سرب

فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی

سرب:

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

سرب از عنصرهای شیمیایی واسطه در جدول تناوبی با نماد شیمیایی Pb (به لاتین: Plumbum) است. سرب همچنین در رده فلزها قرار دارد. این فلز تشعشعات هسته‌ای را عبور نمی‌دهد به عنوان نمونه لایه ۹ میلی متری از سرب توان پرتو گاما را نصف میکند و برای جلوگیری از عبور این پرتو دیواره سربی با ضخامت ۱۰ سانتی متر کافی است . سرب در طبیعت به شکل کانی به نام گالن (سیستم تبلور کوبیک یا مکعبی) یافت می‌گردد.

ویژگی‌های کلی

تلفظ	‎/ˈlɛd/‎ (LED)
ظاهر	Metallic gray
جرم اتمی نسبی (A_{r، استاندارد})	۲۰۷٫۲(۱)^[۱]
سرب در جدول تناوبی
Sn ↑ Pb ↓ Fl تالیم ← سرب → بیسموت
عدد اتمی (Z)	82
گروه	گروه ۱۴ (گروه کربن)
دوره	دوره 6
بلوک	بلوک-p
آرایش الکترونی	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p²
لایه الکترونی	2, 8, 18, 32, 18, 4
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	جامد
نقطه ذوب	600.61K (327.46 °C, 621.43 °F)
نقطه جوش	2022 K (1749 °C, 3180 °F)
چگالی (near r.t.)	11.34 g/cm³
در حالت مایع (at m.p.)	10.66 g/cm³
حرارت همجوشی	4.77 kJ/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 (an amphoteric اکسید)
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: 175 pm
شعاع کووالانسی	pm 146±5
شعاع واندروالسی	202 pm
خط طیف نوری سرب
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 (t_۱/۲) حالت فروپاشی محصول ²⁰⁴Pb 1.4% >1.4×10¹⁷ Alpha 2.186 ²⁰⁰Hg ²⁰⁵Pb sy 1.53×10⁷ Epsilon 0.051 ²⁰⁵Tl ²⁰⁶Pb 24.1% ²⁰⁶Pb ایزوتوپ پایدار است که 124 نوترون دارد ²⁰⁷Pb 22.1% ²⁰⁷Pb ایزوتوپ پایدار است که 125 نوترون دارد ²⁰⁸Pb 52.4% ²⁰⁸Pb ایزوتوپ پایدار است که 126 نوترون دارد ²¹⁰Pb trace 22.3 Alpha 3.792 ²⁰⁶Hg Beta 0.064 ²¹⁰Bi
نمایشبحثویرایش \| منابع

سرب

سرب عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Pb و عدد اتمی ۸۲ وجود دارد. سرب عنصری سنگین، سمی و چکش خوار است که دارای رنگ خاکستری کدری می‌باشد. هنگامیکه تازه تراشیده شده سفید مایل به آبی است اما در معرض هوا به رنگ خاکستری تیره تبدیل می‌شود. از سرب در سازه‌های ساختمانی، خازنهای اسید سرب، ساچمه و گلوله استفاده شده و نیز بخشی از آلیاژهای لحیم، پیوتر و آلیاژهای گدازپذیر می‌باشد. سرب سنگین‌ترین عنصر پایدار است.

سرب فلزی است براق، انعطاف‌پذیر، 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. ^{[نیازمند منبع]}

کاربردها

کاربردهای اولیه سرب عبارت بودند از:سازه‌های ساختمانی، رنگدانه‌های مورد استفاده در لعاب سرامیک و لوله‌های انتقال آب. کاخ‌ها و کلیساهای بزرگ اروپا دروسایل تزئینی، سقفها، لوله‌ها و پنجره‌ها یشان دارای مقادیر قابل توجهی سرب هستند. این فلز (در حالت عنصری) پس از آهن، آلومینیم، مس و روی بیشترین کاربرد را دارد. موارد استفاده معمولی سرب به شرح زیر است: در باتری‌های اسید سرب، در اجزای الکترونیکی، روکش کابل، مهمات، در شیشه CTRها، سرامیک، شیشه‌های سربدار، لوله‌های سربی (استفاده از اتصالات سربی در لوله‌های آب آشامیدنی در دهه ۹۰ در آمریکا غیرقانونی شد و امروزه کاربرد آنچنانی 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، پیوتر، اتصالات و مواد پرکننده . همچنین در بام‌ها به‌عنوان درزگیر برای محافظت اتصالات در برابر باران مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بنزین به‌صورت تترا اتیل و تترا متیل سرب برای کاهش صدای موتور کاربرد داشت. البته فروش بنزین سربدار در آمریکا از سال ۱۹۸۶ و در اتحادیه اروپا از سال ۱۹۹۹ ممنوع شد.

نشان Pb برای سرب خلاصه نام لاتین آن plumbum است. سرب یک ابررسانا با دمای بحرانی K=۲۰/۷ c T (۹۵/۲۶۵ – درجه سانتیگراد) می‌باشد.

به علت فراوانی سرب (هنوز هم اینگونه‌است)، تهیه آسان، کار کردن آسان با آن، انعطاف‌پذیری و چکش خواری بالا و پالایش راحت، حداقل از ۷۰۰۰ سال پیش مورد استفاده بشر می‌باشد. در کتاب خروج (بخشی از انجیل) به این عنصر اشاره شده‌است. کیمیاگران می‌پنداشتند سرب قدیمی‌ترین فلز بوده و به سیاره زحل مربوط می‌شود. لوله‌های سربی که نشانه‌های امپراتوری روم را حمل می‌کردند هنوز هم بکار می‌روند.

