Ауыр металдардың физика-химиялық сипаттамасы

Ауыр металдардың ішінде қоршаған ортаны ластауына, азық-түлік өнімдерінде және өсімдіктер, жануарлар мен адам ағзасындағы әртүрлі мүшелерде жинақталу қабілетіне және улылығына қарай ерекше орын алатындарының қатарына – қорғасын жатады.

Қорғасын – элементтердің периодты системасында ІV-топта орналасқан химиялық элемент. Атомдық номері 82, атомдық салмағы 207,2. Қосылыстарында +2 және +4 тотығу дәрежелерінде кездеседі.

Қорғасын – көгілдір-сұр түсті жұмсақ металл. Қатты күйдегі тығыздығы - 11,336 г/см³, ал ерітілген кезде (балқу температурасына жақындағанда) -10,686 г/см³ тең. Балқу температурасы- 327,4 ⁰С. Табиғатта 3 тұрақты изотопы Рb 204, Pb 207, Pb 208 кездеседі.

Химиялық қосылыстарының көпшілігінде қорғасын 2 валентті. Мұндай қосылыстары негізінен тұздар. Олар Рb²⁺ катионын түзе диссацияциаланады, бірақ РbО^-₂ анионды плюмбит – тұздар да кездеседі. (Na₂РbO₂). 4 валентті қорғасын қосылыстары өте сирек кездеседі. Олар РbО₃ ^2- және РbО₄^4- аниондарын түзетін плюмбаттар (СаРbО₃) және кейбір комплексті қосылыстар. Рb⁴⁺ катионы РbСІ₄, Рb (SO₄)₂ және т.б. бірқатар тұздардың құрамына кіреді.

Ауада қорғасын тез тотығып жұқа жарғақпен қапталады. Рb – коррозияға өте төзімді метал. Ол кейбір қышқылдарда (НСІ, Р₂ SO₄), сілтілерде, тұздарда амиакта әлсіз ериді. Сүйытылған қышқылдарда мүлдем ерімейді. Қорғасынның мұндай беріктігі оның сыртында жұқа жарғақ ретінде ерімейтін тұздар – қорғасын хлориді, қорғасын сульфаты және негізгі қорғасын корбанатының 3 РbСО₃ Рb(ОН)₂ түзілуімен түсіндіріледі. Алайда қорғасынды азот қышқылы, сірке қышқылы, борфторсутек қышқылы (НВҒ₄) және т.б. бірқатар заттар ерітуге қабілетті. Концентрациялы күкірт қышқылын қыздыра отырып, қорғасынды интенсивті ерітіп Рb(НSO₄)₂ қышқыл тұзын алуға болады.

Қорғасынның барлық еритін қосылыстары улы. Ауада қорғасын тез тотығып, жұқа жарғақпен қапталады. Қорғасынды ауада қыздырса оңай тотығып, қорғасын тотығы Рb₂О түзіледі, ары қарай температураны көтеріп балқытса, сары түсті ұнтаққа айналады.

Қорғасын өзінің химиялық және биологиялық қасиеттеріне қарай топыраққа және тірі организмге сіңірілуге өте бейім элемент. Ауыр металдар өсімдіктерге 2 жолмен, яғни топырақтан тамыры арқылы және атмосферадан жапырақтары арқылы түседі. Бізге дейінгі зерттеулердің нәтижесіне сүйенетін болсақ, Шымкент қаласының топырағында ауыр металдардың мөлшері өте жоғары. Атап айтқанда “Южполиметалл” ӨК ЖАҚ өндірістік ауданындағы топырақта қорғасын мөлшері 900-1000 мг/кг, ол белгіленше шекті концентрациядан 2-31 есе жоғары. Қорғасын-уран, актиний, торий элементтері радиоактивті ыдырауының соңғы өнімі болып табылады. Ол табиғатта қорғасын жарқылы PBS түрінде кездеседі.

