Какая температура плавления свинца: свойства и температура плавления, процедура плавки и меры безопасности

свойства и температура плавления, процедура плавки и меры безопасности

Свинец расплавить не очень сложно. Сделать это можно и самостоятельно, воспользовавшись ёмкостью из алюминия или тонкостенной стали.

Этот металл плавится при невысокой температуре, достичь которую можно посредством обыкновенной газовой конфорки или электрической плиты.

• Характеристики свинца
  • Температура плавления
• Подготовка к плавлению свинца
  • Процедура плавки
• Меры безопасности

Характеристики свинца

На нашей планете содержится 0,0016% этого металла от совокупной массы земной коры. Этот показатель хоть и небольшой, однако, если его сравнивать с иными химическими элементами — висмутом, золотом, ртутью, то свинец находится на гораздо более высокой позиции.

Преимущественный источник сырьевого материала — сульфидные полиметаллические руды. Металл имеет следующие качества:

• мягкость;
• невысокая температура плавления;
• обрабатывать этот металл можно и самостоятельно.

Этот материал характеризуется грязно-сероватым оттенком. На участке среза металл имеет синеватый отлив, который постепенно становится тусклым. Это связано с окислительным процессом, который происходит благодаря влиянию кислорода. На срезе при этом формируется оксидный слой.

Это тяжёлый металл, его плотность составляет 11,34 г/см³. Этот показатель примерно в полтора раза выше, нежели у обыкновенного железа. Помимо всего прочего, свинец также относится к наиболее мягким металлам.

Его поверхность с лёгкостью царапается даже обыкновенным ножиком или ногтём. Свинец является крайне гибким, расплющить этот металл можно обыкновенной киянкой или молотком. А ещё он нередко используется для литья или плавления своими руками.

Температура плавления

Температурные показатели, при которых свинец начинает закипать — 1751 градус.

Этот металл начинает плавиться при температуре 327,46 градуса по шкале Цельсия. Его литьевые качества полностью сохраняются в пределах от четырёхсот до четырёхсот пятидесяти градусов.

А оксидная плёнка, защищающая материал от воздействия коррозии, начинает плавиться лишь при температуре в 850 градусов Цельсия, что затрудняет сваривание этой разновидности металла с другими. Кроме того, уровень летучести свинца существенно увеличивается при температуре в 700 градусов.

Материал отлично обрабатывается и в охлаждённом виде. Из него можно сделать тонкий слой фольги. Если на этот металл воздействует давление в 2 тонны на квадратный сантиметр, то он приобретает вид монолита.

Проволоку же из него делают посредством продавливания в фильере. Низкая степень прочности на разрыв не позволяет пользоваться обыкновенным волочением для этой цели.

Подготовка к плавлению свинца

Для начала нужно найти ёмкость. Будет отлично, если ручка сосуда будет сделана из какого-нибудь жароустойчивого материала. Для этой цели можно воспользоваться старым кофейником или чайником.

Материал можно плавить и в устаревшей посуде, сделанной из чугуна, пользуясь глубокой и длинной ложкой для заливки.

Если поблизости нет подходящей ёмкости, то можно применить и обыкновенную консервную «жестянку». Однако, здесь следует пользоваться пассатижами, которые будут использоваться для снятия раскалённой посуды с пламени и заливки материала в форму.

Не забывайте, что во время работы нужно быть предельно осторожным. Чтобы упростить процедуру, на одной стороне банки можно сделать небольшой желобок. В таком случае раскалённый металл будет выливаться тоненькой струйкой чётко в необходимое место.

Очищенный от примесей материал можно помельчить, чтобы он расплавился как можно скорее. Ёмкость нужно надёжным образом поставить над горелкой и как следует прогреть. Это нужно сделать для того чтобы избавить поверхность от лишних примесей и влаги.

Процедура плавки

Не нужно пытаться расплавить сразу весь подготовленный свинец, ведь взаимодействовать с раскалённой поверхностью ёмкости будет лишь самый нижний слой.

Сначала расплавьте два-три куска, чтобы сформировалась лужица, после чего постепенно накидывайте новый материал. Так у вас появится возможность сделать рабочую площадь более объёмной.

