Pb及其化合物的化学性质等

【汉字解释】
/1/ qiān ①一种金属.②石墨.

/2/ yán 铅山,地名,在江西省.

【化学解释】

概述
【元素名称】铅
【元素符号】Pb
【晶体结构】晶胞为面心立方晶胞。
【相对原子质量】207.2
【元素类型】金属元素
【原子体积】18.17立方厘米/摩尔
【元素在太阳中的含量】0.01ppm
【元素在海水中的含量】太平洋表面 0.00001ppm
【氧化态】Main Pb+2, Pb+4
【晶胞参数】
a = 495.08 pm
b = 495.08 pm
c = 495.08 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°

【莫氏硬度】1.5
【声音在其中的传播速率】1190m/S
【电离能 (kJ /mol) 】
M - M+ 715.5
M+ - M2+ 1450.4
M2+ - M3+ 3081.5
M3+ - M4+ 4083
M4+ - M5+ 6640
M5+ - M6+ 8100
M6+ - M7+ 9100
M7+ - M8+ 11800
M8+ - M9+ 13700
M9+ - M10+ 16700
【发现过程】早在公元前三千年左右就已被人类发现。

【元素描述】第一电离能7.416电子伏特。第二电离能15.874电子伏特。熔点327.5℃，沸点1740℃。密度13.34克/厘米3。银灰色重金属，质柔软，延性弱，展性强。空气中表面易氧化而失去光泽，变灰暗。溶于硝酸，热硫酸、有机酸和碱液。不溶于稀酸和硫酸。具有两性：既能形成高铅酸的金属盐，又能形成酸的铅盐。
【元素来源】主要存在于方铅矿（PbS）及白铅矿（PbCO3）中，经煅烧得硫酸铅及氧化铅，再还原即得金属铅。
【元素用途】主要用作电缆、蓄电池、铸字合金、巴氏合金、防X射线等的材料。
【元素辅助资料】
铅是一种化学元素，其化学符号源于拉丁文，化学符号是Pb（拉丁语Plumbum），原子量207.2，原子序数为82。铅是所有稳定的化学元素中原子序数最高的。

铅为带蓝色的银白色重金属，它有毒性，是一种有延伸性的主族金属。熔点327.502C，沸点1740C，密度11.3437克/厘米³，硬度1.5，质地柔软，抗张强度小。

铅是人类最早使用的金属之一，公元前3000年，人类已会从矿石中熔炼铅。铅在地壳中的含量为0.0016%，主要矿石是方铅矿。铅在自然界中有4种稳定同位素：铅204、206、207、208，还有20多种放射性同位素。

金属铅在空气中受到氧、水和二氧化碳作用，其表面会很快氧化生成保护薄膜；在加热下，铅能很快与氧、硫、卤素化合；铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用，能与热或浓盐酸、硫酸反应；铅与稀硝酸反应，但与浓硝酸不反应；铅能缓慢溶于强碱性溶液。

铅主要用于制造铅蓄电池；铅合金可用于铸铅字，做焊锡；铅还用来制造放射性辐射、X射线的防护设备；铅及其化合物对人体有较大毒性，并可在人体内积累。铅被用作建筑材料，用在乙酸铅电池中，用作枪弹和炮弹，焊锡、奖杯和一些合金中也含铅。

铅在地壳中含量不大，自然界中存在很少量的天然铅。但由于含铅矿物聚集，熔点又很低（328℃），使铅在远古时代就被人们所利用了。

方铅矿（PbS）直到今天都是人们提取铅的主要来源。远古时代人们偶然把方铅矿投进篝火中，它首先被烧成氧化物，然后受到碳的还原，形成了金属铅。

在英国博物馆里藏有在埃及阿拜多斯清真寺发现的公元前3000年的铅制塑像。在伊拉克乌尔城和其他一些城市发掘古迹所获得的材料中，不仅找到属于公元前4000年间的各种金属物件，而且有古代波斯人所用的契型文字的黏土板文件记录。这些记录说明，在公元前2350年已经从矿石中提炼出大量铁、铜、银和铅。在公元前1792——前1750年巴比伦皇帝汉穆拉比统治时期，已经有了大规模铅的生产。在我国殷代墓葬中也发现有铅制的酒器卣、爵、觚和戈等。

