Կապար

82 Թալիում ← Կապար → Բիսմութ Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ 82Pb
Ծանր արծաթափայլ, կապտավուն երանգով մետաղ է։
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ	Կապար/ Plumbum (Pb), Pb, 82
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված)	207,2(1) զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Ատոմի շառավիղ	175 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ	147 պմ
Իոնի շառավիղ	(+4e) 84 (+2e) 120 պմ
Էլեկտրաբացասականություն	1,8 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ	Pb←Pb2+ −0,126 В Pb←Pb4+ 0,80 В
Օքսիդացման աստիճաններ	4, 2, 0
Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն)	715,2 (7,41) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	600,61 K (327,46 °C, 621,43 °F)
Եռման ջերմաստիճան	4,77 Կ
Մոլային ծավալ	18,3 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք	խորանարդ
Բյուրեղացանցի տվյալներ	4,950
Դեբայի ջերմաստիճան	88,00 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն	(300 Կ) 0.27 Վտ/(մ·Կ)
CAS համար	CAS գրանցման համար?

82	Կապար
Pb 207,2
4f145d106s26p2

Կապար (լատին․՝ Plumbum), քիմիական տարր է, որի նշանն է Pb, պարբերական համակարգի 4-րդ խմբի քիմիական տարր։ Կարգահամարը 82 է, ատոմական զանգվածը՝ 207,2: Դյուրահալ, արծաթափայլ մետաղ է։ Գտնվում է պարբերական համակարգի 4-րդ խմբի գլխավոր ենթախմբում։ Պարունակում է պրոտոնների յուրահատուկ շարք։ Կարող է հանդես գալ պարզ նյութի ձևով (CAS-համարը։ 7439-92-1), զիջող, համեմատաբար ցածր հալման ջերմաստիճանով, արծաթագույն, սպիտակ մետաղ է։ Դեռևս հայտնի է հնագույն ժամանակներից։

Պատմություն

Կապարը հայտնի է եղել Միջագետքի, Եգիպտոսի և աշխարհի հնագույն այլ երկրների ժողովուրդներին, 6-7 հազար տարի մ. թ. ա.: Կապարից պատրաստել են արձաններ, կենցաղային իրեր, իսկ հռոմեացիները՝ նաև ջրատար խողովակներ։

Ալքիմիկոսները կապարը անվանել են Սատուռն և գրել այդ մոլորակի նշանով։ Կապարի միացությունները՝ «կապարի մոխիրը»- (PbO), կապարի սպիտակը [2PbCO₃.Pb(OH)₂] օգտագործել են Հին Հունաստանում և Հռոմում՝ որպես դեղորայքի և ներկերի բաղադրամաս։ Հրազենի հայտնաբերումից հետո կապարից պատրաստել են գնդակ։

Կապարի թունավոր հատկությունը նշել էն դեռես մ. թ. 1-ին դարում՝ հույն բժիշկ Դիոսկորիդեսը և Պլինիոս Ավագը։ Մեծամորի պեղումների ժամանակ (1965-1966) մ. թ. ա. 3-րդ հազարամյակի շերտում հայտնաբերված ինը համաձուլվածքից չորսը պարունակում են կապարի՝ պղինձ-կապար, պղինձ-կապար-անագ, պղինձ-կապար-ցինկ, պղինձ-կապար-անագ-ցինկ։

Հայաստանում դեռես մ. թ. ա. կապարը օգտագործվել է շինարարության ոլորտում, նաև արտահանվել է։ Հայ մատենագրության մեջ կան կապարից ներկերի ստացման բազմաթիվ դեղատոմսեր։

Ֆիզիկական հատկություններ

Կապարը կապտա-գորշ, ծանր մետաղ է, պլաստիկ է և փափուկ (կտրվում է դանակով, քերծվում եղունգով)։ Հալման ջերմաստիճանը 327,4 °C է, եռմանը՝ 1725 °C, խտությունը՝ 11340 կգ/մ³։ Ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքը 6s²6p² է, միացություններում՝ երկարժեք կամ քառարժեք։

Կապարի առանձնահատկություններն են բարձր խտությունը, փափկությունը, կռելիությունը և առաձգականությունը։ Մյուս մետաղների համեմատ ունի թույլ էլեկտրահաղորդականություն, կորոզիայի հանդեպ դիմացկունություն և օրգանական նյութերի հետ ռեակցիայի մեջ մտնելու ընդունակություն։

