鉛

外見
	銀白色;
一般特性
名称, 記号, 番号	鉛, Pb, 82
分類	卑金属
族, 周期, ブロック	14, 6, p
原子量	207.2
電子配置	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
電子殻	2, 8, 18, 32, 18, 4（画像）
物理特性
相	固体
密度（室温付近）	11.34 g/cm3
融点での液体密度	10.66 g/cm3
融点	600.61 K, 327.46 °C, 621.43 °F
沸点	2022 K, 1749 °C, 3180 °F
融解熱	4.77 kJ/mol
蒸発熱	179.5 kJ/mol
熱容量	(25 °C) 26.650 J/(mol·K)
蒸気圧
原子特性
酸化数	4, 2（両性酸化物）
電気陰性度	2.33（ポーリングの値）
イオン化エネルギー	第1： 715.6 kJ/mol
	第2： 1450.5 kJ/mol
	第3： 3081.5 kJ/mol
原子半径	175 pm
共有結合半径	146 ± 5 pm
ファンデルワールス半径	202 pm
その他
結晶構造	面心立方
磁性	反磁性
電気抵抗率	(20 °C) 208 nΩ⋅m
熱伝導率	(300 K) 35.3 W/(m⋅K)
熱膨張率	(25 °C) 28.9 μm/(m⋅K)
ヤング率	16 GPa
剛性率	5.6 GPa
体積弾性率	46 GPa
ポアソン比	0.44
モース硬度	1.5
ブリネル硬度	38.3 MPa
CAS登録番号	7439-92-1
主な同位体
	詳細は鉛の同位体を参照
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鉛（なまり、英: lead、羅: plumbum、独: blei）は原子番号が82の金属元素で、元素記号は Pb である。

特徴

炭素族元素の1つ。分子量は約207.19、比重は11.34である。錆で覆われた表面は鉛色と呼ばれる青灰色となる。元素記号はラテン語での名称 plumbum に由来する。人類の文明とともに広く使われてきた代表的な重金属である。主に、硫化物である方鉛鉱として産出する。

西洋占星術や錬金術などの神秘主義哲学では土星を象徴するが、これは（錆を生じて）黒く重い鉛が、肉眼で確認できる惑星のなかで最も暗く動きの遅い土星と相似していると考えられたためである。また、魂の牢獄としての肉体、老化、鈍さなども象徴する。

同位体

詳細は「鉛の同位体」を参照

全元素中で最も質量数の大きい安定同位体として ²⁰⁹Bi が挙げられることが多いが、厳密には安定同位体ではないため、²⁰⁸Pb がその地位を占めている。また、ウランやトリウムなどの放射性物質が壊変すると、最終的には鉛の同位体を生じる。このとき、元になった元素により最終的に生成する同位体が異なるため(崩壊系列を参照)、鉛の同位体組成は産地ごとに特徴を持つ。これを利用して、出土品や汚染物質の起源を推定することができる。

性質

比較的錆びやすく、すぐに黒ずむが、酸化とともに表面に酸化皮膜が形成されるため、腐食が内部に進みにくい。また、多くの無機塩が水に不溶であるため水中でも腐蝕されにくい。

ハロゲンおよびカルコゲンなどと加熱により直接反応して化合物を生成する。希塩酸および希硫酸とは表面に難溶性塩を生じて反応しにくいが、硝酸とは容易に反応する。酢酸イオンとの親和力が比較的強く、空気の存在下酢酸水溶液にも溶解して酢酸鉛を生成する^[1]。

2 Pb + 4 CH₃COOH + O₂ → 2 Pb(CH₃COO)₂ + 2 H₂O

軟らかい金属で紙などに擦り付けると文字が書けるため、古代ローマ人は羊皮紙に鉛で線および文字を書き、これが鉛筆 (lead pencil) の名称の起源となった^[2]。

低融点で柔らかく加工しやすいこと、高比重であること、比較的製錬が容易であることなどから、古代から広く利用されてきた。しかし、生物に対して蓄積性があるために近年は利用が避けられる傾向が強い。

