Химия | Қорғасын Қорғасын өндіру

Мазмұны

І. Кіріспе
Қорғанысының шығу тарихы
І. Негізгі бөлім

1.2. Қорғасынның табиғатта таралуы.
2.2 Қорғасынның алынуы
2.3 Қорғасынның қасиеттері
2.4. Қорғасының оксидтері
2.5 Қорғасынды өңдеу.

Қорытынды

Қорғасының маңызы.

Қорғасын. Аса жылдам ұшатып, тарыдай ғана көлемі бар осы бір металл талай тарландарды да тұралатқаны белгілі. Сонымен бірге қорғасын өмірдс берері мол, ажалға ара турарлық та элемент.
Ал енді біз «жауынгер» іспеттес ұғыммен қалыптасқан қорғасын жайлы, оның өткені мен бүгінгісі, ертеңі жанлы айтпақпыз.
Көне кез, «кәрі» элемент—қорғасын адамзатқа өте ертеректен таныс. Қорғасын шамамен біздің эрамыздан 6 — 7 мың жылдай бұрын белгілі бола бастады. Өйткені қазбалардан табылған заттар соны анықтайды. Ертедегі адамдар қорғасын оңай балқығандықтан, сол кездің өзінде-ақ одан небір өрнектер құйып, ескерткіш заттар жасаған. Ал ертеректегі египеттіктердің табытынан табылған қорғасынға қарағанда, олар қорғасынды әшекей ретінде пайдаланған дей болжауға болады.
Алғашқы ақша қорғасыннан жасалған. Сондай-ақ кейбір көне заттарға жүгінсек, тұңғыш медаль да қорғасыннан соғылыпты. Оған жер шарының түкпір-түкпірінен табылған айғақ заттар дәлел. Қорғасын өзінің ертеректе қолданған салаларында қазір мүлде қолданбайды. Көне Римді қазғанда, Жер асты су жүйелері табылған. Ал су жүретін құбырлар қорғасыннан жасалыпты. Қорғасын таза сумен әрскеттеспегенмен, құрамында көмір қышқыл газы бар суда химиялық түзіліс беріп, суда ериді. Ондай сумен адам денесіне енген қорғасын, сүйектегі кальций элементін алмастырып, өмірді қысқартады. Ескі Римдегі адамдар өмірінің қысқа болуы да, міне, сондықтан.
Өткен өмірдің кейбір белестерін, тарихи кезеңдерін бейнелей алатын шежіре іспеттес қорғасын жайлы айтар жай көп-ақ. Алайда олардың маңызды бір-екеуін химиялық қасиетімен байланыстырайық та, қазірше оның төл қасиеті хақында бірер ой айтайық.
Қорғасын—элементтердің Менделеев ашқан периодтық кестесіндегі төртінші топтың 82-тор кезінде орналасқан химиялық элемент. Оның атомдық салмағы — 207,19. Енді оның физикалық қасиетін алсақ, өз ерекшеліктері бар элемент екенін көреміз. Оның түсі көгілдір-сұр. Егер жаңадан кесілген қиындысына қарасақ ақ сұр екенін байқаймыз. Бірақ ол көп кешікпей тотықтанып өтс жұқа қабыршақпен қапталып, қалыпты түске енеді.
Қорғасынның өзіндік салмағы—11,3. Ал болаттың өзіндік салмағы 7,8 екенін ескерсек, қорғасынның болаттан ауыр екенін байқаймыз. Ол 327°С балқып, 1740°С қайнайды. Ток өткізгіштігі бір шама айтарлықтай. Егер сынаптың ток өткізгіштігін 1 десек, ал аса жақсы ток өткізгіш күмістікі—62. Ал қорғасындікі осы шамамен салыстырғанда 5 екен.