Այլ մետաղների չնչին քանակությունները նշանակալիորեն փոխում են կապարի հատկությունները՝ պղնձի ծարիրի փոքր քանակության ավելացումը մեծացնում է համաձուլվածքի ամրությունը և ծծմբաթթվից բարելավում է կորոզիայի հանդեպ դիմադրողականությունը։ Մի քանի այլ մետաղներ նույնպես բարելավում են միայն կարծրությունը, ինչպես, օրինակ, կադմիումը, անագը կամ տելուրը։

Այնպիսի մետաղներ, ինչպիսին են կալիումը կամ կալցիումը, նույնպես ունեն այդպիսի հատկություն, սակայն, նրանք թուլացնում են քիմիական կայունությունը։ Մյուս կողմից, կապարի պարունակությունը զգալիորեն վատացնում է նյութերի որակը, օրինակ՝ կապարի փոքր քանակությունը նվազեցնում է պողպատի առաձգականությունը։

Կապարի խտությունը կախված ջերմաստիճանի փոփոխությունից

Ջերմաստիճան, °С	Խտություն, գ/սմ3
327,6	10,686
450	10,536
650	10,302
850	10,078

Քիմիական հատկություններ

Էլեկտրոնային բանաձևն է՝ 5s²5p⁶5d¹⁰6s²6p², իոնացման էներգիան՝ (Pb → Pb⁺ + e⁻) հավասար է 7,42 Էվ։ Արտաքին էլեկտրոնային թաղանթում գտնվում է 4 էլեկտրոն (2 p- և 2 d- օրբիտալներ), ուրնի +2 և +4 օքսիդացման աստիճաններ։

Քիմիապես քիչ է ակտիվ։ Օդում պատվում է PbO-ի նուրբ շերտով, որը նրան պահպանում է հետագա օքսիդացումից։ Թթվածնի հետ առաջացնում է օքսիդներ։ Սենյակային ջերմաստիճանում թթվածնի բացակայությամբ ջուրը կապարի վրա չի ազդում, բայց նա քայքայում է ջրային տաք գոլորշին՝ առաջացնելով կապարի օքսիդներ և ջրածին։

PbO և PbO₂ օքսիդներին համապատասխանող Pb(OH)₂ և Pb(OH)₄ հիդրօքսիդներն ամֆոտեր են։ Տաքացնելիս կապարը միանում է հալոգեններին՝ առաջացնելով հալոգենիդներ՝ PbX₂։

Ազոտի հետ կապարը չի փոխազդում, կապարի ազիդն ստացվում է անուղղակի ճանապարհով։ Տաքացնելիս ծծմբի նետ առաջացնում է PbS սուլֆիդ։ Վերջինս ստացվում է նաև երկարժեք կապարի աղերի լուծույթների միջով ծծմբաջրածին անցկացնելիս։ Չնայած լարման շարքում կապարը գտնվում է ջրածնից ձախ, սակայն նոսր HCl-ից H₂SO₄-ից դուրս չի մղում դրան, քանի որ ջրածինը գերլարում է ստեղծում կապարի վրա, ինչպես նաև նրա մակերեսին առաջանում են դժվարալուծ քլորիդի և սուլֆատի պաշտպանական թաղանթներ։

Տաքացնելիս խիտ աղաթթուն և ծծմբական թթուն ազդում են կապարի վրա՝ առաջացնելով Pb(HSO₄)₂ և H₂[PbCl₄] լուծելի միացությունները։

Ազոտական թթուն, քացախաթթուն և որոշ օրգանական թթուներ (օրինակ, կիտրոնաթթուն) փոխազդում են կապարի հետ՝ առաջացնելով երկարժեք կապարի աղեր։

Քառարժեք կապարի աղերը կարող են ստացվել H₃₂SO₄-ով խիստ թթվեցրած երկարժեք կապարի աղերի լուծույթների էլեկտրոլիզով։ Քառարժեք կապարը հակում ունի առաջացնելու կոմպլեքս միացություններ։

Տաքացնելիս կապարը փոխազդում է ալկալիների խիտ լուծույթների հետ՝ անջատելով ջրածին և առաջացնում X₂[Pb(OH)₄] բանաձեով միացություններ։

• Կապարի երկվալենտ աղերը փոխազդում են ալկալիների հետ, առաջացնելով կապարի (II) հիդրօքսիդ.

$\mathrm {Pb^{2+}} +\mathrm {2OH^{-}} =\mathrm {Pb(OH)_{2}}$

$\mathrm {Pb(OH)_{2}+2OH^{-}=[Pb(OH)_{4}]^{2-}}$

• Փոխազդում է հիմքերի և աղերի հետ.

