سرب

این مقاله دربارهٔ فلز سرب است. برای فیلم،سرب (فیلم)را ببینید.

سرب،₈₂Pb

سرب
تلفظ	‎/ˈlɛd/‎​(LED)
ظاهر	Metallic gray
جرم اتمی استاندارد(Ar، استاندارد)	۷۰۰۲۲۰۷۲۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰♠۲۰۷٫۲(۱)
سرب درجدول تناوبی
Sn ↑ Pb ↓ Fl تالیم←سرب→بیسموت
عدد اتمی(Z)	82
گروه	گروه ۱۴ (گروه کربن)
دوره	دوره 6
بلوک	بلوک-p
دسته	Post-transition metal
آرایش الکترونی	[Xe] 4f145d106s26p2
لایه الکترونی	2, 8, 18, 32, 18, 4
ویژگیهای فیزیکی
فازدرSTP	جامد
نقطه ذوب	600.61K​(327.46 °C, ​621.43 °F)
نقطه جوش	2022 K ​(1749 °C, ​3180 °F)
چگالی(nearr.t.)	11.34 g/cm3
در حالت مایع (atm.p.)	10.66 g/cm3
حرارت همجوشی	4.77kJ/mol
آنتالپی تبخیر	179.5 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	26.650 J/(mol·K)
فشار بخار فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K در دمای (K) 978 1088 1229 1412 1660 2027
ویژگیهای اتمی
عدد اکسایش	−4, −2, −1, +1,+2,+3,+4(anamphotericاکسید)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 2.33
انرژی یونش	1st: 715.6 kJ/mol 2nd: 1450.5 kJ/mol 3rd: 3081.5 kJ/mol
شعاع اتمی	empirical: 175pm
شعاع کووالانسی	pm 146±5
شعاع واندروالسی	202 pm
خط طیف نوریسرب
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	​(fcc)
انبساط حرارتی	28.9 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی	35.3 W/(m·K)
رسانش الکتریکی	208 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسی	diamagnetic
مدول یانگ	16 GPa
مدول برشی	5.6 GPa
مدول حجمی	46 GPa
نسبت پواسون	0.44
سختی موس	1.5
سختی برینل	38.3 MPa
شماره ثبت سیایاس	7439-92-1
ایزوتوپهای سرب
ایزوتوپ فراوانی نیمهعمر(t۱/۲) حالت فروپاشی محصول 204Pb 1.4% >1.4×1017y Alpha 2.186 200Hg 205Pb syn 1.53×107y Epsilon 0.051 205Tl 206Pb 24.1% 206Pb ایزوتوپپایداراست که 124نوتروندارد 207Pb 22.1% 207Pb ایزوتوپپایداراست که 125نوتروندارد 208Pb 52.4% 208Pb ایزوتوپپایداراست که 126نوتروندارد 210Pb trace 22.3y Alpha 3.792 206Hg Beta 0.064 210Bi

سرب

سرب(بهانگلیسی:Lead) یکعنصر شیمیاییباعدد اتمی۸۲ ونشان شیمیاییpb(بهلاتین:Plumbum) است. اینفلز سنگین،چگالیبالا ونقطه ذوببسیار پایینی در مقایسه با بیشترفلزاتداشته و فلزینرمبهشمار میآید.

سرب عنصریسمیوشکلپذیراست، که دارای رنگ خاکستری کدر است. هنگامیکه تازه برش داده میشود نقرهای روشن و مایل به آبی است، اما اگر در معرض هوا قرار گیرد به رنگ خاکستری تیره در میآید. این ماده ازرسانایی الکتریکیپایینی برخوردار است. سرب در میانعناصر پایداردارای بالاترینعدد اتمیاست. سرب به آسانی ازکانسنگهاقابل استخراج است.

سرب حداقل از هفت هزار سال پیش مورد استفادهبشراست. انسانهایماقبل تاریخ، از این ماده استفاده میکردند و مردمانغرب آسیا، سنگهای حاوی سرب راگالنامینامیدند. در کتابسفر خروج(بخشی ازتورات) نیز به این عنصر اشاره شدهاست. کیمیاگران میپنداشتند سرب قدیمیترین فلز بوده و بهسیاره زحلمربوط میشود. درروم باستان،استخراجو استفاده از سرب، بهویژه بهدلیل رنگ نقرهای آن، رونق زیادی داشت اما این موضوع باسقوط امپراتوری روم غربیبه پایان رسید. لولههای سربی که نشانههایامپراتوری رومرا حمل میکردند هنوز هم بهکار میروند. در دورهٔانقلاب صنعتی، استفادهٔ گسترده از سرب، مجدداً رواج پیدا کرد. در سال ۲۰۱۴، حدود ۱۰ میلیون تُن سرب در سراسر جهان تولید شد که بیش از نیمی از این مقدار، حاصلبازیافتو استفادهٔ مجدد از این فلز بود.