天然における存在

地殻中における含有率は8 ppmと推定されており^[3]、決して多くはないが硫化鉱として広く存在し、採掘および製錬が比較的容易なことから亜鉛と同様に安価な金属である。

単体の自然鉛として存在することは稀であり、硫化物の方鉛鉱として広く分布し、黒鉱鉱床など銅、亜鉛などと共存することが多い。また方鉛鉱が酸化した硫酸鉛鉱、炭酸塩である白鉛鉱、クロム酸塩である紅鉛鉱なども産出する。また火成岩中、特に花崗岩に微量含まれ、イオン半径が近い長石中のカリウムを置換している^[4]。

製錬

原料は方鉛鉱が最も重要であり、焙焼工程および還元を経て粗鉛が取り出され、ついで湿式法または乾式法により精錬される^[2]。まず選鉱により純度を高めた方鉛鉱を焙焼により酸化鉛とし、ついでコークスにより還元して粗鉛を得る。

2 PbS + 3 O₂ → 2 PbO + 2 SO₂

PbO + C → Pb + CO

PbO + CO → Pb + CO₂

また直接製錬法では、焙焼により一部を酸化鉛とし、これを残りの硫化鉛と反応させるもので、エネルギー的に有利な反応であるが選鉱の度合いを高める必要がある。

2 PbO + PbS → 3 Pb + SO₂

湿式法

湿式法は電解精錬によるもので、電解液にヘキサフルオロケイ酸水溶液、陽極に粗鉛、陰極に純鉛を使用して電気分解を行う。鉛よりイオン化傾向が小さいヒ素、アンチモン、ビスマス、銅、銀、金などの不純物はスライム状の陽極泥として沈殿する。

Pb → Pb²⁺ + 2 e^-（陽極）

Pb²⁺ + 2 e^- → Pb（陰極）

酸化還元電位の接近している不純物であるスズは電解精錬では分離しにくいため、鎔融状態で水酸化ナトリウムで処理しスズの除去を行う。これにより99.99 %程度の純度の地金が得られる。

乾式法

粗鉛を鎔融状態として脱銅→柔鉛→脱銀→脱亜鉛→脱ビスマス→仕上げ精製の順序による工程で不純物が除去される。

脱銅: 鎔融粗鉛を350 °Cに保つと鎔融鉛に対する溶解度が低い銅が浮上分離する。さらに硫黄を加えて撹拌し、硫化銅として分離する。この工程により銅は0.05-0.005 %まで除去される。
柔鉛: 700-800 °Cで鎔融粗鉛に圧縮空気を吹き込むと、より酸化されやすいスズ、アンチモン、ヒ素が酸化物として浮上分離する。
柔鉛（ハリス法）: 500℃程度の鎔融粗鉛に水酸化ナトリウムを加えて撹拌すると不純物がスズ酸ナトリウム Na₂SnO₃、ヒ酸ナトリウム Na₃AsO₄、アンチモン酸ナトリウム NaSbO₃ になり分離される。
脱銀（パークス法）: 450-520 °Cに保った鎔融粗鉛に少量の亜鉛を加え撹拌した後、340 °Cに冷却すると、金および銀は亜鉛と金属間化合物を生成し、これは鎔融鉛に対する溶解度が極めて低いため浮上分離する。この工程により銀は0.0001 %まで除去される。鎔融鉛中に0.5 %程度残存する亜鉛は空気または塩素で酸化され除去される。
脱ビスマス: 鎔融粗鉛に少量のマグネシウムおよびカルシウムを加えるとビスマスはこれらの元素と金属間化合物 CaMg₂Bi₂ を生成し浮上分離する。この工程によりビスマスは0.002 %まで除去される。

