大“铅”世界

文章转载自“地球杂志”

铬铅矿

铅是一种金属元素，元素符号Pb，原子序数82，是原子量最大的非放射性元素。是一种比绝大多数材料密度都大的金属。

我们看到的铅块通常呈现灰褐色。其实，铅原本的颜色为青白色，在空气中表面很快会被一层暗灰色的碱式碳酸铅薄膜覆盖。

铅的晶体结构为立方晶格。铅的密度大、硬度小、熔点低、沸点高，耐腐蚀，具有延展性，对电和热的传导性能差，可以吸收放射线。

方铅矿

铅的以上优点，再加上铅矿较低的获取成本，使它被广泛应用于化工、电缆、蓄电池和放射性防护等工业。

另外，不得不提的一点是铅对人体有毒性，铅是一种会在人体软组织和骨骼中富集的重金属神经毒素，会损害神经系统，产生神经系统相关疾病。

早在7000年前，古埃及《圣经·出埃及记》中就提到了铅。中国古代，不仅炼金术使用的材料中有铅的身影，而且二里头文化的青铜器中已经发现有加入铅的合金材料。在辉煌的青铜器时代里，铅与锡一起构成了青铜中最重要的合金元素。

三星堆青铜面具

图片/李忠东 在自然界中，铅的单质很少，主要将铅和锌、铜等金属同时开采提炼。目前，已知世界上有60多种矿物含铅。方铅矿（PbS硫化铅）是最主要的含铅矿物，其铅含量达86.6%。常见的含铅矿物有白铅矿（PbCO3碳酸铅）、铅矾矿（PbSO4硫酸铅）。除了常见的含铅矿物，还有硫锑铅矿、脆硫锑铅矿、铬铅矿等。下面我们对部分含铅矿物进行简单介绍。1方铅矿（PbS）方铅矿是一种铅的硫化物。晶体常呈立方体的晶形，集合体通常为粒状或致密块状。

方铅矿

方铅矿易溶于硫酸，并且会产生具有臭鸡蛋气味的硫化氢气体。

方铅矿是一种比较常见的矿物，是分布最为广泛的提炼铅的重要矿石矿物。铅和锌具有类似的粒子半径和化学价，因此，在岩层中，方铅矿常和闪锌矿共生。

方铅矿

方铅矿是人类最早开采的矿石之一。古埃及时期，人们使用方铅矿作为化妆品；巴比伦人与古罗马人也从方铅矿中冶炼白银。早在商代前，古人就从方铅矿中提炼铅，并用于青铜器铸造；西周时期制造的铅戈含铅量达99.75%。由于方铅矿中多含有白银，古代也曾大量开采。2白铅矿（PbCO3）白铅矿成分为碳酸铅，呈白色或浅黄、褐色等，金刚光泽。晶体呈板柱状，集合体呈致密块状、钟乳状、皮壳状、土状；和其他碳酸盐矿物有类似的特征，遇盐酸会产生气泡；它是方铅矿在地表经氧化后的次生矿物。在阴极射线照射下，会发出浅蓝绿色荧光。

安大略博物馆藏白铅矿

白铅矿的硬度比较低，仅略大于指甲。但是它具有很高的色散值，堪比钻石。加拿大安大略博物馆藏有一颗896.39克拉的白铅矿，是目前已经发现的质量最大、品质最好的晶体。3硫酸铅矿（PbSO4）又称铅矾，化学成分为硫酸铅，一般为方铅矿被氧化后形成的。纯净的矿物颜色为无色到白色，含有其他元素或杂质时会表现为蓝色、灰色及黄色，晶体通常为透明至半透明。硫酸铅矿的晶体形态一般为板状、短柱状或者锥状，晶体集合体则为颗粒状、块状、钟乳状等。

硫酸铅矿

4铬铅矿（PbCrO4）铬铅矿也被称为赤铅矿，因为最常见的铬铅矿矿物通常呈现红色。其化学成分为铬酸铅，黑色金属铬最早就是在铬酸铅矿物中被发现的。铬铅矿晶体通常为深红色，也可以是桔黄色，具有较强的金刚光泽或玻璃光泽。晶体通常会呈现为长柱状、针状、簇状。因其具有鲜艳的红色，所以人们常常将其用于颜料、油漆、涂料等。一些精美的铬铅矿矿物标本非常受大众喜爱，被人们争相保存收藏。现今发现的最美丽的铬铅矿标本来自澳大利亚塔斯马尼亚，其他著名产地有巴西、美国西南部等。

铬铅矿

5钼铅矿（PbMO4）钼铅矿化学成分为钼酸铅，是排名第二的常见钼矿，仅次于辉钼矿，也是提取金属钼的次要来源。钼铅矿颜色可以为黄色、红色、橙色、褐色、灰色等，具有金刚光泽、油脂光泽。钼铅矿晶体的最显著特征是其形态，通常会表现为细薄的方片状或者倾斜的方板状，也可以是块状或颗粒状集合体。

钼铅矿

当晶体结构中的部分钼被钨替代时，晶体会呈现亮红色。钼铅矿也是一种次生矿物，通常形成于铅钼矿床的氧化带附近。较为著名的优质矿物晶体产地有墨西哥、斯洛文尼亚、中国、美国等。

钼铅矿

接下来的三种矿物钒铅矿、砷铅矿、磷氯铅矿有着千丝万缕的关系，它们都属于磷灰石族矿物。不仅成因相似，都形成于铅矿床的氧化带，而且晶体结构也非常相似。

钒酸根、砷酸根和磷酸根三个酸根离子具有相同的负电荷，都是-3价，而且离子大小也基本相同，在晶体结构中的钒（V）、砷（As）、磷（P）可以互相置换或者替代。它们三者可以形成固溶体系列。

