Conduzir - Lead


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Chumbo,   82 Pb
Um cubo de metal pequeno cinzento rodeado por três pepitas de metal cinza em frente de um fundo cinzento claro
Propriedades gerais
Pronúncia / L ɛ d / ( LED )
Aparência cinza metálico
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) 207,2 (1)
Conduzem na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Sn

Pb

Fl
táliochumbobismuto
Número atómico ( Z ) 82
Grupo grupo 14 (grupo de carbono)
Período período de 6
Quadra p-bloco
categoria de elemento   de metal de pós-transição
configuração eletrônica [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p dois
Elétrons por shell
2, 8, 18, 32, 18, 4
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido
Ponto de fusão 600,61  K (327,46 ° C, 621,43 ° F)
Ponto de ebulição 2022 K (1749 ° C, 3180 ° F)
Densidade (perto  rt ) 11,34 g / cm 3
quando o líquido (no  pf ) 10,66 g / cm 3
Calor de fusão 4,77  kJ / mol
Calor da vaporização 179,5 kJ / mol
capacidade térmica molar 26,650 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 978 1088 1229 1412 1660 2027
Propriedades atômicas
estados de oxidação -4, -2, -1, 1, 2 , 3, 4 (um  anfotérico óxido)
Eletro-negatividade escala Pauling: 1,87 (+2)
energias de ionização
  • 1: 715,6 kJ / mol
  • 2: 1450,5 kJ / mol
  • 3: 3081,5 kJ / mol
Raio atômico empírica: 175  pm
raio covalente 146 ± 05:00
Van der Waals raio 202 pm
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de chumbo
outras propriedades
Estrutura de cristal encarar-centrado cúbico (FCC)
estrutura cristalina cúbica de face centrada para o chumbo
Velocidade do som haste fina 1.190 m / s (em  RT ) (recozido)
Expansão térmica 28,9? M / (m-K) (a 25 ° C)
Condutividade térmica 35,3 W / (mK)
Resistividade elétrica 208 Nco · m (a 20 ° C)
ordenamento magnético diamagnetic
susceptibilidade magnética -23,0 x 10 -6  cm 3 / mol (a 298 K)
Módulo de Young 16 GPa
módulo de cisalhamento 5,6 GPa
módulo de volume 46 GPa
coeficiente de Poisson 0,44
dureza de Mohs 1.5
dureza Brinell 38-50 MPa
Número CAS 7439-92-1
História
Descoberta no Oriente Médio ( 7000 aC )
Principais isótopos de chumbo
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
204 Pb 1,4% estável
206 Pb 24,1% estável
207 Pb 22,1% estável
208 Pb 52,4% estável
abundância isotópica variam muito dependendo da amostra
| referências

Chumbo é um elemento químico com o símbolo Pb (do latim plumbum ) e número atômico 82. É um metal pesado que é mais denso do que a maioria dos materiais comuns. O chumbo é macio e maleável , e também tem um relativamente baixo ponto de fusão . Quando recém-cortada, o chumbo é prateado com uma pitada de azul; -la mancha para uma cor cinza fosco quando exposto ao ar. Chumbo tem o maior número atómico de qualquer elemento estável e três dos seus isótopos cada concluir uma grande cadeia de decaimento de elementos mais pesados.

O chumbo é um relativamente não reactivo de metal de pós-transição . Seu caráter metálico fraco é ilustrado por sua amphoteric natureza; levam e levam óxidos de reagir com ácidos e bases , e ele tende a formar ligações covalentes . Os compostos de chumbo são normalmente encontrados no 2 estado de oxidação em vez do estado 4 comum com os membros mais leves do grupo de carbono . As excepções são principalmente limitados a organochumbo compostos . Como os membros mais leves do grupo, chumbo tende a ligar-se com si ; ele pode formar cadeias, anéis, e as estruturas poliricas.