$\mathrm {Pb+2NaOH+2{H_{2}}O=Na_{2}[Pb(OH)_{4}]+H_{2}\uparrow }$

$\mathrm {Pb+2HCl=PbCl_{2}+H_{2}\uparrow }$

Ստացում

Կապարը ստանում են $PbS$-ի օքսիդիչ բովմամբ. առաջացած $PbO$-ն վերականգնում են մինչև գորշ կապարի, ապա զտում մինչև մաքուր մետաղի ստացումը։

Իզոտոպներ

Ունի հինգ կայուն իզոտոպ՝ 202 (հետքեր), 204 (1,5 %), 206 (23,6 %), 207 (22,6 %), 208 (52,3 %) զանգվածային թվերով։ Վերջին երեքը ²³⁸Ս-ի, ²³⁵Ս-ի և ²³²Tհ-ի ռադիոակտիվ փոխարկման վերջնանյութերն են։

Միջուկային ռեակցիաների ժամանակ առաջանում են կապարի բազմաթիվ ռադիոակտիվ իզոտոպներ։

Կապարի իզոտոպների տարածվածությունը

Իզոտոպ	204Pb	206Pb	207Pb	208Pb
Բնության մեջ (%-ով)	1,4	24,1	22,1	52,4

Կիրառություն

Կապարի հանքաքարը

Սափոր պատված կապարի ջնարակով

Կապարը թունավոր մետաղ է և մի շարք միջազգային կազմակերպությունների, այդ թվում՝ Առողջապահության համաշխարհային կազմակերպության, ՄԱԿ-ի Շրջակա միջավայրի ծրագրի, Թունավոր նյութերի և հիվանդությունների վերահսկման ամերիկյան գործակալության և տարբեր երկրներում նմանատիպ այլ պետական կազմակերպությունների կողմից դասվում է առաջնային աղտոտող նյութերի շարքին։ Կապարի լայն կիրառումն աշխարհի շատ մասերում հանգեցրել է բնապահպանական և առողջապահական լուրջ խնդիրների։

Շրջակա միջավայրի աղտոտման կարևոր աղբյուրներից են, մասնավորապես, կապարի երկրորդային հումքի արդյունահանումը, հալումը, արդյունաբերական արտադրությունը և վերամշակումը։ Որոշ երկրներում դեռևս շարունակվում է կապար պարունակող ներկերի և էթիլացված բենզինի կիրառումը։ Բենզինը մշակման ընթացքում հարստացնում են կապարով, քանի որ այն նպաստում է մարտկոցի լավ աշխատանքին։ 70-80-ական թվականներին այդ խնդիրը սկսվեց շոշափվել ամբողջ աշխարհում։ Նկատի ունենալով այն, որ կապարը լուրջ հետևանքներ է ունենում մարդու առողջության, բնական միջավայրի և կենդանական աշխարհի վրա, որոշվեց դադարեցնել բենզինը կապարով հարստացնելու գործընթացը։

Հայաստանի կառավարությունը 2000 թվականին որոշում կայացրեց հանրապետություն ներմուծել միայն կապար չպարունակող բենզին։ Կապարն ամենից շատ օգտագործվում է շարժիչային փոխադրամիջոցների համար կապարաթթվային մարտկոցների արտադրությունում։ Այն կիրառվում է նաև այնպիսի ապրանքների արտադրությունում, ինչպիսիք են գունանյութերը, ներկանյութերը, գունավոր ապակին, բյուրեղապակյա սպասքը, ռազմական տեխնիկան, կերամիկական ջնարակը, զոդանյութերը, ոսկերչական իրերը, խաղալիքները, որոշ կոսմետիկական միջոցներ և այլն։

Խմելու ջուրը, որը հոսում է կապարե խողովակների կամ կապար պարունակող զոդանյութով եռակցված խողովակների միջով, նույնպես կարող է պարունակել կապար։

Աղյուսակում բերված է բնության մեջ կապարի տարածվածության որոշ պարամետրեր ըստ Ա. Պ. Վինոգրադովի։

Տեսակներ	Երկնաքարեր	Դունիտ	Բազալտ	Դիորիտ	Գրանիտ	Կավ	Երկրի ընդերքը
Պարունակությունը, կշիռ %	2×10−5	1×10−5	8×10−4	1,5×10−3	2×10−3	2×10−3	1,6×10−3

Օբեկտներ	Կենդանի նյութ Երկիր	Լիտոսֆերա	Հող	Բույսեր ( մոխիր)	Ջուր օվկիանոսներ (մգ/լ)
Պարունակությունը, կշիռ %	5×10−5	0,0016	0,001	0,001	0,00003