Тағы бір физикалық қасиетінің, бастысы оның, қаттылығы. Аса қатты зат—алмастың қаттылығы 10 болса, қорғасындыкі— 1,5. Бұдан біз оның өте жұмсақ екенін аңғарамыз. Оны пышақпеп кесіп, тіпті тырнақ ізінің дағын да қалдыруға болатынын бала кезімізден білеміз. Жұмсақтығынан оңай жайылып, қамырша иленеді. Міне, дәл осы қасиетін ертеде үй төбелерін жабу үшін пайдаланған. Ал ондай үй қымбатқа түсіп, шатырының ауыр болатынына, әрине, әркім шүбәсіз сенеді. Ол жылуды, суықты жақсы өткізеді. Осы қасиетін жұмсақтығымен қоса пайдаланған залымдық іздері біздің, дәуірімізғе жеткен. Мәселен, Венеция қаласында үкіметке қарсы адамдар үшін арнайы салынған үй бар. Ол үй ертеректе қорғасыннан салынған. Өзіне қарсыларды патша сол үйге қамайды екен. Жазда ыстыққа піссе, қыста суықта отырады екен ол үйдегілер.
Табиғи қорғасын тұрақты 4 изотоптан тұрады. Ал радиоактивті 5 изотоптың масса саны 209 және 210, екеуі өндірісте өндіріліп, көптеген ғылыми-зерттеу жұмыстарында қолданылған.
Енді бір сәт қорғасынның химиялық қасиетіне назар аударайықшы. Ол өз қосылыстарында 4 және 2 валентті. Алайда химиялық реакцияларға сараңдау. Ол төменгі концентрациялы қышқылдардың қай-қайсысында болсын ешбір химиялық реакцияға түспейді. Күкірт қышқылының 80 процентіне дейін еркін тезеді де, одан жоғарылаған сайын жайлап ери бастайды. Бір қызығы, күшті қышқылдарға оңай шыдап, аса мықты емес сірке қышқылында еріп, химиялық реакцияға түседі. Әсте бұл жан қорғасынның сірке қышқылымен әрекеттескенде күрделі комплекеті тұз түзуінен болса керек. Қорғасынның жақсы еритін қышқылдарының бірі азот қышқылы. Оның басқа химиялық қасиеттеріне тоқтала бермей-ақ, қайда кездесетіні жайлы бірер сөз айтайықшы.
Таза қорғасын табиғатта жоқ. Дегенмен майда түйіршік күйінде сирек болса да таза қорғасын кездеседі. Ол көбіне минерал құрамында, олармен түрлі сульфит тұздар күйінде кендердің алтын, күміс тағы басқа асыл металдар бар жерінде кездеседі. Ондай минералдар ондап кездеседі. Бірақ олардың бәрі бірдей маңызды бола бермегендіктен басты минералды алайық. Құрамында қорғасыны көп кездесетін минерал—галенит. Оны бірде қорғасынды жылтырауық десе, химияда қорғасын сульфиді деп атайды. Қорғасын сульфиді кендердің бәрінде дерлік бар. Оның құрамында әрқашанда күміс сияқты асыл металдар көбірек кездеседі. Бұл жағдай оны игеріп өндірудің құнын арзандатады.
Ал қорғасынды құрамында бар кендерден өндіру үшін домна пешінде 1500°С дейін балқытып, көмірмен тотықсыздандыру арқылы алады. Арнаулы мақсатқа пайдаланатын аса таза қорғасынды электролиттік әдіспен фторлы кремний қорғасын тұзын ыдыратып алады. Оның тазалығы 99,99% дейін.
Қорғасын өте маңызды металл. Ол өндіріс салаларында кеңінен қолданылады. Мысалы, бүкіл әлемде өндірілген қорғасын 1800 жылы 30 мың тонна, ал 1900 жылы 875 мың тонна болған. 1950 жылы бұл цифр 1750 мың тоннаға жоғарылаған. (Біздің елде өндірілетін қорғасынды есептемегенде). Бұндай өрлеу оның маңызының артқанынан болса керек.