O chumbo é facilmente extraída a partir dos seus minérios ; povos pré-históricos na Ásia Ocidental sabia disso . Galena , a principal minério de chumbo, muitas vezes leva a prata , o interesse em que ajudou a iniciar a extração e utilização generalizadas de liderança na Roma antiga . Produção de chumbo diminuíram após a queda de Roma e não atingiu níveis comparáveis até que a Revolução Industrial . Em 2014, a produção global anual de chumbo foi de cerca de dez milhões de toneladas, mais de metade dos quais era de reciclagem. Elevada densidade de chumbo, de baixo ponto de fusão, a ductilidade e inércia em relação à oxidação torná-lo útil. Estas propriedades, juntamente com a sua relativa abundância e baixo custo, resultou no seu uso extensivo em construção, canalização , baterias , balas e tiro , pesos, soldas , pewters , ligas fusíveis , tintas brancas , a gasolina com chumbo , e de proteco de radiao .

No final do século 19, a toxicidade do chumbo foi reconhecido, e seu uso tem sido desde retirados de muitas aplicações. O chumbo é uma toxina que se acumula em tecidos moles e dos ossos, que actua como uma neurotoxina danificar o sistema nervoso e interferindo com a função de enzimas biológicas. É particularmente problemático em crianças: mesmo se os níveis sanguíneos são prontamente normalizada com o tratamento , doenças neurológicas, tais como danos cerebrais e problemas de comportamento, pode resultar.

Propriedades físicas

atômico

Uma vantagem átomo tem 82 electrões , dispostos numa configuração de electrões de [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2 . A soma das primeira e segunda de chumbo energias de ionização -o energia total necessária para remover os dois electrões 6p-é próximo do de estanho , vizinho superior do chumbo no grupo de carbono . Isto é incomum; energias de ionização geralmente caem descer um grupo, como os elétrons exteriores de um elemento tornam-se mais distante do núcleo , e mais protegido por orbitais menores. A semelhança de energias de ionização é causada pela contracção dos lantanídeos diminuição -o no elemento raios de lantânio (número atómico 57) para lutécio (71), e a relativamente pequena raios dos elementos de háfnio (72) em diante. Isto é devido ao mau blindagem do núcleo pelos lantanídeo electrões 4f. A soma das quatro primeiras energias de ionização de chumbo ultrapassa o de estanho, ao contrário do que propriedades periódicas poderia prever. Efeitos relativísticos , que se tornam significativos em átomos mais pesados, contribuem para esse comportamento. Um desses efeitos é o efeito par inerte : os electrões 6s de chumbo tornar-se relutantes em participar na ligação, fazendo com que a distância entre átomos de mais próximas em chumbo cristalino invulgarmente longo.

Grupo de carbono mais leve do chumbo congéneres de forma estável ou metaestáveis allotropes com o tetraedricamente coordenado e ligado covalentemente cúbico diamante estrutura. Os níveis de energia do seu exterior s- e orbitais p são suficientemente perto para permitir a mistura em quatro híbrido sp 3 orbitais. Em vantagem, o efeito par inerte aumenta a separação entre o seu S- e orbitais p, e o intervalo não pode ser superado pela energia que iria ser libertada por ligações adicionais a seguir à hibridação. Em vez de ter uma estrutura cúbica diamante, chumbo forma ligações metálicas em que apenas os p-electrões são deslocalizado e partilhada entre os Pb 2+ iões. Conduzir, por conseguinte, tem um cúbica de face centrada estrutura como o tamanho similar divalentes metais cálcio e estrôncio .

Massa

Chumbo puro tem uma aparência brilhante, prateado com um toque de azul. Além disso, afecta em contacto com o ar húmido e assume uma aparência opaca, a tonalidade dos quais depende das condições prevalecentes. As propriedades características de chumbo incluem alta densidade , maleabilidade, ductilidade, e elevada resistência à corrosão devido à passivação .

Um disco de metais
Uma amostra de chumbo solidificado a partir do estado fundido

Estrutura de chumbo-embalados perto de face centrada cúbico e alta resultado peso atómico em uma densidade de 11,34 g / cm 3 , a qual é maior do que a de metais comuns, tais como ferro (7,87 g / cm 3 ), cobre (8,93 g / cm 3 ), e zinco (7,14 g / cm 3 ). Esta densidade é a origem do idioma para passar por cima como um balão de chumbo . Alguns metais raros são mais densos: tungsténio e de ouro são ambos em 19,3 g / cm 3 , e ósmio -o de metal mais denso conhecido-tem uma densidade de 22,59 g / cm 3 , quase o dobro do chumbo.

