Свинец температура плавления и кипения: Чему равна приблизительно температура плавления свинца
alexxlab | 03.06.2023 | 0 | Разное
Свинец-висмут: путь к «железу»
Главная тема
Быстрые реакторы со свинцово-висмутовым теплоносителем
Свинцово-висмутовый теплоноситель Александр Лейпунский начал изучать на заре атомного проекта. Сначала — в качестве теплоносителя для быстрого реактора-размножителя (бридера), необходимого для наработки плутония. Однако, в отличие от натриевого бридера, такой реактор не смог обеспечить короткое время удвоения плутония. В настоящее время, на новом витке интереса к этой технологии, идет работа над тем, чтобы доказать ее экономическую состоятельность и создать энергоблок со свинцово-висмутовым быстрым реактором (СВБР), обладающим высоким уровнем внутренней самозащищенности.
Причины выбора
Быстрые реакторы изначально нужны были для наработки плутония — как для военных, так и для гражданских целей. «Поскольку в те годы еще мало было разведано месторождений природного урана, не были открыты гигантские запасы нефти и газа, т.
В пользу свинцово-висмутового теплоносителя говорили его теплофизические свойства. Сплав имеет достаточно низкую (123 °С) температуру плавления (для сравнения, у натрия 98 °С, а у свинца 327 °С) и высокую — кипения (1670 °С). Такие свойства сплава позволяют получить высокие параметры паросилового цикла и, как следствие, хороший КПД при низком давлении в первом контуре, обусловленном высокой температурой кипения. Кроме того, свинец-висмут не вступает в реакции с воздухом и водой (это главная проблема натрия), поэтому исключены взрывы и пожары, и специальные системы безопасности не нужны.
Параллельно для реакторов на быстрых нейтронах рассматривались варианты с разными теплоносителями — не только со свинцом-висмутом, но и с натрием и с гелием.
Лодочные испытания
АПЛ были частью атомного проекта — для выполнения собственно военных задач и в качестве потенциального средства транспортировки ядерного оружия. Использовать свинец-висмут для подводных лодок предложил Александр Лейпунский. «Первый реактор на свинце-висмуте для подводной лодки был рассчитан Б. Ф. Громовым в его дипломном проекте, выполненном под руководством А. И. Лейпунского. Он выбрал и решетку активной зоны, и тепловыделяющие элементы — тогда они были тоненькие, диаметром 6 или 8 мм. В дальнейшем все это пришлось существенно изменить», — отмечает в своей книге Георгий Тошинский.
Но многих необходимых знаний о свойствах свинца-висмута тогда еще не было. В частности, неизвестен был механизм коррозии конструкционных материалов и, соответственно, не разработаны методики подавления коррозионного воздействия. Не было известно, как влияют на конструкционные материалы и теплоноситель различные примеси и как минимизировать их отрицательное влияние. Отсутствовали данные по радиационным характеристикам конструкционных материалов, механизму теплоотдачи и другие. Для решения научно-исследовательских и опытно-конструкторских задач в стране были созданы десятки стендов – в ФЭИ, «Гидропрессе», ОКБМ и других НИИ. Реакторные петли для испытаний твэлов создали в Курчатовском институте и НИИАР. Первый полномасштабный стенд-прототип появился в ФЭИ в 1959 году.
Уже в 1963 году была сдана в эксплуатацию первая атомная подводная лодка с жидкометаллическим теплоносителем проекта 645. Затем, с 1971 года, стали вводить в эксплуатацию АПЛ проекта 705 и 705Л (класс «Альфа» по классификации НАТО), которые отличались паропроизводящими установками.
Всего было построено семь «Альф». Исследовать, проектировать и строить приходилось почти одновременно. «В процессе эксплуатации наземных стендов-прототипов и ПЛА (то же, что АПЛ. — Прим. ред.) мы встретились с рядом технических трудностей, вызванных, в том числе, и нашими ошибками и недоработками как в области НИР, так и ОКР. Это вполне естественно, т. к. мы вошли в совершенно новую, очень сложную область науки и техники и в силу ряда обстоятельств вынуждены были вести проектирование, строительство и эксплуатацию установок параллельно с проведением НИР, у нас не было возможности выполнить хотя бы минимальный объем НИР до начала проектирования», — вспоминает Борис Громов, который в 1972–2001 годах возглавлял работы по созданию ЯЭУ с жидкометаллическим теплоносителем для АПЛ. Но в конечном итоге ядерные установки для подводных лодок со свинцово-висмутовыми реакторами были построены.
Из-за недостатка исследований на стендах и на лодках возникали аварии. В их причинах разбирались, получали новые знания, неполадки устраняли, меняли регламенты изготовления и эксплуатации.
