Свинец — металл, элемент 14-й группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Атомный номер – 82, обозначается символом Pb (лат. Plumbum).
Свинец — ковкий, сравнительно легкоплавкий (+327,46°C) тяжёлый металл серебристо-белого цвета с синеватым отливом. Плотность свинца — 11,35 г/см³. Известен с глубокой древности. Токсичен.
Происхождение слова «свинец» неясно. Этот металл по-болгарски называется «олово», в большинстве других славянских языков (сербско-хорватском, чешском, польском) свинец называется словом, близким по звучанию к «олово»: волава, olovo, ołów и т. п. Слово с тем же значением, но похожее по произношению на «свинец», встречается в языках балтийской группы: švinas (литовский), svins (латышский), а также в нескольких славянских — русском, украинском (свинець), белорусском (свінец) и словенском (svinec).
По мнению Г. М. Тележко, слово «свинец» скорее всего родственно «свин», то есть свинец — «грязный металл», как «чушка» слиток «грязного железа».
Латинское plumbum дало английское слово plumber — водопроводчик (в Древнем Риме трубы водопровода были именно из этого металла, как наиболее подходящего для ковки полос и пайки), и название венецианской тюрьмы со свинцовой крышей — Пьомби, из которой, по некоторым данным, ухитрился бежать Казанова.
Свинец используется многие тысячелетия, поскольку он широко распространён, легко добывается и обрабатывается. Металл очень ковкий и легкоплавкий. Выплавка свинца была одним из первых известных человеку металлургических процессов. Бусины из свинца, датируемые 6 400 г. до н. э., были найдены в культуре Чатал-Хююк. Самым древним предметом, сделанным из свинца, часто называют статуэтку стоящей женщины в длинной юбке времён первой династии Египта, датируемая 3100—2900 гг. до н. э., хранящаяся в Британском музее (инвентарный номер EA 32138). В Древнем Египте также изготавливали медальоны из свинца. В раннем бронзовом веке свинец использовался наряду с сурьмой и мышьяком. Указание на свинец как на определённый металл имеется в Ветхом Завете.
Впрочем, в древности олово, свинец и сурьму часто не отличали друг от друга, считая их разными видами одного и того же металла, хотя ещё Плиний Старший различал олово и свинец, называя олово «plumbum album», а свинец — «plumbum nigrum».
Самым крупным производителем свинца доиндустриальной эпохи был Древний Рим, с годовым производством 80 000 тонн. Добыча римлянами свинца происходила в Центральной Европе, римской Британии, на Балканах, в Греции, Малой Азии и Испании. Римляне широко применяли свинец в производстве труб для водопроводов, изготавливали свинцовый сахар, который использовали виноделы. Однако ещё Плиний и Витрувий предполагали, что свинец вреден для здоровья.
После падения Римской империи в V в. н. э. использование свинца в Европе упало и оставалось на низком уровне около 600 лет. Затем свинец начали добывать в восточной Германии.
В Древней Руси свинец использовали для покрытия крыш церквей, а также широко применяли в качестве материала навесных печатей к грамотам. В 1633 году в Кремле был сооружён водопровод со свинцовыми трубами, вода по которому шла из Водовзводной башни (просуществовал до 1737 года).
Индустриальная революция привела к новому росту потребности в свинце. К началу 1840-х годов производство очищенного свинца впервые превысило 100 000 тонн в год и выросло более чем в 2,5 раза в течение следующих двух десятилетий. До конца XIX века добыча свинца производилась в основном тремя странами: Британией, Германией и Испанией. К началу XX века добыча свинца в Европе стала меньше, чем в остальном мире, благодаря увеличившейся добыче в Австралии, Канаде, Мексике и США. До 1990 года большое количество свинца использовалось (вместе с сурьмой и оловом) для отливки типографских шрифтов, а также в виде тетраэтилсвинца — для повышения октанового числа моторного топлива.
В алхимии свинец ассоциировался с планетой Сатурн и обозначался её символом ♄.
Свинец в природе
Содержание в земной коре — 1,6·10−3% по массе. Самородный свинец встречается редко, а круг пород содержащих свинец широк – от осадочных до ультраосновных интрузивных. В этих образованиях он часто образует интерметаллические соединения (например, звягинцевит и сплавы с другими элементами (например: Pb + Sn + Sb).
Свинец входит в состав восьмидесяти различных минералов. Важнейшие из них: галенит, церуссит, англезит (сульфат свинца). Из более сложных — тиллит и бетехтинит, а также сульфосоли свинца — джемсонит, буланжерит. Всегда содержится в рудах урана и тория, имея часто радиогенную природу.
В природных условиях свинец часто образует крупные залежи свинцово-цинковых или полиметаллических руд различных типов.
Физические свойства
Свинец имеет довольно низкую теплопроводность, она составляет 35,1 Вт/(м·К), при температуре 0°C. Металл мягкий, режется ножом, легко царапается ногтем. Поверхность обычно покрыта оксидной пленкой, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая со временем тускнеет на воздухе. Температура плавления +327,46°C (600,61°K, кипения +1749°C (2022ºK). Относится к группе тяжёлых металлов. Плотность — 11,3415 г/см³ (при +20°C). С повышением температуры плотность свинца падает:
Предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м²).
При температуре 7,26ºК свинец становится сверхпроводником.
Биологические свойства
Свинец – тяжелый металл, обладающий токсическими свойствами. Сам металл и его соединения широко применяются в повседневной жизни человека и отравления соединениями свинца могут наблюдаться как на производстве, так и в быту.
Бытовые источники поступления свинца в организм – повышенное содержание свинца в воздухе в обветшалых зданиях старых построек, в которых применялись краски на основе свинца, загрязненные свинцом вода и другие питьевые жидкости (свинец может поступать из свинцовых припоев водопровода и металлической посуды), использование керамики с высоким содержанием свинца, пары этилированного бензина в атмосфере.
Поступивший в желудочно-кишечный тракт свинец всасывается плохо, но вдыхаемый свинец поглощается почти полностью. Абсорбция свинца усиливается при дефиците в рационе кальция, фосфора, железа. В крови основная часть свинца находится в эритроцитах и лишь около 5% – в плазме, в виде комплексов с фосфатами, белками и органическими кислотами. Выведение свинца осуществляется, в основном, почками, при превышении определенного уровня поступления, он начинает накапливаться в организме с образованием стойких депо, главным образом, в костной ткани. Повышенный уровень экспозиции к свинцу приводит к увеличению риска гипертонии, ускоряет прогресс болезней почек. Одним из характерных симптомов хронической свинцовой интоксикации является анемия.
Наибольшую опасность неблагоприятные экологические условия представляют для детей в период активного роста, который характеризуется высоким уровнем абсорбции элементов (3-12 лет). Отмечены задержка пубертата и неврологические изменения у детей с субклиническим уровнем отравления свинцом.
Острые отравления свинцом, которые в настоящее время очень редки, могут проявляться изменениями со стороны различных систем и органов, включая патологию системы эритроцитов, развитие полиневритов, свинцовой энцефалопатии, диспептических расстройств, свинцовой колики.
Лучшим индикатором свинцового отравления является исследование содержания свинца в цельной крови, применяют также исследование мочи. Волосы в качестве материала для исследования чаще используют при обследовании детей, проживающих в экологически неблагоприятных условиях.