دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره عنصر سرب (Pb)
سرب، (به لاتین: Plumbum) با علامت اختصاری Pb و عدد اتمی ۸۲، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزات است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
سرب عنصری سنگین، سمی و چکش خوار است که دارای رنگ خاکستری کدری می‌باشد. هنگامی که تازه تراشیده شده سفید مایل به آبی است اما در معرض هوا به رنگ خاکستری تیره تبدیل می‌شود. از سرب در سازه‌های ساختمانی، خازن های اسید سرب، ساچمه و گلوله استفاده شده و نیز بخشی از آلیاژهای لحیم، پیوتر و آلیاژهای گدازپذیر می‌باشد. سرب سنگین‌ترین عنصر پایدار است.
شناسنامه سرب
عدد اتمی : ۸۲
جرم اتمی : ۲۰۷.۲
نقطه ذوب: C° ۳۲۷.۴۶
نقطه جوش : C° ۱۷۴۹
شعاع اتمی : Å ۱.۸۱
ظرفیت : ۴+,۲+
رنگ : سفید متمایل به آبی
حالت استاندارد : جامد
نام گروه: ۱۴
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 715.6
شکل الکترونی :Xe6s24f145d106p2
شعاع یونی : Å ۱.۱۹
الکترونگاتیوی: ۳۳/۲
حالت اکسیداسیون: ۴, ۲
دانسیته : ۱۱.۳۵
گرمای فروپاشی : Kj/mol 4.799
گرمای تبخیر : Kj/mol 177.7
مقاومت الکتریکی : Ohm m 2.065×۱۰-۷
گرمای ویژه: J/g Ko 0.129
دوره تناوبی : ۶
تاریخچه سرب
عنصر سرب شاید یکی از اولین عناصری باشد که توسط انسان از ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد همزمان با کاوش ها باستان شناسی در مصر شناسایی شد. قدیمی ترین قطعه سربی در موزه انگلستان بوده که مربوط به ۳۸۰۰ سال پس از میلاد می باشد.
روش استخراج سرب مربوط به دوره های قبل تر از این تاریخ، معلوم نیست . اگرچه بقایایی از کوره های ابتدایی کشف شده، که در آن مینرال های حاوی سرب را گرما داده (همراه با چوب و ذغال) تا عنصر مورد نظر استخراج شود.
طبق نظر باستان شناسان، قدیمی ترین قومی که سرب را مورد استفاده قرار داده اند مصری ها بوده اند که این فلز را برای لعاب ظروف بکار برده و از کانی های نقره دار آن، نقره استخراج می کردند. سپس رومیان و بالاخره ایرانیان، چینی ها، هندوها، روس ها و اعراب از جمله اقوامی بودند که از قدیم الایام سرب را می شناختند و از آن استفاده می کردند.
وجود آثار سرب و ابزار بجا مانده از آن دوران نشانگر کاربرد قابل توجه این فلز می باشد. به دلیل خاصیت چکش خواری سرب، صنعتگران می توانستند آنرا به خوبی گداخته نموده و به اشکال مختلف مورد نیاز بازار آن زمان درآورند.
شواهدی وجود دارد که چینی ها در حدود ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح ، سرب فلزی را تولید کردند و اکتشافات فنیقی ها ۲۰۰۰ سال پس از میلاد در اسپانیا، نیز نشان دهنده استخراج سرب توسط آنها بوده است.
در دوره زمانی ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ سال پس از میلاد مسیح، معادن سرب و نقره آلمانی در دره Rhine و کوه های Hartz اهمیت بسیاری یافت و در ادامه نیز در قرن ۱۳ ، معادن Saxony، Silesia و Bohemia کشف شدند.
در ایران، عنصر سرب از اواخر هزاره سوم قبل از میلاد مسیح شناخته شده و چون ذوب کربنات های سرب آسان است بهره برداری از معادن کربنات سرب بیشتر مورد توجه بوده است. در دوره های قبل از اسلام سرب به عنوان ملات در کارهای ساختمانی، سد سازی و پل سازی و نیز برای ساختن رنگ، نقاشی و مواد دارویی بکار می رفته است. بعد از اسلام، بهره برداری از معادن سرب به دلیل بدست آوردن نقره بوده بطوری که حتی در برخی از کتب این معادن را معادن نقره نامیده اند.