Самой большой проблемой оказалось возникновение окислов, которое привело к тяжелой аварии на одном из двух реакторов на первой опытной АПЛ К-27 проекта 645. Окислы свинца (шлаки) появлялись при разгерметизации первого контура во время ремонтов и перегрузки топлива. Но об их опасности тогда никто не знал, потому что реакторная установка работала без сбоев всю первую кампанию. Проблемы начались во время второй. Шлаки забили вход в активную зону, теплоноситель перестал проходить, начался сначала локальный перегрев, а потом — уже из-за действий оператора, который хотел удержать падающую мощность реактора, — началось плавление активной зоны.
На этой аварии научились очень многому. Стали вести системные исследования по образованию окислов — и научились их химически восстанавливать до металлического свинца и паров воды, вводя гелий-водородную смесь. Тогда же поняли, что полностью удалять кислород нельзя, потому что он создает оксидную антикоррозионную пленку на конструкционных материалах.
Правильная стратегия — поддерживать кислородный баланс.
Также на К-27 впервые изучили влияние размораживания (в данном случае имеется в виду переход из твердого в жидкое состояние) теплоносителя на реактор и топливо. Исследования проводили на реакторе, который не был поврежден. Работали крайне аккуратно, медленно повышая температуру в системе обогрева. Теплоноситель разморозился (расплавился), реактор проработал несколько суток, и оказалось, что оболочки твэлов и первый контур сохранили герметичность. Так впервые было экспериментально подтверждено, что свинец-висмут можно безопасно замораживать и размораживать без вреда для оборудования.
Страх заморозки первого контура был большой головной болью для моряков. Атомщики требовали, чтобы реакторная установка все время оставалась включенной. «Один из адмиралов сказал: «Вы сделали хороший скоростной автомобиль, на нем приятно ездить, но, когда я приезжаю домой, я не могу выключить двигатель. Если вы эту проблему не решите, такие реакторы нам не нужны»», — рассказывает Георгий Тошинский в своей книге.
Проблему решили. Режимы заморозки-разморозки проверили на стендах и выяснили, что процесс замораживания происходит медленно, материал пластичный, поэтому целостность стальных конструкций не нарушается даже после трех десятков циклов замораживания-размораживания. Но применить эти знания на АПЛ не успели — на тот момент уже распался Советский Союз, атомные подлодки с жидкометаллическим теплоносителем выводили из эксплуатации и больше не строили.
Еще одна проблема, для которой нашли решение во время исследований и эксплуатации АПЛ, — как избежать воздействия полония-210 в газообразных соединениях на организм человека. Для этого разработали особые правила радиационной безопасности. Полоний-210 образуется при поглощении нейтронов висмутом и представляет опасность при разгерметизации первого контура во время плановых ремонтов и перегрузок топлива. Установили, что необходимо организовывать зоны строгого радиационного контроля в местах проведения работ, отсасывать воздух от мест с повышенным загрязнением, использовать спецодежду и респираторы, проводить дезактивацию загрязненных поверхностей и не вести огневые работы (сварку и резку) в сильно загрязненных полонием местах.
В итоге в ВМФ до 1996 года прослужили шесть подводных лодок со свинцово-висмутовыми реакторами. «Общая наработка во всех режимах составила около 80 реакторо-лет, подтвердила достоинства и основные характеристики, заложенные в проекте, и была достаточной для выявления конструктивных и технологических недостатков с целью определения основных направлений совершенствования установок», — говорится в заключении экспертной рабочей группы, которая изучила опыт эксплуатации этих АПЛ.
СВБР в проекте
После 1996 года свинцово-висмутовое направление переживало кризис. Поддержал разработчиков заказ от «Росэнергоатома» по изучению возможности реновации трех блоков Нововоронежской АЭС, партнерство с японскими компаниями и сотрудничество с Международным научно-техническим центром.
Полученные деньги позволили разработать концептуальный проект АЭС с двумя блоками электрической мощностью 1600 МВт каждый на базе реакторной установки СВБР мощностью 100 МВт (16 модулей).
Уже тогда стало понятно, что выиграть в конкуренции с АЭС большой мощности и другими видами низкоуглеродной генерации малые АЭС могут за счет эффекта масштаба. Серийное производство модулей снизит стоимость оборудования, сократит сроки строительно-монтажных работ.
Модульный проект с СВБР-100 сравнивался с проектом реактора ВВЭР-1500. Сопоставление технико-экономических показателей выявило преимущество АЭС с СВБР. НТС, который рассматривал проект, одобрил его и рекомендовал выполнить обоснование инвестиций реновации блока № 2 НВАЭС с использованием СВБР. Но эта работа выполнена не была.
Следующая попытка довести СВБР до «железа» была предпринята в 2005 году. Георгий Тошинский с коллегами подготовил письмо на имя президента Владимира Путина о необходимости продолжить развитие свинцово-висмутовой технологии. Вес письму придали подписи академиков Гурия Марчука и Валерия Субботина. Их поддержка помогла: в 2006 году перспективы свинца-висмута рассмотрели на НТС по энергетике Росатома.
Было принято решение о переходе к проектированию и строительству опытного объекта, на него выделили деньги, началась работа.