用途

鉛の現在の用途は、鉛蓄電池の電極、金属の快削性向上のための合金成分、鉛ガラス(光学レンズやクリスタルガラス)、美術工芸品、防音・制振シート、銃弾、電子材料(チタン酸鉛)などである。また、金属の中では比較的比重が大きいので放射線遮蔽材として鉛ガラスや鉛シートなどの形で用いられる。例えば核戦争を想定した戦車の内壁や、X線撮影施設の窓ガラス、ブラウン管用ガラスには鉛が含まれている。

また、釣りなどでおもり（シンカー）としても用いられている。近年鉛に代わるおもりの素材としてタングステンなどの導入が進められているが、加工のしやすさやコストの面から、未だに鉛の需要は根強い。灯油やホワイトガソリンなどの液体燃料を加圧・気化して燃焼させるポータブルストーブやブロートーチ、ランタンでは、気密性と耐熱性の高さから継ぎ目のガスケットに現在でも鉛が用いられる。また、路面表示用白色塗料としても利用されている。

水道管やはんだ、顔料についても大量に利用されていたが、鉛を用いないものへの置き換えが進められている。この事情については無鉛化の項目も参照のこと。

毒性

鉛化合物は、無機化合物は水に溶けにくいものが多いため急性中毒を起こす事は稀だが、テトラエチル鉛のような脂溶性の有機物質は細胞膜を通過して直接取り込まれるため、非常に危険である。長期的に見た場合、鉛は自然な状態の食物にも僅かに含まれるため常時摂取されており、一定量ならば尿中などに排泄されるので鉛に対して必要以上に神経質になる必要は無いとされる。しかし、有機化合物を摂取してしまったり、排泄を上回る鉛を長期間摂取すると体内に蓄積されて毒性を持つ。

生物に対する毒性としては、体表^[要出典]や消化器官に対する曝露（接触・定着）により腹痛・嘔吐・伸筋麻痺・感覚異常症など様々な中毒症状を起こすほか、血液に作用すると溶血性貧血・ヘム合成系障害・免疫系の抑制・腎臓への影響なども引き起こす。遺伝毒性も報告されている。主に呼吸器系からの吸引と、水溶性の鉛化合物の消化器系からの吸収によって体内に入り、骨に最も多く定着する。生体に取り込まれた鉛の生物学的な半減期は資料によって異なるが、一例として生体全体で5年、骨に注目すると10年という値が示されている。呼吸器からの吸引に対しては、鉛を扱う工場や、鉛を含む塗料や顔料を扱う作業などに多く、職業病としての側面がある^[5]^[6]^[7]。

本項目については、鉛中毒の項目も参照のこと。

鉛中毒の歴史

鉛が原因でもたらされる鉛疝痛に関する最初の記述は、古代ギリシャのヒポクラテスによってなされている^[8]。古代ローマ時代は膨大な量の鉛が生産され、陶磁器の上薬、料理器具、配管などにも使われていたために、ローマ人には死産、奇形、脳障害といった鉛中毒が普通に見られたと言われていた。しかしこの件は^[8]、現在では俗説扱いされている。かつて西洋では鉛は「灰吹き法」など、金・銀・銅などを製錬するための媒介としてもさかんに利用された。このため、鉱毒問題の主要な原因になった^[要出典]。

古代ローマでも、貴族たちが鉛製のコップでワインを飲むのを好んだため、鉛中毒者が続出したといわれる^[8]。17世紀ごろから、ワインによる鉛中毒が論じられるようになってきたが、当時はワインを甘くする目的で、鉛の白い酸化物が添加されていた^[9]。例えば、ワインを愛飲していたベートーヴェンの毛髪からは、後の調査によって通常の100倍近い量の鉛が検出されたことから、その晩年にほぼ耳が聴こえなくなってしまった原因として、現在では鉛中毒が有力視されている^[10]。

また、鉛ガラスを指でこすって奏でる楽器アルモニカが大流行した際には、原因不明の神経障害や痙攣、早産、謎の死などが続出したため、その楽器が警察によって使用禁止されたという歴史がある^[要出典]が、現代でも楽器からの経皮摂取が原因であるかどうかは解明されていない。しかし、一般にガラスの成分であるケイ酸塩化合物は、アルカリ金属塩の場合を除けば非常に溶解度が小さいため、接触しただけで問題となる量の鉛溶出が起こるとするには非常に無理がある。