تا قبل از جنگ جهانی دوم، مصرف سرب در ایران ناچیز بوده و از معادن سرب بهره برداری چندانی به عمل نمی آمد، در حالی که پس از جنگ، این قبیل معادن اهمیت یافته و از سرب به عنوان یک محصول صادراتی و ارز آور استفاده شده است.
ویژگی های عنصر سرب
عنصر سرب فلزی است براق، انعطاف پذیر، بسیار نرم، شدیداً چکش خوار و به رنگ سفید مایل به آبی که از خاصیت رسانای الکتریکی پایینی برخوردار می‌باشد. این فلز حقیقی به شدت در برابر پوسیدگی مقاومت می‌کند و به همین علت از آن برای نگهداری مایعات فرسایشگر (مثل اسید سولفوریک) استفاده می‌شود. با افزودن مقادیر خیلی کمی آنتیموان یا فلزات دیگر به سرب می‌توان آن را سخت نمود.
کاربردهای عنصر سرب
کاربردهای اولیه عنصر سرب عبارت بودند از: سازه های ساختمانی ، رنگدانه‌های مورد استفاده در لعاب سرامیک و لوله‌های انتقال آب. کاخ ها و کلیساهای بزرگ اروپا در وسایل تزئینی، سقف ها، لوله‌ها و پنجره‌هایشان دارای مقادیر قابل توجهی سرب هستند. این فلز ( در حالت عنصری ) پس از آهن ، آلومینیوم ، مس و روی بیشترین کاربرد را دارد.
در باطری‌های اسید سرب، در اجزای الکترونیکی، روکش کابل، مهمات، در شیشه CTR ها، سرامیک، شیشه‌های سُرب‌دار، لوله‌های سربی ( اگرچه استفاده از اتصالات سربی در لوله های آب آشامیدنی در دهه ۹۰ در آمریکا قانونی شد ، امروزه کاربرد آنچنانی ندارند ) ، در رنگ ها ( از سال ۱۹۷۸ در آمریکا و به‌تدریج از دهه ۶۰ تا دهه ۸۰ در انگلستان ممنوع شد، اگرچه رنگ سطوح قدیمی می‌توانست تا ۵۰% وزن از سرب باشد ) ، آلیاژها ، پیوتر ، اتصالات و مواد پر کننده دندان.
همچنین در بام ها بعنوان درزگیر برای محافظت اتصالات در برابر باران مورد استفاده قرار می‌گیرد. در گازوئیل ( بنزین) بعنوان تترا اتیل و تترا متیل سرب برای کاهش صدای موتور کاربرد دارد. ( pre-detonation ، pre-ignition و pinking هم نامیده می‌شود ). فروش بنزین سربدار در آمریکا از سال ۱۹۸۶ و در اتحادیه اروپا از سال ۱۹۹۹ ممنوع شد.
ایزوتوپ های سرب
عنصر 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 ۲۰۶ ، ۲۰۷ و ۲۰۸ همگی پرتوزا بوده ، محصولات پایانی زنجیره فروپاشی پیچیده ای هستند که به ترتیب در U-238 ، U-235 و Th-232 رخ می‌دهند.
منابع سرب
درطبیعت دو عنصر سرب و روی، اغلب با هم همراهند. نزدیک به ۷۰% سرب معدنی از کانه‌های مخلوط سرب و روی که به طور معمول مقادیر روی آنها بیشتر از سرب است، تولید می شود. نزدیک به ۲۰% از تولید سرب مربوط به کانه‌های مخلوطی است که مقدار سرب در آنها از روی بیشتر است و ۱۰% بقیه تولید سرب در رابطه با کانی های مس‌دار است.
تاکنون ۱۳۰ نوع کانه سرب شناخته شده است که در میان آنها سولفور سرب (گالن PbS) مهمترین و اقتصادی‌ترین است و ۹۰% از تولید فلز سرب از این کانه است. کانه دیگر مهم سرب سروزیت یا کربنات سرب (PbCO3) است. سرب در طبیعت به صورت سولفید، سولفات، کربنات و نمک های سرب یافت می شود.
اثرات سرب بر روی سلامتی
سرب فلز سمی است که به پیوندهای عصبی آسیب رسانده (بخصوص در بچه‌ها) و موجب بیماری‌های خونی و مغزی می‌شود. میزان حداقل ۵ میکرو گرم سرب در هر دسی لیتر خون کودکان سبب اثرات سوء بر بهره هوشی خواهد شد و این اثرات با افزایش تماس با سرب و افزایش غلظت خونی سرب، افزایش خواهد یافت.
