物理的性質
アトミック 鉛原子は82個の 電子 を持ち、電子配置は [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2です。 第一 イオン化エネルギー と第二イオン化エネルギーの合計（2つの6p電子を取り除くのに必要な全エネルギー）は、炭素族 で鉛のすぐ上の隣のスズ のものと似ています。 イオン化エネルギーは通常、外殻電子が原子核 から遠ざかり、内殻軌道によってより遮蔽される ため、族を下るにつれて減少するため、これは珍しいことです。しかし、鉛の最初の4つのイオン化エネルギーの合計は、周期的な傾向 に反して、スズよりも高くなっています 。 この異常は、より重い原子で顕著になる相対論的効果 によって説明されますこれらの効果によりs軌道とp軌道が収縮し、鉛の6s電子は5s電子よりも大きな結合エネルギーを持ちます。これにより不活性電子対効果が 生じ、6s電子が結合に関与する可能性が低くなります。その結果、+2の酸化状態が安定化し、 結晶 鉛中の最も近い原子間の距離が異常に長くなります。
鉛のより軽い炭素族同族体は、 四 面体配位の共有結合した ダイヤモンド立方 構造を持つ安定または準安定な同素体を 形成する。これらの元素では、s軌道 とp軌道のエネルギー準位が十分に近く、4つの混成 sp3軌道への混合が可能となる。しかし、鉛では、不活性電子対効果によりs軌道とp軌道の間の分離が非常に大きくなり、混成によるエネルギー利得はこのギャップを克服するのに不十分となる。鉛はダイヤモンド立方構造ではなく、p電子のみが非局在化してPb2 +イオン間で共有される 金属結合を形成する。その結果、鉛は 面心立方 構造を採用し、二価金属である カルシウムや ストロンチウムと 同様である。[ a ] [ b ] [ c ]
化学 炎色試験 ：鉛色の炎は淡い青色湿った空気にさらされると、塊状の鉛は組成が変化する保護表面層を形成します。炭酸鉛(II) が一般的な成分であり、都市部や海洋環境では硫酸鉛(II)や 塩化 鉛(II)も存在する可能性があります。この層により、塊状の鉛は大気条件下で実質的に不活性になります。対照的に、微粉末状の鉛は、多くの金属と同様に自然発火性があり 、青みがかった白い炎で燃えます。
鉛は室温でフッ素 と反応してフッ化鉛(II)を生成する。 塩素 との反応も同様だが、生成した塩化物層が反応性をさらに低下させるため加熱が必要である。溶融鉛はカルコゲン と結合してカルコゲニド鉛(II)を生成する。
この金属は硫酸 やリン酸 による攻撃には耐性があるが、塩酸 や硝酸 による攻撃には耐性がない。この違いは、特定の鉛塩の不溶性とそれに続く不動態化に起因する。酢酸 などの有機酸は、酸素の存在下で鉛を溶解する。濃アルカリ も鉛を溶解し、鉛鉱 を生成する。
無機化合物 鉛は主に +4 と +2 の 2 つの酸化状態を示します。4価の 状態は炭素グループの特徴ですが、2 価の状態は炭素 とケイ素 ではまれで、ゲルマニウムではそれほど一般的ではなく、スズでは重要ではあるものの支配的ではなく、鉛では最も一般的です。この優位性は、鉛と酸化物 、ハロゲン化物 、または窒化物などの陰イオンとの間に大きな 電気陰性度の 差がある場合に発生する相対論的効果 、特に不活性電子対効果 に関連しています。このような場合、鉛は顕著な部分正電荷を帯び、6p 軌道と比較して 6s 軌道の収縮が強くなり、イオン化合物では比較的反応性が低くなります。不活性電子対効果は、有機鉛化合物中の炭素など、同様の電気陰性度の元素と鉛が共有結合を形成する化合物ではあまり顕著ではありません。これらの場合、6s軌道と6p軌道はほぼ同じ大きさのままであり、sp3混成 はエネルギー的に有利なままであるため、鉛はこのような場合には主に4価となる。
電気陰性度の値もこの挙動を反映しており、鉛(II)は1.87、鉛(IV)は2.33である。これは、炭素族を下るにつれて+4酸化状態の安定性が増加するという一般的な傾向の逆転を表している。比較すると、スズの電気陰性度は1.80（+2状態）と1.96（+4状態）である。