А через два года проектом заинтересовался бизнесмен Олег Дерипаска. Он увидел в технологии не только возможности для энергоснабжения его сибирского алюминиево-энергетического конгломерата, но и огромный коммерческий потенциал в качестве самостоятельного бизнеса. Время с начала 2000-х до аварии на АЭС «Фукусима» называли атомным ренессансом. Уже тогда было понятно, что декарбонизировать энергетику в масштабах планеты без атомной генерации — задача сложная, если вообще выполнимая. Благодаря интересу Олега Дерипаски появилась компания «АКМЭ-инжиниринг», ею на паритетной основе владеют Росатом и «Иркутскэнерго» (входит в En+).
«АКМЭ-инжиниринг» стала владельцем интеллектуальных прав на технологию СВБР-100 (это, по условиям соглашения, был вклад Росатома), центром разработки технологии (благодаря инвестициям «Иркутскэнерго»), а также эксплуатирующей организацией на этапах размещения и сооружения опытно-промышленного энергоблока с реакторной установкой СВБР-100.
Ближе к завершению проектирования стало понятно, что для удачного коммерческого запуска проекта было бы неплохо привлечь стратегических партнеров-инвесторов из государств, обладающих перспективными рынками для проекта СВБР-100, развитой промышленностью, а также большими амбициями в атомной энергетике не только в своей стране, но и на рынках третьих стран. Работа по привлечению сейчас активно ведется.
Внутренне присущая безопасность СВБР
1. Из-за высокой температуры кипения свинца-висмута исключается возможность наиболее тяжелой аварии — кризиса теплоотдачи из-за потери теплоносителя в результате его испарения при нарушении герметичности первого контура. (Кризис теплоотдачи — резкое ухудшение теплоотвода от теплоотдающей поверхности, сопровождающееся скачкообразным ростом ее температуры).
2. Химическая инертность теплоносителя при контакте с водой и воздухом исключает возможность химической аварии, такой как пожар на АЭС «Монджу». Из-за отсутствия образования водорода невозможны аварии, подобные случившейся на АЭС «Фукусима» (обе станции в Японии).
3. Отсутствие изменения объема при плавлении-затвердевании позволяет заморозить теплоноситель в реакторной установке, сделав его естественным барьером для выхода радиоактивности, что важно, например, при выводе из эксплуатации.
4. Теплоноситель удерживает в себе йод, цезий и другие продукты деления, кроме газообразных. А нарабатываемый летучий полоний-210, находящийся в теплоносителе в очень низкой концентрации (один атом на миллион), образует термодинамически стойкое интерметаллическое соединение со свинцом, что резко снижает образование радиоактивных аэрозолей при разгерметизации первого контура.
5. Во всех теплоотводящих контурах уровень естественной циркуляции теплоносителя достаточен для отвода остаточного тепловыделения. Это важно при аварии с остановкой насосов.
Высокий уровень внутренней самозащищенности, исключающий наиболее тяжелые аварии, позволяет обосновать безопасность, опираясь не на вероятностный анализ, трудно понимаемый людьми, а на их жизненный опыт: раз нет высокого давления и водорода, то не может быть взрывов и пожаров.
Такой подход повысит доверие к технологии СВБР, а это один из ключевых факторов для появления «в железе» нового атомного проекта.
Особенности СВБР
Текущий дизайн проекта СВБР имеет интегральную моноблочную компоновку, объединяющую реактор, насосы и парогенераторы. Моноблочная компоновка, во-первых, полностью исключает большое количество труб первого контура, качество сварки которых сложно проверить. Во-вторых, моноблок будет полностью производиться в заводских условиях, где больше специализированного оборудования, есть возможность развернуть монтируемые агрегаты в наиболее удобное для работы положение, более квалифицированные специалисты, больше возможностей для контроля.
Планируемая мощность ОПЭБ с СВБР — 100 МВт (электрических). СВБР без изменения конструкции может работать как на урановом, так и на уран-плутониевом топливе, причем в обоих случаях — как на оксидном, так и на нитридном. Также в СВБР можно загружать ТРУОКС-топливо — это МОКС-топливо со значительной долей (несколько процентов) младших актинидов, выделенных при переработке ОЯТ.
Использование СВБР поддерживает режим нераспространения за счет отсутствия доступа к топливу в течение длительной кампании (7–10 лет) и использования урана с обогащением ниже 20%.
Реакторы СВБР-100 могут стать надежным источником энергии в отдаленных районах и районах со слаборазвитой сетевой инфраструктурой, поставщиком промышленного и бытового тепла, выступать в роли базовой и балансирующей генерации в энергокластерах с высокой долей ВИЭ, гибко сочетаться с технологиями опреснения воды и производства безуглеродного водорода.
«При использовании ТЖМТ (тяжелого жидкометаллического теплоносителя. — Прим. ред.) создаются предпосылки для упрощения конструкции РУ за счет исключения ряда систем безопасности, необходимых в РУ с другими теплоносителями. Это может позволить сделать АЭС на базе БР с ТЖМТ не только более безопасными, но и более экономичными в сравнении с АЭС на базе традиционных реакторов», — уверен Георгий Тошинский.