我国在商殷至汉代青铜器中铅的含量有增大的趋势。青铜中铅的增加对于液态合金流动性的提高起了重要作用，使铸件纹饰毕露。

不过，古代人对铅和锡的分别并不是十分明确。罗马人称铅为黑铅，称锡为白铅，以致后来它的元素符号定为Pb。

中外古炼金家和炼丹家们对铅和铅的一些化合物进行了实验，例如在魏伯阳所著的《周易参同契》中说：“胡粉投火中，色坏还为铅。”用今天的化学方程式表示就是：

Pb3O4 + 2C ——→ 3Pb + 2CO2↑

直到16世纪以前，在用石墨制造铅笔以前，在欧洲，从希腊，罗马时代起，人们就是手握夹在木棍里的铅条在纸上写字，这正是今天“铅笔”这一名称的来源。到中世纪，在富产铅的美国，一些房屋，特别是教堂，屋顶是用铅版建造，因为铅具有化学惰性，耐腐蚀。最初制造硫酸使用的铅室法也是利用铅的这一特性。

铅的元素符号Pb是来自拉丁名称plumbum 。

铅污染

在所有已知毒性物质中，书上记载最多的是铅。古书上就有记录认为用铅管输送饮用水有危险性。公众接触铅有许多途径。近年来公众主要关心石油产品中含铅问题。颜料含铅，特别是一些老牌号的颜料含铅较高，已经造成许多死亡事件，因此有的国家特别制定了环境标准规定颜料中铅的含量应控制在600PPM之内。

有的国家还没有制定出标准，但是市场出售高铅含量颜料时贴出标签警示用户。食品中也发现铅的残留，或是空气中的铅降下污染食物，或是罐头皮的铅污染罐头食品。铅的另外一个重要来源是铅管。几十年以前建筑住宅时用铅管或铅衬里管道，夏天的天然冰箱也用铅衬里，这些年已经禁用，改用塑料或其它材料。

一般饮用水中铅含量的安全界限是100微克/升，而最高可接受水平是50微克/升。后来又进一步规定自来水中可接受的铅最大浓度为50微克/升（0.05毫克/升）。此外，为了研究铅对人体健康的影响，科学家着手检测人体血样的铅浓度，作为是否铅中毒的先期指标。数据表明：如果饮用水接近50微克/升，那么该病人血样的铅浓度约在30微克/升以上。吃奶的婴儿要求应该更为严格，平均血铅浓度要不超过10--15微克/升。

水厂处理水过程中可能加入钙和重碳酸盐以保持水呈碱性，继而减少水对输水管道的腐蚀，这个过程会带来新的风险。但是腐蚀问题很复杂，不是如此这般所能解决的，应该总体净化，但又价格昂贵。

许多化学品在环境中滞留一段时间后可能降解为无害的最终化合物，但是铅无法再降解，一旦排入环境很长时间仍然保持其可用性。由于铅在环境中的长期持久性，又对许多生命组织有较强的潜在性毒性，所以铅一直被列为强污染物范围。

急性铅中毒目前研究的较为透彻，其症状为：胃疼，头痛，颤抖，神经性烦躁，在最严重的情况下，可能人事不醒，直至死亡。在很低的浓度下，铅的慢性长期健康效应表现为：影响脑子和神经系统。科学家发现：城市儿童血样即使铅的浓度保持可接受水平，仍然明显影响到儿童智力发育和表现行为异常。我们只有降低饮用水中铅水平才能保证人们对铅的摄取总量降低。无铅汽油的推广应用为降低环境中的铅污染立了大功，特别是降低了大气中的颗粒物中的铅。

铅与颗粒物一起被风从城市输送到郊区，从一个省输送到另一个省，甚至到国外，影响其它地区，成了世界公害。科学家在北美格陵兰地区的冰山上逐年积冰的地区打钻钻取冰柱，下层的年头久远，顶层的年头捱近，易不同层次测定冰的铅含量。结果表明：1750年以前铅含量仅为20微克/吨；1860年为50微克/吨；1950年上升为120微克/吨；1965年剧增到210微克/吨。近代工业的发展，全球范围的污染日趋严重。

毒理学资料及环境行为

毒性
急性毒性：LD5070mg/kg(大鼠经静脉)
亚急性毒性：10μg/m3，大鼠接触30至40天，红细胞胆色素原合酶(ALAD)活性减少80%～90%，血铅浓度高达150～200 μg/100ml。出现明显中毒症状。10μg/m3，大鼠吸入3至12个月后，从肺部洗脱下来的巨噬细胞减少了60%，多种中毒症状。0.01mg/m3，人职业接触，泌尿系统炎症，血压变化，死亡，妇女胎儿死亡。
慢性毒性：长期接触铅及其化合物会导致心悸，蜴 激动，血象红细胞增多。铅侵犯神经系统后，出现失眠、多梦、记忆减退、疲乏，进而发展为狂躁、失明、神志模糊、昏迷，最后因脑血管缺氧而死亡。血铅水平往往要高于2.16微摩尔/升时，才会出现临床症状，因此许多儿童体内血铅水平虽然偏高，但却没有特别的不适，轻度智力或行为上的改变也难以被家长或医生发现。这也是为什么儿童铅中毒在国外被称为“隐匿杀手”的原因。

