સીસાની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા
સીસું, રાસાયણિક પ્રતીક Pb (લેટિન પ્લમ્બમ પરથી) અને અણુ ક્રમાંક 82 દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, તે એક ભારે ધાતુ છે જે તેના વિશિષ્ટ ગુણધર્મો માટે જાણીતી છે. ધાતુ હોવા છતાં, તે સામાન્ય પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓમાં પ્રમાણમાં ઓછી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા દર્શાવે છે, મુખ્યત્વે રક્ષણાત્મક સપાટી સ્તરોની રચનાને કારણે.
હવા સાથે પ્રતિક્રિયા
જ્યારે હવાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે સીસું ધીમી ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. તે વાતાવરણીય ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને સીસાના ઓક્સાઇડનું પાતળું, નિસ્તેજ રાખોડી સ્તર બનાવે છે, મુખ્યત્વે લેડ(II) ઓક્સાઇડ (PbO) અથવા લેડ(IV) ઓક્સાઇડ (PbO2). આ ઓક્સાઇડ સ્તર સીસાની ધાતુની સપાટી પર મજબૂત રીતે ચોંટી જાય છે. આ ઘટનાને પેસિવેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જ્યાં રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ સ્તર અંતર્ગત સીસા અને ઓક્સિજન વચ્ચેના વધુ સંપર્કને અટકાવે છે, જેનાથી વ્યાપક કાટ અટકાવે છે. પરિણામે, બલ્ક સીસાની ધાતુ સૂકી કે ભેજવાળી હવામાં સરળતાથી કાટ ખાતી નથી કે ઝડપથી ખવાતી નથી.
પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા
પાણી સાથે સીસાની પ્રતિક્રિયા પણ સામાન્ય રીતે ધીમી હોય છે. શુદ્ધ પાણી સાથે, ખાસ કરીને ઓગળેલા ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં, સીસું લેડ(II) હાઇડ્રોક્સાઇડ, Pb(OH)2, બનાવે છે અને હાઇડ્રોજન ગેસ મુક્ત કરે છે. પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ દર્શાવવામાં આવે છે:
Pb(s) + 2H2O(l) → Pb(OH)2(s) + H2(g)
જોકે, જો પાણીમાં ઓગળેલું ઓક્સિજન હાજર હોય, તો સીસું લેડ(II) ઓક્સાઇડ અથવા લેડ કાર્બોનેટ બનાવી શકે છે, ખાસ કરીને જો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પણ હાજર હોય. કઠિન પાણીમાં, જેમાં ઓગળેલા ખનિજો હોય છે, સપાટી પર અદ્રાવ્ય સીસાના ક્ષાર જેવા કે લેડ કાર્બોનેટ અથવા લેડ સલ્ફેટ બની શકે છે. આ અદ્રાવ્ય સ્તરો અવરોધ તરીકે કાર્ય કરે છે, સીસાની ધાતુને નોંધપાત્ર કાટથી વધુ સુરક્ષિત કરે છે. પાણીના કાટ સામે આ સ્પષ્ટ પ્રતિકાર ઐતિહાસિક રીતે તેના ઝેરીપણાને સંપૂર્ણપણે સમજવામાં આવે તે પહેલાં, પ્રાચીન રોમન જળમાર્ગો અને જૂની ભારતીય પ્લમ્બિંગ સિસ્ટમ્સ જેવા પાણીના વિતરણ માટે પ્લમ્બિંગમાં તેના ઉપયોગ તરફ દોરી ગયું હતું.