После плавления с поверхности металла нужно убрать слой мусора, примесей и шлака. Заливка должна осуществляться в нагретую форму. А также свинец характеризуется оперативным застыванием. Материал быстро утрачивает текучесть, становится более густым, в связи с чем не может полностью наполнить собой форму.

Меры безопасности

Дома нереально добиться закипания свинца, так как температура при этом должна быть крайне высокой. Так или иначе, но летучесть этого металла заметно увеличивается уже при 700 градусов.

При повышении температурных показателей, люди, находящиеся рядом, могут пострадать от неблагоприятного воздействия испарений материала.

В том случае, если нет необходимости, не нужно доводить свинец до «красноты». Расплавленный свинец может навредить следующим образом:

1. При попадании на поверхность кожного покрова, он может стать причиной сильных ожогов, так как температура плавления свинца довольно высокая.
2. Капли металла быстро прожигают предметы одежды.
3. Если раскалённый металл попадёт на легковоспламеняющиеся предметы и материалы, то это запросто может стать причиной пожара.

А также следует избегать попадания жидкости в раскалённый металл. В противном случае может появиться фонтан из раскалённых брызг, которые могут доставить много проблем.

Плавить свинец нужно на свежем воздухе или в помещении с хорошей вентиляцией. Нежелательно избегать применения защитных средств. Респиратор или обыкновенная марля способны защитить лёгкие от металлической пыли.

Температура плавления свинца в градусах Цельсия

Температура плавления свинца составляет +327°С, что обусловило применение металла для изготовления различных изделий по технологии литья в кустарных условиях.

При переходе в жидкую фазу в атмосферу выделяются ядовитые пары, поэтому все работы должны выполняться в проветриваемом помещении или на открытом пространстве. Свинец широко используется в кислотных аккумуляторах в атомной и медицинской отраслях для снижения воздействия радиации, а сплавы с другими материалами применяются для пайки, заливки обойм подшипников скольжения и других целей.

Содержание

Характеристики свинца

Химически чистый свинец представляет собой металл плотностью 11,35 г/см³ с поверхностью серебристого цвета и небольшим синеватым отливом. Материал находится в 14 группе таблицы Менделеева и имеет атомный номер 82 (радиус атома 175 пикометров, пм).

Чистый свинец в природе встречается редко. Для получения материала используют свинцово-цинковые или полиметаллические руды. Вещество содержится в радиоактивных рудах (например тория или урана), являясь продуктом распада.

Металл имеет пониженную теплопроводность, не отличается высокой прочностью (например режется столовым ножом, повреждается наконечником шариковой ручки или ногтем). На воздухе поверхность покрывается пленкой оксидов (толщина зависит от условий хранения), которая легко разрушается механическим воздействием.

При приложении усилия на растяжение в пределах 12-13 МПа происходит разрушение свинцовой заготовки. При падении температуры до 7,26 К материал приобретает сверхпроводящие свойства.

Помимо стабильного свинца, существуют радиоактивные изотопы с периодами полураспада от 26,8 минут до 15,3 млн лет. Следует учесть, что вещество является последним в таблице Менделеева, имеющим долгоживущие изотопы. Их часть образуется в процессе распада урана и тория, используется для терапии раковых заболеваний альфа-частицами (например Pb-212). Изотоп Pb-208 применяют как теплоноситель в ядерных реакторах для переноса тепловой энергии распада и поддержания безопасного температурного режима работы.

Температура плавления

Для перехода в жидкое состояние материал необходимо нагреть до 327,46 градусов по шкале Цельсия (пленка окислов плавает на поверхности расплава).

При дальнейшем прогреве наблюдается падение удельного веса (при +850°С плотность составляет 10,078 г/см³). Вещество переходит в парообразное состояние при температуре +1749°С.

Выделяемые при кипении в воздух частицы оказывают негативное воздействие на организм человека.

Металл является токсичным в любом состоянии, но из-за характеристик и простоты получения широко используется в промышленности.

При введении в свинец дополнительных элементов или образовании соединений температура плавления изменяется (как в сторону увеличения, так и уменьшения). Например, сульфид PbS переходит в жидкое состояние при +1114°С, а закипает при +1281°С. Применяемый в датчиках пожарной сигнализации и при прецизионном литье сплав Вуда (соединение свинца с висмутом, кадмием и оловом в фиксированном соотношении 25/50/12,5/12,5%) плавится при нагреве до +60…+68,5°С и отличается сниженной плотностью (9,72 г/см³).