Қорғасынды өте көп пайдаланатын сала аккумулятор жасау өнеркәсібі. Осы сала өндірілетін барлық қорғасынның үштен бірін пайдаланады. Егер тозығы жеткен аккумулятордан алынған қорғасынды қайта балқытып пайдаланбасақ, одан да көп қажет болатыны даусыз.
Оның келесі қолдаушысын көз алдымызға елестету үшін кейбір химиялық заттарды, олардың агрессивтік қасиеттерін қарастырайықшы. Химия өнеркәсібі өзінің алғашқы дами бастаған кезінде қорғасынды көптеп керек етті. Химиялық ыдыстар, аппараттардың іші қорғасынмен астарланады. Реактивтер тасымалдайтын құбырлар жасалады. Өйткені қорғасын олардың бәріне де төзімді келеді. Сондай-ақ жасанды заттардың көбеюіне қарамастан бүгінгі заманда да қорғасын өзінің, «сауыт» болып үйренген «кәсібін» тастамай-ақ келеді.
Оның кейбір қасиеті бір сала үшін мүлде қажетсіз болса, екінші бір сала үшін өте қажет. Мәселен, қорғасынан жасалған моторды, білікті ешкім де көрген жоқ. Бұған оның жұмсақтығы кінәлі. Ал сол қасиет тоқ көзін тасымалдауда бірден-бір керек жай. Біз үлкен кернеудегі тоқты жер астына көмілген сымдар жиыны арқылы тасымалдаймыз. Ал оның изолентасы ылғалдар, тұз әсерлерінен бүлінбеу үшін қорғасыннан «жамылғы» жамылды.
Қорғасын радиоактивті сәуледен қорғайды. Бұл ретте оның ролі өте зор. Өйткені біздің ғасырды атом дәуірі дейді. Ал атомдық ілімнің шығуы, дамуы сәулелермен байланысты. Осы сәулелер мейлі «альфа», «бетта», «гамма» немесе рентген т. б. болсын-бәрі де тірі организм, адам өмірі үшін аса қатерлі. Ондай қатерге қорғасын тосқауыл бола алады. Егер ол болмаса изотопты сақтау, әлгі сәулелерді пайдалану мүмкін емес десек те болатындай. Мәселен, Бухаресте атом орталығы бар. Оның дөңгелек терезесінің есігі қалыңдығы 1 метрдей, салмағы 1,5 тоннадай қорғасыннан жасалған.
Сондай-ақ қорғасын көп металмен құйылып, сан алуан қоспа түзеді. Олар техниканың көп саласында бірі подшипник, екіншісі соққы серіпкіш ретінде қолданылуда. Осындай қоспалардың бірі әр үйде ток көзіне сақтандырғыш екіншісі дәнекерлегіш бола алады. Сондай-ақ қорғасын күнделікті газет, журнал және кітаптар баспаханасында пайдаланылады.
Біз қорғасынды у десек те, оның кейбір қасиеті медицинада қолданылады. Оның кейбір суда еритін тұздары медицинада көпке белгілі «қорғасын қанты» деген аты-мен әйгілі.
Қорғасын сондай-ақ көптеген бояуларға қосылады. Онымен ертеректе сурет салынған. Ондай суреттер уақыттың өтуімен бірте-бірте қараяды, тотығады. Ал егер қарайған суретті сірке қышқылымен немесе сутектің асқын тотығымен сүртсе аппақ болып жарқырап шығады. Өйткені қара қорғасын сульфиді қорғасын сульфатына айналады. Соңғысының түсі аппақ.
Иә, айтсақ аты аңызға айналған қорғасын жайлы айтар ой көп-ақ. Бұл оның маңызды элемент екеніне дәлел. Кешегі «жауынгер» қорғасын бүгінгі бейбіт өмірде өнеркәсіптік маңызды металл ретінде кеңінен қолданылады.
Қорғасынның табиғатта таралуы және алынуы. Қорғасын германий мен қалайы сияқты қосылыс күйінде кездеседі. Оның өнеркәсіптік маңызы бар қосылысьша қорғасын жылтыры РbS жатады.
