Как свинец погубил Древний Рим

Министерство образования и науки РФ  

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

« Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Новотроицкий филиал

 

 

 

Кафедра металлургических технологий

 

 

 

 

 

 

     Реферат

по дисциплине «История металлургической отрасли»

по теме «Как свинец погубил Древний Рим»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы

М-13-22

Парфенюк Т.С.

Проверил:

    Большина Е.П.

 

 

 

 

 

 

Новотроицк 2014

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава 1. Свинец и его свойства…………………………………………………..4

1.1.Свинец как химический элемент…………………………………...…6

1.2.Физико-химические свойства свинца……………………………...….8

Глава 2.  Свинец в истории человечества……………………………………...13

2.1. Свинец  – древний убийца Рима……………………………………..15

2.2. Влияние  свинца на организм человека……………………………...18

Заключение……………………………………………………………………….24

Список литературы………………………………………………………………26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Рим спасли гуси - это известно всем. Бдительные птицы своевременно, заметили приближение неприятельских войск и тотчас резкими гортанными звуками сигнализировали об опасности. На этот раз для древних римлян все обошлось благополучно.

Тем не менее, Римской империи суждено было впоследствии пасть. Что же послужило причиной падения некогда могущественного государства? Что погубило Рим? По мнению многих ученых, Рим погубил такой металл, как свинец.

Цели  реферата:

1. Выяснить свойства свинца;
2. Узнать какое воздействие свинец оказывает на здоровье человека;
3. Раскрыть тайну, как свинец погубил Древний Рим.

После поставленных целей необходимо указать главнейшую задачу, стоящую передо мной: выяснить, как свинец мог повлиять на гибель великой Римской Империи.

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Свинец и его свойства

Свинец (английский Lead, французский  Plomb, немецкий Blei) известен с III - II тысячелетия до н.э. в Месопотамии, Египте и других древних странах, где из него изготовляли большие кирпичи (чушки), статуи богов и царей, печати и различные предметы быта. Из свинца делали бронзу, а также таблички для письма острым твердым предметом. В более позднее время римляне стали изготовлять из свинца трубы для водопроводов. В древности свинец сопоставлялся с планетой Сатурн и часто именовался сатурном. В средние века благодаря своему тяжелому весу свинец играл особую роль в алхимических операциях, ему приписывали способность легко превращаться в золото. Соединения свинца – «свинцовая зола» PbO, свинцовые белила применялись в Древней Греции и Риме как составные части лекарств и красок. Когда было изобретено огнестрельное оружие, свинец начали применять как материал для пуль. Ядовитость свинца отметили ещё в 1 в. н.э. греческий врач Диоскорид и Плиний Старший.

Вплоть до XVII века свинец нередко путали с оловом. На древнеславянских языках он именовался оловом; это название сохранилось в современном чешском языке (Olovo). Древнегреческое название свинца, вероятно, связано с какой-либо местностью. Некоторые филологи сопоставляют греческое название с латинским Plumbum и утверждают, что последнее слово образовалось из mlumbum. Другие указывают, что оба эти названия произошли от санскритского bahu-mala (очень грязный); в XVII веке различали Plumbum album (белый свинец, то есть олово) и Plumbum nigrum (черный свинец). В алхимической литературе свинец имел множество названий, часть которых принадлежала к тайным. Греческое название алхимики иногда переводили как plumbago - свинцовая руда. Немецкое Blei обычно производят не от латинского Plumbum, несмотря на явное созвучие, а от древнегерманского blio (bliw) и связанного с ним литовского bleivas (свет, ясный), но это мало достоверно. С названием Blei связано английское Lead и датское Lood. Неясно происхождение русского слова свинец (литовское scwinas). Автор этих строк в свое время предложил связывать это название со словом вино, так как у древних римлян (и на Кавказе) вино хранили в свинцовых сосудах, придававших ему своеобразный вкус; этот вкус ценили столь высоко, что не обращали внимания на возможность отравления ядовитыми веществами.

 

 

 

 

 

1. Свинец как химический элемент

 

СВИНЕЦ (Plumbum) Pb, - хим. элемент IV группы периодической системы, атомный номер 82, атомная масса 207,2.

Природный свинец состоит из пяти стабильных изотопов: 202Рb (следы), 204Рb (1,5%), 206Рb (23,6%), 207Рb (22,6%) и 208Рb (52,3%). Последние три изотопа - конечные продукты радиоактивного распада соотв. U, Ас и Th. В природе образуются и радиоактивные изотопы: 209Рb, 210Рb, 211Рb, 212Рb, 214Рb. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов природной смеси около 0,2·10-28 м2; хороший поглотитель рентгеновского и гамма-излучения. Конфигурация внешней электронной оболочки атома 6s26p2; степени окисления +2 (наиболее характерна) и +4; энергии ионизации Рb0 : Рb+ ;Рb2+ равны соответственно 7,41678 и 15,0320 эВ; работа выхода электрона 4,05 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,55; атомный радиус 0,175 нм, ионные радиусы (нм, в скобках даны координац. числа) Рb4+ 0,079 (4), 0,092 (6), Рb2+ 0,112 (4), 0,133(6).