無機鉛(IV)化合物はほとんど知られていない。これらは高酸化溶液中でのみ生成され、通常標準条件下では存在しない。酸化鉛(II)はさらに酸化されて混合酸化物Pb3O4を生成する。 これ は酸化鉛(II,IV) または構造的には2PbO·PbO2と 記述され、最もよく知られている混合原子価鉛化合物である。二酸化鉛 は強力な酸化剤であり、塩酸を塩素ガスに酸化することができる。これは、生成されると予想されるPbCl4が不安定で、自発的にPbCl2とCl2に分解するため で ある。 [ 鉛 と同様に、二酸化鉛は鉛酸 アニオンを形成することができる。二硫化鉛 と二セレン化鉛は高圧下でのみ安定である。黄色の結晶性粉末である四フッ化鉛は 安定しているが、二フッ化鉛 ほど安定ではない。四塩化鉛 （黄色の油）は室温で分解し、四臭化鉛はさらに不安定で、四ヨウ化鉛の存在は疑わしい。
その他の酸化状態 [K(18-クラウン-6)] 2 K 2 Pb 9 ·(en) 1.5 からのキャップ付き四角反プリズム アニオン [Pb 9 ] 4− 鉛化合物の中には、+4 または +2 以外の形式酸化状態を持つものもある。鉛(III) は、より大きな有機鉛錯体において、鉛(II) と鉛(IV) の中間体として得られることがある。鉛(III) イオンとそれを含むより大きな錯体の両方がラジカル であるため、この酸化状態は安定ではない。同様のことが、このようなラジカル種に見られる鉛(I) にも当てはまる。
多数の混合鉛(II,IV)酸化物が知られている。PbO 2 を 空気中で加熱すると、293 °Cで Pb 12 O 19、351 °CでPb 12 O 17、374 °CでPb 3 O 4 、そして最終的に 605 °C で PbO になる。さらに、高圧下では、いくつかの非化学量論的相とともに、セスキ酸化 物であるPb 2 O 3 が得られる。これらの多くは、酸素原子の一部が空孔に置き換わった欠陥のある蛍石 構造を示し、PbO は、酸素原子の層が交互に欠落したこのような構造を持つと考えられる。
負の酸化状態は、 Zintl 相として、Ba 2 Pbのように鉛が形式的に鉛(−IV)である遊離鉛アニオンまたは、三角両錐型 Pb 5 2− イオンのように酸素に敏感な環状または多面体クラスターイオンとして存在し、このイオンでは 2 つの鉛原子が鉛(−I)、3 つの鉛原子が鉛(0)である 。このようなアニオンでは、各原子が多面体の頂点にあり、sp 3 混成軌道から辺に沿った各共有結合に 2 つの電子を提供し、残りの 2 つは外部の孤立電子対である 。これらは、液体アンモニア中で ナトリウム による鉛の還元によって作られる可能性がある。
有機鉛 テトラエチル 鉛分子の構造：炭素 水素 鉛 鉛は多重結合鎖 を形成できるが、これは炭素族のより軽い同族元素 と共通する性質である。ただし、Pb–Pb結合エネルギーが C–C結合エネルギー の3.5倍以上低いため、その能力ははるかに低い。 鉛自身とは、最大3次までの金属–金属結合を形成できる。[ とは、鉛は有機鉛化合物を形成するが、これは典型的な有機化合物に似ているが、一般的にはそれよりも不安定である（Pb–C結合がかなり弱いため）。このため、鉛の有機金属化学は スズのそれよりもはるかに範囲が狭い。鉛は、無機鉛(II)反応物から出発した場合でも、主に有機鉛(IV)化合物を形成する。有機鉛(II)化合物はごくわずかしか知られていない。最もよく特徴づけられている例外は、Pb[CH(SiMe 3 ) 2 ] 2 とプルンボセンで ある。
最も単純な有機化合物である メタン の鉛アナログはプルンバン である。プルンバンは金属鉛と原子状水素との反応で得られる。テトラメチル 鉛とテトラエチル鉛 という2つの単純な誘導体は、最もよく知られている有機鉛 化合物である。これらの化合物は比較的安定しており、テトラエチル鉛は加熱された場合、または日光や紫外線にさらされた場合[ i ] アルキルハライド と反応してテトラエチル鉛などの有機金属 化合物を形成する。 多くの有機鉛化合物の酸化性は有用に利用されており、テトラ酢酸鉛は 有機合成における酸化のための重要な実験用試薬である。テトラエチル鉛はかつて自動車用ガソリンに添加され、他のどの有機金属化合物よりも大量に生産され 、現在でも小型航空機の燃料 として広く使用されている。[ 101 ]
起源と発生