При каких температурах плавится свинец и олово: физические свойства
Исторические сведения
Химический элемент известен людям с древних времён.
Одним из первых методов добычи металлов, освоенных человеком, была выплавка свинца. Первыми археологическими находками, подтверждающими это, были найденные свинцовые бусы времён Чатал-Хююк (современная территория Турции). Изделия датируются 6400 годом до нашей эры.
Самая древняя свинцовая фигурка девушки в длинной одежде была выкопана в Египте. Её относят к временам первой династии фараонов (3000 лет до н.э.).
Трубы из свинца составляли древнеримский водопровод. В Древнеримской империи ежегодно выплавляли до 80 тысяч тонн этого металла. На Руси с древних времён свинец использовали как кровельное покрытие соборов и церквей.
Невысокая температура плавления свинца с незапамятных времён сделала доступным получение металла и изготовление из него изделий любой формы.
Обратите внимание! Индустриальная революция с 1840 года в течение 20 лет подняла объём ежегодной выплавки свинца в мире со 100 до 250 тысяч тонн в год.
Основные соединения свинца
Основная статья: Категория:Соединения свинца
Свинец в соединениях может находиться в степенях окисления +2 и +4, образуя соединения Pb(II) и Pb(IV), соответственно.
В обеих степенях окисления свинец является амфотерным и может как выступать в роли катионов Pb2+ и Pb4+, так и входить в состав анионов (плюмбита PbO2- 2 с Pb(II) и плюмбатов с Pb(IV): метаплюмбата PbO2- 3 и ортоплюмбата PbO4- 4), в связи с этим может образовывать четыре типа солей.
Галогениды свинца
Свинец образует галогениды в степени окисления +2 вида PbHal2 для всех галогенов. Известны также галогениды свинца(IV): PbF4 и PbCl4, тетрабромиды и тетрайодиды не получены.
- Фторид свинца(II)
- Хлорид свинца(II) — белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде. Хорошо растворяется также в растворах других хлоридов, особенно в хлориде аммония Nh5Cl.
- Бромид свинца(II)
- Йодид свинца(II)
Халькогениды свинца
Халькогениды свинца — сульфид свинца PbS, селенид свинца(II) PbSe и теллурид свинца PbTe — представляют собой кристаллы чёрного цвета, которые являются узкозонными полупроводниками.
Оксиды свинца
Основная статья: Оксиды свинца
Оксиды свинца имеют преимущественно основный или амфотерный характер.
Многие из них окрашены в красные, жёлтые, чёрные, коричневые цвета. На фотографии в начале статьи, на поверхности свинцовой отливки, в её центре видны цвета побежалости — это тонкая плёнка оксидов свинца, образовавшаяся из-за окисления горячего металла на воздухе. Свинец образует два простых оксида — оксид свинца(II) PbO и оксид свинца(IV) PbO2 — и один смешанный Pb3O4 (свинцовый сурик), фактически являющийся плюмбатом (IV) свинца(II) Pb2PbO4.
Соли свинца
- Сульфат свинца(II) PbSO4
- Нитрат свинца(II) Pb(NO3)2
- Ацетат свинца(II) Pb(Ch4COO)2 (свинцовый сахар
). - Хромат свинца(II) PbCrO4
Нахождение в природе
Способы пайки светодиодных лент
В чистом виде плюмбум обычно не обнаруживается. Его находят в более чем 100 разных минералах в виде интерметаллических агломератов. Свинец присутствует в урановых и ториевых жилах. Большие скопления свинцово-цинковых руд обнаружены и разрабатываются в Забайкалье, Приморском районе.
В разных залежах свинец добывают на Урале, в Норильске.
Самое крупное месторождение с большим содержанием свинца находится в урановых рудах Кохистанской Ладахской дуги (северный Пакистан).
Ископаемый свинец
Химические свойства
Электронная формула: 5s25p65d106s26p2, энергия ионизации (Pb → Pb+ + e−) равна 7,42 эВ. На внешней электронной оболочке находятся 4 неспаренных электрона (2 на p- и 2 на d-подуровнях), поэтому основные степени окисления атома свинца — +2 и +4.
- Соли двухвалентного свинца реагируют со щелочами, образуя почти нерастворимый гидроксид свинца:
Pb2+ + 2OH− = Pb(OH)2
- При избытке щёлочи гидроксид растворяется:
Pb(OH)2 + 2OH− = [Pb(OH)4]2−
- Реагирует со щелочами и кислотами:
Pb + 2NaOH + 2h3O = Na2[Pb(OH)4] + h3↑ Pb + 4HNO3 = Pb(NO3)2 + 2NO2↑ + 2h3O Pb + 2HCl = PbCl2 + h3↑
Свинец образует комплексные соединения с координационным числом 4, например, [Pb(OH)4]2−
Реакция диспропорционирования между PbO2 и Pb лежит в основе работы свинцовых аккумуляторов.