鉛害問題の対策

鉛害問題の対策として、次のような例がある。

鉛とスズの合金としてはんだが知られ、低融点などの利点を持つため、古くから金属同士の接合に多用されてきた。電気回路の組み立てなどにもはんだは多用されてきたが、近年では鉛を含まない「鉛フリーはんだ」に置き換えられつつある。
欧州連合 (EU) では、RoHS 指令により、2006年7月1日以降、高温溶融はんだなどの例外を除き、電気・電子製品への鉛の使用が原則として禁止された。このため、日本のメーカーでも鉛を含有しない部材の使用を原則としつつあるが、代替ハンダの強度不足・融点上昇の問題に起因する電気製品の製造不良が問題となっている。
ガソリンのオクタン価向上及び吸排気バルブと周辺部品の保護にテトラエチル鉛 (C₂H₅)₄Pb が添加されていたが、排気中に鉛が含まれてしまうことから汚染源となって問題視された。現在では鉛を含まない添加剤によるオクタン価向上策が選択されるようになり、日本など先進諸国では法的規制により有鉛ガソリンは使われなくなった。しかし日本自動車工業会^[11]によると、およそ50か国で有鉛ガソリンの使用が認められており、今なお有鉛ガソリンの問題は終結していない。また、航空機のレシプロエンジンにも有鉛ガソリン（Avgas）が多用されている。
鉛は、狩猟やクレー射撃に使われる散弾（多数の小さな金属粒を飛ばすタイプの銃に使われる銃弾。単体の金属弾であるライフル弾やスラッグ弾と比べると、威力は劣るが、高い命中精度を要求されないという利点がある）にも使われてきた。しかし鉛散弾は環境中に鉛の粒をばらまくものであり、土壌汚染を引きこしたり（クレー射撃の場合）、鉛散弾を打ち込まれて死んだ上で放置された動物や鳥の死体を食べた鳥獣が鉛中毒を引き起こすなどしたため（狩猟の場合）、威力は劣るが汚染の少ない鉄、銅散弾への切り替えが進められている。また、自衛隊の射撃場等弾頭部が地中に残りやすい箇所に隣接する河川等で高濃度の鉛の成分が検出される事も多く、近年では廃弾の回収や射場の改修工事などで周辺に鉛による被害が出ないように対策されている事もある。
鉛製水道管については、2005年7月時点の厚生労働省調査で約547万世帯に残っているが、本管から分かれた引き込み管については、水道メーターを除き個人の所有とされていることから交換費用は自己負担となり、交換は進んでいない。
安価な鋳造のペンダント、メダル、バッジ、ネックレスなどのアクセサリーには、低融点・低価格であることから鉛を含む錫合金(ホワイトメタルと通称される)が用いられる場合がある^[12]。また、金属小物のベースに使われる黄銅には切削性を良くする目的で鉛が添加されているものがある。^[13]近年、先進国では鉛への規制が強くなり上記のような素材は利用される事が少なくなったが、安価な輸入玩具にはいまだ利用されている場合があり、これらを子供が口に含んだりすることで健康被害が起こる可能性が指摘されている。

化合物

Category:鉛の化合物も参照。

酸化物

一酸化鉛 (PbO)
二酸化鉛 (PbO₂)
四酸化三鉛 (Pb₃O₄) - 赤色顔料・鉛丹（光明丹）として使用される
クロム酸鉛 (PbCrO₄) - 黄色顔料・黄鉛（クロムイエロー）として使用される
チタン酸ジルコン酸鉛 (Pb(Zr_x, Ti_1-x)O₃) - 代表的な圧電材料