致癌：铅的无机化合物的动物试验表明可能引发癌症。另据文献记载，铅是一种慢性和积累性毒物，不同的个体敏感性很不相同，对人来说铅是一种潜在性泌尿系统致癌物质。
致畸：没有足够的动物试验能够提供证据表明铅及其化合物有致畸作用。
致突变：用含 1%的醋酸铅饲料喂小鼠，白细胞培养的染色体裂隙-断裂型畸变的数目增加，这些改变涉及单个染色体，表明DNA复制受到损伤。

代谢和降解：环境中的无机铅及其化合物十分稳定，不易代谢和降解。铅对人体的毒害是积累性的，人体吸入的铅25%沉积在肺里，部分通过水的溶解作用进入血液。若一个人持续接触的空气中含铅1μg/m3，则人体血液中的铅的含量水平为1～2μg/100ml血。从食物和饮料中摄入的铅大约有10%被吸收。若每天从食物中摄入10μg铅，则血中含 铅量为6～18μg/100ml血，这些铅的化合物小部分可以通过消化系统排出，其中主要通过尿(约76%)和肠道(约16%)，其余通过不大为人们所知道的各种途径，如通过出汗、脱皮和脱毛发以代谢的最终产物排出体外。

残留与蓄积：铅是一种积累性毒物，人类通过食物链摄取铅，也能从被污染的空气中摄取铅，美国人肺中的含铅量比非洲，近东和远东地区都高，这是由于美国大气中铅污染比这些地区严重造成的。从人体解剖的结果证明，侵入人体的铅70%～90%最后以磷酸铅(PbHPO4)形式沉积并附着在骨骼组织上，现代美国人骨骼中的含铅量和古代人相比高100倍。这一部分铅的含量终生逐渐增加，而蓄积在人体软组织，包括血液中的铅达到一定程度(人的成年初期)后，然后几乎不再变化，多余部分会自行排出体外(如上所述)，表现出明显的周转率。鱼类对铅有很强的富集作用。

迁移和转化：据加拿大渥太华国立研究理事会1978年对铅在全世界环境中迁移研究报导，全世界海水中铅的浓度均值为0.03μg/L，淡水0.5μg/L。全世界乡村大气中铅含量均值0.1μg/m3，城市大气中铅的浓度范围1～10μg/m3。世界土壤和岩石中铅的本底值平均为13mg/kg。铅在世界土壤的环境转归情况是：每年从空气到土壤15万吨，从空气转移到海洋25万吨，从土壤到海洋41.6万吨。每年从海水转移到底泥为40～60万吨。由于水体、土壤、空气中的铅被生物吸收而向生物体转移，造成全世界各种植物性食物中含铅量均值范围为0.1~1mg/kg(干重)，食物制品中的铅含量均值为2.5mg/kg，鱼体含铅均值范围0.2~0.6mg/kg，部分沿海受污染地区甲壳动物和软体动物体内含铅量甚至高达3000mg/kg以上。

铅的工业污染来自矿山开采、冶炼、橡胶生产、染料、印刷、陶瓷、铅玻璃、焊锡、电缆及铅管等生产废水和废弃物。另外，汽车排气中的四乙基铅是剧毒物质。水体受铅污染时(Pb0.3～0.5mg/L)，明显抑制水的自净作用，2～4mg/L时，水即呈浑浊状。

危险特性
粉体在受热、遇明火或接触氧化剂时会引起燃烧爆炸。

燃烧(分解)产物
氧化铅

现场应急监测方法
四羧醌试纸比色法《空气中有害物质的测定方法》，杭士平主编
速测仪法；分光光度法；阳极溶出伏安法《突发性环境污染事故应急监测与处理处置技术》万本太主编

实验室监测方法
监测方法 来源 类别
原子吸收法 GB7475-87 水质
mcso-四(对磺基苯)卟啉光度法 WS/T126-1999 作业场所空气
氢化物发生-原子吸收法 WS/T127-1999 作业场所空气
原子吸收法 GB/T15555.2-95 固体废物浸出液
石墨炉原子吸收法 GB/T17141-1997 土壤
火焰原子吸收法 GB/T17140-1997 土壤
火焰原子吸收法 GB/T15264-94 空气质量
原子吸收法 CJ/T101-99 城市生活垃圾
原子吸收法 《固体废弃物试验分析评价手册》中国环境监测总站等译 固体废弃物