O chumbo é um metal muito macio com uma dureza de Mohs de 1,5; ele pode ser riscado com a unha. É bastante maleável e pouco dúctil. O módulo de volume do chumbo-uma medida da sua facilidade de compressibilidade-se 45,8  GPa . Em comparação, a do alumínio é de 75,2 GPa; cobre 137,8 GPa; e aço carbono 160-169 GPa. De chumbo resistência à tracção , em 12-17 MPa, é baixa (ou de alumínio é de 6 vezes mais elevados de cobre, 10 vezes, e de aço leve 15 vezes maior); ele pode ser reforçada pela adição de pequenas quantidades de cobre ou de antimônio .

O ponto de chumbo-a 327,5 ° C (621,5 ° F) -is de fusão muito baixo em comparação com a maioria dos metais. O seu ponto de ebulição de 1749 ° C (3180 ° F) é a mais baixa entre os elementos do grupo de carbono. A resistividade eléctrica de chumbo a 20 ° C é 192 nanoohm - metros , quase uma ordem de magnitude mais elevada do que aqueles de outros metais industriais (cobre em 15,43 Nco · m; ouro 20,51 Nco · m; e alumínio em 24,15 Nco · m). O chumbo é um supercondutor a temperaturas mais baixas do que 7,19  K ; esta é a mais elevada temperatura crítica de todos os supercondutores do tipo I e o terceiro mais elevado entre os elementos supercondutores.

Principais isótopos de chumbo  ( 82 Pb)
Isótopo Decair
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos
202 Pb syn 5,25 (28) 10 × 4  y ε 202 Tl
204 Pb 1,4% estável
205 Pb vestígio 1,53 (7) x 10 7  y ε 205 Tl
206 Pb 24,1% estável
207 Pb 22,1% estável
208 Pb 52,4% estável
209 Pb vestígio 3,253 (14) h β - 209 Bi
210 Pb vestígio 22,3 (22) y β - 210 Bi
211 Pb vestígio 36,1 (2) min β - 211 Bi
212 Pb vestígio 10,64 (1) h β - 212 Bi
214 Pb vestígio 26,8 (9) min β - 214 Bi
abundância isotópica variam muito dependendo da amostra
Peso atómico Padrão ( A r, padrão )
  • 207,2 (1)

isótopos

Chumbo natural é constituído por quatro estáveis isótopos com números de massa de 204, 206, 207, e 208, e vestígios de cinco radioisopos de vida curta. O elevado número de isótopos é consistente com o chumbo número atômico sendo mesmo. Chumbo tem um número mágico de protões (82), para os quais o modelo de concha nuclear é capaz de predizer um núcleo especialmente estável. Chumbo-208 tem 126 neutrões, um outro número mágico, o que pode explicar por chumbo-208 é extraordinariamente estável.

Com o seu elevado número atómico, o chumbo é o elemento mais pesado cujo isótopos naturais são consideradas como estáveis; chumbo-208 é o mais pesado núcleo estável. (Esta distinção anteriormente caiu para bismuto , com um número atómico de 83, até que o seu único isótopo primordial , bismuto-209, foi encontrado em 2003 a decair muito lentamente.) Os quatro isótopos estáveis de chumbo poderia teoricamente sofrer decaimento alfa de isótopos de mercúrio com uma liberação de energia, mas isso não tem sido observada para qualquer um deles; suas meias-vidas previstas variam de 10 35 a 10 189 anos (pelo menos 10 25 vezes a idade atual do universo).

Três dos isótopos estáveis são encontrados em três dos quatro principais cadeias de desintegração : chumbo-206, chumbo-207, e levar-208 são os produtos de decaimento finais de urânio-238, urânio-235, e de tório-232, respectivamente. Estas cadeias de desintegração são chamados a cadeia de urânio, a cadeia actínio, ea cadeia de tório. As suas concentrações isotópicos em uma amostra de rocha natural depende muito da presença destes urânio e tório isótopos três pais. Por exemplo, a abundância relativa de chumbo-208 pode variar de 52% nas amostras normais e 90% em de tório; Por esta razão, o peso atômico padrão de chumbo é dado a apenas uma casa decimal. Com o passar do tempo, a proporção de chumbo-206 e levar-207 para levar-204 aumenta, uma vez que os dois primeiros são complementadas por decaimento radioactivo de elementos mais pesados, enquanto que o último não é; isso permite chumbo-chumbo namoro . Como o urânio decai em chumbo, suas quantidades relativas mudar; esta é a base para o urânio-chumbo namoro . Chumbo-207 exposições de ressonância magnética nuclear , uma propriedade que tem sido utilizada para estudar os compostos em solução e estado sólido, incluindo no corpo humano.