Области применения свинцовых сплавов

Свинцовые сплавы используют:

В медицине (например для приготовления мазей для лечения опухолей)

При изготовлении катодных пластин аккумуляторов и химических источников постоянного тока

При производстве взрывчатых веществ и детонаторов

Для защиты персонала от радиоактивного гамма-излучения

В качестве теплоносителя в реакторах на быстрых нейтронах

При производстве пуль для гладкоствольного и нарезного оружия

Как компонент моторного топлива для повышения октанового числа (на 2020 г. применяется только для авиационных бензинов)

Для окраски поверхности изделий из глины или фарфора

При изготовлении вкладышей для подшипников скольжения

Для защиты жил силовых кабелей (постепенно вытесняется другими материалами)

Свинцовые сплавы используют в медицине для изготовления тюбиков для мазей.

Подготовка к плавлению свинца

Технология получения свинца из руды в промышленных условиях состоит из этапов:

1. Предварительного обогащения руды методом флотации (конгломерат содержит до 70% чистого свинца).
2. Получения чернового сырья путем восстановительной плавки или обработки в жидкой ванне по технологии Ванюкова.
3. Дальнейшей очистки композиции, содержащей до 90% свинца, от примесей с помощью серы, щелочей и цинковой пены.
4. Отгрузки заказчикам готового металла, содержащего до 0,2% примесей.

В бытовых условиях возможна только переплавка свинцового лома (например промытых от остатков электролита пластин аккумуляторных батарей). На этапе подготовки следует расчистить рабочую зону от легковоспламеняющихся предметов, надеть защитную одежду из ткани, не впитывающей расплавы.

Рекомендуется предусмотреть защитную маску, а все работы выполнять на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении.

Емкость для плавки

Поскольку в бытовых условиях не предъявляются высокие требования к очистке материала или стабильности температуры нагрева, то для плавления используют металлическую банку с желобом для слива расплава. Для удержания емкости над горелкой или для установки и снятия с электрической плиты к боковой поверхности на заклепках крепят рукоятку с деревянными накладками. Вместо нее можно использовать плоскогубцы, но на боковине емкости следует предусмотреть место для удобного и надежного захвата.

В бытовых условиях для плавления свинца используют металлическую банку с желобом

Необходимые материалы

Для выполнения работ в бытовых условиях потребуются:

газовая или электрическая плита, установленная под вытяжным зонтом

жестяная емкость вместимостью 100-200 мл

плоскогубцы и кусачки

литейная форма

лист фанеры для укладки формы или тигля

защитные рукавицы

Оловянно-свинцовые припои

Если предполагается переработать отходы припоев, то температура плавления материала зависит от концентрации олова. Например, ПОС-15 (содержит 15% олова) переходит в жидкую фазу при +280°С, а ПОС-61 или ПОС-63 достаточно прогреть до +183°С. Материалы с добавками сурьмы или кадмия отличаются повышенной механической прочностью, но при плавлении выделяют токсичные пары, негативно воздействующие на здоровье человека. Самостоятельно получить качественный припой невозможно из-за сложностей с точным определением соотношения компонентов в расплаве.

Материалы с добавками сурьмы отличаются повышенной механической прочностью.

Рыболовные лаки

Для защиты отливок от образования оксидной пленки в бытовых условиях используют лаки, предназначенные для обработки рыболовных снастей. Состав наносят кистью, для полимеризации требуется 3-5 минут.

Обработанная поверхность имеет аккуратный вид, но при повреждении лака (в результате падения или при контакте с твердыми предметами) на царапинах образуется темная оксидная пленка.