宇宙空間で 太陽系 における鉛の粒子あたりの存在量は0.121 ppb (10 万分の 1) です。[ j ] この数値は、白金 の 2.5 倍、水銀の 8 倍、金 の 17 倍です。宇宙 における鉛の量は、ほとんどの重い原子 (すべて不安定) が徐々に鉛に崩壊するため、ゆっくりと増加しています。 太陽系が 45 億年前に形成されて以来、太陽系における鉛の存在量は約 0.75% 増加しました。太陽系の存在量表を見ると、鉛は原子番号が比較的高いにもかかわらず、原子番号が 40 を超える他のほとんどの元素よりも多く存在しています。
原始鉛（鉛204、鉛206、鉛207、鉛208の同位体から構成される）は、主に恒星内で繰り返される中性子捕獲過程の結果として生成された。捕獲の主なモードはs過程 とr過程の 2つである。
s過程（sは「遅い」の略）では、捕獲は数年または数十年の間隔で行われるため、不安定な原子核がベータ崩壊 を起こすことができる。安定なタリウム203原子核は中性子を捕獲してタリウム204になることができ、これはベータ崩壊を起こして安定な鉛204になる。さらに中性子を捕獲すると、約1700万年の半減期を持つ鉛205になる 。さらに捕獲すると、鉛206、鉛207、鉛208になる。さらに中性子を捕獲すると、鉛208は鉛209になり、これはすぐにビスマス209に崩壊する。さらに中性子を捕獲すると、ビスマス209はビスマス210になり、これはベータ崩壊してポロニウム210になり、ポロニウム210はアルファ崩壊して鉛206になる。したがって、このサイクルは鉛206、鉛207、鉛208、およびビスマス209で終了します。
水銀 からポロニウム までのs過程 の最終段階を示す図。赤い線と円は中性子捕獲 、青い矢印はベータ崩壊 、緑の矢印はアルファ崩壊 、シアンの矢印は電子捕獲を 表す。r過程（rは「急速」を意味する）では、捕獲が原子核の崩壊よりも速く起こります。これは、超新星爆発や2つの 中性子星 の合体など、中性子密度が高い環境で発生します。関与する中性子束は、1平方センチメートルあたり毎秒10 22 個の中性子のオーダーになる可能性があります。 r過程では、s過程ほど多くの鉛は生成されません。中性子過剰の原子核が126個の中性子に達すると、r過程は停止する傾向があります。この時点で、中性子は原子核内で完全な殻に配置され、それ以上のものをエネルギー的に収容することが難しくなります。中性子束が減少すると、これらの原子核はベータ崩壊してオスミウム 、イリジウム 、プラチナ の安定同位体になる。
地球上で ローマ時代の鉛の延べ棒、スペイン、カルタヘナ 鉛は、ゴールドシュミット分類 では親硫黄元素 に分類され、一般的に硫黄と結合した状態で存在します。鉛は、金属単体として存在することは稀です。[ 116 ] 多く の 地殻にとどまってきました。これが、鉛の 地殻における存在量 が14 ppmと比較的高い理由であり、地殻で36番目に多い 元素です。 [ k ]
鉛を含む主な鉱物は方鉛鉱（PbS）で、これは主 に 亜鉛鉱石とともに産出されます。[ 119 ] ブーランジェライト （Pb5Sb4S11 ）は方鉛鉱から派生し た混合硫化物です。アングレサイト （PbSO4 ） は方鉛鉱の酸化生成物です。セルサイト または白鉛鉱（PbCO3 ）は方鉛鉱の 分解 生成物です。ヒ素 、スズ 、アンチモン 、銀 、金 、銅 、ビスマス は鉛鉱物によく含まれる不純物です。[ 119 ]
鉛は原子番号が大きい（82）ため、地殻 中に比較的多く存在する元素である。原子番号が40より大きい元素のほとんどは、鉛よりも存在量が少ない。世界の鉛資源は20億トンを超えている。重要な鉱床はオーストラリア、中国、アイルランド、メキシコ、ペルー、ポルトガル、ロシア、米国にある。経済的に採掘可能な資源である世界の埋蔵量は 2016年に合計8800万トンで、そのうちオーストラリア が3500 万トン、中国が1700 万トン、ロシアが640 万トンであった。
鉛の一般的なバックグラウンド濃度は、大気中では0.1 μg/m 3 、土壌中では100 mg/kg、 植物中では4 mg/kg、 淡水および海水中では5 μg/Lを超えません。
語源 現代英語のlead という 単語はゲルマン語起源で、中英語の leed 古英語の lēad マクロン は、その文字の母音が長いことを示しています)。古英語の単語は、仮説的に再構築されたゲルマン祖語の * lauda-