当矿物中所含有的钒、砷和磷数量发生变化，其颜色、比重等物理性质也会逐渐发生一些变化，但晶型会基本保持不变。作为固溶体的三个端员，最显著的区别就是肉眼可见的颜色，钒铅矿常为橘红色，砷铅矿表现为黄色，磷氯铅矿则大多为翠绿色。6钒铅矿（Pb5(VO4)3Cl）是铅的钒酸盐氯化物，颜色主要为红色、黄色、褐色，具有松脂光泽或者金刚光泽。矿物晶体多表现为六方长柱状、六方短柱状等，有时柱状体会表现为空心状。集合体则一般为晶簇状、球状等。这种矿物非常稀少，主要分布于铅矿的氧化带。

钒铅矿

钒铅矿是重要的提炼钒和铅的矿石原料。质量最好的矿物晶体标本主要来自巴西米纳斯吉拉斯州、纳米比亚楚梅布、墨西哥、摩洛哥等地。

钒铅矿7磷氯铅矿（Pb5(PO4)Cl）是一种铅的磷酸盐氯化物，因其鲜艳明亮的草绿色而受到人们喜爱。磷氯铅矿

除了绿色还有黄色、灰色、褐色等。晶体通常表现为顶部凹陷甚至中空的六方柱结构，也可以呈现为六方柱状、球状、针状、葡萄状，有些还可以为蛹形柱体、肾状集合体、晶簇状集合体等。

精美的矿物标本产地主要有澳大利亚、西班牙、墨西哥、英国等。

磷氯铅矿

8砷铅矿（Pb5(AsO4)3Cl）砷铅矿的名称来源于希腊语，意为“模仿者”，因砷铅矿与磷氯铅矿很相似，而且晚于磷氯铅矿被发现，于是人们就认为砷铅矿模仿磷氯铅矿。纯净的砷铅矿为无色透明，而常见的矿物颜色有黄色、橙色、褐色等，有时也会呈现绿色、灰色。

砷铅矿

砷铅矿属于六方晶系，典型晶体呈六方柱状，也会呈板状、贝壳状、双锥状、针状，集合体会表现为葡萄状、肾状。砷铅矿易熔，在熔化过程中并会释放强烈的大蒜味。优质的砷铅矿矿物标本主要产自墨西哥奇瓦瓦、德国、澳大利亚等。9车轮矿（CuPbSbS3）车轮矿是一种铅铜锑的硫化物。其晶体颜色与前面提到的都不太一样，更像是真正的金属铅化物，表现为钢灰色至铅灰色，常带有烟褐锖色。晶体会呈现短柱状或板状，集合体呈粒状或块状。

车轮矿

通常见到的晶体常会出现贯穿十字双晶，表现为轮式结构，所以中文名车轮矿。而其英文名bournonite是以法国矿物学家德布胡侬（J.L.de Bournon）命名的。

车轮矿在加热时容易熔化，而且易溶于硫酸并形成绿色溶液。车轮矿产量稀少但分布较为广泛，主要产于中温热液矿脉中。

以上含铅矿物的色彩已经非常丰富了，但好像唯独没有见到蓝色，这里就再介绍几个铅含量非常少的矿物。

10银铜氯铅矿（AgPb3Cu3(OH)6Cl7）

该矿物因呈现靛蓝至普鲁士蓝而闻名。其英文名为Boleite，因产自墨西哥的保雷奥（Boleo）而得名。

11青铅矿（PbCu(SO4)(OH)2）

青铅矿英文名为Linarite，是19世纪发现于西班牙的利纳雷斯（Linares）的一种矿物，所以用该城市名命名。

青铅矿颜色通常为深天蓝色，条痕浅蓝色。晶体一般表现为柱状或薄板状，常呈双晶产出。是铅铜硫化物矿床的次生产物，常与白铅矿、孔雀石等铜铅矿物伴生。如果将其放入稀盐酸会发白，对其持续加热时会发出爆裂声并变黑。

青铅矿

除了以上介绍的这些含铅矿物，还有一些其他矿物，比如：

脆硫锑铅矿（Pb5FeSb6S11），一种硫盐矿物，呈铅灰色，金属光泽，非常柔软。经常以块状和羽毛状集合体产出，由于晶体形态呈柱状或针状或纤维状，所以有“羽毛矿”之称。将其加热后极易熔化。

脆硫锑铅矿

硫锑铅矿（Pb5Sb4S11），为纤维状或者毡状集合体。分布广但产量稀少。

辉锑铅矿（Pb9Sb22S42）为一种铅锡硫化物，晶体呈细长柱状，柱面有纵纹，集合体呈块状、纤维状等。

砷铜铅矿（PbCu(AsO4)(OH)），颜色有绿色、橄榄绿色、灰绿色。条痕白色。玻璃光泽。半透明。世界著名产地有纳米比亚、美国、澳大利亚等。

角铅矿（Pb2(CO3)Cl2），为铅矿床氧化带的次生矿物，常与白铅矿、铝矾矿共生。在1840年因无色有毒的气体——光气（COCl2）而得名，因其所含元素相似。

黄铅矿（Pb2(SO4)O），最初于1832年被发现于英国拉纳克郡，故以此地命名。它呈白色或浅绿色，属于针状单斜晶体。

在以上含铅矿物中，除了方铅矿之外，其他含铅矿物铅元素含量都非常少，利用价值也不高，但是它们的晶体形态、外观色彩、组合结构样样都各有特色，可以说是真正的大“铅”世界，无奇不有了。