سرب

Lead

 

عمومی نام, علامت اختصاری, شماره Lead, Pb, 82 گروه شیمیایی فلز ضعیف گروه, تناوب, بلوک 14(IVA), 6 , p جرم حجمی, سختی 11340 kg/m3, 1.5 رنگ سفید متمایل به آبی

خواص  اتمی         وزن اتمی 207.2 amu شعاع اتمی (calc.) 180 (154) pm شعاع کووالانسی 147 pm شعاع واندروالس 202 pm ساختار الکترونی Xe]4f14 5d10 6s2 6p2] -e بازای هر سطح انرژی 2, 8, 18, 32, 18, 4 درجه اکسیداسیون (اکسید) 4, 2 (امفوتریک) ساختار کریستالی مکعبی face centered

خواص  فیزیکی         حالت ماده جامد نقطه ذوب 600.61 K (621.43 °F) نقطه جوش 2022 K (3180 °F) حجم مولی  ש»10-6 * 18.26««متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 177.7 kJ/mol گرمای هم جوشی 4.799 kJ/mol فشار بخار 4.21 E-07 Pa at 600 K سرعت صوت 1260 m/s at 293.15 K

متفرقه         الکترونگاتیویته 2.33 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 129 J/(kg*K) رسانائی الکتریکی 4.81 106/m اهم رسانائی گرمایی 35.3 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 715.6 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 1450.5 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 3081.5 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 4083 kJ/mol 5th پتانسیل یونیزاسیون 6640 kJ/mol

پایدارترین  ایزوتوپها         iso NA نیمه عمر DM DE MeV DP 202Pb {syn.} 52500 y Alpha Epsilon 2.598 0.050 198Hg 202Tl 204Pb 1.4 >1.4 E17 y Alpha 2.186 200Hg 205Pb {syn.} 1.53 E7 y Epsilon 0.051 205Tl 206Pb 24.1% Pbبا124 نوترون پایدار است 207Pb 22.1% Pbبا 125 نوترون پایداراست 208Pb 52.4% Pbبا 126 نوترون پایدار است 210Pb {syn.} 22.3 y Alpha Beta 3.792 0.064 206Hg 210Bi واحدهایSI & STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

سرب عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Pb و عدد اتمی 82 وجود دارد. سرب عنصری سنگین ، سمی و چکش خوار است که دارای رنگ خاکستری کدری می باشد. هنگامیکه تازه تراشیده شده سفید مایل به آبی است اما در معرض هوا به رنگ خاکستری تیره تبدیل می شود. از سرب در سازه های ساختمانی ، خازنهای اسید سرب ، ساچمه و گلوله استفاده شده و نیز بخشی از آلیاژهای لحیم ، پیوتر و آلیاژهای گدازپذیر می باشد. سرب سنگین ترین عنصر پایدار است.

خصوصیات  قابل توجه

سرب فلزی است براق ،انعطاف پذیر، بسیار نرم ، شدیداً چکش خوار و به رنگ سفید مایل به آبی که از خاصیت هدایت الکتریکی پایینی برخوردار می باشد. این فلز حقیقی به شدت در برابر پوسیدگی مقاومت می کند و به همین علت از آن برای نگهداری مایعات فرسایشگر ( مثل اسید سولفوریک) استفاده می شود. با افزودن مقادیر خیلی کمی آنتیموان یا فلزات دیگر به سرب می توان آنرا سخت نمود.

 

کاربردهـــــــــا

کاربردهای اولیه سرب عبارت بودند از: سازه های ساختمانی ، رنگدانه های مورد استفاده در لعاب سرامیک و لوله های انتقال آب. کاخها و کلیساهای بزرگ اروپا در وسایل تزئینی ، سقفها ، لوله ها و پنجره ها 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 باطریهای اسید سرب ، در اجزای الکترونیکی ، روکش کابل ،مهمات ، در شیشه CTR ها، سرامیک ،شیشه های سربدار، لوله های سربی ( اگرچه استفاده از اتصالات سربی در لوله های آب آشامیدنی در دهه 90 در آمریکا قانونی شد ، امروزه کاربرد آنچنانی ندارند) در رنگها (از سال 1978 در آمریکا و به تدریج از دهه 60 تا دهه 80 در انگلستان ممنوع شد اگرچه رنگ سطوح قدیمی می توانست تا 50% وزن از سرب باشد) آلیاژها، پیوتر، اتصالات و مواد پر کننده دندان. همچنین در بامها به عنوان درزگیر برای محافظت اتصالات در برابر باران مورد استفاده قرار می گیرد. در گازوئیل (بنزین) به عنوان تترا اتیل و تترا متیل سرب برای کاهش صدای موتور کاربرد دارد(pre-detonation ، pre-ignitionو pinking هم نامیده می شود) فروش بنزین سربدار در آمریکا از سال 1986 و در اتحادیه اروپا از سال 1999 ممنوع شد. سرب یک ابررسانا با دمای بحرانی K=20/7 c T ( 95/265 – درجه سانتیگراد)؟ می باشد.

