سرب: تاریخچه، خواص، کاربردها و خطرات این فلز خاکستری
سرب، فلزی نرم، خاکستری رنگ و درخشان است که به دلیل چگالی بالا و نقطه ذوب پایین خود شناخته می‌شود. با وجود خطراتی که برای سلامتی دارد، انسان‌ها بیش از 6000 سال است که به استخراج و استفاده از سرب مشغول بوده‌اند. این فلز در طول تاریخ، نقش‌های گوناگونی در تمدن‌های مختلف ایفا کرده است.
سرب در عین حال که یک عنصر قدیمی و پرکاربرد است، باید با احتیاط مورد استفاده قرار گیرد. آگاهی از خواص و کاربردهای آن به ما کمک می‌کند تا از مزایای آن بهره‌مند شویم و از خطرات احتمالی آن در امان باشیم.
ویژگی‌های کلیدی سرب
سرب ، عنصری با ویژگی‌های منحصر به فرد است که درک آن‌ها برای شناخت کاربردهای این فلز ضروری است. در اینجا به برخی از مهم‌ترین ویژگی‌های فیزیکی و اتمی آن اشاره می‌کنیم:
- نماد اتمی: Pb
- عدد اتمی: 82 (نشان‌دهنده تعداد پروتون‌ها در هسته اتم سرب)
- جرم اتمی: 207.2 amu (واحد جرم اتمی)
- نقطه ذوب: 327.5 درجه سانتی‌گراد
- نقطه جوش: 1740.0 درجه سانتی‌گراد
- چگالی: 11.36 گرم بر سانتی‌متر مکعب
این ویژگی‌ها، سرب را به ماده‌ای با کاربردهای خاص تبدیل کرده‌اند. چگالی بالا و نقطه ذوب پایین، از جمله عواملی هستند که در انتخاب این فلز برای مصارف گوناگون مؤثر بوده‌اند.
تاریخچه استفاده از سرب: از مصر باستان تا عصر مدرن
استفاده از سرب به هزاران سال پیش باز می‌گردد. شواهد نشان می‌دهد که مصریان باستان نخستین کسانی بودند که سرب را استخراج کردند و از آن برای ساخت مجسمه‌های کوچک استفاده می‌کردند. همچنین، ترکیبات سرب در لعاب سفال‌های مصری نیز یافت شده است. در حدود 2000 سال قبل از میلاد، چینی‌ها از سرب برای ضرب سکه استفاده می‌کردند.
یونانیان باستان اولین کسانی بودند که خواص ضد خوردگی سرب را تشخیص دادند و از آن به عنوان پوشش محافظتی برای بدنه کشتی‌ها استفاده کردند. این کاربرد، به شکل استفاده از ترکیبات سرب ، هنوز هم ادامه دارد. در نتیجه این شناخت، رومی‌ها به استخراج مقادیر زیادی سرب برای سیستم‌های آبرسانی گسترده خود روی آوردند.
گمان می‌رود که در قرن اول میلادی، تولید سرب در روم حدود 80،000 تن در سال بوده است. ورق‌های سربی برای پوشش حمام‌ها استفاده می‌شدند، در حالی که لوله‌های سربی با پیچاندن ورق‌های سربی دور یک میله و لحیم کردن لبه‌ها به هم ساخته می‌شدند. لوله‌های سربی که تا قرن بیستم مورد استفاده قرار می‌گرفتند، به محافظت در برابر خوردگی کمک می‌کردند، اما منجر به مسمومیت گسترده سربی نیز شدند.
در قرون وسطی، سرب به دلیل مقاومت در برابر آتش، به عنوان ماده‌ای برای پوشش سقف در برخی مناطق اروپا مورد استفاده قرار می‌گرفت. صومعه وست‌مینستر و کلیسای جامع سنت پل در لندن دارای سقف‌های سربی هستند که قدمت آن‌ها به صدها سال پیش بازمی‌گردد. بعداً، پیوتر (آلیاژی از قلع و سرب ) برای ساخت لیوان، بشقاب و کارد و چنگال مورد استفاده قرار گرفت.
پس از توسعه سلاح‌های گرم، چگالی بالای سرب به عنوان یک ماده ایده آل برای گلوله‌ها - یا گلوله سربی - شناسایی شد. گلوله سربی برای اولین بار در اواسط قرن هفدهم با ریختن قطرات سرب مذاب در آب تولید شد، جایی که آن‌ها به شکل کروی جامد می‌شدند.