ゲルマン祖語* lauda- インド・ヨーロッパ祖語 * lAudh- 別の仮説では、ケルト祖語 * ɸloud-io- 化学記号 Pbを与えた ラテン語 plumbum * ɸloud-io- * bliwa- Blei
この化学元素の名前は、同じ綴りの動詞とは関係がなく、その動詞はゲルマン祖語の* laidijan-
歴史 鉛は紀元前7千年紀に初めて精錬され、加工の容易さと銀鉱石との関連性から広く採用されました。特に古代地中海地域では重要な金属となり、ローマ帝国の生産量はかつてないほどの水準に達しました。西ローマ帝国の衰退と滅亡後、鉛の使用はアジアで拡大し、その後、 中世 および産業革命 期にヨーロッパで再び盛んになりました。現代では鉛の毒性に対する認識が高まり、規制が設けられましたが、鉛は依然として特定の産業用途において重要な金属です。
生産 1840年以降の鉛の一次生産 2014年現在、鉛は鉛蓄電池に使用されているため、世界的に生産量が増加しています。生産には、採掘鉱石からの一次生産とスクラップからの二次生産の2つの主要なカテゴリーがあります。2014年には、 一次生産から458万トン、 二次生産から564万トンが生産されました。その年の採掘鉛精鉱の上位3カ国は、中国、オーストラリア、米国でした。精製鉛の上位3カ国は、中国、米国、インドでした。 2010年のMetal Stocks in Societyレポート によると、世界ベースで使用、備蓄、廃棄、または環境に散逸した鉛の総量は、 1人当たり8kgです。その多くは、発展途上国（ 1人当たり1～4kg）ではなく、より発展した国（1人当たり20～150kg ）にあります。 2022年の世界の鉛の年間生産量は約1200万トンで、その約3分の2はリサイクルによるものでした。[ 130 ]
一次鉛生産プロセスと二次鉛生産プロセスは類似している。現在、一部の一次生産工場ではスクラップ鉛で操業を補完しており、この傾向は今後さらに強まる可能性が高い。適切な技術を用いれば、二次プロセスで得られた鉛は一次プロセスで得られた鉛と区別がつかない。建設業界から出るスクラップ鉛は通常かなりきれいで、製錬の必要なく再溶解されるが、精製が必要な場合もある。したがって、二次鉛生産は、エネルギー要件の観点から一次生産よりも安価であり、多くの場合50%以上安くなる。
主要な ほとんどの鉛鉱石は鉛の含有量が少なく（高鉛鉱石でも通常3～8％）、抽出のために濃縮する必要がある。[ 132 ] 粉砕 、浮選 、乾燥を 経る。得られた濃縮物は質量比で30～80％（通常50～60％）の鉛を含み、[ 132 ]
これには主に2つの方法があります。焙焼と高炉抽出を別々の容器で行う2段階プロセス、または濃縮物の抽出を1つの容器で行う直接プロセスです。後者が最も一般的な方法となっていますが、前者も依然として重要です。[ 133 ]
2段階プロセス まず、硫化物濃縮物を空気中で焙焼して 硫化鉛を酸化します。
2 PbS(s) + 3 O 2 (g) → 2 PbO(s) + 2 SO 2 (g)↑ 元の濃縮物は純粋な硫化鉛ではなかったため、焙焼すると、目的の酸化鉛(II)だけでなく、鉛および鉱石に含まれる他の金属の酸化物、硫酸塩、ケイ酸塩の混合物も生成されます。[ 135 ] コークス 燃焼高炉で還元され、（再び不純な）金属になります。
2 PbO(s) + C(s) → 2 Pb(s) + CO 2 (g)↑ 不純物は主にヒ素、アンチモン、ビスマス、亜鉛、銅、銀、金です。通常、これらは一連の乾式製錬プロセス で除去されます。溶融物は反射炉 で空気、蒸気、硫黄で処理され、銀、金、ビスマス以外の不純物が酸化されます。酸化された不純物は溶融物の上部 に浮上し、すくい取られます。[ 137 ] 金属銀と金は、鉛に亜鉛を加えるパークス法 によって経済的に除去および回収されます。鉛と混ざらない亜鉛は、銀と金を溶解します。亜鉛溶液は鉛から分離でき、銀と金を回収できます。脱銀された鉛は、金属カルシウム とマグネシウム で処理するベタートン-クロール法 によってビスマスが除去されます。生成されたビスマスの滓はすくい取ることができる。