Получение
Как правильно паять паяльником с кислотой
Сырьём для извлечения свинца служат породы, включающие геленит. Процесс выплавки тяжёлого металла состоит из нескольких фаз. Из первоначального сырья способом флотации выделяют концентрат с содержанием от 40 до 70 процентов плюмбума. Далее производители идут разными путями.
Одним из способов превращения продукта в веркблей (черновой свинец) является плавка методом регенерации. Другой способ заключается в том, что восстановление металла из оксида происходит плавкой сырья в ватержакетном калорифере.
Полученный веркблей с содержанием 90% свинца очищают от меди. Затем щелочным рафинированием убирают мышьяк и сурьму. Потом выделяют серебро и цинк. Воздействием магния и кальция исключают висмут. В итоге получают свинец чистотой 99,8%.
Производство мирового объёма свинца по итогам исследования международных организаций за 2005 год
| Страна производитель | Объём, килотонн |
| Страны Европы | 2220 |
| КНР | 1430 |
| Российская федерация | 1120 |
Ю. Корея | 650 |
| Казахстан | 570 |
| Украина | 410 |
Производство металла
Свинец довольно распространен, образует несколько промышленно значимых минералов – галенит, церуссит, англезит, так что производство его обходится относительно дешево. Получают металл пирометаллургическим и гидрометаллургическим методом. Второй способ более безопасен, однако применяется намного реже, так как более дорог, да и полученный металл все равно нуждается в конечной обработке при высокой температуре.
Производство пирометаллургическим методом включает следующие стадии:
- добыча руды;
- дробление и обогащение в основном флотационным методом;
- плавка с целью получения чернового свинца – восстановительная, горновая, щелочная и так далее;
- рафинирование, то есть, очистка черного свинца от примесей и получение чистого металла.
Несмотря на одинаковость технологии производства оборудование может использоваться самое разное.
Это зависит от содержания металла в руде, объемов производства, требований к качеству продукта и так далее.
Об использовании и цене за 1 кг свинца читайте ниже.
Технологические свойства и характеристики
Характеристики металла можно представить перечнем:
- Плотность свинца и его масса;
- Температура плавки свинца;
- Механические свойства;
- Сопротивление коррозии.
Плотность свинца и его масса
Плотность металла составляет 11342 кг/м3. Это значит, что метрический куб свинца весит 11,342 тн. Большой удельный вес позволяет его использовать в виде полезных грузов в различных устройствах.
Температура плавки свинца
Расплавленный металл в чистом виде имеет температуру около 400 градусов. В этом состоянии свинец обладает свойствами текучести жидкости. Литейные качества позволяют заливать свинец в жидком состоянии в формы сложной конфигурации.
Заливка формы свинцом
Металл закипает при нагреве до 1750 градусов.
Во время кипения возникают летучие испарения в виде свинцовой пыли, паров оксидов, которые могут нанести тяжёлое отравление человеческому организму.
Механические свойства
Химический элемент обладает мягкостью и пластичностью, что позволяет холодной прокаткой достичь состояния тонкой фольги. Холодная деформация не влияет на изменение механических свойств.
Сопротивление коррозии
Химическая инертность элемента приближена к показателю благородных металлов. В воздушной среде плюмбум практически не подвергается коррозии. Быстро образующаяся оксидная плёнка на поверхности свинца ставит непреодолимый барьер на пути коррозионных процессов.
Агрессивной средой для свинца являются сероводород, ангидрит угля и серная кислота. Под их воздействием металл активно разрушается.
Меры безопасности
При работе с расплавленным металлом необходимо обязательно обеспечить защиту кожи от термического ожога. Во время работ обязательно одеваются несгораемые перчатки, суконная или полотняная одежда, способная выдержать попадание расплавленного вещества.
Кроме этого, необходимо одеть респиратор или марлевую повязку для защиты органов дыхания – свинец токсичное вещество.
Таким образом, следуя этим советам и используя информацию о процессе плавления, не будет большой проблемы отлить грузило для рыбалки или переплавить остатки старого аккумулятора в один слиток.
Области применения свинцовых сплавов
Свинцовые соединения разделяют на высоколегированные и низколегированные сплавы. Первые формируются за счёт добавления большого количества химических элементов, обеспечивающих высокую прочность, стойкость к истиранию и низкую усадку при более низкой температуре плавления.
Низколегированные соединения свинца получаются в результате небольших включений из таких веществ, как олово, сурьма, медь и кадмий. Этим добиваются повышенной стойкости сплава к коррозионным процессам в условиях загрязнённой атмосферы, неорганической кислотной среды.
Сплавы применяют в кислотных и щелочных аккумуляторах, в качестве оболочек как мощных, так и кабелей низкого напряжения.
Соединения сурьмы или меди со свинцом используют для производства трубопроводов, листовой облицовки различных устройств и защитных матов от радиационного поражения.