سرب فلزی نرم است که طی سالیان متمادی کاربردهای بسیاری داشته است. این عنصر از ۵۰۰۰ سال قبل از میلاد در محصولات فلزی، کابل ها و خطوط لوله کاربرد داشته است اما در نقاشی و آفت کش ها هم کاربرد دارد. سرب یکی از چهار فلزی است که بیشترین عوارض را بر روی سلامتی انسان دارد. سرب از راه غذا (۶۵%)، آب (۲۰%) و هوا (۱۵%) وارد بدن انسان می شود.
غذاهایی مانند میوه، سبزیجات، گوشت، دانه ها، جانوران دریایی، نوشیدنی ها و شراب حاوی مقدار زیادی سرب هستند. دود سیگار هم مقدار اندکی سرب دارد. سرب با خوردن لوله های انتقال آب، وارد آب آشامیدنی می شود. اگر آب اندکی اسیدی باشد، احتمال خوردگی بیشتر است.
به همین علت است که در سیستم های تصفیه آب، باید pH آب آشامیدنی مناسب داشته باشند. تا جایی که ما می دانیم سرب در بدن انسان عملکردی ندارد و تنها پس از جذب از راه غذا، هوا یا آب باعث آسیب بدن می شود.
سرب اثر ناخواسته ای را به دنبال دارد که عبارتند از:
– اختلال بیوسنتز هموگلوبین و کم خونی
– افزایش فشارخون
– آسیب کلیه
– سقط جنین و نارسی نوزاد
– اختلال سیستم عصبی
– آسیب مغز
– کاهش قدرت یادگیری در بچه ها
– اختلالات رفتاری در بچه ها مانند پرخاشگری و بیش فعالی
– سرب از راه جفت وارد بدن جنین می شود. به همین علت، سرب باعث آسیب جدی سیستم عصبی و مغز جنین می شود.
اثرات زیست محیطی سرب
عنصر سرب به طور طبیعی در محیط زیست وجود دارد. اما در اکثر موارد سرب موجود در طبیعت حاصل فعالیت های بشری است. به علت کاربرد سرب در بنزین، چرخه سرب غیر طبیعی شده است. در موتور ماشین، سرب می سوزد بنابراین نمک های سرب (کلرین، برمین، اکسیدها) تشکیل می شوند.
نمک های سرب از راه اگزوز ماشین ها وارد محیط زیست می شود. ذرات بزرگتر بلافاصله روی زمین ته نشین می شوند و خاک ها و آب های سطحی را آلوده می کنند و ذرات کوچکتر از طریق هوا مسافتهای طولانی را طی کرده و در جو باقی می مانند. بخشی از این سرب، به هنگام باران به زمین برمی گردد. چرخه سرب در اثر فعالیتهای بشری نسبت به چرخه طبیعی گسترده تر شده است. همین امر باعث آلودگی سرب در سرتاسر دنیا شده است.
فقط بنزین سرب دار نیست که باعث افزایش غلظت سرب در محیط زیست می شود. دیگر فعالیتهای بشری مانند احتراق سوخت، فرآیندهای صنعتی و سوزاندن زباله جامد هم باعث آلودگی با سرب محیط زیست می شوند.
عنصر سرب به واسطه خوردگی لوله های سربی در سیستم انتقال آب وارد آب و خاک می شود. سرب شکسته نمی شود و تنها به اشکال دیگر تبدیل می شود. سرب دربدن جانداران آبزی و جانداران خاک تجمع می یابد. این موجودات در اثر سم سرب دچار عوارضی می شوند.
غلظت بسیار اندک سرب هم روی حلزون های دریایی اثرات منفی میگذارد. سرب عملکرد فیتوپلانکتون ها را مختل می کند. فیتوپلانکتون یکی از منابع مهم تولید اکسیژن در دریاهاست و بسیاری از جانوران بزرگتر آن را می خورند. به همین علت است که آلودگی سرب تعادل جهانی را بر هم می زند. سرب، به ویژه در نزدیکی بزرگراه ها و مزارع که غلظت آن بالاست، عملکرد خاک را بر هم می زند. جانداران خاک هم از سم سرب آسیب می بینند.
پیشنهادی: ایزوتوپ ها را بیشتر بشناسید!عنصر سرب و تاریخچه آن _ دانشچی