Կապար պարունակող գունանյութերը, թեև ավելի փոքր քանակությամբ, շարունակվում են օգտագործվել ներկերի արտադրությունում։ Դրանք մտնում են հակակոռոզիական (հակաքայքայիչ) ծածկույթների բաղադրությունում և ունեն հիմնականում ոչ թե դեկորատիվ, այլ պաշտպանական նշանակություն։ Կապարը լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրական մալուխների, թթուների մղման խողովակների, քիմիական լաբորատորիաների կոյուղատարների արտադրության, քիմիական սարքավորումների ներքին մակերեսների կապարապատման համար։ Կապարը, գամմա ճառագայթները հեշտությամբ կլանելու հատկության շնորհիվ, օգտագործվում է որպես պաշտպանիչ միջոց՝ ռադիոակտիվ նյութերի և ռենտգենյան ճառագայթների հետ աշխատանքների ժամանակ։

Կապարը Հայաստանում

Հայաստանում «Հայ կանայք հանուն առողջության և առողջ շրջակա միջավայրի» ՀԿ-ի կողմից նմուշառված 68 խաղալիքի մոտ 20 % -ը պարունակում է առնվազն 1 ծանր մետաղ, որի խտությունը գերազանցում է սահմանային թույլատրելի խտությունը։ Ամենից հաճախ հանդիպող խնդիրներից է խաղալիքներում կապարի բարձր պարունակությունը։ Հողում, որի վրա քայլում են երեխաները, կապարի թույլատրելի խտությունը 32 մգ/կգ է, իսկ ստուգված մանկական խաղալիքներում, որոնք երեխաները հաճախ կարող են տանել բերանը, այն տատանվել է 32 - 12140 մգ/կգ սահմաններում, այսինքն՝ մոտ 350 անգամ գերազանցել է թույլատրելի խտությունը։ Թունավոր մետաղներ պարունակող խաղալիքների մեծ մասն արտադրված է եղել Չինաստանում։

կապարից պատրաստված խողովակներ

Ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա

Կապարով շրջակա միջավայրի աղտոտման հսկայական աղբյուր են համարվում կենցաղային կոշտ թափոնների աղբավայրերը։ Այդտեղ կարելի է հանդիպել մաշված կապարաթթվային մարտկոցների, մալուխների, ծածկույթների (որոնք արտադրվել են հատկապես վերջին տասնամյակների ընթացքում), բյուրեղապակյա, կապարային ապակուց պատրաստված իրերի, ջնարակված կերամիկայի, կապարի խառնուրդով զոդված արտադրանքների, այդ թվում՝ թիթեղյա տարաների, որոշ ռետինե արտադրանքների։ Աղբի վերամշակված արտադրանքներում կապարի պարունակությունը հարյուրից մինչև հազար անգամ գերազանցում է հողում կապարի պարունակությունը։

Հողում կապարի բարձր խտություններ հայտնաբերվում են այն քաղաքներում, որտեղ գործում են կապարի ձուլման, կապար պարունակող մարտկոցների կամ ապակու արտադրություններ։ Կապարի բարձր պարունակություն նկատվում է արմատավոր բույսերում և այլ բուսական ծագման մթերքներում, որոնք աճում են արտադրական տարածքների հարևանությամբ տեղակայված հողատարածքներում և ճանապարհների եզրերին։

Ազդեցությունը մարդու առողջության վրա

Կապարե աղյուսներ, որոնք պաշտպանում են ռադիոակտիվ ճառագայթումից

Հալված կապար

Կապարն, ըստ կենդանի օրգանիզմների վրա ունեցած ազդեցության, պատկանում է խիստ վտանգավոր նյութերի թվին, այսինքն՝ կապարի անվտանգ չափաքանակ գոյություն չունի։ Այն մարդու օրգանիզմ թափանցում է կերակրափողի, շնչուղիների, մաշկի միջոցով և աստիճանաբար կուտակվում օրգանիզմում։ Մարդու առողջության համար կապարի վտանգավորությունը որոշվում է վերջինիս թունայնությամբ և օրգանիզմում կուտակվելու հատկությամբ։