بهدلیل خواصی چون فراوانی، چگالی و شکلپذیری بالا، نقطه ذوب پایین و مقاومت بالای سرب در برابراکسایش-کاهش، کاربردهای متعددی برای این ماده تعریف شدهاست.

کاربردهای اولیه سرب عبارت بودند از: سازههای ساختمانی، رنگدانههای مورد استفاده در لعابسرامیکو لولههای انتقال آب. کاخها وکلیساهایبزرگاروپادر وسایل تزئینی، سقفها، لولهها و پنجرهها دارای مقادیر قابل توجهی سرب هستند. این فلز (در حالت عنصری) پس ازآهن،آلومینیوم،مسورویبیشترین کاربرد را دارد. برخی موارد استفاده از سرب به شرح زیر است: در مقابله باتشعشات، ساختلحیم،مسوار،باتریهای اسید سرب، در اجزای الکترونیکی، روکشکابل،مهمات، در شیشه CTRها،سرامیک، شیشههای حاوی سرب، لولههای سربی (استفاده از اتصالات سربی در لولههایآب آشامیدنیدر دهه ۱۹۹۰ درآمریکاغیرقانونی شد و امروزه کاربرد زیادی ندارند) در رنگها (از سال ۱۹۷۸ در آمریکا و به تدریج از دهه ۶۰ تا دهه ۸۰ در انگلستان ممنوع شد اگرچه رنگ سطوح قدیمی میتوانست تا ۵۰٪ وزن از سرب باشد)آلیاژها،مسوار، اتصالات و مواد پرکننده. همچنین در بامها بهعنواندرزگیربرای محافظت اتصالات در برابر باران مورد استفاده قرار میگیرد. دربنزینبهصورتتترااتیلسربو تترا متیل سرب برای کاهش صدای موتور کاربرد داشت. البته فروش بنزین سربدار در آمریکا از سال ۱۹۸۶ و دراتحادیه اروپااز سال ۱۹۹۹ ممنوع شد. سرب یک ابررسانا با دمای بحرانی K=۲۰/۷ c T (۹۵/۲۶۵ – درجه سانتیگراد) میباشد.

در اواسط دهه ۸۰ تغییر مهمی در الگوهای پایان استفاده از سرب به وجود آمده بود. بیشتر این تغییر ناشی از پیروی مصرفکنندگان سرب آمریکا از قوانین زیستمحیطی بود، که به طرز قابل ملاحظهای استفاده از سرب را در محصولات به جز باتری از جمله بنزین، رنگ، اتصالات و سیستمهای آبی کاهش داده یا حتی حذف کرد.

ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی

ایزوتوپها

سرب بهطور طبیعی دارای چهارایزوتوپ پایداراست: Pb-۲۰۴(۱٫۴٪)، Pb-۲۰۶(۲۴٫۱٪)، Pb-۲۰۷(۲۲٫۱٪)، Pb-۲۰۸(۵۲٫۴٪). سرب ۲۰۶–۲۰۷ و ۲۰۸ همگیپرتوزابوده و محصولات پایانی زنجیره فروپاشی پیچیدهای هستند که به ترتیب دراورانیوم-۲۳۸,اورانیوم-۲۳۵وتوریوم-۲۳۲رخ میدهند.نیمهعمرهایمساوی این آرایشهای فرسایشی بسیار متغیر است به ترتیب: ۹ ۱۰٬۰۴/۷ X 8 10X ۴۷/۴ و۴/۱ X ۱۰ ۱۰سال. هر کدام از آنها به نسبت Pb-۲۰۴ تنها ایزوتوپ پایدار غیر پرتوزا گزارش میشود. ترتیب نسبتهای ایزوتوپی برای بیشتر مواد معدنی طبیعی ۰/۳۰ –۰۰/۱۴ برای Pb-206/Pb-۲۰۴، ۱۵–۱۷ برای Pb-207/Pb-۲۰۴ و ۵۰–۳۵ برای Pb-208/Pb-۲۰۴ میباشد اگرچه نمونههای بسیار زیادی خارج از این حوزه در نوشتهها به چشم میخورد.