Металлургия өнеркәсібінде қорғасын жылтырын өртеудің нәтижесінде алынған қорғасын оксидін көмірмен тотықсыздандыру аркылы корғасын алады:
2 РbS2-+ 3 О20 = 2 РВО-2 + 2S О4+2
2 Р2ЬО + С° = 2 РЬ° + СО2
Қорғасынның қасиеттері. Қорғасын көкшіл ақ түсті,ауыр металл. Ол өте жұмсақ болғандықтан пышақпен кесуге болады.
Қорғасын құрғақ ауада кәдімгі температурада өзгермейді. Германий мен қалайыға қарағанда қорғасынның 2+ болатын қосылыстары тұрақты болады. Қорғасынды қыздырғанда галогендермен, оттегімен, күкіртпен әрекеттеседі, мысалы:
2 РЬ + О2 = 2 РbО
Рb + С12 = РbСІ
Қорғасын дымқыл ауада гидрокарбонаттар түзе тотығады:
2 Рb° + 02° + 2 Н20 + 4 С02 = 2Рb2+ (НСО32-)2
Қорғасын сұйытылған күкірт қышқылымен және хлорсутек қышқылымен бастапқы кезде әрекеттеседі де, түзілген қорғасын (II) сульфаты мен хлориды суда да, кышқылда да ерімейтіндіктен ары қарай реакцияласпайды.
Ол азот қышқылында жақсы ериді және концентрлі күкірт қышқылымен ірімтал гидросульфат түзе әрекеттеседі:
3 Рb° + 8 НNО3 = 3 Рb2+ (N03)2 + 2 + 4 Н2О
Рb + 3 Н2SО4 = Рb (НSО4)2 + SО2 + 2 Н20
Қорғасын қосылыстары. Қорғасын екі түрлі оксидтер —РbО және РbО2 түзеді. Сонымен бірге осы оксидтердің қоспасы түрінде кездеседі: Рb2О3 және Рb3О4(2РbО сурик деп атайды.
Бұл оксидтердің ішіндегі маңыздылары РbО мен РbО2. Қорғасынға (II) oксиді РbО алыну әдісіне қарай сарыдан қоңыр түске дейін болатын негіздік қасиеті басым амфотерлі оксид.
Қорғасын (II) оксидін балқыған корғасынды ұзақ уақыт қыздырып алады:
2 Рb° + 02° = 2 Рb2+О2
Қорғасын оксиді аздап суда еріп, ерітіндісі сілтілік қасиет көрсетеді:
РbО + Н20 = Рb (0Н)2
Қорғасын (II) оксиді РbO және оған сәйкес келетін гидроксид Рb (0Н)2 германий (II) мен қалайының (II) гидроксидтері сияқты әрі қышқылдармен, әрі сілтілермен әрекеттеседі:
Рb (0Н)2 + 2 НСІ = РbСl2 + 2 Н20
Рb (0Н)2 + 2К0Н = К2РbО2 + 2Н2О
Қорғасын гидроксидін қорғасын (II) тұзына эквивалентті мөлшердегі сілтімен әрекет етіп алады:
Рb (NО3)2 + NaОН = Рb (0Н)2 + 2 NаО3
Қорғасын (IV) оксиді РbСl қоңыр түсті суда ерімейтін қышқылдық қасиеті басым амфотерлі оксид. Қорғасын оксидіне сәйкес келетін қорғасын қышқылы белгісіз, бірақ оның тұздарын қорғасын (IV) оксидімен негіздік оксидтерді қосып балқытып алады:
РbО2 + СаО = СаРbО3
Қорғасын (IV) қышқылының тұздарын плюмбаттар дейді. Олардың, көпшілігі суда ерімейді және күшті гидролизденеді.
Қорғасын (IV) оксиді амфотерлі, сондықтан сұйытылған қышқылдарда, мысалы, хлорсутек қышкылында еріп қорғасын (IV) хлоридын түзеді, бірақ ол тұрақсыз қосылыс болғандықтан, қорғасын (II) хлориды мен ......