Области использования свинца
Одним из особенно распространенных вариантов использования свинца является производство пуль, дроби и других снарядов для огнестрельного оружия. А вероятность для охотников мастерить самодельные пули сделана вследствие дешевизне металла и низкой температуре его плавления. Также из свинца изготавливают рыболовные грузила. Вследствие тому, что металл довольно мягкий, его дозволено зафиксировать на леске без применения особых приспособлений, простым обжатием. Свинец владеет также антикоррозионным свойством, следственно его используют для нанесения защитного слоя на изделия из железа и изготовления защитных оболочек для кабелей. Также эта специфика свинца дозволяет применять его при производстве лакокрасочных изделий. В качестве основного компонента корабельного, либо железного, сурика, которым окрашивают подводную часть корабля, применяется пигмент, в состав которого входит свинец.
Зачастую данный цветной металл используется в виде сплавов. Листы с примесью свинца, скажем, способны охранять от рентгеновских лучей и радиоактивного излучения. При аварии на Чернобыльской ядерной электростанции, сопровождавшейся насыщенным излучением, применяли мешки с болванками и дробью свинца, дабы остановить небезопасные процессы в реакторе. Для охраны людей, которые находились на подающих данный груз вертолетах, использовались свинцовые листы. Уникальные особенности этого металла в таком случае оказались необходимыми.
Домашние и промышленные способы
Без оловянно-свинцовых припоев (ПОС) невозможно существование такой отрасли, как радиотехника. Многие промышленные изделия имеют в своём составе покрытия из ПОС.
Оловянно-свинцовые припои
Промышленность поставляет на рынок припойный продукт:
- литые чушки;
- проволока;
- фольгированная лента;
- припойные трубочки с флюсом;
- порошок или паста.
Сплавы с содержанием 90% олова и 10% свинца применяют для пайки изделий, которые потом подвергаются гальваническому покрытию из золота или серебра.
Температура плавления чистого олова – 2310 С. Поэтому припой расплавится при нагреве 2200 С.
Трубчатый припой с флюсом
Оловянно-свинцовый ПОС с преобладанием в своём составе олова (61%) имеет более низкую температуру плавления – 191%. ПОС 61 используют для покрытия контактных групп в различных приборах, также им обрабатывают тонкую проволоку для обмоток якорей электродвигателей и катушек трансформаторов.
Важно! Учитывая, при какой температуре плавится олово, регулируют % содержание свинца в сплаве. Этим добиваются комфортного температурного режима, при котором оловянно-свинцовый припой быстро переходит в жидкое состояние.
ПОС 30 плавится при 256 градусах. Соединения обладают меньшей прочностью, чем средства с более высоким содержанием олова.
10 процентный припой далёк от температурного порога, при котором происходит плавление олова. Поэтому ПОС 10 применяют как прочный материал для лужения больших металлических поверхностей.
Приготовление расплава и заливка
В промышленных условиях расплав готовят в специальных тиглях, которые помещают в электропечи (оборудование, оснащённое электронной измерительной аппаратурой, поддерживающее нужный режим плавки).
В радиотехническом производстве используют специальные нагревательные ванны, в которых готовят припой для печатных плат радиосхем.
В мастерских и дома припой плавят жалом паяльника. Для приготовления большого объёма расплавленного металла его помещают в медный сосуд на электроплите. Сплав в виде лома загружают в плавильную ванну постепенно, по мере расплавления очередного слоя металла.
Рыболовные лаки
Заядлые рыбаки дома отливают рыболовные грузила и блесны, вливая в глиняные формы расплавленное олово. Блесны затем покрывают водостойкими лаками.
Интересно. Рыболовный лак используют для защиты от появления оксидов на различных статуэтках и других изделиях.
Рыболовный лак
Плавление в домашних условиях: подготовка
Необходимо подобрать подходящую емкость, желательно, чтобы ее ручка была из жаростойкого материала. Хорошо для этих целей подойдет старый чайник, кофейник или другая вышедшая из употребления кухонная утварь с удобной рукоятью.
Можно расплавить материал и в старой чугунной посуде, а для заливки использовать глубокую ложку с длинной ручкой.
В крайнем случае подойдет и жестяная консервная банка. Но тут не обойтись без плоскогубцев. Ими можно снять с огня разогретую посуду и залить расплавленный свинец в подготовленную форму. Но это следует делать очень осторожно. Для удобства на ободке жестянки лучше сделать желобок. Тогда расплавленный металл выльется тонкой струйкой без подтеков и точно в нужное место. Место для захвата плоскогубцами также следует заранее оборудовать, чтобы не производить лишних манипуляций с посудой и разогретым металлом.
Подготовленный и максимально очищенный от посторонних примесей свинец по возможности измельчают на мелкие кусочки. Так он быстрее будет плавиться. Емкость надежно устанавливается над горелкой и прогревается. Это делается для выгорания с ее поверхности влаги и нежелательных посторонних примесей.