Um pedaço de um meteorito cinza sobre um pedestal
O meteorito Holsinger, a maior parte do Canyon Diablo meteorito. O urânio-chumbo namoro e levar chumbo namoro neste meteorito permitido refinamento da idade da Terra para 4,55 bilhões de ± 70 milhões de anos.

Além dos isótopos estáveis, que compõem quase todo o chumbo que existe naturalmente, existem pequenas quantidades de alguns isótopos radioativos. Um deles é o chumbo-210; embora tenha uma meia-vida de apenas 22,3 anos, pequenas quantidades ocorrem na natureza porque o chumbo-210 é produzido por uma série de decaimento longo que começa com urânio-238 (que está presente há milhares de milhões de anos na Terra). Chumbo-211, -212, -214 e estão presentes nas cadeias de desintegração de urânio-235, Tório-232, urânio-238 e, respectivamente, de modo que os traços de todos os três destes isótopos de chumbo são encontrados naturalmente. Vestígios de chumbo-209 surgem da muito raro deterioração do conjunto de rádio-223, um dos produtos de filha de urânio-235 natural, e a cadeia de decaimento de neptúnio-237, traços dos quais são produzidos por captura de neutrões em minerais de urânio. Chumbo-210 é particularmente útil para ajudar a identificar as idades de amostras por medição da sua razão de chumbo-206 (ambos os isótopos estão presentes numa única cadeia de desintegração).

No total, 43 isótopos de chumbo têm sido sintetizados, com números de massa 178-220. Lead-205 é o radioisótopo mais estável, com uma meia-vida de cerca de 1,5 × 10 7  anos. A segunda mais estável é o chumbo-202, que tem uma meia-vida de cerca de 53.000 anos, mais tempo do que qualquer um dos radioisótopos vestigiais naturais.

Química

Uma chama com uma vareta de metal pequeno penetrando-o;  a chama próximo da haste é azul pálido.
Teste de chama : cores chumbo chama azul pálido

Chumbo massa expostas a formas de ar húmido uma camada protectora de composição variável. De chumbo (II) de carbonato é um constituinte comum; o sulfato ou cloreto pode também estar presente em ambientes urbanos ou marítimos. Esta camada torna chumbo grandes quantidades eficazmente quimicamente inerte no ar. Finamente chumbo em pó, como acontece com muitos metais, é pirofórico , e queimaduras com uma chama azul-branco.

Flúor reage com chumbo à temperatura ambiente, formando chumbo fluoreto (II) . A reacção com cloro é semelhante, mas requer aquecimento, como a camada de cloreto resultante diminui a reactividade dos elementos. Chumbo fundido reage com os Calcogênios para dar chumbo calcogenetos (II).

Chumbo metálico resiste sulfúrico e ácido fosfórico , mas não clorídrico ou ácido nítrico ; o resultado depende de insolubilidade e subsequente passivao do sal de produto. Ácidos orgânicos, tais como ácido acético , dissolver chumbo na presença de oxigénio. Concentrados álcalis irá dissolver chumbo e formar plumbites .

compostos inorgânicos

Chumbo mostra dois principais estados de oxidação: 4 e 2. O tetravalente estado é comum para o grupo de carbono. O estado divalente é raro para carbono e silício , menor para o germânio, importante (mas não predominante) de estanho, e é o mais importante dos dois estados de oxidação, de chumbo. Isto é atribuível aos efeitos relativistas , especificamente o efeito par inerte , que se manifesta quando há uma grande diferença na electronegatividade entre chumbo e óxido , halogeneto , ou de nitreto de aniões, levando a uma carga positiva parcial significativo na ligação. O resultado é uma forte contracção do chumbo 6s orbital do que é o caso para o orbital 6p, tornando-o bastante inerte em compostos iónicos. O efeito par inerte é menos aplicável a compostos em que o chumbo formas ligações covalentes com elementos de electronegatividade semelhante, tal como carbono em compostos de organochumbo. Nestes, as 6s e 6p orbitais permanecem de tamanho similar e sp 3 hibridação ainda é energeticamente favorável. O chumbo, como o carbono, é predominantemente tetravalente em tais compostos.