Կապարի տարբեր միացությունների թունայնությունը տարբեր է։ Մթնոլորտային օդի միջոցով մարդու օրգանիզմ թափանցում է կապարի փոքր քանակություն, ընդամենը 1-2%, որի մեծ մասը ներծծվում է մարդու օրգանիզմում։ Կապարով աղտոտված հողը համարվում է պարենային հումքի և մարդու, հատկապես՝ երեխաների օրգանիզմ կապարի ուղղակիորեն ներթափանցման աղբյուր։ Պարենային հումքի և սննդամթերքի մեջ կապարը կարող է մուտք գործել հողի, ջրի, օդի, գյուղատնտեսական կենդանիների կերի միջոցով։

Կապարի առավել բարձր խտություններ հայտնաբերվում են թիթեղյա տարայով պահածոներում, թարմ և սառեցված ձկնեղենի, ցորենի թեփի, ժելատինի, խեցեմորթների մեջ և այլն։ Կապարը թունավոր է և վտանգավոր նրանով, որ, անցնելով օրգանիզմ, ոչ թե քայքայվում է, այլ՝ կուտակվում։ Այն կարող է ժամանակ առ ժամանակ թափանցել արյան մեջ ու առաջ բերել կապարային հիվանդություններ։ Կապարի ազդեցության նկատմամբ առավել զգայուն է նախադպրոցական տարիքի երեխաների օրգանիզմը, քանի որ նրանց նյարդային համակարգը գտնվում է ձևավորման փուլում։

Երեխաների առողջության վրա կապարի ազդեցության հիմնական ցուցանիշն արյան մեջ դրա քանակն է, ընդ որում, մշտապես վերանայվում է արյան մեջ կապարի նորմատիվային պարունակությունը։ Մի շարք խոշոր ազգային և միջազգային ծրագրերի արդյունքներով հաստատվել է, որ, երեխայի արյան մեջ կապարի խտությունն ավելացնելով 10 - ից մինչև 20 մկգ/gլ, նվազում է մտավոր զարգացման գործակիցը (IQ)։

Կապարային թունավորում

Կապարային թունավորումն առաջացնում է ագրեսիվություն, թերզարգացվածություն, ցրվածություն, գերակտիվություն, վարքագծի փոփոխություններ, լսողության նվազեցում։ Բարձր չափաքանակներով թունավորումն առաջացնում է մտավոր հետամնացություն, թմբիր (կոմա), ցնցումներ և նույնիսկ՝ մահ։

Մեծահասակների առողջության վրա կապարի վնասակար հետևանքներից են արյան ճնշման բարձրացումը, նյարդային և վերարտադրողական համակարգերի, լյարդի և երիկամների գործառույթների խանգարումը։ Արյան մեջ կապարի բարձր պարունակությունը հատկապես վտանգավոր է հղի կանանց համար, քանի որ կապարն ազատ անցնում է ընկերքի մեջ՝ թունավոր ազդեցություն ունենալով պտղի վրա։

Կապարի բարձր քանակները հղի կանանց մոտ կարող են վիժումների, պտղի մահվան, վաղաժամ ծննդաբերության և ծնվելու պահին ցածր քաշի և այլ թերությունների պատճառ դառնալ։

Կապարի արտադրությունը աշխարհում

Կապարի, ցինկի. աղբյուրները աշխարհում՝ USGS

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ
• Անագ
• Կապարի օքսիդներ

Գրականություն

• Keisch, B.; Feller, R. L.; Levine, A. S.; Edwards, R. R. (1967). «Dating and Authenticating Works of Art by Measurement of Natural Alpha Emitters». Science. 155 (3767): 1238–1242. Bibcode:1967Sci...155.1238K. doi:10.1126/science.155.3767.1238. PMID 17847535.
• Keisch, B (1968). «Dating Works of Art Through their Natural Radioactivity: Improvements and Applications». Science. 160 (3826): 413–415. Bibcode:1968Sci...160..413K. doi:10.1126/science.160.3826.413. PMID 17740234.
• Keisch, B (1968). «Discriminating Radioactivity Measurements of Lead: New Tool for Authentication». Curator. 11 (1): 41–52. doi:10.1111/j.2151-6952.1968.tb00884.x.
• Casas, Jose S.; Sordo, Jose, eds. (2006). Lead Chemistry, Analytical Aspects. Environmental Impacts and Health Effects. Elsevier. ISBN 0-444-52945-4.

Արտաքին հղումներ

• Chemistry in its element podcast (MP3) from the Royal Society of Chemistry's Chemistry World։ Lead
• Lead at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Lead-Free Wheels Արխիվացված 2010-08-30 Wayback Machine
• National Lead Free Wheel Weight Initiative| Waste Minimization|Wastes|US EPA
• CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards - Lead

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 5, էջ 250)։