[科普中国]-金属铅

简介

铅是柔软和延展性强的弱金属，有毒，也是重金属。铅原本的颜色为青白色，在空气中表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。可用于建筑、铅酸蓄电池、弹头、炮弹、焊接物料、钓鱼用具、渔业用具、防辐射物料、奖杯和部份合金，例如电子焊接用的铅锡合金。铅是一种金属元素，可用作耐硫酸腐蚀、防电离辐射、蓄电池等的材料。其合金可作铅字、轴承、电缆包皮等之用，还可做体育运动器材铅球1。

历史早在7000年前人类就已经认识铅了。它分布广，容易提取，容易加工，既有很高的延展性，又很柔软，而且熔点低。在《圣经·出埃及记》中就已经提到了铅。

铅是人类最早使用的金属之一，公元前3000年，人类已会从矿石中熔炼铅。铅在地壳中的含量为0.0016%，主要矿石是方铅矿。

在英国博物馆里藏有在埃及阿拜多斯清真寺发现的公元前3000年的铅制塑像。在伊拉克乌尔城和其他一些城市发掘古迹所获得的材料中，不仅找到属于公元前4000年间的各种金属物件，而且有古代波斯人所用的契型文字的黏土板文件记录。这些记录说明，在公元前2350年已经从矿石中提炼出大量铁、铜、银和铅。在公元前1792——前1750年巴比伦皇帝汉穆拉比统治时期，已经有了大规模铅的生产。在中国殷代墓葬中也发现有铅制的酒器卣、爵、觚和戈等。

中国在商殷至汉代青铜器中铅的含量有增大的趋势。青铜中铅的增加对于液态合金流动性的提高起了重要作用，使铸件纹饰毕露。

不过，古代人对铅和锡的分别并不是十分明确。罗马人称铅为黑铅，称锡为白铅，以致后来它的元素符号定为Pb。

中外古炼金家和炼丹家们对铅和铅的一些化合物进行了实验，例如在魏伯阳所著的《周易参同契》中说：“胡粉投火中，色坏还为铅。”

直到16世纪以前，在用石墨制造铅笔以前，在欧洲，从希腊，罗马时代起，人们就是手握夹在木棍里的铅条在纸上写字，这正是今天“铅笔”这一名称的来源。到中世纪，在富产铅的美国，一些房屋，特别是教堂，屋顶是用铅板建造的，因为铅具有化学惰性，耐腐蚀。最初制造硫酸使用的铅室法也是利用铅的这一特性。

古罗马使用铅非常多。有人甚至认为罗马入侵不列颠的原因之一是因为康沃尔地区拥有当时所知的最大的铅矿。甚至在格陵兰岛上钻出来的冰心中可以测量得出从前5世纪到3世纪地球大气层中的铅的含量增高。这个增高今天被认为是罗马人造成的。炼金术士以为铅是最古老的金属并将它与土星联系到一起。在人类历史上铅是一种被广泛应用的金属。

从1980年代中开始，铅的应用开始骤然下降。主要原因是铅的生理作用和它对环境的污染。今天汽油、染料、焊锡和水管一般都不含铅了。

中国二里头文化的青铜器中，即发现有加入铅作为合金元素，并在整个青铜时代与锡一起，构成了中国古代青铜器最主要的合金元素2。

化学性质铅很容易生锈——氧化。铅经常是呈灰色的，就是由于它在空气中，很易被空气中的氧气氧化成灰黑色的氧化铅，使它的银白色的光泽渐渐变得暗淡无光。不过，这层氧化铅形成一层致密的薄膜，防止内部的铅进一步被氧化。也正因为这样，再加上铅的化学性质又比较稳定，因此铅不易被腐蚀。在化工厂里，常用铅来制造管道和反应罐。著名的制造硫酸的铅室法，便是因为在铅制的反应器中进行化学反应而得名的。

