鉛

鉛   82Pb
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
錫
↑
鉛
↓
鈇
鉈 ← 鉛 → 鉍
外觀
銀白色金屬
銀色金屬光澤
概況
名稱·符號·序數 鉛（Lead）·Pb·82
元素類別 貧金屬
族·週期·區 14 ·6·p
標準原子質量 [206.14, 207.94]
207.2(1)[1]（估算）
電子排布 [氙] 4f145d106s26p2
2, 8, 18, 32, 18, 4
鉛的電子層（2, 8, 18, 32, 18, 4）
物理性質
物態 固態
密度 （接近室溫）
11.34 g·cm−3
熔點 600.61 K，327.46 °C，621.43 °F
沸點 2022 K，1749 °C，3180 °F
熔化熱 4.77 kJ·mol−1
汽化熱 179.5 kJ·mol−1
比熱容 26.650 J·mol−1·K−1
蒸氣壓
壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 978 1088 1229 1412 1660 2027
原子性質
氧化態 4, 3, 2, 1
(兩性)
電負性 1.87（鮑林標度）
電離能 第一：715.6 kJ·mol−1

第二：1450.5 kJ·mol−1

第三：3081.5 kJ·mol−1
原子半徑 175 pm
共價半徑 146±5 pm
范德華半徑 202 pm
雜項
晶體結構 面心立方
磁序 反磁性
電阻率 （20 °C）208 n Ω·m
熱導率 35.3 W·m−1·K−1
膨脹係數 （25 °C）28.9 µm·m−1·K−1
聲速（細棒） （室溫）
1190 m·s−1
楊氏模量 16 GPa
剪切模量 5.6 GPa
體積模量 46 GPa
泊松比 0.44
莫氏硬度 1.5
布氏硬度 5.0 HB = 38.3 MPa
CAS號 7439-92-1
最穩定同位素
主條目：鉛的同位素
同位素 豐度 半衰期 (t1/2) 衰變
方式 能量（MeV） 產物
204Pb 1.4% >1.4×1017 y α 1.972 200Hg
205Pb syn 1.53×107 y ε 0.051 205Tl
206Pb 24.1% 穩定，帶124個中子
207Pb 22.1% 穩定，帶125個中子
208Pb 52.4% >2×1019y α - 204Hg
210Pb 痕量 22.3 y α 3.792 206Hg
β− 0.064 210Bi

鉛（拼音：qiān，注音：ㄑㄧㄢ，粵拼：jyun4；英語：Lead），是一種化學元素，其化學符號為Pb（源於拉丁語：Plumbum），原子序數為82，原子量為207.2 u。鉛是一個比大多數常見材料密度更高的重金屬。鉛是柔軟並可鍛鑄的，並且也有相對低的熔點。當剛切割出來時，鉛是銀色略帶藍色的，暴露在空氣中後，它會失去光澤成暗灰色。

鉛是原子序最高的穩定元素，其三個穩定同位素是較重元素的主要核衰變鏈的終點。所有原子序高於鉛（82）的元素都沒有穩定同位素，皆具有放射性（原子序83號的鉍半衰期極長，因此曾被認為是原子序最高的穩定元素），由於它們會不斷衰變成其他同位素，如今只有半衰期較長的鉍、釷及鈾在宇宙及地球中有著較高的存量。

鉛是一種較不反應的後過渡金屬。 它的弱金屬特性是由其兩性性質所展現：鉛和鉛的氧化物會與酸和鹼反應，並且它傾向形成共價鍵。鉛化合物通常以2價氧化態呈現而非與一般碳族元素的較輕成員形成4價態，有機鉛化合物是主要例外。就像是同族元素中的較輕成員，鉛傾向與自身結合：它可以形成鏈狀和多面體結構。

鉛很容易從其礦石中提取出來，在西亞的史前人們都知道這一點。 方鉛礦是鉛的主要礦石，通常帶有銀，這有助於在古羅馬時廣泛開採和使用鉛。鉛的產量在羅馬帝國衰落後下降，直到工業革命才達到相比的水平。在2014年，鉛的全球年產量約為1000萬噸，其中一半以上來自回收。鉛的高密度、低熔點、延展性和對氧化的相對惰性使其有用。這些特性加上其相對豐富含量和低成本，使其廣泛用於建築、管路系統、鉛酸蓄電池、彈頭和散彈彈丸、砝碼、銲料、白鑞、易熔合金、含鉛油漆、含鉛汽油和輻射屏蔽。