乾式製錬法に代わる方法として、ベッツ法 を用いて溶融鉛を電解処理することで非常に純度の高い鉛を得ることができる。不純な鉛の陽極と純鉛の陰極をフッ化ケイ 酸鉛（PbSiF 6 ）の電解液中に置く。電位を印加すると、陽極の不純な鉛が溶解して陰極に析出し、不純物の大部分は溶液中に残る。[ 140 ] [ 141 ]
代替案 よりクリーンでエネルギー消費の少ない鉛抽出プロセスに関する研究は継続されていますが、大きな欠点は、鉛が廃棄物として大量に失われるか、代替案では得られる鉛金属の硫黄含有量が高くなることです。不純な鉛の陽極を 電解液 に浸し、純粋な鉛を陰極 に析出（電着 ）させる湿式冶金 抽出は、可能性を秘めた技術ですが、電気料金が非常に安い場合を除いて、現状では経済的ではありません。
二次 製錬は一次生産の重要な部分ですが、二次生産では省略されることがよくあります。製錬は金属鉛が著しく酸化された場合にのみ行われます。このプロセスは、高炉 または回転炉 での一次生産と似ていますが、本質的な違いは収率の変動が大きいことです。高炉では硬質鉛（アンチモン10%）が生産されるのに対し、反射炉と回転窯では半軟質鉛（アンチモン3～4%）が生産されます。
ISASMELTプロセスは 、一次生産の延長として機能する可能性のある、より新しい製錬方法です。使用済み鉛蓄電池（硫酸鉛と酸化鉛を含む）の電池ペーストは、アルカリ処理によって硫酸塩が除去され、その後、酸素の存在下で石炭燃料炉で処理され、不純な鉛が生成されます。最も一般的な不純物はアンチモンです。二次鉛の精製は一次鉛の精製と似ています。リサイクルされる材料とその潜在的な汚染に応じて、一部の精製プロセスが省略される場合があります。
リサイクル用の鉛の供給源としては、鉛蓄電池が最も重要であり、鉛管、鉛板、ケーブル被覆も重要である。
アプリケーション 鉛のレンガ（アンチモン4％合金）は放射線遮蔽材として使用される。[ 145 ] 一般的に信じられていることとは異なり、木製鉛筆の芯は鉛で作られたことは一度もありません。鉛筆が黒鉛を巻いた筆記具として誕生したとき、使用された特定の種類の黒鉛は プルンバゴ （文字通り、鉛の模造品 ）と呼ばれていました。
鉛は、高密度、低融点、延性、比較的不活性など、いくつかの有用な機械的特性を持っています。多くの金属はこれらの側面で鉛よりも優れていますが、一般的に希少で、母鉱石からの抽出がより困難です。鉛の毒性により、一部の用途では段階的に廃止されています。
鉛はペルシャのアラムート城 への登りを守る城壁 を覆うために使用され、[ 148 ] 攻城兵器 による攻撃を吸収することができた。
鉛は中世に発明されて以来、弾丸の材料として使われてきました。安価であること、融点が低いことから、最小限の技術設備で小火器の弾丸や散弾を鋳造できること、そして他の一般的な金属よりも密度が高いため、速度の維持に優れていることが理由です。鉛は、硬化剤として他の金属と合金化され、今もなお弾丸の主材料となっています。狩猟用鉛弾が環境に悪影響を与える可能性があるという懸念が提起されています。[ m ] 米国 、[ 151 ] カナダ 、[ 152 ] ヨーロッパでは、 水鳥狩猟 用の散弾銃 カートリッジは 鉛フリーでなければなりません。[ 153 ]
鉛の高い密度と耐腐食性は、多くの関連用途で活用されています。帆船のキールのバラスト として使用され、その密度により体積が小さく、水の抵抗を最小限に抑えることができるため、帆にかかる風の傾き効果を相殺します。スキューバダイビングの ウェイトベルト にも使用され、ダイバーの浮力に対抗します。 1993年には、ピサの斜塔の 土台が600トンの鉛で安定化されました。[ 156 ]
17世紀の金メッキされた鉛の彫刻 鉛は建設業界で多くの用途があります。鉛板は、屋根材 、外装材 、水切り、 雨樋 、雨樋の継ぎ目、屋根のパラペットなどの建築用金属として使用されています。 鉛は今でも彫像や彫刻に使用されており、[ n ] 骨組み にも使用されています。かつては自動車のホイールのバランスを取る ためによく使用されていましたが、環境上の理由から、この用途は他の材料に置き換えられつつあります。
鉛は、真鍮 や青銅 などの銅合金に、被削性の向上と潤滑性を目的として添加されます。銅にほとんど溶けない鉛は、合金中の粒界 などの欠陥部分に固体の球状粒子を形成します。低濃度の場合、これらの球状粒子は潤滑剤として作用するだけでなく、合金の加工時に切削屑の発生を抑制し、被削性を向上させます。鉛の濃度が高い銅合金は ベアリング に使用されます。鉛は潤滑性を提供し、銅は荷重を支える役割を果たします。