その他

アジ化鉛 (Pb(N₃)₂)
酢酸鉛(II) (Pb(OCOCH₃)₂)
酢酸鉛(IV) (Pb(OCOCH₃)₄)
テトラエチル鉛 ((C₂H₅)₄Pb)
砒酸鉛 (Pb₂As₂O₇)
塩化鉛 (PbCl₂, PbCl₄)

参考文献

^ 『化学大辞典』　共立出版、1993年
^ ^a ^b 西川精一　『新版金属工学入門』　アグネ技術センター、2001年
^ Taylor & McLennan, 1985
^ 松井義人、一国雅巳訳　『メイスン一般地球化学』　岩波書店、1970年
^ 「医学大辞典第18版」南山堂、2004年、1540頁
^ 化学物質安全性(ハザード)評価シート酸化鉛
^ 環境保健クライテリア　165 無機鉛（国立医薬品食品衛生研究所による日本語抄訳）
^ ^a ^b ^c Hernberg S. Lead poisoning in a historical perspective. Am J Ind Med. 2000;38:244-54.
^ Pearce JM. Burton's line in lead poisoning. Eur Neurol. 2007;57:118-9.
^ 2001年10月放送日本テレビ「特命リサーチ200X」ベ－ト－ヴェンの謎の死亡原因を調査せよ！
^ 社団法人日本自動車工業会による2002年12月19日発表のニュースリリース
^ http://www.mhlw.go.jp/shingi/2007/02/s0216-5.html 鉛含有金属製アクセサリー類等の安全対策に関する検討会報告書について
^ 株式会社大王製作所の「鉛を含む有害物質への取組」より

外部リンク

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[daijiten-1] 『化学大辞典』　共立出版、1993年

[nishikawa-2] 西川精一　『新版金属工学入門』　アグネ技術センター、2001年

[3] Taylor & McLennan, 1985

[mason-4] 松井義人、一国雅巳訳　『メイスン一般地球化学』　岩波書店、1970年

[5] 「医学大辞典第18版」南山堂、2004年、1540頁

[CERIJP_PB-6] 化学物質安全性(ハザード)評価シート酸化鉛

[7] 環境保健クライテリア　165 無機鉛（国立医薬品食品衛生研究所による日本語抄訳）

[Hernberg-8] Hernberg S. Lead poisoning in a historical perspective. Am J Ind Med. 2000;38:244-54.

[Pearce-9] Pearce JM. Burton's line in lead poisoning. Eur Neurol. 2007;57:118-9.

[10] 2001年10月放送日本テレビ「特命リサーチ200X」ベ－ト－ヴェンの謎の死亡原因を調査せよ！

[11] 社団法人日本自動車工業会による2002年12月19日発表のニュースリリース

[12] ttp://www.mhlw.go.jp/shingi/2007/02/s0216-5.html 鉛含有金属製アクセサリー類等の安全対策に関する検討会報告書について

[13] 株式会社大王製作所の「鉛を含む有害物質への取組」より

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表話編歴鉛の化合物
二元化合物	PbBr₂ PbC₂ PbCl₂ PbCl₄ PbF₂ PbF₄ PbH₄ PbI₂ Pb(N₃)₂ PbO PbO₂ Pb₃O₄ PbS PbS₂ PbSe PbTe
三元化合物	Pb₃(AsO₄)₂ Pb(CH₃)₄ Pb(C₂H₅)₄ Pb(C₅H₅)₂ Pb(CN)₂ PbCO₃ PbCrO₄ PbCr₂O₇ Pb(NO₃)₂ Pb(OH)₂ Pb(OH)₄ PbSO₄ PbTiO₃
四元・五元化合物	Pb(CH₃COO)₂ Pb(CH₃COO)₄ PbHAsO₄ Pb(OCN)₂ Pb(SCN)₂ Pb(SCN)₄
カテゴリ

特徴

同位体

性質

天然における存在

製錬

湿式法

乾式法

用途

毒性

鉛中毒の歴史

鉛害問題の対策

化合物

酸化物

その他

参考文献

関連項目

外部リンク