环境标准
中国(TJ36-79) 车间空气中有害物质的最高容许浓度 0.03mg/m3 [铅烟]；0.05mg/m3 [铅尘]
中国(TJ36-79) 居住区大气中有害物质的最高允许浓度 0.0007mg/m3(日均值)
中国(GB3092-1996) 环境空气质量标准 季平均：1.50ug/m3
年平均：1.00ug/m3
中国(GB16297-1996) 大气污染物综合排放标准(铅及其化合物) ①最高允许排放浓度(mg/m3)：
0.90(表1)；0.70(表2)
②最高允许排放速率(kg/h)：
二级0.005～0.39；三级0.007～0.60(表1)
二级0.004～0.33；三级0.006～0.51(表2)
③无组织排放监控浓度限值：
0.0060mg/m3(表2)；0.0075mg/m3(表1)
中国(GB5749-85) 生活饮用水水质标准 0.05mg/L
中国(GHZB1-1999) 地表水环境质量标准(mg/L) Ⅰ类 0.01；Ⅱ类0.05 ；Ⅲ类0.05；Ⅳ类0.05；Ⅴ类 0.1
中国(GB/T14848-93) 地下水质量标准 (mg/L) Ⅰ类0.005；Ⅱ类0.01；Ⅲ类0.05；Ⅳ类 0.1；Ⅴ类＞0.1
中国(GB3097-1997) 海水水质标准(mg/L) Ⅰ类0.001；Ⅱ类0.005 ；Ⅲ类0.010；Ⅳ类0.050
中国(GB5048-92) 农田灌溉水质标准 0.1mg/L(水作、旱作、蔬菜)
中国(GB11607-89) 渔业水质标准 0.05mg/L
中国(GB8978-1996) 污水综合排放标准 1.0mg/L
中国(GB15618-1995) 土壤环境质量标准(mg/kg) 一级35；二级250～350；三级500
中国(GB5058.3-1996) 固体废弃物浸出毒性鉴别标准值 3mg/L
中国(GWKB3-2000) 生活垃圾焚烧污染控制标准 焚烧炉大气污染物排放限值：1.6mg/m3(测定均值)
中国(GB8172-87) 城镇垃圾农用控制标准 100mg/kg

应急处理处置方法及防护

泄漏应急处理

切断火源。戴好防毒面具，穿好一般消防防护服。用洁净的铲子收集于干燥净洁有盖的容器中，用水泥、沥青或适当的热塑性材料固化处理再废弃。如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。
①对于泄漏的PbCl4和Pb(ClO4)2，应戴好防毒面具等全部防护用品。用干砂土混合，分小批倒至大量水中，经稀释的污水放入废水系统。
②对于泄漏的PbO、四甲(乙)基铅和Pb3O4，应戴好防毒面具等全部防护用品。用干砂土混合后倒至空旷地掩埋；污染地面用肥皂或洗涤剂刷洗，经稀释的污水放入废水系统。
③对于泄漏的PbF2，应戴好防毒面具等全部防护用品。在泄漏物上撒上纯碱；被污染的地面用水冲洗，经稀释的污水放入废水系统。
④对于泄漏的Pb(BrO3)2、PbO2和Pb(NO3)2，应戴好防毒面具等全部防护用品。被污染的要面用水冲洗，经稀释的污水放入废水系统。
⑤对于泄漏的烷基铅，用不燃性分散剂制成乳液刷洗。如无分散剂可用砂土吸收，倒至空旷地方掩埋；被污染的地面用肥皂或洗涤剂刷洗，经稀释的污水放入废水系统。

处理方法：当水体受到污染时，可采用中和法处理，即投加石灰乳调节pH到7.5，使铅以氢氧化铅形式沉淀而从水中转入污泥中。用机械搅拌可加速澄清，净化效果为80%～96%，处理后的水铅浓度为0.37～0.40mg/L。而污泥再做进一步的无害化处理。对于受铅污染的土壤，可加石灰、磷肥等改良剂，降低土壤中铅的活性，减少作物对铅的吸收。

防护措施

呼吸系统防护：作业工人应该佩戴防尘口罩。
眼睛防护：必要时可采用安全面罩。
防护服：穿工作服。
手防护：必要时戴防护手套。
其它：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后，淋浴更衣。实行就业前和定期的体检。保持良好的卫生习惯。

急救措施

皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水及流动清水彻底冲洗。
眼睛接触：立即翻开上下眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。呼吸困难时给输氧。呼吸停止时，立即进行人工呼吸。就医。
食入：给饮足量温水，催吐，就医。

灭火方法
干粉、砂土

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