在19世紀後期確認了鉛的毒性，已在許多應用中逐步被淘汰。然而，許多國家仍允許銷售對人體暴露的含鉛產品，包括某些類型的油漆和彈頭。鉛是一種會在軟組織和骨骼中積累的神經毒素，它會損害神經系統並干擾生物酶的功能，導致神經系統疾病，如腦損傷和行為問題。

歷史

鉛為人類第一種使用的金屬，早在7000年前，人類就已經認識鉛。鉛分布廣，容易提取，容易加工，即有很高的展性，又很柔軟，而且熔點低。在《聖經·出埃及記》中就已經提到了鉛。[3]

古羅馬使用鉛非常多。有人甚至認為羅馬入侵不列顛的原因之一是因為康沃爾地區擁有當時所知的最大的鉛礦。甚至在格陵蘭島上鑽出來的冰心中可以測量到從前5世紀到3世紀中地球大氣層裡的鉛的含量增高。人們認為這個增幅是羅馬人造成的。

鍊金術士以為鉛是最古老的金屬並將它與土星聯繫在一起。而人們在歷史上廣泛應用鉛。

從80年代中開始，鉛的使用量開始突然下降。主要因為鉛的致病性和它對環境的污染。今天汽油、染料、焊錫和水管一般都不含鉛。

中國大陸二里頭文化的青銅器即發現有加入鉛作為合金元素，並在整個青銅時代與錫一起，構成了中國古代青銅器最主要的合金元素。

在日本江戶時代，人們也用鉛來製造子彈、錢幣及屋瓦等。

提煉

自然界中純的鉛很少見。今天鉛主要與鋅、銀和銅等金屬一起提煉。鉛最主要的礦物是方鉛礦（PbS），其含鉛量達86.6%。其它常見的含鉛礦物有白鉛礦（PbCO3）和鉛礬（PbSO4）。鉛總年產量約800萬公噸，約一半是從廢料回收。直至2008年，世界上最大的產鉛區是澳大利亞、中國、美國、秘魯、加拿大、墨西哥、瑞典、摩洛哥、南非和朝鮮。

鉛礦一般以鑽或爆破來開採。鉛礦石在開採後磨碎，然後和水及其它化學劑（例如表面活性劑黃原酸鈉）混合。在這些混合液的容器中會有氣泡上升，含鉛的礦物會隨著氣泡上升到表面形成一層泡沫,這層泡沫可以收集。這個過程可以進行多次，最後得到50%含量的鉛。這些泡沫在收集及烤乾熔化後能得到97%含量的鉛。然後人們慢慢冷卻這個熔液，雜質比較輕而上升到表面可以移去。剩下的鉛再次熔化。人們把冷空氣送入熔液，雜質浮上再移除能後得到純度為99.9%的鉛。

將除去雜質的方鉛礦在空氣中燃燒為氧化鉛，再與碳一齊加熱還原為鉛。方程式為：

性質

沒有氧化層的鉛色澤光亮，密度高，硬度非常低，用刀即可切開，展性很強但延性弱。導電性相當低，抗腐蝕性很高，因此往往用來作為裝腐蝕力強的物質（比如硫酸）的容器。加入少量銻或少量的其他金屬，如鈣，可以更加提高它的抗腐蝕力。因鉛的熔點低且質地柔軟，因此具有容易加工的特點，鉛與錫可製成合金「焊錫」，此即發揮低熔點的特性，可用於焊接電子零件與電子迴路基板。

同位素

主條目：鉛的同位素

鉛有四種自然存在的穩定同位素：鉛-204（1.4%）、鉛-206（24.1%）、鉛-207（22.1%）和鉛-208（52.4%）。後三種分別是自然界中三條主衰變鏈：鈾衰變鏈、錒衰變鏈和釷衰變鏈的最終產物。只有鉛-204是自然存在的非衰變產物。

