + C->Pb + CO ^}}}$  и ${\displaystyle {\ce {PbO + CO->Pb + CO2 ^}}}$ .

Черното олово се получава при взаимодействие на изходна сулфидна руда с кислород (автогенен способ). Процесът протича в 2 етапа:

${\displaystyle {\ce {2PbS + 3O2->2PbO + 2SO2 ^}}}$ ,
${\displaystyle {\ce {PbS + 2PbO->3Pb + SO2 ^}}}$ .

За следващото пречистване на така нареченото сурово или черно олово от примесите Cu, Sb, Sn, Al, Bi, Au, и Ag се използва класическият пирометалургически метод или електролиза.

Страни, които са най-големи производителни на олово (включително и вторично олово) за 2016 година (по данни на ILZSG – Международна група за изучаване на олово и цинк), в хиляди тонове:

Страна	Добив (тонове)
Китай	2400
Австралия	500
САЩ	335
Перу	310
Мексико	250

Оловото е сиво-бял, мек и пластичен метал със силен метален блясък. Разтваря се в киселини и се окислява при обикновена температура, но се пасивира – образува тънка оксидна кора, която го предпазва от по-нататъшно окисление. Съединенията му са отровни. Олово се добива главно от минералите галенит, церусит и англезит. Най-големи находища има в Австралия, Канада, Русия, Испания. Приложение – за сплави, химични апаратури, изолатор на кабели, акумулатори, за защита от радиоактивни лъчения, за куршуми, сачми и др.

Строеж на атома

Оловото е химичен елемент от IV А група и в 6 период. 82-та електрона в електронната му обвивка са групирани в 6 електронни слоя. Във външния електронен слой има 4 електрона, от които два са единични и една електронна двойка. Оловото има по-голям атомен радиус от елементите в 4А група. Поради това той по-слабо привлича валентните си електрони от външния електронен слой. При химичните взаимодействия отдава два или четири електрона, като проявява втора или четвърта валентност.

Прясно отрязаната повърхност на оловото има сивосинкав цвят и метален блясък. Оловото е тежък метал (p – 11,3 g/cm³) и ниско топим (т.т. – 327 °C). Топи се сравнително лесно. Оловото е много мек метал, реже се с нож и оставя сива следа върху хартия. Той е пластичен и се валцува на тънки листа. Има по-малка топлопроводимост и електропроводимост в сравнение с медта и среброто.

Взаимодействие с прости вещества

На въздух оловото бързо губи металния си блясък. Става матово или сиво, защото се покрива с оловен оксид, който прилепва плътно към метала и го предпазва от по-нататъшно окисление.

${\displaystyle {\ce {2Pb + O2->2PbO}}}$ 

При загряване оловото взаимодейства с хлора, сярата и други неметали.

${\displaystyle {\ce {Pb + Cl2->PbCl2}}}$ 
${\displaystyle {\ce {Pb + S->PbS}}}$ 

С металите оловото образува сплави: мек припой – сплав за куршуми и ловджийски сачми, лагерна сплав и др.

Оловото поглъща радиоактивните лъчения, затова се използва за направата на защитни прегради, на защитни наметали при рентгенови снимки и др.

Оловото се намира точно пред водорода в реда на окислителната активност на металите. Със солна и със сярна киселина оловото почти не взаимодейства, защото по повърхността му се образуват неразтворимите соли PbCl₂ и PbSO₄. Това определя използването му в огромни количества главно в автомобилите за направата на оловни акумулатори.

Съединения

Оловото е средно активен метал. Образува няколко оксида.

Елементът се намира непосредствено преди водорода в РОАМ. Реагира с основи и киселини (разредена азотна и концентрирана солна). Мястото му определя взаимодействието със силни киселини, каквато е солната.

${\displaystyle \mathrm {Pb+2NaOH+2{H_{2}}O=Na_{2}[Pb(OH)_{4}]+H_{2}\uparrow } }$ 
${\displaystyle \mathrm {3Pb+8HNO_{3}=3Pb(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O} }$ 
${\displaystyle \mathrm {Pb+2HCl=PbCl_{2}+H_{2}\uparrow } }$ .

Реакцията на Pb с концентрирана HCl възниква поради образуването на разтворимо комплексно съединение. Оловото се пасивира от H₂SO₄ и разредена HCl, защото се образува неразтворим PbSO₄ и слабо разтворим PbCl₂, респективно.