Қорғасын- көкшіл сұр түсті, жұмсақ металл. Ауада тотығып, оксид қабығымен қапталып тұрады. Қорғасын радиоактивті сәулені, әсіресе ў- сәулесін жақсы жұтады. Сондықтан оны радиоактивті сәулелерден сақтану үшін пайдаланады. Оны түрлі құймалар (баспахана құймасы, баббит) алу үшін, аккумулятор жасау үшін кеңінен қолданады.

Қорғасын сұйылтылған қышқылдарда ерімейді. Тек концентрлі қышқылдарда ғана ериді. Ол активтік қатарда сутегінен кейін орналасқандықтан қышқылдардан сутегін бөле алмайды.

Қорғасын оттегімен +2 және +4 тотығу дәрежесін көрсетіп екі түрлі оксид түзеді ( PbO және PbO₂). Сонымен қатар аралас оксидтері де белгілі Pb₂O₃, Pb₂O₄ Алайда қорғасынның +2 тотығу дәрежесін көрсететін қосылыстары тұрақты.

Қорғасын (||) оксиді сары және қызыл түсті болады. Көп уақыт қыздырған кезде ол қорғасын бояуына (сурик) Pb₃O₄ айналады. Қорғасын (||) тұздарын плюмбиттер дейді.

Қорғасын (|V) оксиді PbO₂- қоңыр ұнтақ зат, бұл да амфотерлі оксид, дегенмен қышқылдық қасиеті басым. Оған метақорғасын H₂PbO₃ және ортоқорғасын H₄PbO₄ қышқылдары тән. Бұл қышқылдар бос күйінде жоқ. Алайда, оның тұздары, метаплюмбаттар және ортоплюмбаттар белгілі. Мәселен, қорғасын аралас оксиді деген Pb₂O₃ қосылысын Pb PbO₃ – қорғасын метаплюмбаты, ал Pb₃O₄ - ті - Pb₂PbO₄- қорғасын ортоплюмбаты деп қарастыруға болады.

Жұмыстың химиялық-аналитикалық талдауларын жүргізу барысында стандартты, сертификатталған белгілі әдістер қолданылды. Физико-химиялық зерттеу жұмыстары қазіргі заманның талабына сай қондырғыларда («UV=VIS 1800» спектрофотометрі, JSM – 6510 LV микроскоп, «IRPrestige - 21» спектрометр, хромато-масс спектрометр Agilent 7890N/5975С) жүргізілді.

ИҚ-спектрлер алу үшін зерттелетін затты (0,7-1,5 мг) калий бромидінің (0,25 г) ұнтағымен араластырып, қатты түйірге (таблетка) айналдырылды. Инфрақызыл спектрлері 400-4000 см^-1 аймағында Shimadzu фирмасында шығарылған «IRPrestige - 21» спектрометрінде түсірілді.

Инфрақызыл спектр көмегімен ароматты, карбонилді қосылыстарды, аминоқышқылдар, ауыр металдар мен басқа да көптеген органикалық заттардың құрамын анықтауға болады. Инфрақызыл спектроскопияны бейорганикалық заттарды талдауда да табысты қолданады. Инфрақызыл спектрлерде минералдардың химиялық құрамы туралы аса құнды ақпараттар алынады.

Сапалы талдауда спектр өткізу режимінде, не болмаса жұтылу режимінде тіркейді. Спектрді өңдеуге негізінен жұтылу режимі пайдаланылады, өйткені Ламберт Бердің заңы бойынша жұтылу түзуінің биіктігі заттың концентрациясына тәуелді. Сандық талдау үшін IRsolution бағдарламасында калибрлі қисық әдісі (Calibration Curve Method) қолданылды.

IRsolution бағдарламалық пакеті комплектацияның бірнеше нұсқалары бар, олар деректерді жинау мен өңдеу модульдерін, спектрлердің анықтамалық жиынтығын қалыптастыру, өз және стандартты спектрлердің анықтамалық жиынтығы бойынша қосылыстарды сәйкестендіру, сондай-ақ ИҚ – спектроскопия жиынтығы мен ИҚ-спектрлерді интерпретациялау жөніндегі басшылықты қамтиды. IRsolution бағдарламалық жасақталымы ISO 9000 талаптарына сәйкес келеді.