Há uma diferença relativamente grande no electronegatividade de chumbo (II) em 1,87 e chumbo (IV) em 2,33. Esta diferença marca a inversão da tendência de aumento da estabilidade do estado de oxidação +4 descer o grupo de carbono; estanho, por comparação, tem valores de 1,80 no estado de oxidação +2 e 1,96 no estado 4.

Chumbo (II)

Compostos de chumbo (II) são característicos da química inorgânica de chumbo. Mesmo fortes agentes oxidantes , como flúor e cloro reagem com vantagem para dar única PbF 2 e PbCl 2 . Íons de chumbo (II) são geralmente incolor em solução, e parcialmente hidrolisa para formar Pb (OH) + e finalmente [Pb 4 (OH) 4 ] 4+ (em que os hidroxilo iões actuam como ponte ligandos ), mas não são agentes redutores como estanho iões (II) são. Técnicas para a identificação da presença do Pb 2+ iões em água, em geral contam com a precipitação de (II), cloreto de chumbo com ácido clorídrico diluído. Como o sal de cloreto é moderadamente solúvel em água, em soluções muito diluídas a precipitação de chumbo (II), sulfureto é conseguido fazendo borbulhar sulfureto de hidrogénio através da solução.

Monóxido de chumbo existe em dois polimorfos , litargírio α-PbO (vermelho) e massicot β-PbO (amarelo), sendo este último estável apenas a partir de em torno de 488 ° C. Litharge é o composto inorgânico mais utilizada de chumbo. Não há de chumbo (II) de hidróxido; aumentando o pH de soluções de chumbo (II) sais conduz a uma hidrólise e condensação. Chumbo comumente reage com Calcogênios mais pesados. Sulfeto de chumbo é um semicondutor , um fotocondutor , e uma extremamente sensível detector de radiação infravermelha . Os outros dois chalcogenides, seleneto de chumbo e telureto de chumbo , são igualmente fotocondutor. Eles são incomuns em que sua cor se torna mais leve a descer o grupo.

Alternando bolas cinzentas e vermelhas escuras ligadas por cilindros cinzento-escuro vermelho
    Chumbo e de oxigénio em um tetragonal célula unitária de chumbo (II, IV), óxido de    

Di-halogenetos de chumbo são bem caracterizada; isto inclui o diastatide, e halogenetos mistos, tais como PbFCl. A insolubilidade relativa das últimas formas de base útil para o gravimétrico determinação de flúor. O difluoreto foi o primeiro composto sólido ionicamente conduzindo a ser descoberto (em 1834, por Michael Faraday ). Os di-halogenetos de outros se decompõem sobre a exposição a luz ultravioleta ou visível, especialmente o di-iodeto. Muitos de chumbo (II) pseudo-halogenetos são conhecidos, tal como o cianeto , cianato e tiocianato . De chumbo (II) forma uma vasta variedade de haleto de complexos de coordenação , tal como [PbCl 4 ] 2- , [PbCl 6 ] 4- , e o [Pb 2 Cl 9 ] n 5 n - anião cadeia.

Sulfato de chumbo (II) é insolúvel em água, como os sulfatos de outros divalentes pesada catiões . De chumbo (II) e nitrato de chumbo (II) acetato são muito solúveis, e esta é explorada na síntese de outros compostos de chumbo.

De chumbo (IV)

Poucos compostos de chumbo inorgânico (IV) são conhecidos. Eles são formados apenas em soluções altamente oxidantes e não existe normalmente sob condições padrão. Óxido de chumbo (II) dá um óxido misto de oxidação adicional, Pb 3 O 4 . É descrito como chumbo (II, IV), óxido , ou estruturalmente 2PbO · PbO 2 , e é o composto mais conhecido ligação de valência mista. Dióxido de chumbo é um agente oxidante forte, capaz de oxidar o ácido clorídrico para cloro gás. Isto é porque o PbCl esperado 4 que seria produzido é instável e decompõe-se espontaneamente para PbCl 2 e Cl 2 . Analogamente ao levar monóxido , dióxido de chumbo é capaz de formar plumbato de aniões. Dissulfureto de chumbo e disseleneto de chumbo apenas são estáveis a altas pressões. Tetrafluoreto de chumbo , de um pó cristalino amarelo, é estável, mas menos do que o difluoreto . Tetracloreto de chumbo (de um óleo amarelo) decompõe-se a temperatura ambiente, tetrabrometo de chumbo é menos estável ainda, e a existência de tetraiodeto de chumbo é questionável.