એસિડ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા
સીસું એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, પરંતુ પ્રતિક્રિયાની માત્રા એસિડના પ્રકાર અને સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે. હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ (HCl) અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ (H2SO4) જેવા મંદ બિન-ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડ્સ સાથે, સીસું ધીમે ધીમે પ્રતિક્રિયા આપે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે બનતા લેડ ક્લોરાઇડ (PbCl2) અને લેડ સલ્ફેટ (PbSO4) ઓછા દ્રાવ્ય હોય છે અને સીસાની ધાતુની સપાટીને ઝડપથી ઢાંકી દે છે, જેનાથી વધુ એસિડ હુમલો અટકે છે. જોકે, સીસું મંદ નાઈટ્રિક એસિડ (HNO3) સાથે વધુ સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે કારણ કે લેડ(II) નાઈટ્રેટ (Pb(NO3)2) પાણીમાં દ્રાવ્ય છે, અને નાઈટ્રિક એસિડ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે. પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ આગળ વધે છે:
3Pb(s) + 8HNO3(aq) → 3Pb(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)
ઝેરીપણું, કિરણોત્સર્ગીતા અને જ્વલનશીલતા
ઝેરીપણું
સીસું અત્યંત ઝેરી તત્વ છે. તેને સંચિત ઝેર તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, એટલે કે તે શરીરમાંથી સરળતાથી બહાર નીકળતું નથી પરંતુ સમય જતાં મુખ્યત્વે હાડકાં, લોહી અને નરમ પેશીઓમાં એકઠું થાય છે. સીસાના ઓછા સ્તરના સંપર્કમાં આવવાથી પણ નોંધપાત્ર સ્વાસ્થ્ય સમસ્યાઓ થઈ શકે છે, ખાસ કરીને બાળકોમાં, જ્યાં તે ન્યુરોલોજીકલ વિકાસને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે, જ્ઞાનાત્મક કાર્ય ઘટાડી શકે છે અને વિકાસમાં વિલંબ કરી શકે છે. પુખ્ત વયના લોકોમાં, સીસાનું ઝેર કિડનીને નુકસાન, એનિમિયા, હાઈ બ્લડ પ્રેશર અને પ્રજનન સંબંધી સમસ્યાઓ તરફ દોરી શકે છે. ઐતિહાસિક રીતે, સીસાના સંયોજનોનો વ્યાપકપણે પેઇન્ટ (દા.ત., પરંપરાગત ઘરગથ્થુ પેઇન્ટમાં ‘સફેદ’ અથવા સફેદ સીસું), પ્લમ્બિંગ પાઇપ અને કેટલાક પરંપરાગત સૌંદર્ય પ્રસાધનો જેવા ઉત્પાદનોમાં ઉપયોગ થતો હતો. તેની ગંભીર સ્વાસ્થ્ય અસરોને ઓળખીને, ભારતે પેઇન્ટ, ગેસોલિન (જેના કારણે સીસારહિત પેટ્રોલનો વ્યાપક ઉપયોગ થયો) અને ઘણા ઉપભોક્તા ઉત્પાદનો જેવા ઉત્પાદનોમાં સીસા પર પ્રતિબંધ મૂકતા કડક નિયમો લાગુ કર્યા છે. સીસાના સંપર્કના મુખ્ય સ્ત્રોતો હવે ઘણીવાર જૂના ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર અથવા ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાંથી ઉદ્ભવે છે, જોકે લીડ-એસિડ બેટરીનું જવાબદાર રિસાયક્લિંગ (ભારતમાં વાહનો અને ઇન્વર્ટર માં સામાન્ય રીતે જોવા મળે છે) પર્યાવરણીય પ્રદૂષણને રોકવા માટે નિર્ણાયક છે.