جداسازی

سرب، با میزان ۱۴ پیپیام، صدوسیوهشتمینعنصر فراواندرپوسته زمیناست.امروزه معمولاً سرب در کانیهایی همراه با روی،نقرهو (بیشتر) مس یافت میشود و به همراه این مواد جدا میگردد. ماده معدنی اصلی سرب گالن(PbS) است که حاوی ۶/۸۶٪ سرب میباشد. سایر کانیهای مختلف و معمول آن سروسیت (PbCO3) و انگلسیت (PbSO4) میباشند. اما بیش از نیمی از سربی که امروزه مورد استفاده قرار میگیرد بازیافتی میباشد. سنگ معدن بهوسیله مته یا انفجار جداشده سپس آن را خرد کرده و روی زمین قرار میدهند. بعد از آن سنگ معدن تحت تأثیر فرایندی قرار میگیرد که در قرن نوزدهم در Broken Hill استرالیا به وجود آمد. یک فرایند شناورسازی، سرب و دیگر مواد معدنی را از پس ماندههای سنگ جدا میکند تا با عبور سنگ معدن، آب و مواد شیمیایی خاص از تعدادی مخزن که درون آنها دوغاب همیشه مخلوط میشود، عصارهای به وجود آید. درون این مخزنها هوا جریان یافته وسولفیدسرب به حبابها میچسبد و به صورت کف بالا آمده که میتوان آن را جدا نمود. این کف (که تقریباً دارای ۵۰٪ سرب است) خشک شده سپس قبل از پالایش به منظور تولید سرب ۹۷٪ سینتر میشوند. بعد ازآن سرب را طی مراحل مختلف سرد کرده تا ناخالصیهای (ریم) سبکتر بالا آمده و آنها را جدا میکنند. سرب مذاب با گداختن بیشتر بهوسیله عبور هوا از روی آن و تشکیل لایهای از تفاله فلز که حاوی تمامی ناخالصیهای باقیمانده میباشد تصفیه شده و سرب خالص ۹/۹۹٪ بهدست میآید.

اثرات بیولوژیک

مقالهٔ اصلی:مسمومیت سرب

سرب،فلزی سمیاست که حتی در غلظتهای پایین بهدستگاه عصبیآسیب رسانده(بهویژه در کودکان) و موجببیماریهای خونیو مغزی میشود. تماس طولانی با این فلز یانمکهایآن (مخصوصاً نمکهای محلول یا اکسید غلیظ آن PbO2) میتواند باعثبیماریهای کلیهودردهای شکمیشود.

سمیت

میزان حداقل ۵ میکروگرم سرب در هردسیلیترخونکودکان سبب اثرات سوء بربهره هوشیخواهد شد و این اثرات با افزایش تماس با سرب و افزایش غلظت خونی سرب، افزایش خواهد یافت. تماس با سرب در کودکان میتواند منجر به اختلال تمرکز و پرخاشگری شود.

علایم مسمومیت با سرب

دلدرد وقولنجشدید شکمی،یبوست،درد مفاصلزانوها، مچ و آرنج، کمر، شانه، سردرد، خستگی،بیقراریو بی اشتهایی

مسمومیت حاد: بی اشتهایی، تحریک پذیری، استفراغ،انسفالوپاتیحاد وآتاکسی،استفراغمقاوم،لتارژی، تشنج و اغما

مسمومیت مزمن: تورم لثه با خطوط آبی روی لثهها، احساس طعم فلزی در دهان، ترومبوز عروق مغزی و انسفالوپاتی ناشی از آن، کاهش قدرت یادگیری و حافظه، هوش پایین، اختلالات رفتاری، لرزش، قولنج رودهای، درد عضلانی،افزایش فشار خون، کم خونی، کاهش تعداداسپرمو ناباروری.