鉛は高密度、原子番号、成形性に優れているため、音、振動、放射線を吸収する遮蔽材として使用されています。鉛には固有の共鳴周波数がないため、鉛板は防音スタジオの壁、床、天井の防音層として使用されています。オルガンのパイプは 、各パイプの音色を調整するために、さまざまな量の錫を混ぜた鉛合金で作られることがよくあります。鉛は、その密度（高い減衰係数 をもたらす）と非常に高い質量減衰 係数（単位質量あたりの減衰率が他の多くの高密度材料よりも優れている）のため、原子力科学やX線室で放射線遮蔽材として確立されています。[ ] [ 168 ] 溶融 鉛冷却高速炉 の冷却材として使用されています。
電池 21世紀初頭における鉛の最大の用途は鉛蓄電池 である。電池中の鉛は人体と直接接触しないため、毒性に関する懸念は少ない。[ o ] 電圧 源が得られる。[ p ] 鉛蓄電池を組み込んだスーパーキャパシタ は、オーストラリア、日本、米国でキロワット級およびメガワット級の用途で、周波数調整、太陽光発電の平滑化とシフト、風力発電の平滑化、その他の用途に導入されている。これらの電池はリチウムイオン電池 よりもエネルギー密度と充放電効率は低いが、大幅に安価である。
ケーブル用コーティング 鉛は高電圧電力ケーブルの絶縁体への水の浸透を防ぐシェル材として使用されていますが、鉛の使用は段階的に廃止されているため、この使用は減少しています。また、電子機器のはんだにおける鉛 の使用も、環境に有害な 廃棄物の量を減らすために、一部の国では段階的に廃止されています。
化合物 鉛ガラス 鉛黄 と鉛赤 鉛蓄電池は鉛金属の主な用途であるだけでなく、鉛化合物の主な消費源でもある。これらのデバイスで使用されるエネルギー貯蔵/放出反応には硫酸鉛 と二酸化鉛 が関与している。[ 177 ]
Pb (s) + PbO2 (s) + 2H2 4 (aq) → 2PbSO4 (s) + 2H2 (l)鉛化合物のその他の用途は非常に特殊で、しばしば退色します。鉛ベースの着色剤は、特に赤や黄色の色合いのために、陶磁器の釉薬 やガラスに使用されます。鉛塗料はヨーロッパや北米では段階的に廃止されていますが、中国、インド[180]、発展途上国では依然として使用されています。四酢酸鉛と二酸化鉛は、有機化学で酸化剤として使用されます。鉛は、電気コードのポリ塩化ビニル コーティングによく使用されます。 ろうそくの芯の処理に使用して、より長く均一に燃焼させることができます。毒性があるため、ヨーロッパや北米の製造業者は亜鉛などの代替品を使用しています。[ 184 ] 鉛ガラスは12～28%の 酸化鉛 で構成されており、その光学特性が変化し、電離放射線の透過率が低下します。この特性は、陰極線管を備えた古いテレビやコンピューターモニターで使用されていました。 テルル化鉛 やセレン化鉛 などの鉛系半導体は、 太陽 電池や赤外線 検出器に使用されています。
歴史的建造物の保存 博物館は腐食防止に関心を持っています。鉛は多くの歴史的遺物に含まれており、空気中には鉛腐食剤が存在する可能性があります。アルデヒド 、酢酸 やギ酸 などの有機酸 、酸性ガス などです。オディ試験は 、鉛やその他の金属を使用して腐食剤の存在を判定する、加速腐食環境です。
生物学的影響 鉛には確認された生物学的役割はなく、鉛への安全な曝露レベルも確認されていません。 2009年のカナダとアメリカの研究では、リスクがほとんどないと考えられるレベルであっても、鉛は「有害な精神的健康結果」を引き起こす可能性があると結論付けられました。しかし、人体における鉛 の存在量は、成人平均で120 mg [ q ] mg）と鉄（4000 mg）に次ぐものです。 鉛塩は体内に非常に効率的に吸収されます。少量の鉛（1%）は骨に蓄積され、残りは曝露後数週間以内に尿と糞便中に排泄されます。子供の場合、排泄される鉛は約3分の1だけです。継続的な曝露は鉛の生体蓄積 につながる可能性があります。