Особенности строения атома:

1s2│2s22p6│3s23p63d10│4s24p64d104f14│5s25p65d105f0│6s26p2 – валентные подуровни

Атомный радиус – 1,75, ионные радиусы: Pb2+ -1,26, Pb4+ -0,76: плотность 11,34 г./см3 (20°C);

Атомный номер свинца – 82 – определяет величину положительного заряда ядра его атома и общее количество электронов в его электронной оболочке. Номер периода-6-ой – показывает количество квантовых слоев (энергоуровней) в электронной оболочке атома. Свинец находится в главной подгруппе (А) IV группы: номер группы соответствует количеству валентных электронов элемента, способных участвовать в окислительно-восстановительных процессах, а положение свинца в главной подгруппе означает, что валентные электроны располагаются только на внешнем энергетическом уровне. У свинца не наблюдается эффект провала электронов.

Свинец – p – элемент, так как его последний электрон располагается на внешнем p – подуровне.

Свинец – металл по ряду физических свойств. Принадлежность его к металлам определяется тем, что атом его способен только терять валентные электроны и проявлять положительные степени окисления. Свинец проявляет восстановительные свойства.

Конфигурация внешних электронных оболочек атома Pb – 6s2 6р2, в соответствии с чем он проявляет степени окисления +2 и +4.

Основной (существуют промежуточные) тип гибридизации – sp3, так как при реакции атом переходит в возбужденное состояние, пара s-электронов распаривается и один из них переходит на свободную р-орбиталь, образуя в пространстве 4 одинаковые по свойствам гибридные орбитали.

 

 

 

 

 

1.2. Физико-химические свойства свинца

 

Свинец обычно имеет грязно-серый цвет, хотя свежий его разрез имеет синеватый отлив и блестит. Однако блестящий металл быстро покрывается тускло-серой защитной пленкой оксида. Плотность свинца (11,34 г/см3) в полтора раза больше, чем у железа, вчетверо больше, чем у алюминия; даже серебро легче свинца. Недаром в русском языке «свинцовый» – синоним тяжелого: «Ненастной ночи мгла по небу стелется одеждою свинцовой»; «И как свинец пошел ко дну» – эти пушкинские строки напоминают, что со свинцом неразрывно связано понятие гнета, тяжести.

Свинец очень легко плавится – при 327,5°С, кипит при 1751°С и заметно летуч уже при 700°С. Этот факт очень важен для работающих на комбинатах по добыче и переработке свинца. Свинец – один из самых мягких металлов. Он легко царапается ногтем и прокатывается в очень тонкие листы. Свинец сплавляется со многими металлами. С ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца жидкая.

По химическим свойствам свинец – малоактивный металл: в электрохимическом ряду напряжений он стоит непосредственно перед водородом. Поэтому свинец легко вытесняется другими металлами из растворов его солей. Если опустить в подкисленный раствор ацетата свинца цинковую палочку, свинец выделяется на ней в виде пушистого налета из мелких кристалликов, имеющего старинного название «сатурново дерево». Если затормозить реакцию, обернув цинк фильтровальной бумагой, вырастают более крупные кристаллы свинца. Наиболее типична для свинца степень окисления +2; соединения свинца (IV) значительно менее устойчивы. В разбавленных соляной и серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата. С крепкой серной кислотой (при концентрации более 80%) свинец реагирует с образованием растворимого гидросульфата Pb(HSO4)2, а в горячей концентрированной соляной кислоте растворение сопровождается образованием комплексного хлорида H4PbCl6. Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется:

Pb + 4HNO3 = Pb(NO3)2 + 2NO2 + H2O.

Разложение нитрата свинца(II) при нагревании – удобный лабораторный метод получения диоксида азота:

2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2.

В присутствии кислорода свинец растворяется также в ряде органических кислот. При действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(CH3COO)2 (старинное название – «свинцовый сахар»). Свинец заметно растворим также в муравьиной, лимонной и винной кислотах. Растворимость свинца в органических кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде, луженной или паянной свинцовым припоем. Растворимые соли свинца (нитрат и ацетат) в воде гидролизуются:

Pb(NO3)2 + H2O = Pb(OH)NO3 + HNO3.