鉛-208是所有穩定同位素中質量最大的。

化合物

主條目：鉛化合物和有機鉛化合物

鉛在化合物中以+2和+4價存在，無機鉛化合物中最穩定的價態是+2價。常見的鉛化合物有氯化鉛、鹼式碳酸鉛、硝酸鉛、乙酸鉛等。Pb2+在溶液中是無色的。

用途

金屬鉛
  • 鉛的表面能在空氣中產生鹼式碳酸鉛薄膜，阻止內部氧化。
  • 製造鉛磚或鉛衣以防護X-射線及其他放射線。
  • 用於製造合金。等量的鉛和錫組成的焊條可用於銲接金屬和電子電路。
  • 製造印刷用活字。
  • 用作鉛酸蓄電池的電極（目前鉛的用途有八成是用來製造電池，主要製造汽車電池）。[4]
  • 鉛和銻、鎘、鉍製成的低熔點伍德合金，可用於保險絲、消防自動灑水器等。
  • 可用於製造子彈的彈頭。
  • 用於製造顏料和油漆，例如鉛白、鉛黃、鉛橙和紅色漆油（紅色的鉛漆油因為有毒，所以能用作船底塗漆，以阻止藤壺等海洋生物附在船上減慢船速）等。
  • 可作為陶器釉料的成份，用於屋頂、防水蓋片及彩繪玻璃窗。[5]

致病性

主條目：鉛中毒
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鉛有毒，尤其破壞兒童的神經系統，可導致血液病和腦病，因此被利用鉛以外的金屬，如：銀、銅、鋅等與錫共同製成的「無鉛焊錫」所替代。長期接觸鉛和它的鹽（尤其是可溶的和強氧化性的PbO2）可以導致腎病和類似絞痛的腹痛。有人認為許多古羅馬皇帝有老人痴呆症是由於當時使用鉛來造水管（但最大量的來源是鉛鹽用來作為酒及食物的甜味劑）造成的。而且，人體積蓄鉛後很難自行排出，只能通過藥物來清除。

由於人們懷疑鉛導致兒童智力衰退，兒童體內鉛過多會降低學習能力、記憶力、對神經傳導以及維生素的代謝產生負面影響[6]，所以大眾減少使用它。有研究指出，兒童血液每增加10微毫克的鉛，小孩智商就會降低5.5%。美國有研究顯示城市禁用含鉛油漆後，暴力犯罪也減少，鉛的含量與犯罪呈現正相關。部份已開發國家不再出售含鉛油漆（台灣仍廣泛使用含有高濃度鉛的紅丹漆），亦不再出售含鉛汽油，例如香港，因含鉛汽油經燃燒後能隨空氣周圍散播，嚴重影響健康，尤其是兒童，如不禁用普通人難以避免受害。接觸鉛後，例如鉛造的釣魚用具，應洗手，尤其是進食前。

體內鉛含量過多可能產生的症狀：慢性肌肉或關節疼痛、聽覺視覺功能變差、易有過敏性疾病、注意力不集中或過動、精神障礙或退化

部份玻璃含有鉛，稱為鉛玻璃（例如美國70年代製的玻璃窗，70年代後美國禁止使用鉛來製造玻璃窗），亦不應接觸，應找專業防污染人士拆除，兒童要避免使用使用鉛的玩具和顏料，例如使用鉛製油漆製造的玩具，亦要避免兒童誤食含鉛的細小玩具，因為鉛化學物有甜味，會令兒童不斷吃，同時鉛會欺騙身體令身體以為鉛是必須的元素，讓人繼續不斷吃進肚裡。電氣技術員亦應避免用口來咬開電線因電線的膠皮含鉛，長期接觸下已有人中鉛毒。微量的鉛能損害女性的生育能力。在對生育能力的影響方面，鉛對男性相較於女性的危害較小，不過暴露在高濃度的鉛下亦能減少男性的生育能力。接觸高濃度的鉛能令兒童及成人的腦和腎臟嚴重受損，最終導致死亡。國家亦應注意鉛的回收，例如每架汽車均使用的鉛電池，以免污染土地和地下水，目前美國的汽車鉛電池的回收率為99%，而且地球上的鉛快用完，要避免將來沒有鉛用。[7]