Приготовление расплава и заливка

Краткий алгоритм действий при изготовлении отливок в домашних условиях:

1. Измельчить имеющийся лом с помощью кусачек или плоскогубцев, процедура позволяет ускорить процесс плавки. Если предполагается переплавить пластины от аккумулятора, то необходимо удалить из решетки активную массу.
2. Поставить емкость на газовую горелку или электрическую печь, включить вытяжку и поместить в резервуар небольшое количество лома. После образования жидкой фазы постепенно уложить в емкость остальные заготовки.
3. После разогрева всей массы до жидкого состояния собрать оксидную пленку, плавающую на поверхности, металлической или деревянной ложкой с удлиненной рукояткой.
4. Установить на стол форму или тигель, а затем аккуратно вылить расплавленный свинец через направляющий желобок на боковине емкости. Для повышения качества литья рекомендуется предварительно прогреть форму до +150…+200°С в пламени газовой горелки, паяльной лампой или на электрической плите.
5. Дождаться кристаллизации и охлаждения формы, а затем аккуратно извлечь отливку. Если на поверхности образовались каверны или металл заполнил не всю форму (например из-за ускоренного охлаждения), то необходимо прогреть тигель от внешнего источника тепла до момента перехода свинца в жидкую фазу (при необходимости потребуется долить расплав).
6. Провести механическую обработку (например удалить прилив или излишки, просверлить дополнительные отверстия).
7. Нанести слой защитного покрытия (при необходимости). В представленном видео продемонстрирована последовательность шагов при литье заготовок из свинца в бытовых условиях.

Способы избавления от оксида

На поверхности материала образуется защитная пленка, состоящая из химически устойчивого соединения свинца с кислородом воздуха. Механическая обработка позволяет временно убрать налет, который восстанавливается за несколько часов.

Оксид свинца не отличается высокой прочностью, но плохо проводит электрический ток, поэтому клеммы аккумуляторов в автомобилях обрабатывают специальной смазкой, защищающей металл от контакта с атмосферным воздухом.

В быту для защиты очищенной абразивным инструментом поверхности используют подсолнечное масло или смесь графитовой смазки с лаком на синтетической основе. Детали укладывают в емкость с маслом на 5-7 минут, а затем выдерживают на столе, предварительно покрытом салфетками или тканью. Графитовая смазка используется для защиты деталей из свинца или сплавов, эксплуатируемых на открытом воздухе. Для очистки монолитных элементов допускается применение разбавленной водой уксусной эссенции или азотной кислоты.

Для изготовления дроби применяют сплав на основе свинца с сурьмой (процентное содержание не более 6%). Для предотвращения образования пленки рекомендуется хранить дробь в герметичных резервуарах. Следует учесть, что контакт с человеческой кожей ускоряет процесс окисления. После промывки дроби растворами кислот (в емкости возможно появление белого осадка, указывающего на наличие солей сурьмы) необходимо обработать боеприпасы подкисленным раствором медного купороса (на сферической поверхности образуется химически инертная пленка меди).

Меры безопасности

При плавке свинца следует учитывать повышенную текучесть жидкого материала, который при попадании на кожу вызывает ожоги. Пролитый на одежду расплав пропитывает ткань, что усиливает термическое поражение. При попадании нагретого вещества на деревянные или пластиковые поверхности возможно возгорание, поэтому работы следует выполнять на расстоянии от предметов интерьера и с использованием защитной одежды и рукавиц, устойчивых к пропитке жидким свинцом.

Следует учитывать, что категорически запрещено охлаждать расплавленный металл водой. При попадании жидкости происходит интенсивный выброс мелких раскаленных частиц, вызывающих ожоги и приводящих к повреждению предметов интерьера в помещении или к пожару. При проведении работ необходимо защитить лицо маской и очками, а также использовать индивидуальный дыхательный прибор или респиратор.

Если плавка производится в замкнутом помещении (например дома или в гараже), то необходимо обеспечить принудительную вентиляцию. Вдыхание паров металла приводит к постепенному накапливанию свинца в костях. Предельно допустимая концентрация паров в атмосфере составляет 0,003 мг/м³, что лишний раз доказывает высокую токсичность металла и его соединений. Отдельно необходимо упомянуть сплавы с кадмием, пары которого вызывают раковые заболевания и поражают нервную и костную системы человека.

Сравнение температур плавления припоя, олова и свинца | Эксперимент

Проверьте точки плавления свинца, олова и припоя, чтобы исследовать припой в виде твердой смеси и сплава в этом практическом

Электрический припой – это сплав олова с одним или несколькими другими металлами. Оловянно-свинцовые припои были широко доступны, но теперь для производства используются бессвинцовые припои, а получить припои на основе свинца становится все труднее.