Методы избавления от оксида
Во время нахождения на воздухе свинцовые изделия покрываются оксидной плёнкой.
Это результат ионного взаимодействия атомов кислорода и свинца. Оксид становится не только защитой от агрессивной среды, но и барьером на пути электрического тока.
Важно! Механическая чистка не принесёт желаемого результата. Плёнка восстановится довольно быстро. Избавиться от оксидов могут помочь подсолнечное масло, графитовая смазка или лак.
В домашних условиях изделие помещают в сосуд с подсолнечным маслом минут на пять. После чего его извлекают из сосуда и дают просохнуть.
В промышленных условиях пользуются графитовой смазкой. Обработанная средством свинцовая поверхность долгое время сохраняет блестящий вид.
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. На поверхности он обычно покрыт более или менее толстой плёнкой оксидов, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая на воздухе со временем тускнеет.
Температура плавления — 600,61 K (327,46 °C), кипит при 2022 K (1749 °C). Относится к группе тяжёлых металлов; его плотность — 11,3415 г/см3 (при +20 °C). С повышением температуры плотность свинца падает:
Изменение плотности свинца в зависимости от температуры
| Температура, °C | Плотность, г/см3 |
| 327,6 | 10,686 |
| 450 | 10,536 |
| 650 | 10,302 |
| 850 | 10,078 |
Предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м2).
При температуре 7,26 К становится сверхпроводником.
Свинец – Температура плавления – Температура кипения
Автор
Свинец – Температура плавления и кипения
Температура плавления свинца 327,5°C .
Температура кипения свинца 1740°C .
Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением.
Температура кипения – насыщение
В термодинамике насыщение определяет состояние, при котором смесь пара и жидкости может существовать вместе при данной температуре и давлении. Температура, при которой начинает происходить испарение (кипение) при данном давлении, называется температурой насыщения или точкой кипения . Давление, при котором начинается испарение (кипение) при данной температуре, называется давлением насыщения. Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из пара в жидкость, ее называют точкой конденсации.
Точка плавления
В термодинамике точка плавления определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Добавление тепла превратит твердое вещество в жидкость без изменения температуры. Температура плавления вещества зависит от давления и обычно указывается при стандартном давлении.
Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода от жидкого к твердому, ее называют точкой замерзания или точкой кристаллизации.
Первая теория, объясняющая механизм плавления в объеме, была предложена Линдеманном, который использовал колебание атомов в кристалле для объяснения плавления. Твердые тела похожи на жидкости тем, что оба находятся в конденсированном состоянии, а частицы находятся гораздо ближе друг к другу, чем частицы газа. Атомы в твердом теле тесно связаны друг с другом либо в правильной геометрической решетке (кристаллические твердые тела, которые включают металлы и обычный лед), либо в неправильной (аморфное твердое тело, такое как обычное оконное стекло), и обычно имеют низкую энергию. движение отдельных атомов , ионов или молекул в твердом теле ограничено колебательным движением вокруг фиксированной точки. Когда твердое тело нагревается, его частицы вибрируют быстрее , поскольку твердое тело поглощает кинетическую энергию.
В какой-то момент амплитуда колебаний становится настолько большой, что атомы начинают вторгаться в пространство своих ближайших соседей и возмущать их, и начинается процесс плавления. Точка плавления – это температура, при которой разрушающие вибрации частиц твердого тела преодолевают силы притяжения, действующие внутри твердого тела.
Lead – Properties
| Element | Lead |
|---|---|
| Atomic Number | 82 |
| Symbol | Pb |
| Element Category | Poor Metal |
| Фаза при STP | Твердое вещество |
| Атомная масса [а.е.м.] | 207,2 |
| Плотность при STP [г/см3] | 11,341 |
| Электронная конфигурация | [HG] 6P2 |
| Возможные состояния окисления | +2,4 |
| Электронный сфактивный | |
| 1 -й Ионизационная энергия [EV] | 7,4167 |
| Год Discovery | Неизвестно |
| Discoverer | Неизвестный |
| точка плавления [Шкала Цельсиса] | 327,5 |
Точка кипячения. /g K] | 0.13 |
| Heat of Fusion [kJ/mol] | 4.799 |