用途金属铅的重要用途是制造蓄电池。据不完全统计，197l年，铅的世界年产量达308.3万吨，其中大部分是用来制造蓄电池。在蓄电池里，一块抉灰黑色的负极都是用金属铅做的。正极上红棕色的粉末，也是铅的化合物—一氧化铅。一个蓄电池，需用几十斤铅。飞机、汽车、拖拉机、坦克，都是用蓄电池作为照明光源。工厂、码头、车站所用的“电瓶车”，这“电瓶”便是蓄电池。广播站也要用许多蓄电池。

工业上的用途金属铅还有一个奇妙的本领——它能很好地阻挡X射线和放射性射线。在医院里，大夫作X射线透视诊断时，胸前常有一块铅板保护着；在原子能反应堆工作的人员，也常穿着含有铅的大围裙。铅具有较好的导电性，被制成粗大的电缆，输送强大的电流。铅字是人们熟知的，书便是用铅字排版印成的，然而，“铅字”并不完全是铅做的，而使用活字合金浇铸成的。活字合金一般含有5一30%的锡和10一20%的锑，其余则是铅。加了锡，可降低熔点，便于浇铸。加了锑，可使铅字坚硬耐磨，特别是受冷会膨胀，使字迹清晰。

生活中的用途保险丝也是用铅合金做的，在焊锡中也含有铅。

铅的许多化合物，色彩缤纷，常用作颜料，如铬酸铅是黄色颜料，碘化铅是金色颜料(与硫化锡齐名)。至于碳酸铅，早在古代就被用作白色颜料。考古工作者发掘到的古代壁画或泥俑，其中人脸常是黑色的。经过化学分析和考证，证明这黑色的颜料是铅的化合物——硫化铅。其实，古代涂上去的并不是黑色的硫化铅，而是白色的碳酸铅。只不过由于长期受空气中微量硫化氢或墓中尸体腐烂产生的硫化氢的作用，才逐渐变成了黑色的硫化铅。这件事一方面说明碳酸铅作为白色颜料的历史很悠久，另一方面也说明碳酸铅作白色颜料有很大的缺点——变黑。现在，我国已不大用碳酸铅作白色颜料，而是用白色的二氧化钛——俗称“钛白”。铅的最重要的有机化合物是四乙基铅，常用作汽油的防爆剂。

考古学上的用途铅和铅的化合物有毒。考古工作者们在发掘古罗马的墓时，曾发现尸骨上常有一些黑斑。经化学分析，确定是硫化铅。骨头里怎么会有硫化铅呢?经考证，原来古罗马人是用铅管做自来水管。水中总溶有少量的氧气，它能与铅作用，生成微溶于水的氢氧化铅。这种自来水被喝进人体后，铅就把骨骼中的钙取代出来，积存于骨骼。久而久之，铅越积越多。人死后，尸体腐烂时产生硫化氢气体，与骨骼中的铅生成黑色的硫化铅。达件事说明铅不仅有毒，而且是积累性的。铅最易积累于人的牙床。这样，中了铅毒的人，牙床边缘便变成灰色。铅中毒使人腹痛，严重的会发展到神经错乱。正因为这样，用铅做茶壶、酒壶，是不适宜的。在炼铅工厂中，要特别注意做好预防铅中毒的工作。

我国是世界上最早会炼铅的国家之一。我国著名的炼丹著作《周易参同契》中，便说： “胡粉投火中，色坏还为铅”。据考证，胡粉即氧化铅。“投火中”后，氧化铅被炭还原成金属铅，于是“色坏”，从黄色“还为铅”。《周易参同契》是我国公元二世纪时魏伯阳的著作，可见我国很早便会炼铅了。不过，在我国古籍中，常把铅与锡并称而又互相混用。《管子》中说：“上有陵石者下有铅锡。”《博物志》中说：“烧铅锡成胡粉。”《太平寰宇记》中引《尔雅》说：“锡之善者曰铅。”都是如此。这是由于铅与锡不仅都是易被木炭还原的金属，几乎同时被人们发现，而且它们的外貌、性质十分类似，容易被混为一谈。

铅占地壳总原子数的十万分之一。在大自然中，最重要的铅矿是方铅矿。我国有丰富的铅矿。