 

تاریخچه

به علت فراوانی سرب ( هنوز هم اینگونه است) ، تهیه آسان، کارکردن آسان با آن ،انعطاف پذیری و چکش خواری بالا و پالایش راحت ، حداقل از 7000 سال پیش مورد استفاده بشر می باشد. در کتاب خروج ( بخشی از انجیل) به این عنصر اشاره شده است. کیمیاگران می پنداشتند سرب قدیمی ترین فلز بوده و به سیاره زحل مربوط می شود. لوله های سربی که نشانه های امپراتوری روم را حمل می کردند هنوز هم به کار می روند. نشان Pb برای سرب خلاصه نام لاتین آن plumbum است. در اواسط دهه 80 تغییر مهمی در الگوهای پایان استفاده از سرب بوجود آمده بود. بیشتر این تغییر ناشی از پیروی مصرف کنندگان سرب آمریکا از قوانین زیست محیطی بود که بطرز قابل ملاحظه ای استفاده از سرب را درمحصولات بجز باطری از جمله گازوئیل، رنگ،اتصالات و سیستمهای آبی کاهش داده یا حتی حذف کرد.

 

جداسازی

سرب محلی در طبیعت یافت می شود اما کمیاب است.امروزه معمولاً سرب در کانیهایی همراه با روی ، نقره و ( بیشتر) مس یافت می شود و به همراه این مواد جدا می گردد. ماده معدنی اصلی سرب گالن(PbS) است که حاوی 6/86% سرب می باشد. سایرکانیهای مختلف و معمول آن سروسیت ( PbCO3 ) و انگلسیت (PbSO4) می باشند. اما بیش از نیمی از سربی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد بازیافتی می باشد. سنگ معدن بوسیله مته یا انفجار جداشده سپس آنرا خرد کرده و روی زمین قرار می دهند. بعد از آن سنگ معدن تحت تاثیر فرآیندی قرار می گیرد که در قرن نوزدهم در Broken Hill استرالیا بوجود آمد. یک فرآیند شناورسازی ، سرب و دیگر مواد معدنی را از پس مانده های سنگ جدا می کند تا با عبور سنگ معدن ، آب و مواد شیمیایی خاص از تعدادی مخزن که درون آنها دوغاب همیشه مخلوط می شود، عصاره ای بوجود آید. درون این مخزنها هوا جریان یافته و سولفید سرب به حبابها می چسبد و بصورت کف بالا آمده که می توان آنرا جدا نمود. این کف ( که تقریباً دارای 50% سرب است) خشک شده سپس قبل از پالایش به منظور تولید سرب 97% سینتر می شوند. بعد ازآن سرب را طی مراحل مختلف سرد کرده تا ناخالصیهای(ریم) سبک تر بالا آمده و آنها را جدا می کنند.سرب مذاب با گداختن بیشتر بوسیله عبور هوا از روی آن و تشکیل لایه ای از تفاله فلز که حاوی تمامی ناخالصیهای باقی مانده می باشد تصفیه شده و سرب خالص 9/99% بدست می آید.

 

ایزوتوپها

سرب بطور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار است :  Pb-204(1.4%)-Pb-206(24.1%)-Pb-207(22.1%)-Pb-208(52.4%(.سرب 206-207 و208 همگی پرتوزاد بوده و محصولات پایانی زنجیره فروپاشی پیچیده ای هستند که به ترتیب درU-238 ،U-235 وTh-232 رخ می دهند. نیمه عمرهای مساوی این آرایشهای فرسایشی بسیار متغیر است به ترتیب: 9 10 ،04/7 X 8 10X 47/4 و4/1 X 10 10سال .هر کدام از آنها به نسبت Pb-204 تنها ایزوتوپ پایدار غیر پرتوزاد گزارش می شود. ترتیب نسبتهای ایزوتوپی برای بیشتر مواد معدنی طبیعی 0/30 –00/14 برای Pb-206/Pb-204، 15-17 برای Pb-207/Pb-204 و 50-35 برای Pb-208/Pb-204 می باشد اگرچه نمونه های بسیار زیادی خارج از این حوزه در نوشته ها به چشم می خورد.