| Heat of Vaporization [kJ/mol] | 177.7 |
| Hydrogen1H | Helium2He | ||||||||||||||||||
| Lithium3Li | Beryllium4Be | Boron5B | Carbon6C | Nitrogen7N | Oxygen8O | Fluorine9F | Neon10Ne | ||||||||||||
| Sodium11Na | Magnesium12Mg | Aluminium13Al | Silicon14Si | Фосфор15P | Сера16S | Хлор17Cl | Аргон18Ar | ||||||||||||
| Potassium19K | Calcium20Ca | Scandium21Sc | Titanium22Ti | Vanadium23V | Chromium24Cr | Manganese25Mn | Iron26Fe | Cobalt27Co | Nickel28Ni | Copper29Cu | Zinc30Zn | Gallium31Ga | Germanium32Ge | Arsenic33As | Selenium34Se | Бром35Br | Криптон36Kr | ||
| Рубидий37Rb | Strontium38Sr | Yttrium39Y | Zirconium40Zr | Niobium41Nb | Molybdenum42Mo | Technetium43Tc | Ruthenium44Ru | Rhodium45Rh | Palladium46Pd | Silver47Ag | Cadmium48Cd | Indium49In | Tin50Sn | Antimony51Sb | Tellurium52Te | Iodine53I | Ксенон54Хе | ||
| Цезий55Cs | Барий56Ва | Lanthanum57La | Hafnium72Hf | Tantalum73Ta | Tungsten74W | Rhenium75Re | Osmium76Os | Iridium77Ir | Platinum78Pt | Gold79Au | Mercury80Hg | Thallium81Tl | Lead82Pb | Bismuth83Bi | Polonium84Po | Astatine85At | Radon86Rn | ||
| Франций87Fr | Радий88Ra | Актиний89Ac | Rutherfordium104Rf | Dubnium105Db | Seaborgium106Sg | Bohrium107Bh | Hassium108Hs | Meitnerium109Mt | Darmstadtium110Ds | Roentgenium111Rg | Copernicium112Cn | Nihonium113Nh | Flerovium114Fl | Moscovium115Mc | Livermorium116Lv | Tennessine117Ts | Oganesson118Og | ||
| Cerium58Ce | Praseodymium59Pr | Neodymium60Nd | Promethium61Pm | Samarium62Sm | Europium63Eu | Gadolinium64Gd | Terbium65Tb | Dysprosium66Dy | Holmium67Ho | Erbium68Er | Thulium69Tm | Ytterbium70Yb | Lutetium71Lu | ||||||
| Торий90Th | Protactinium91Pa | Uranium92U | Neptunium93Np | Plutonium94Pu | Americium95Am | Curium96Cm | Berkelium97Bk | Californium98Cf | Einsteinium99Es | Fermium100Fm | Mendelevium101Md | Nobelium102No | Lawrencium103Lr | ||||||
–
–
–
сообщите об этом объявлении
Свинец (Pb) — атомный номер 82
Произносится
LED
Свинец (Pb) — мягкий серый металл, имеющий атомный номер 82 в периодической таблице в 14-й группе.
Он имеет символ Pb.Свинец как металл известен со времен Римской империи, где из него делали монеты и посуду, а также в водопроводе. Он назывался Plumbum, отсюда и символ Pb. Свинец используется в автомобильных батареях, а также широко применяется для защиты от радиации и рентгеновских лучей в зданиях. Свинец — ядовитый металл, поэтому с ним нужно обращаться осторожно. Это твердый металл при комнатной температуре с температурой плавления 327°С и температурой кипения 1749°С.°с.
Загрузите свинец в виде изображения для печати и с полным масштабированием
Получите бесплатную загрузку здесь (JPEG, PDF, SVG)
Часто задаваемые вопросы
Какова температура плавления свинца?
Свинец имеет температуру плавления 327,5°C, что означает, что при 327,5°C он превратится в жидкость.
Какова температура кипения свинца?
Свинец имеет температуру кипения 1740°C, что означает, что при 1740°C он превратится в газ.
Что такое электроотрицательность свинца?
Электроотрицательность свинца 2,33. Электроотрицательность — это мера того, насколько сильно атомы притягивают к себе связывающие электроны.
Открыт
Известен древним.
Дата открытия
3000 г. до н.э.
Что такое Теплота испарения свинца?
Свинец имеет теплоту испарения 177,7 кДж/моль.
Применение
Используется в припое, защите от радиации и в батареях.
Источники
Чаще всего встречается в рудах, называемых галенитом или сульфидом свинца (PbS). Некоторые находятся в своем родном состоянии.
Об авторе
Натан М.
Автор
Натан имеет степень бакалавра биомедицинской химии в Уорикском университете и степень бакалавра биомедицинских наук в Университете Вулверхэмптона, Великобритания. Предмет Натана варьируется от общей химии до органической химии. Натан также создал учебную программу «Разрушение атома» на странице курса.
Цитата
“свинцом”, опубликованная 04 января 2020 года. Вес
207,2
Атомный номер
82
Состояние
Сплошной
Снятие плавления
Unknown
327,5
° C
Грязная точка
1740 ° C 1740 ° C 1740 ° C 9000 ° C 0005 °C Heat of Vaporization 177.7 Unknown kJ/mol Crystal Structure Cubic: Face centered Thermoconductivity 0.353 Unknown W/cmK Shells 2 , 8,18,32,18,4 Группа Пост-трансляция металла Период 6 Блок P Блок Orbitals [XE] 4F14 5D10 6S2 6P2 [XE] 4F14 5D10 6S2 6P2 96/см ом Первый потенциал ионизации 7.4167 V Второй потенциал ионизации 15.028 V Третий потенциал ионизации 31.