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

جداسازی

سرب محلی در طبیعت یافت می‌شود اما کمیاب است. امروزه معمولاً سرب در کانیهایی همراه با روی، نقره و (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 و سولفید سرب 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) سبک تر 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٪ بدست می‌آید.

ایزوتوپها

سرب به‌طور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار است: Pb-۲۰۴(۱٫۴٪)-Pb-۲۰۶(۲۴٫۱٪)-Pb-۲۰۷(۲۲٫۱٪)-Pb-۲۰۸(۵۲٫۴٪). سرب ۲۰۶-۲۰۷ و۲۰۸ همگی پرتوزا بوده و محصولات پایانی زنجیره فروپاشی پیچیده‌ای هستند که به ترتیب درU-۲۳۸،U-۲۳۵ وTh-۲۳۲ رخ می‌دهند. نیمه عمرهای مساوی این آرایش‌های فرسایشی بسیار متغیر است به ترتیب: ۹ ۱۰،۰۴/۷ X ۸ ۱۰X 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-۲۰۶/Pb-۲۰۴، ۱۵-۱۷ برای Pb-۲۰۷/Pb-۲۰۴ و ۵۰-۳۵ برای Pb-۲۰۸/Pb-۲۰۴ می‌باشد اگرچه نمونه‌های بسیار زیادی خارج از این حوزه در نوشته‌ها به چشم می‌خورد.

هشدارها

سرب فلز سمی است که به پیوندهای عصبی آسیب رسانده (بخصوص در بچه‌ها) و موجب بیماری‌های خونی و مغزی می‌شود. تماس طولانی با این فلز یا نمکهای آن (مخصوصاً نمک‌های محلول یا اکسید غلیظ آن PbO2) می‌تواند باعث بیماری‌های کلیه و دردهای شکمی شود.

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. تماس با سرب در کودکان می‌تواند منجر به اختلال تمرکز و پرخاشگری شود.

علائم مسمومیت با سرب

دل درد و قولنج شدید شکمی، یبوست، درد مفاصل زانوها، مچ و آرنج، کمر، شانه، سردرد، خستگی، بی قراری و بی اشتهایی

مسمومیت حاد: بی اشتهایی، تحریک پذیری، استفراغ، انسفالوپاتی حاد و آتاکسی، استفراغ مقاوم، 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 تعداد اسپرم و 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 منبع مسمومیت با سرب می‌باشد. 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٪ از بیماری‌هایی است که در کل جهان و خصوصاً در کشورهای در حال توسعه گزارش 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 به سقط جنین، مرده زایی، زایمان زودرس و تولد نوزاد کم وزن و حتی ناقص شود.

موارد مهم استفاده از سرب کجاست؟

ساخت لوله و مخازن آب، تهیه پوشش سقف‌ها، حلبی، مفتول، روکش کابل برق رسانی، مهمات و اسلحه سازی، شیشه سازی، پلاستیک سازی، باتری سازی، لاستیک سازی، آلیاژهای فلزی، رنگ سازی، کبریت سازی، صنایع شیمیایی، اتاقک سربی، منابع تبخیر، آفت کش‌ها، سوخت اتومبیل و حروف چاپ، اتصالات و مواد پرکننده دندان..

منابع سرب

منابع طبیعی: سنگها، خاک، آب، هوا و گیاهان

منابع غیرطبیعی: دودکش‌ها، فاضلاب کارخانجات صنعتی، اگزوز اتومبیل، بنزین سرب دار

منابع شغلی: کار در باتری‌سازی، جوشکاری، لحیم کاری، تراشکاری، لوله بری، ریخته گری، کوزه‌گری، رنگ سازی، نقاشی، جواهر سازی، صنایع نظامی، چاپخانه، پمپ بنزین

منابع غیر شغلی: استفاده از ظروف سربی، شراب خانگی، داروهای گیاهی حاوی سرب، مواد آرایشی حاوی سرب، استفاده از ظروف شیشه‌ای کریستال حاوی سرب در مصارف روزمره خانگی، ظروف سرامیک با لعاب سربی (لعاب آبی رنگ)، استعمال سیگار

غذای آماده داخل قوطی، نوشیدنی سرد در بطری شیشه‌ای، انتقال سرب از طریق شیر مادر، آب و هوا و خاک آلوده به سرب، به دهان بردن رشته‌های پلاستیکی، دست و اجسام مختلف

کودکان ۴ تا ۵ برابر بیشتر از بزرگسالان، سرب محیط را جذب می‌کنند. به پنج دلیل عوارض تماس با سرب در کودکان بیش از بزرگسالان است:

۱- میزان دریافت سرب بر حسب واحد وزن بدن در کودکان بیشتر است.

۲- گرد و غبار بیشتری توسط کودکان بلعیده می‌شود

۳- میزان جذب سرب از دستگاه گوارش کودکان بیشتر است.

۴- سد خونی– مغزی کودکان هنوز تکامل پیدا نکرده‌است.

۵-اثرات سیستم عصبی در کودکان با مقادیر کمتری نسبت به بزرگسالان بروز می‌نماید

اصلی‌ترین عوارض سوء سرب در تکامل سیستم عصبی کودکان و بهره هوشی کودک بروز می‌نماید