 

هشدارها

سرب فلز سمی است که به پیوندهای عصبی آسیب رسانده ( بخصوص در بچه ها) و موجب بیماریهای خونی و مغزی می شود. تماس طولانی با این فلز یا نمکهای آن ( مخصوصاً نمکهای محلول یا اکسید غلیظ آن PbO2) می تواند باعث بیماریهای کلیه و دردهای شکمی شود. به اعتقاد بعضی افراد استفاده تاریخی از سرب توسط امپراطوری روم برای لوله های آب ( و نمک آن ،استات سرب که به عنوان شیرین کننده شراب و به نام شکر سرب هم معروف است ) عامل دیوانگی بسیاری از امپراطوران بود. نگرانی درباره نقش سرب در عقب ماندگی ذهنی کودکان موجب کاهش استفاده از آن در سطح جهان گردید. فروش رنگهای حاوی سرب در کشورهای صنعتی متوقف شده گرچه احتمالاً بسیاری از خانه های قدیمی هنوز دارای مواد سربی در رنگهایشان هستند: کلاً پیشنهاد می شود رنگهای قدیمی را با سمباده ازبین نبرند چون این کار باعث ایجاد غباری قابل استنشاق می گردد. نمکهای سرب که در لعاب ظروف سفالی به کار می رود گاهی اوقات ایجاد مسمومیت کرده اند چون هنگامیکه در آنها اسید نوشیده می شود- مانند آبمیوه ها- یونهای سرب از لعاب ظرف جدا می شوند. گفته می شود استفاده از سرب برای فشردن سیب جهت تهیه آب سیب ، عامل بیماری "Devon colic" می باشد. گمان می رود سرب پیامدهای ناگواری برای دختران و خانمهای جوان داشته باشد به همین علت بسیاری از دانشگاهها در تجزیه و تحلیلهای دختران ، سرب را در اختیار آنها نمی گذارند. سرب در واقع برای ساخت مدادهای اولیه مورد استفاده قرار می گرفت ، اگرچه در چند دهه اخیر مغز مدادها از گرافیت که شکل طبیعی کربن می باشد ( چند گونه) ساخته شده است.

 

ریشه های  کلمــــــه

واژه لاتین plumbum باعث شکل گیری اصطلاحات زیادی در زبان انگلیسی شده است: Plumbing ( لوله کشی) یا سیستمی از لوله کشی . چون در گذشته لوله ها از سرب ساخته می شدند ، این واژه ریشه در آن دوران دارد. Plumb bob یا plummet ( شاغول کوچک) جسم فلزی باریک و نوک تیز که از وزن آن برای کشیده نگه داشتن ریسمان بصورت افقی استفاده می شود، اشاره به این حقیقت دارد که این شاغولها در آغاز از سرب ساخته می شدند. Plumb wall نام آن به این علت است که از شاغول( Plumb bob )برای یافتن خط عمود استفاده می شود. Plumbing the depths( ژرف یابی) از کاربرد وزنه سربی برای انداختن ژرف یاب تا انتهای آبها اقتباس شده است ( یا در انتهای قلاب ماهیگیری اگر آب واقعاً عمق داشته باشد!) Plumb crazy احتمالاً چون مسمومیت سرب می تواند منجر به دیوانگی شود این واژه بدست آمده یا بنابر OED – از یک مفهوم آمریکایی plum ( مشتق از واژه plumb ) به معنی " کاملاً " برگرفته شده است. Plumbism (مسمومیت سربی) اصطلاح پزشکی به معنی مسمومیت سربی می باشد. Aplomb ( اعتماد به نفس) از واژه فرانسوی plomb برگرفته شده که به معنی دقیقاً عمود و بنابراین مطمئن و خونسرد می باشد. ریشه نام میوه آلو ( Plum) ربطی به این موضوع ندارد.