કિરણોત્સર્ગીતા
મૂળભૂત સીસું પોતે કિરણોત્સર્ગી નથી. તેના સૌથી સામાન્ય સમસ્થાનિકો, જેમ કે લેડ-204, લેડ-206, લેડ-207 અને લેડ-208, સ્થિર છે. જોકે, સીસાના સમસ્થાનિકો યુરેનિયમ અને થોરિયમ જેવા ઘણા ભારે તત્વોની કિરણોત્સર્ગી ક્ષય શૃંખલાના સ્થિર અંતિમ-ઉત્પાદનો તરીકે વારંવાર જોવા મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, યુરેનિયમ-238 સ્થિર લેડ-206 બનાવવા માટે કિરણોત્સર્ગી ક્ષયની શ્રેણીમાંથી પસાર થાય છે. તેથી, આંતરિક રીતે કિરણોત્સર્ગી ન હોવા છતાં, સીસું કુદરતી રીતે કિરણોત્સર્ગી ખનિજો સાથે સંકળાયેલું મળી શકે છે.
જ્વલનશીલતા
તેના બલ્ક મેટાલિક સ્વરૂપમાં, સીસું બિન-જ્વલનશીલ ગણાય છે. તે સામાન્ય વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓમાં સળગતું નથી અથવા દહનને ટકાવી રાખતું નથી, ભલે તેને તેના ગલનબિંદુ (327.5 °C) સુધી ગરમ કરવામાં આવે. જોકે, અન્ય ઘણી ધાતુઓની જેમ, જ્યારે સીસું ખૂબ મોટી સપાટીના ક્ષેત્રફળવાળા ઝીણા વિભાજિત પાવડર તરીકે હાજર હોય, ત્યારે તે પાયરોફોરિક બની શકે છે, એટલે કે તે ઓરડાના તાપમાને હવામાં સ્વયંભૂ સળગી શકે છે. તમામ વ્યવહારિક હેતુઓ માટે અને તેના સામાન્ય સ્વરૂપો (શીટ્સ, ઇંગોટ્સ, વાયર્સ) માં, સીસું બિન-જ્વલનશીલ ગણાય છે.
એક નોંધપાત્ર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા
સીસાને સંલગ્ન સૌથી દૃષ્ટિગોચર પ્રભાવશાળી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાંની એક લેડ(II) આયોડાઇડ (PbI2) નું અવક્ષેપણ છે, જેને ઘણીવાર “ગોલ્ડન રેઇન” પ્રયોગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પ્રતિક્રિયા દ્રાવ્યતા, અવક્ષેપણ અને સ્ફટિકીકરણના સિદ્ધાંતોને સુંદર રીતે દર્શાવે છે.
આ પ્રતિક્રિયા ત્યારે થાય છે જ્યારે દ્રાવ્ય સીસાના ક્ષારનું જલીય દ્રાવણ, સામાન્ય રીતે લેડ(II) નાઈટ્રેટ (Pb(NO3)2), પોટેશિયમ આયોડાઇડ (KI) જેવા દ્રાવ્ય આયોડાઇડના જલીય દ્રાવણ સાથે મિશ્રિત થાય છે.
પ્રતિક્રિયા માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ છે:
Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) → PbI2(s) + 2KNO3(aq)
બે સ્પષ્ટ દ્રાવણોને મિશ્રિત કરવા પર, લેડ(II) આયોડાઇડનો તેજસ્વી પીળો અવક્ષેપ તરત જ બને છે. જ્યારે આ મિશ્રણને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે લેડ(II) આયોડાઇડ ફરીથી ઓગળી જાય છે, એક સ્પષ્ટ, રંગહીન દ્રાવણ બનાવે છે. જેમ જેમ દ્રાવણને ધીમે ધીમે ઠંડુ થવા દેવામાં આવે છે, તેમ તેમ લેડ(II) આયોડાઇડ ફરીથી સ્ફટિકીકૃત થાય છે, અસંખ્ય ચમકતા, સોનેરી, પ્લેટ જેવા સ્ફટિકો બનાવે છે જે ધીમે ધીમે દ્રાવણમાંથી નીચે પડે છે, જે “સોનેરી વરસાદ” જેવા દેખાય છે. આ આકર્ષક દ્રશ્ય અસર તેને રસાયણ વિજ્ઞાન પ્રયોગશાળાઓમાં લોકપ્રિય પ્રદર્શન બનાવે છે.