鉛出現在空氣污染、染髮劑、油漆、飲水、一些肥料、工業污染物。

當鉛自廢棄的電子零件中釋放出來，污染地下水以及土壤，將對自然環鏡帶來不良影響；而人類又極容易食用受鉛污染的土壤所栽種的青菜，鉛即會累積在人體進行產生危害，因此目前在產品應用上盡量避免使用鉛（但是食物中自然含有的微量鉛，不會危害人體）。

台灣的醫學研究顯示，對體內鉛含量較高的腎臟病病人注射排鉛劑能減慢腎病惡化的速度，至少能延後洗腎四年，此研究很有機會能有效降低台灣的醫療支出[8]。

使用含鉛的陶瓷製品有可能導致中毒，尤其在裝酸性溶液（例如果汁）時，這些溶液可以溶解陶瓷的鉛離子令人們把它喝到肚裡。有些相架可能有鉛。

食物和水的管制

  • 食物

香港: 2mg/kg till 11/2019, the new version is much lower but haven't mention lots of famous food[9][10]

  • 鹽

食品法典委員會 (聯合國及世衛): 1mg/kg[11]

香港: 2mg/kg

中國大陸: 2mg/kg[12]

  • 水

香港: 1mg/kg or 1ppm[13]

世界十大鉛消耗國的消耗量

單位：千噸

國家 1977 1982 1987 1992
美國 988.4 1106.1 1216.9 1246.3
蘇聯/俄羅斯 620.0 810.0 755.0 600.0
日本 245.8 354.0 378.0 422.2
德國 377.9 433.2 444.2 413.5
英國 241.0 271.9 287.5 263.7
義大利 206.1 243.0 244.0 259.0
法國 190.2 194.5 207.5 252.0
中國 200.0 215.0 256.0 250.5
南韓 - 31.5 112.4 172.8
西班牙 94.7 102.7 105.8 121.5
十大國消耗量 3164.1 3761.9 4027.3 4001.5
全球消耗量 4435.6 5236.6 5676.5 5342.2

環境保護

避免使用

  • 目前南韓已有無鉛的保險絲
  • 人們可使用無鉛汽油、化妝品和油漆，但是石化工業只能將航空汽油的含鉛量降低
  • 歐盟頒佈的危害性物質限制指令（RoHS），將鉛列為電氣、電子產品製造時禁用的六種有毒物質之一。

美國禁用鉛彈頭的請願

2010年8月3日，生物多樣性研究中心聯同美國鳥類保護協會和其他環保組織提交了一份100頁的請願書，要求美國國家環境保護局（EPA）禁止含鉛彈頭和漁具捕殺野生動物。請願書提到，鉛對人類和數百萬野生雀鳥造成健康風險。8月27日，請願書被駁回。

一般子彈在發射時也會釋放出鉛、造成慢性傷害；但無鉛子彈也會造成健康問題，因此換成無鉛子彈的計劃受阻。

參見

參考文獻

  1. ^ Meija et al. 2016.
  2. ^ 夏征農、陳至立 (編). 《辞海》第六版彩图本. 上海: 上海辭書出版社. 2009年: 第3227頁. ISBN 9787532628599. 
  3. ^ 探索頻道科學頻道節目: 鉛的製造 2013-5-26
  4. ^ 世界資源真相和你想的不一樣；作者：資源問題研究會
  5. ^ 藝術與建築索引典—鉛. [2010-10-20]. （原始內容存檔於2011-12-17）. 
  6. ^ 體內大掃毒
  7. ^ 探索頻道科學頻道節目: 鉛的製造 2013-5-26
  8. ^ 解毒劑排鉛 減緩腎病惡化. [2008-07-25]. （原始內容存檔於2008-07-15）. 
  9. ^ 存档副本. [2020-04-15]. （原始內容存檔於2020-04-19）. 
  10. ^ 存档副本. [2020-04-15]. （原始內容存檔於2020-04-19）. 
  11. ^ 存档副本. [2020-04-15]. （原始內容存檔於2020-04-18）. 
  12. ^ 存档副本. [2020-04-15]. （原始內容存檔於2020-04-18）. 
  13. ^ 存档副本. [2020-04-15]. （原始內容存檔於2020-04-19）. 

延伸閱讀

《欽定古今圖書集成·經濟彙編·食貨典·鉛部》，出自蔣廷錫《古今圖書集成》

外部連結