第四章 铅.docVIP

第四章 水体中重金属污染物——铅 4.1 铅及其化合物的基本性质铅在地球上属分散元素，它的元素丰度在地壳中占第35位（13 mg/kg），在海洋中居第46位（0.03 μg/L）。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。铅是淡黄带灰的柔软金属，切削面有金属光泽，但在空气中很快生成黯灰色氧化膜。铅是除金和汞之外常见金属中最重的金属，它容易机械加工、熔点低、密度高、又能抗腐蚀，这些优良性质使它获得了广泛的应用。 铅在活泼性顺序中位于氢之上，能缓慢溶解在非氧化性稀酸中，也易溶于稀HNO3中，加热时溶于HCl和H2SO4；有氧存在的条件下，还能溶于醋酸，所以常用醋酸浸取处理含铅矿石。 易溶于水的铅盐有硝酸铅、醋酸铅等。但大多数铅化合物难溶于水，如硫化物、氢氧化物、磷酸盐、硫酸盐等皆为难溶铅盐。 表－1溶铅化合物的溶解度 化合物 溶解度（g/100gH2O） 温度（℃） 溶度积（Ksp） 温度（℃） PbCO3 4.8×10-6 18 3.3×10-14 18 PbCrO4 4.3×10-6 18 1.8×10-14 18 PbOH)2 2.8×10-16 25 Pb3(PO4)2 1.3×10-5 20 1.5×10-32 18 PbS 4.9×10-12 18 3.4×10-26 18 PbSO4 4.5×10-3 18 1.1×10-8 18 作为汽车排气的一种重要成分，PbxClyBrz在水中有较大溶解度，而且溶解度数据是一个十分重要的环境参数，它关系到空气中含铅化合物的湿降、土壤中含铅化合物的溶解迁移等环境过程，也关系到沉积在人体肺内铅化合物的生理特性等。PbxClyBrz在水中溶解度数据如表－所示。这些卤化物的溶解度数据也可根据热力学关系式进行计算求得。表－PbxClyBrz在水中的溶解度温度（℃） 化合物 溶解度（g/L） 溶解度（mol/L） 40 PbC12 14.5 5.21×10-2 　 PbBr2 15.3 4.17×10-2 　 PbBrCl 9.55 2.96×10-2 20 PbC12 9.9 3.56×10-2 　 PbBr2 8.5 2.31×10-2 　 PbBrCl 6.64 2.06×10-2 0 PbCl2 6.73 2.42×10-3 　 PbBr2 4.55 1.24×10-3 　 PbBrCl 4.38 1.36×10-3 铅在周期表中位于第Ⅳ族。原子外层轨道有四个价电子，其中两个是s电子，另两个是p电子。所有四个价电子很难从原子中完全失去，而常与电负性较大元素的原子共用电子，形成共价键。在许多铅的化合物中，两个s价电子不参加成键，此时，铅表现出+2氧化态。由于四价铅具有高氧化性，所以也可以说+2氧化态是它的特征氧化态，二价化合物比四价更稳定。此外铅还可能有+1和+3氧化数。在简单化合物中，只有少数几种+4价化合物（如PbO2）是稳定的。 含铅的盐类多能水解。铅的氢氧化物有二性，既能形成含有PbO32-和PbO22-的盐，又能形成含有M4+和M2+的盐。这两种形式的盐都能水解。由于H2PbO3和H2PbO2都是弱酸，碱金属铅酸盐在水溶液中呈强碱性，而亚铅酸盐在水溶液中更能发生强烈水解作用。PbCl4之类的四价铅盐在水溶液中也强烈水解而产生PbO2。 水溶液中，铅与配位体反应时，显示出介于硬酸和软酸之间的性质。Pb2+与OH-配位体生成PbOH)+的能力比与Cl-配位体络合的能力大得多，甚至在pH=8.1～8.2，[Cl-]=20000mg/L的海水中，PbOH)+的形态还能占据优势；在pH＞6时，Pb3PO4)2和PbSO4等难溶盐也会发生水解生成可溶性PbOH)+；在pH＜10.0的条件下，不会形成PbOH)2沉淀。 铅还能与含硫、氮、氧原子的有机配位体生成中等强度螯合物。 铅的氧化还原电位图如下： Pb（Ⅳ）有较强氧化性，如PbO2在酸性介质中可以把Cl-氧化为单质氯，还可以将Mn2+氧化成紫红色的MnO4-。铅合金指铅与铅以外金属之合金中铅占该合金重量百分之十以上者1.金属铅可用於铅管蓄电池极板电缆被覆剂化学反应锅贮槽之衬里放射线之遮蔽材料加热用炉子(铅炉)建筑之缓冲材料机械零件之垫圈2.活字用铅合金铅约占70~90%(铅,锡,锑)3.易熔合金亦含铅(铅锡及锑或镉)焊锡含铅约占40-60%4.低熔点合金,轴承合金(铅,锡,锑或镉)铅约占25~35%5.轴承青铜(铜,锡,铅)铅约占5~25%6.高熔合金如快削钢铅约占1％氧化铅PbO。危险标记 14(有毒品)俗称密陀僧铅黄有两种变体：红色四方晶体和黄色正交晶体。主要用于铅黄颜料铅铬黄、冶金助熔剂油漆催干剂与甘油混合可作粘合剂橡胶硫化促进剂、光学玻