В этом эксперименте учащиеся нагревают образцы оловянного, свинцового и оловянно-свинцового припоя, чтобы сравнить их температуры плавления, наблюдая, что металлический сплав имеет гораздо более низкую температуру плавления, чем любой из чистых металлов. Это показывает, насколько с таким сплавом удобнее и безопаснее работать при пайке.

Эксперимент удобно проводить группами по два человека, и он займет около 30 минут.

Оборудование

Аппарат

• Защита глаз
• Горелка Бунзена
• Штатив
• Термостойкий мат
• Треугольник для трубной глины
• Крышка тигля

Химикаты

• Олово, небольшой кусочек
• Свинец (ТОКСИЧНЫЙ, ОПАСНЫЙ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ), малая часть
• Припой без флюса, маленький кусочек

Примечания по охране труда и технике безопасности

• Прочтите наше стандартное руководство по охране труда и технике безопасности.
• Всегда используйте защитные очки. Будьте очень осторожны, чтобы избежать контакта с каплями расплавленного металла. Обеспечьте хорошую вентиляцию. Студентам-астматикам рекомендуется работать в вытяжном шкафу.
• Олово, Sn(s) – см. карточку опасности CLEAPSS HC102A.
• Свинец, Pb(s), (ТОКСИЧНЫЙ, ОПАСНЫЙ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ) – см. карточку опасности CLEAPSS HC056.
• Припой без флюса – важно, чтобы припой не содержал флюса. Дым, образующийся при использовании припоя, содержащего флюс на основе канифоли, может раздражать дыхательную систему и в некоторых случаях вызывать сенсибилизацию.

Процедура

Источник: Королевское химическое общество

Установка оборудования для плавки олова, свинца и припоя над горелкой Бунзена (не показано)

1. Поместите небольшой кусочек олова, припой на перевернутой крышке тигля. Убедитесь, что вы знаете, какой ком!
2. Поместите крышку тигля на треугольник из глины на треноге. Поместите зажженную горелку Бунзена на термостойкий коврик и осторожно нагрейте крышку.
3. Осмотрите три комка, чтобы увидеть, в каком порядке они плавятся.
4. Когда все три расплавятся, выключите горелку Бунзена и дайте всему остыть.
5. Обратите внимание на порядок, в котором комки снова затвердевают.

Учебные заметки

Напомните учащимся об опасности контакта с горячим расплавленным металлом.

Хорошая вентиляция в лаборатории важна, особенно если проводится большое количество экспериментов. Астматиков следует попросить проводить эксперименты с использованием вытяжного шкафа.

Обычная проблема этого эксперимента состоит в том, что ученики забывают, где какой кусок.

Точки плавления олова и свинца составляют 232 °C и 328 °C соответственно, в то время как припой плавится при более низкой температуре, чем любой из них. (Бессвинцовый припой плавится примерно при 220°C.) Таким образом, порядок плавления следующий: припой, олово и свинец, а порядок затвердевания противоположный.

Металлические сплавы классифицируются как твердые растворы и обычно готовятся путем смешивания расплавленных металлов в соответствующем соотношении.

Если это соответствует уровню способностей, учащимся следует предложить сравнить обычный твердожидкий раствор с раствором сплава.

Дополнительная информация

Это ресурс проекта «Практическая химия», разработанного Фондом Наффилда и Королевским химическим обществом. Эта коллекция из более чем 200 практических заданий демонстрирует широкий спектр химических концепций и процессов. Каждое задание содержит исчерпывающую информацию для учителей и техников, включая полные технические примечания и пошаговые инструкции. Практические занятия по химии сопровождают практические занятия по физике и практической биологии.

© Фонд Наффилда и Королевское химическое общество

Проверено на здоровье и безопасность, 2016 г.

Свинец (Pb) — атомный номер 82

Выраженный атомный номер 82 в периодической таблице в группе 14. 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

Nathan M

Автор

Nathan имеет степень бакалавра биомедицинской химии в Уорикском университете и степень бакалавра наук в области PGCE в Вулверхэмптонском университете, 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

Гайная точка

1740

outkn notell notell

1740

.0003

°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

6/cm ohm

First Ionization Potential

7.4167 V

Second Ionization Potential

15.028 V

Third Ionization Potential

31.943 V

Ionic Radius

1.19 (+2) Å

Oxydation States

4 , (2)

Параметр решетки

4.