Nove esferas cinzentas escuras ligadas por cilindros da mesma cor que formam uma forma convexa
O antiprismatic quadrado tampado anião [Pb 9 ] 4- a partir de [K (18-coroa-6)] 2 K 2 Pb 9 · (br) 1,5

Outros estados de oxidação

Existem alguns compostos de chumbo em outras do que quatro ou dois estados de oxidação formais. Chumbo (III) pode ser obtida, como um intermediário entre o chumbo (II) e de chumbo (IV), nos complexos de organochumbo maiores; este estado de oxidação não é estável, já que tanto o ião de chumbo (III) e os complexos maiores que a contenham são radicais . O mesmo se aplica para o chumbo (I), que podem ser encontrados em tais espécies de radicais.

Numerosos chumbo mista (II, IV) óxidos são conhecidos. Quando PbO 2 é aquecida no ar, torna-se Pb 12 ó 19 a 293 ° C, Pb 12 ó 17 a 351 ° C, Pb 3 O 4 a 374 ° C, e, finalmente, PbO a 605 ° C. Um outro sesquióxido , Pb 2 O 3 , pode ser obtido a alta pressão, juntamente com várias fases n estequiomricas. Muitos deles mostram defeituosos fluorite estruturas em que alguns átomos de oxigénio são substituídos por vagas: PbO pode ser considerado como tendo uma tal estrutura, com cada camada alternada de átomos de oxigénio ausentes.

Estados de oxidação negativos podem ocorrer como fases Zintl , quer como aniões livres de chumbo, como em Ba 2 Pb, com a vantagem de ser formalmente chumbo (-IV), ou em iões em forma de anel ou de fragmentação poliédrico sensíveis ao oxigénio, tais como o trigonal bipiramidal Pb 5 2- iónica, em que dois átomos de chumbo são de chumbo (-I) e três são chumbo (0). Em tais aniões, cada átomo é em um vértice poliédrico e contribui com dois electrões para cada ligação covalente ao longo de uma borda das suas sp 3 orbitais híbridos, sendo as outras duas um externo par solitário . Eles podem ser feitos em amoníaco líquido através da redução de chumbo por sódio .

Uma esfera verde-cinza ligado a quatro esferas negras, cada um, por sua vez, ligados também a três brancos
Estrutura de um tetraetilchumbo molécula: Carbono Hidrogénio chumbo
    
    
    

organochumbo

O chumbo pode formar cadeias multiplicam-ligados , uma propriedade que partilha com os seus mais leves homólogos no grupo carbono. Sua capacidade de fazê-lo é muito menos porque o Pb-Pb energia de ligação é mais de três vezes e meia menor do que a da ligação C-C. Com ela mesma, o chumbo pode construir laços metal-metal de uma ordem de até três. Com carbono, formas de chumbo organochumbo compostos semelhantes a, mas geralmente menos estáveis do que, os compostos orgânicos típicos (devido à ligação de Pb-C sendo bastante fraco). Isso faz com que a química organometálica de chumbo muito menos ampla do que a de estanho. Conduzir predominantemente forma organochumbo (IV) compostos, mesmo quando começando com chumbo inorgânico reagentes (II); muito poucos compostos de organochumbo (II) são conhecidos. As excepções mais bem caracterizados são Pb [CH (SiMe 3 ) 2 ] 2 e Pb ( η 5 -C 5 H 5 ) 2 .