Взвесь основного ацетата свинца («свинцовая примочка») имеет ограниченное медицинское применение в качестве наружного вяжущего средства. Свинец медленно растворяется и в концентрированных щелочах с выделением водорода:

Pb + 2NaOH + 2H2O = Na2Pb(OH)4 + H2

что указывает на амфотерные свойства соединений свинца. Белый гидроксид свинца(II), легко осаждаемый из растворов его солей, также растворяется как в кислотах, так и в сильных щелочах:

Pb(OH)2 + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + 2H2O;

Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2Pb(OH)4

При стоянии или нагревании Pb(OH)2 разлагается с выделением PbO. При сплавлении PbO со щелочью образуется плюмбит состава Na2PbO2. Из щелочного раствора тетрагидроксоплюмбата натрия Na2Pb(OH)4 тоже можно вытеснить свинец более активным металлом. Если в такой нагретый раствор положить маленькую гранулу алюминия, быстро образуется серый пушистый шарик, который насыщен мелкими пузырьками выделяющегося водорода и потому всплывает. Если алюминий взять в виде проволоки, выделяющийся на ней свинец превращает ее в серую «змею». При нагревании свинец реагирует с кислородом, серой и галогенами. Так, в реакции с хлором образуется тетрахлорид PbCl4 – желтая жидкость, дымящая на воздухе из-за гидролиза, а при нагревании разлагающаяся на PbCl2 и Cl2. (Галогениды PbBr4 и PbI4 не существуют, так как Pb(IV) – сильный окислитель, который окислил бы бромид- и иодид-анионы.) Тонкоизмельченный свинец обладает пирофорными свойствами – вспыхивает на воздухе. При продолжительном нагревании расплавленного свинца он постепенно переходит сначала в желтый оксид PbO (свинцовый глет), а затем (при хорошем доступе воздуха) – в красный сурик Pb3O4 или 2PbO·PbO2. Это соединение можно рассматривать также как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb2[PbO4]. С помощью сильных окислителей, например, хлорной извести, соединения свинца(II) можно окислить до диоксида:

Pb(CH3COO)2 + Ca(ClO)Cl + H2O = PbO2 + CaCl2 + 2CH3COOH

Диоксид образуется также при обработке сурика азотной кислотой:

Pb3O4 + 4HNO3 = PbO2 + 2Pb(NO3)2 + 2H2O.

Если сильно нагревать коричневый диоксид, то при температуре около 300°С он превратится в оранжевый Pb2O3 (PbO·PbO2), при 400°С – в красный Pb3O4, а выше 530°С – в желтый PbO (разложение сопровождается выделением кислорода). В смеси с безводным глицерином свинцовый глет медленно, в течение 30–40 минут реагирует с образованием водоупорной и термостойкой твердой замазки, которой можно склеивать металл, стекло и камень. Диоксид свинца – сильный окислитель. Струя сероводорода, направленная на сухой диоксид, загорается; концентрированная соляная кислота окисляется им до хлора:

PbO2 + 4HCl = PbCl2 + Cl2 + H2O, сернистый газ – до сульфата:

PbO2 + SO2 = PbSO4, а соли Mn2+ – до перманганат-ионов:

5PbO2 + 2MnSO4 + H2SO4 = 5PbSO4 + 2HMnO4 + 2H2O.

Диоксид свинца образуется, а затем расходуется при зарядке и последующем разряде самых распространенных кислотных аккумуляторов. Соединения свинца(IV) обладают еще более типичными амфотерными свойствами. Так, нерастворимый гидроксид Pb(OH)4 бурого цвета легко растворяется в кислотах и щелочах:

Pb(OH)4 + 6HCl = H2PbCl6;

Pb(OH)4 + 2NaOH = Na2Pb(OH)6.

Диоксид свинца, реагируя со щелочью, также образует комплексный плюмбат(IV):

PbO2 + 2NaOH + 2H2O = Na2[Pb(OH)6].

Если же PbO2 сплавить с твердой щелочью, образуется плюмбат состава Na2PbO3. Из соединений, в которых свинец(IV) входит в состав катиона, наиболее важен тетраацетат. Его можно получить кипячением сурика с безводной уксусной кислотой:

Pb3O4 + 8CH3COOH = Pb(CH3COO)4 + 2Pb(CH3COO)2 + 4H2O.

При охлаждении из раствора выделяются бесцветные кристаллы тетраацетата свинца. Другой способ – окисление ацетата свинца(II) хлором:

2Pb(CH3COO)2 + Cl2 = Pb(CH3COO)4 + PbCl2.

Водой тетраацетат мгновенно гидролизуется до PbO2 и CH3COOH. Тетраацетат свинца находит применение в органической химии в качестве селективного окислителя. Например, он весьма избирательно окисляет только некоторые гидроксильные группы в молекулах целлюлозы, а 5-фенил-1-пентанол под действием тетраацетата свинца окисляется с одновременной циклизацией и образованием 2-бензилфурана. Органические производные свинца – бесцветные очень ядовитые жидкости. Один из методов их синтеза – действие алкилгалогенидов на сплав свинца с натрием:

4C2H5Cl + 4PbNa = (C2H5)4Pb + 4NaCl + 3Pb

Действием газообразного HCl можно отщеплять от тетразамещенных свинца один алкильный радикал за другим, заменяя их на хлор. Соединения R4Pb разлагаются при нагревании с образованием тонкой пленки чистого металла. Такое разложение тетраметилсвинца было использовано для определения времени жизни свободных радикалов. Тетраэтилсвинец – антидетонатор моторного топлива.