هر سال تماس با سرب در کودکان منجر به افزایش تقریبی ۶۰۰۰۰۰ مورد ناتوانی مغزی جدید در جهان میگردد. در منازل قدیمی که چهل سال یا بیشتر از ساخت آن میگذرد، رنگهای استفاده شده و پوسته شده در دیوارها و چارچوبها و لولههای آب، اصلیترین منبعمسمومیت با سربمیباشد. کودکان زیر ۵ سال و زنان باردار دو گروه اصلی در معرض خطر در اثر تماس با سرب هستند. از سوختن هر لیتر بنزین سرب دار ۰٫۳۲ گرم سرب وارد هوا میشود، که ۱۰٪ آن روی سطح خیابانها ریخته میشود و بهطور متوسط یک اتومبیل در حدود ۱ کیلوگرم در سال از خود سرب خارج میکند. غلظت سرب در خون ساکنین شهرها بیشتر از حاشیه شهرها و بیشتر از روستاها است. کودکان نسبت به صدمات ناشی از سمیت عصبی مسمومیت با سرب بسیار حساس هستند و گاهی اوقات صدمات عصبی ناشی از سرب در کودکان برگشتناپذیر است. به منظور سنجش سرب در خون افراد شاغل در صنعت که با سرب تماس دارند، آزمایش خون باید بهطور مرتب انجام شود. تماس با سرب تقریباً عامل ۰٫۶٪ ازبیماریهاییاست که در کل جهان و خصوصاً درکشورهای در حال توسعهگزارش میشود. در سالهای اخیر موارد متعددی از مرگ معتادانی که از تریاک تقلیب شده با سرب استفاده نمودهاند به دلیل مسمومیت با سرب مشاهده شدهاست. تماس با مقادیر بالای سرب در زنان باردار میتواند منجر بهسقط جنین،مرده زایی،زایمان زودرسو تولد نوزاد کم وزن و حتی ناقص شود.

کاربردها

پوشش سربی بین درز دو دیوار

ساخت لوله و مخازن آب، تهیه پوشش سقفها، حلبی، مفتول، روکشکابلهایبرقرسانی، تولیدمهماتمانندساچمهوفشنگ،صنایع جنگافزاری،شیشهسازی،پلاستیک سازی، باتریسازی، لاستیکسازی،لیاژهای فلزی، رنگسازی،کبریتسازی،صنایع شیمیایی، اتاقک سربی، منابع تبخیر، آفتکشها، سوخت اتومبیل و حروف چاپ، اتصالات و مواد پرکننده دندان،باتریهای اسید سربو نیز بخشی ازآلیاژهایلحیم،مسواروآلیاژهای گدازپذیرمیباشد.

این فلز تشعشعات هستهای را عبور نمیدهد بهعنوان نمونه، یک لایه ۹ میلیمتری از سرب، توانپرتو گامارا نصف میکند و برای جلوگیری از عبور این پرتو، دیواره سربی با ضخامت ۱۰ سانتیمتر کافی است.

تولید

تا سال ۲۰۱۴، تولید سرب در سراسر جهان به دلیل استفاده درباتریهای اسید-سربیدر حال افزایش بودهاست. دو دسته تولید مختلف برای سرب وجود دارد: تولید اولیه از سنگهای معدنی و تولید ثانویه از فلز قراضه. در سال ۲۰۱۴، ۴٫۵۸ میلیون تن سرب از تولید اولیه و ۵٫۶۴ میلیون تن از تولید ثانویه حاصل شدهاست. سه تولیدکننده برترکنسانترهسرب استخراج شده در آن سال به ترتیبچین،استرالیاوآمریکابودند.سه تولیدکننده برتر سرب تصفیه شده چین، آمریکا وهندبودند.

فرآیندهای تولید سرب اولیه و ثانویه مشابه هستند. برخی از کارخانههای تولید اولیه اکنون عملیات خود را با قراضه سرب تکمیل میکنند و این روند احتمالاً در آینده افزایش خواهد یافت. در صورت استفاده از روشهای مناسب، سرب به دست آمده از طریق فرآیندهای ثانویه از سرب به دست آمده از طریق فرآیندهای اولیه قابل تشخیص نیست. سرب قراضه حاصل از صنعت ساخت و ساز ساختمان معمولاً نسبتاً تمیز بوده و بدون نیاز به گدازگری (Smelting) مجدداً ذوب (Melt) میشود، هرچند که بعضاً به تصفیه نیاز است؛ بنابراین تولید سرب ثانویه، از نظر نیاز به انرژی نزدیک به ۵۰٪ یا بیشتر، ارزانتر از تولید اولیه است.

بزرگترین کشورهای تولیدکننده سرب از معدن، ۲۰۱۶.

کشور	خروجی (بر حسب هزار تن)
چین	۲۴۰۰
استرالیا	۵۰۰
آمریکا	۳۳۵
پرو	۳۱۰
مکزیک	۲۵۰
روسیه	۲۲۵
هند	۱۳۵
بولیوی	۸۰
سوئد	۷۶
ترکیه	۷۵
ایران	۴۱
قزاقستان	۴۱
لهستان	۴۰
آفریقای جنوبی	۴۰
کره شمالی	۳۵
ایرلند	۳۳
مقدونیه	۳۳
سایر کشورها	۱۷۰