毒性 鉛は（吸入または摂取のいずれの場合でも）非常に毒性の強い金属であり、人体のほぼすべての臓器とシステムに影響を与えます。[ 197 ] mg/m 3 に達すると、生命と健康に直ちに危険を 及ぼします。[ 198 ] [ 199 ] スルフィドリル基 に結合するか、多くの酵素反応で補因子 として作用する他の金属を模倣して置き換えることによって起こります。鉛が相互作用する必須金属には、カルシウム、鉄、亜鉛などがあります。カルシウムと鉄の濃度が高いと、鉛中毒からある程度保護される傾向がありますが、濃度が低いと感受性が高まります。
暴露源 鉛への曝露は、鉛の採掘と製錬、電池の製造、廃棄、リサイクルが 多くの国で一般的であるため、世界的な問題です。鉛は吸入、摂取、または皮膚吸収によって体内に取り込まれます。吸入された鉛のほぼすべてが体内に吸収されます。摂取の場合、吸収率は20～70%で、子供は大人よりも高い割合で吸収します。
鉛中毒は通常、鉛で汚染された食品や水の摂取によって発生し、まれに汚染された土壌、粉塵、または鉛含有塗料の偶発的な摂取によっても発生します。 海水製品には、近くの工業用水の影響を受けると鉛が含まれることがあります。果物や野菜は、栽培された土壌中の高濃度の鉛によって汚染されることがあります。土壌は、パイプ内の鉛、鉛塗料 、鉛入りガソリンからの残留排出物からの粒子蓄積によって汚染されることがあります。[ 214 ]
水道管に鉛を使用することは、軟水または酸性水のある地域では問題 となります。硬水はパイプの内面に不溶性の保護層を形成しますが、軟水や酸性水は鉛管を溶解します。運ばれる水に溶けた二酸化炭素は、可溶性の炭酸 水素 鉛の形成につながる可能性があります。酸素を含む水も同様に、鉛を水酸化鉛(II) として溶解する可能性があります。このような水を長期間飲むと、溶解した鉛の毒性により健康問題を引き起こす可能性があります。水が硬ければ硬いほど、 炭酸水素カルシウム と硫酸カルシウム が多く含まれ、パイプの内側は炭酸鉛または硫酸鉛の保護層で覆われます。
キモグラフ記録実験装置 鉛含有塗料の摂取は、子供にとって鉛に曝露する主な原因です。直接的な原因としては、古い塗装された窓枠を噛むことが挙げられます。さらに、表面の鉛塗料が劣化すると、剥がれて粉塵になります。その粉塵は、手から口への接触、または汚染された食べ物や飲み物を通して体内に入ります。特定の家庭療法を 摂取すると、鉛またはその化合物に曝露する可能性があります。
吸入は2番目に主要な曝露経路であり、喫煙者、特に鉛関連の職業に従事する労働者に影響を与えます。[ 199 ] タバコの煙 には、他の有毒物質に加えて、放射性鉛210が 含まれています。[ 219 ] [ 220 ] /m3を下回りました。 [ 221 ] [ 222 ]
有機鉛化合物を扱う人にとっては、皮膚への曝露は重大な問題となる可能性がある。無機鉛の場合、皮膚吸収率は低い。
プラスチック玩具に含まれる鉛 米国疾病対策センター によると、2024年現在、プラスチックへの鉛の使用は禁止されていない。鉛はプラスチックを柔らかくし、柔軟性を高めて元の形に戻せるようにする。被覆を剥がした電線の着色プラスチック絶縁体を習慣的に噛むことで、46歳の男性の血中鉛濃度が上昇したことが判明した。[ 235 ] [ 236 ]
環境への影響 セネガルのダカール にある電池回収所。2008年には少なくとも18人の子供が鉛中毒で死亡した。鉛とその製品の採掘、生産、使用、廃棄は、地球の土壌と水に深刻な汚染を引き起こしました。鉛の大気中排出量は、産業革命と20世紀後半の有鉛ガソリン時代にピークに達しました。
鉛の放出は、自然発生源（すなわち、自然に存在する鉛の濃縮）、工業生産、焼却およびリサイクル、および以前に埋設された鉛の移動に由来します。特に、鉛が他の用途から段階的に廃止されるにつれて、グローバル サウスでは、世界的な製造に使用される安価な鉛を抽出するために設計された鉛リサイクル作業が、よく知られた曝露源となっています。鉛の高濃度は、ポスト工業化地域および都市部の土壌および堆積物に持続します。石炭燃焼から発生するものを含む工業排出物は、世界の多くの地域、特に発展途上国で継続しています。
鉛は土壌、特に有機物含有量の多い土壌に蓄積し、数百年から数千年もそこに留まります。環境中の鉛は、植物の表面や内部に存在する他の金属と競合し、光合成を 阻害する可能性があり、高濃度になると植物の成長と生存に悪影響を及ぼします。土壌や植物の汚染により、鉛は食物連鎖を上昇し、微生物や動物に影響を与える可能性があります。動物では、鉛は多くの臓器に毒性を示し、摂取、吸入、または皮膚吸収後に神経系、腎臓系 、生殖器系、造血系 、および循環器系を損傷します。魚は水と堆積物の両方から鉛を取り込み、食物連鎖における生物濃縮は魚、鳥、および海洋哺乳類に危険をもたらします。