Оловните пари и оловните йони имат отровно действие. Те попадат в човешкия организъм чрез въздуха, водата и храната. Големи количества аерозоли постъпват в атмосферата при изгарянето на оловосъдържащия бензин. Затова все повече се използва безоловен бензин.

Оловото се натрупва в организма и когато достигне определено количество, предизвиква болестта сатурнизъм. Заболелият получава нервно разстройство и венците на зъбите му добиват сивкав цвят. При хроничните отравяния се поразяват кръвотворните органи, засягат се някои ензими, жлезите с вътрешна секреция и др. Дози от 0,2 – 0,3 mg/kg оловни съединения са достатъчни за появата на отровно действие. Опасност от отравяне има при боядисване с оловни бои, при пазене на храна в гледжосани съдове, отровна е газовата смес от ауспуха на колите и т.н. Ежегодно около 200 000 t Pb замърсяват околната среда на планетата Земя. В този процес участва и човекът.

Също така оловото се натрупва и в костите на живите организми. Протича процесът заместване на калция с олово.

Оловото се среща в природата в съединено състояние. Най-разпространената оловна руда е галенитът. В България находища има в Родопите, Искърския пролом, Врачанско и др. Рудата е полиметална и наред с оловото в заводите в Кърджали (Оловно-цинковия завод) и Пловдив (КЦМ АД) се получават и други метали.

Класическата пирометалургична технология за производство на олово използва за основна суровина сулфидни оловни концентрати.

Оловните пари и оловните йони имат отровно действие. Това е един от най-токсичните тежки метали. Йоните му попадат в човешкия организъм чрез въздуха, водата и храната. Големи количества аерозоли постъпват в атмосферата при изгарянето на оловосъдържащия бензин. Затова все повече се използва безоловен бензин, а оловният се ограничава. Оловото се натрупва в организма и когато достигне определено количество, предизвиква болестта сатурнизъм. Заболелият получава нервно разстройство и венците на зъбите му добиват сивкав цвят. При хроничните отравяния се поразяват кръвотворните органи, засягат се някои ензими, жлезите с вътрешна секреция и др. Дози от 0,2 – 0,3 mg/kg оловни съединения са достатъчни за появата на отровно действие.

Оловото предизвиква и психически разстройства и усложнения. Детоксикацията на човек отровен с олово е невъзможна. В Римската Империя, Царска Русия и в Западна Европа водопроводите, чиниите и приборите за хранене са били оловни, тъй като оловото е мек и леснообработваем метал. Това е довело до масови психически проблеми. Оловото също предизвиква и хронични заболявания в потомството на отровените. Дори има теории, че Римската Империя е западнала, защото римляните са се превърнали в една невменяема нация с психически увреждания, податлива на разврат и с неуравновесен избухлив характер вследствие на генетично предаване на болести, предизвикани от отравяне с олово, тоест – децата вече са се раждали болни от различни заболявания.

Опасност от отравяне има при боядисване с оловни бои, когато се пази храна в гледжосани съдове, отровна е газовата смес от ауспуха на колите и т.н. Ежегодно около 200 000 t Pb замърсяват околната среда на планетата Земя. В този процес участва и човека. Също така оловото се натрупва и в костите на живите организми. Протича процесът заместване на калция с олово.

 

Използвана сплав от олово 60% и калай 40%: ПОС-40 (ПОК 40)за запояване. Темп.топене 210 – 220 °C

Приложения в миналото

Оловото е било използвано за:

• направа на водопроводи и прибори за хранене.
• производството на оловни бои с бял, жълт и червен цвят
• консерватор на различни храни и напитки
• направата на детски играчки
• направата на ауспуси за колите
• направата на покриви и огради – особено в Османската Империя. В Пловдив е имало т. нар. Куршум хан. Хората го нарекли така, защото покрива му е бил направен от олово (от турски: куршум, което значи олово).

Приложения в днешно време

Оловото изолира от радиоактивни лъчения, затова се използва за направата на защитни прегради, на защитни наметала при рентгенови снимки и др.

Също се използва за:

• оцветяващ елемент на керамичните политури – в жълт и червен цвят
• направата на метателни оръжия
• производство на патрони
• удължаване на горенето на някои свещи
• направата на колани за гмуркачите с акваланги с цел да противодейства на естествената способност на човек да се задържа над водата
• направата на високоволтажни кабели – като обвивен материал, за да предотврати водна дифузия в изолираното пространство
• производство на оловно-цинкови батерии

• Технологична схема за производство на олово