تولید سرب: تمرکز بر بازیافت و منابع اصلی
نکته قابل توجه در مورد سرب، نرخ بالای بازیافت آن است. تقریباً نیمی از سرب تولید شده در هر سال، از مواد بازیافتی به دست می‌آید. این امر نشان‌دهنده اهمیت بازیافت سرب در حفظ منابع و کاهش اثرات زیست‌محیطی است. در سال 2008، تولید جهانی سرب از هشت میلیون تن فراتر رفت.
بزرگترین تولیدکنندگان سرب استخراج شده از معادن، چین، استرالیا و ایالات متحده آمریکا هستند. در حالی که ایالات متحده آمریکا، چین و آلمان بزرگترین تولیدکنندگان سرب بازیافتی به شمار می‌روند. چین به تنهایی حدود 60 درصد از کل تولید سرب جهان را به خود اختصاص داده است.
مهم‌ترین سنگ معدنی سرب از نظر اقتصادی، گالن نام دارد. گالن حاوی سولفید سرب (PbS) و همچنین روی و نقره است که همگی می‌توانند استخراج و تصفیه شوند تا فلزات خالص به دست آیند. از دیگر سنگ‌های معدنی که برای استخراج سرب استخراج می‌شوند می‌توان به آنگلزیت و سروسیت اشاره کرد.
بخش بزرگی (حدود 90 درصد) از کل سرب در باتری‌های سربی -اسیدی، ورق‌های سربی و سایر کاربردهای فلزی قابل بازیافت استفاده می‌شود. در نتیجه، حدود پنج میلیون تن سرب (یا 60 درصد از کل تولید) در سال 2009 از مواد بازیافتی تولید شد. این آمار اهمیت بازیافت را در صنعت سرب نشان می‌دهد.
کاربردهای سرب: از باتری تا لنز دوربین
اصلی‌ترین کاربرد سرب همچنان در باتری‌های سربی -اسیدی است که تقریباً 80 درصد از مصرف این فلز را تشکیل می‌دهند. این باتری‌ها به دلیل نسبت قدرت به وزن نسبتاً بالا، برای انواع وسایل نقلیه ایده‌آل هستند و می‌توانند جریان‌های لحظه‌ای بالایی را که توسط استارت موتور خودرو مورد نیاز است، تامین کنند.
پیشرفت‌ها در چرخه‌های شارژ/دشارژ باتری‌های سربی -اسیدی، آن‌ها را به سلول‌های ذخیره انرژی مناسبی در نیروگاه‌های اضطراری برای بیمارستان‌ها و تاسیسات رایانه‌ای و همچنین در سیستم‌های هشدار تبدیل کرده است. آن‌ها همچنین به عنوان سلول‌های ذخیره انرژی برای منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند توربین‌های بادی و سلول‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
اگرچه سرب خالص بسیار واکنش‌پذیر است، ترکیبات سربی ، مانند اکسید سرب ، می‌توانند بسیار پایدار باشند و آن‌ها را به ترکیبات مناسبی در پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی برای آهن و فولاد تبدیل کنند. پوشش‌های سربی برای محافظت از بدنه کشتی‌ها استفاده می‌شوند، در حالی که تثبیت‌کننده‌ها و روکش‌های سربی برای محافظت از کابل‌های برق و ارتباطات زیر آب استفاده می‌شوند.
آلیاژهای سرب همچنان در برخی گلوله‌ها و به دلیل نقطه ذوب پایین فلز، در لحیم‌های فلزی استفاده می‌شوند. شیشه سربی کاربردهای ویژه‌ای در لنزهای دوربین و ابزارهای نوری دارد، در حالی که کریستال سربی ، که حاوی تا 36 درصد سرب است، برای ایجاد قطعات تزئینی استفاده می‌شود. سایر ترکیبات سرب همچنان در برخی از رنگدانه‌های رنگ و همچنین کبریت و مواد آتش‌بازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مسمومیت با سرب: هشداری جدی و ممنوعیت‌های جهانی
در طول 40 سال گذشته، آگاهی بیشتر در مورد اثرات منفی سرب بر سلامتی منجر به ممنوعیت بسیاری از محصولات سربی در کشورهای مختلف شده است. بنزین سربی ، که به طور گسترده در بخش عمده‌ای از قرن بیستم مورد استفاده قرار می‌گرفت، در حال حاضر در بیشتر کشورهای توسعه یافته ممنوع است. ممنوعیت‌های مشابهی برای رنگ‌های حاوی رنگدانه‌های سربی ، وزنه‌های سربی ماهیگیری و لوله‌های سربی وجود دارد.
- جدول تناوبی
- شیمی
- علم