人為的な鉛には、散弾 やおもり からの鉛が含まれます。これらは、鉛製造現場と並んで、鉛汚染の最も強力な発生源の一つです。 2017年には、米国魚類野生生物局が管理する土地での狩猟や釣りにおいて、鉛の散弾、弾丸、おもりの使用が禁止されましたが、この禁止措置は1か月間しか有効ではありませんでした。欧州連合でも同様の禁止措置が検討されています。
環境中の鉛の測定には、分光光度法 、蛍光X線分析 法、原子分光法 、電気化学法 などの分析法が用いられます。イオン選択性電極は、 イオノフォアS , S'- メチレンビス( N , N- ジイソブチルジチオカルバメート )に基づいて開発されています。鉛中毒の重要なバイオマーカーアッセイは、血漿、血清、尿中のδ-アミノレブリン酸 濃度です。
注記 ↑ スズの四面体同素体はα-スズまたは灰色スズと呼ばれ、13.2 °C (55.8 以下でのみ安定です。この温度を超えるスズの安定形はβ-スズまたは白色スズと呼ばれ、灰色スズの四面体を立方軸に沿って圧縮することによって得られる歪んだ面心立方（正方）構造を持っています。白色スズは、灰色スズの正四面体構造と鉛の正面心立方構造の中間の構造を実質的に持ち、どの代表族元素でも下に行くほど金属的性質が増すという一般的な傾向と一致しています。 ↑ 五角形対称性を持つ鉛の準結晶 薄膜 同素体が2013年に報告された。この同素体は、正二十面体 銀-インジウム -イッテルビウム 準結晶の表面に鉛原子を堆積させることによって得られた。その導電率は記録されていない。 ↑ シリコンの格子定数付近の格子定数を持つダイヤモンド立方構造は、薄い鉛とスズの膜、および約 5 × 10 −6 Torr の真空中で新たに固化した鉛とスズの塊の両方に存在する。少なくとも 3 種類の酸化物のほぼ同一の構造に関する実験的証拠が提示されており、鉛とスズは結晶化の初期段階だけでなく、酸化の初期段階でもシリコンのように振る舞うことが示されている。 ↑ イギリス英語 :鉛の風船のように落ちる 。↑ 可鍛性とは圧縮によってどれだけ容易に変形するかを表すものであり、延性とは伸びる能力を意味する。 ↑ 濡れた指を溶けた鉛に浸しても、火傷の危険はない。 ↑ 陽子または中性子の数が偶数の場合、一般的に同位体の核安定性は奇数の場合よりも高くなります。原子番号が奇数の元素には安定同位体が 2 つ以上ありません。偶数の元素には複数の安定同位体があり、スズ (元素番号 50) はすべての元素の中で最も多くの同位体 (10 個) を持っています。詳細については、「偶数と奇数の原子核」を 参照してください ↑ 実験で得られた半減期は1.9 × 10⁻⁶ベクレル (1 秒あたりの崩壊数) です。比較のために、人体における自然放射線の放射能値は体重 1 キログラムあたり約 65 ベクレル (平均 4500 ベクレル) です。 ↑ テトラフェニル鉛 はさらに熱的に安定しており、270 °C で分解する。↑ 文献中の元素存在量は、粒子当たりではなくシリコンに対する相対値で示されています。シリコン10⁶個当たりの全元素の合計は2.6682 × 10⁶ ↑ 元素存在量の数値は推定値であり、詳細は情報源によって異なる場合があります。 ↑ コークス製造工程で発生する気体副産物で、一酸化炭素 、水素、メタン を含み、燃料として使用される。 ↑ カリフォルニア州は、2015年7月にその根拠に基づいて狩猟用鉛弾の使用を禁止し始めた。 [ 150 ] ↑ 例えば、「西ロンドンのスタジオで1世紀以上にわたり高品質の[鉛]庭園装飾品を製造している」会社。 ↑ このような電池を日常的に使用する人に対する潜在的な傷害は、鉛の毒性とは関係がない。 ↑ 鉛蓄電池の仕組みの詳細については を参照してください ↑ 料金は国によって大きく異なります。 ↑ 真鍮 （銅と亜鉛）に鉛、鉄、錫、場合によってはアンチモンを加えた 合金
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