O análogo de chumbo dos mais simples composto orgânico , o metano , é plumbane . Plumbane pode ser obtido numa reacção entre o chumbo metálico e hidrogénio atómico . Dois derivados simples, tetramethyllead e tetraetilchumbo , são os mais conhecidos organochumbo compostos. Estes compostos são relativamente estáveis: tetraetilchumbo só começa a decompor-se quando aquecidas ou quando expostos à luz solar ou luz ultravioleta. ( Tetraphenyllead é ainda mais estável termicamente, decomposição a 270 ° C.) Com o metal de sódio, levar prontamente forma uma liga equimolar que reage com halogenetos de alquilo para formar organometálicos compostos tais como o tetraetilchumbo. A natureza oxidante de muitos compostos de organochumbo é utilmente explorada: tetraacetato de chumbo é um importante reagente de laboratório para a oxidação em síntese orgânica, e uma vez tetraetilchumbo foi produzido em maiores quantidades do que qualquer outro composto organometálico. Outros compostos de organochumbo são quimicamente menos estáveis. Para muitos compostos orgânicos, um análogo de chumbo não existe.

Origem e ocorrência

abundâncias sistema solar
atômica
número
Elemento relativa
quantidade
42 Molibdênio 0,798
46 Paládio 0,440
50 Lata 1.146
78 Platina 0,417
80 Mercúrio 0,127
82 Conduzir 1
90 Tório 0,011
92 Urânio 0,003

No espaço

De chumbo abundância no per-partícula Sistema Solar é 0,121 ppb (partes por bilhão). Esta figura é duas vezes e meia maior do que a da platina , oito vezes mais do que o mercúrio, e dezassete vezes mais do que o ouro. A quantidade de chumbo no universo é lentamente aumentando à medida que a maioria dos átomos mais pesados (todos os quais são instáveis) gradualmente decair para levar. A abundância de chumbo no Sistema Solar desde sua formação 4,5 bilhões de anos atrás, aumentou em cerca de 0,75%. A tabela abundâncias sistema solar mostra que o chumbo, apesar de seu relativamente alto número atômico, é mais prevalente do que a maioria dos outros elementos com número atômico superior a 40.

Primordial de chumbo que compreende os isótopos de chumbo-204, chumbo-206, chumbo-207, e de chumbo-208-se principalmente criado como um resultado de processos de captura de neutrões repetitivas que ocorrem em estrelas. Os dois principais modos de captura são a s- e r-processos .

No processo s-(s é para o "lento"), as capturas são separados por anos ou décadas, permitindo núcleos menos estáveis a sofrer decaimento beta . Um estável tálio-203 núcleo pode capturar um neutrão e tornar-se de tálio-204; este sofre decaimento beta para dar chumbo-204 estável; em capturar outro nêutrons, torna-se chumbo-205, que tem uma meia-vida de cerca de 15 milhões de anos. Mais capturas resultar em chumbo-206, chumbo-207, e levar-208. Por outro captura de neutrões, chumbo-208 torna-se chumbo-209, que se decompõe rapidamente em bismuto-209. Por outro captura de neutrões, bismuto-209 torna-se de bismuto-210, e este beta decai para polônio-210, que decai alfa para levar-206. O ciclo, portanto, termina a chumbo-206, chumbo-207, chumbo-208, e de bismuto-209.

parte superior do gráfico dos nuclídeos, com apenas praticamente isótopos estáveis ​​e levar-205 mostrado, e o caminho do processo s-sobreposto sobre ele também a do ciclo de chumbo, bismuto, e polônio
Gráfico da parte final da s-processo , a partir de mercúrio para polônio . Linhas vermelhas e círculos representam captura de nêutrons ; setas azuis representam emissão beta ; a seta verde representa um decaimento alfa ; ciano setas representam captura de electrões .

No processo-r (r é para o "rápido"), capta acontecer mais rápido do que os núcleos podem decair. Isto ocorre em ambientes com alta densidade de nêutrons, como uma supernova ou a fusão de duas estrelas de nêutrons . O fluxo de neutrões envolvido pode ser da ordem de 10 22 neutrões por centímetro quadrado por segundo. O processo-r não formar tanto chumbo como o s-processo. Ele tende a parar uma vez que os núcleos ricos em neutrões atingir 126 neutrões. Neste ponto, os nêutrons são organizados em conchas completas no núcleo atômico, e torna-se mais difícil para acomodar energeticamente mais deles. Quando o fluxo de neutrões diminui, estes núcleos decaimento beta em isótopos estáveis de ósmio, irídio e platina.

Na terra

O chumbo é classificada como uma chalcophile sob a classificação Goldschmidt , o que significa que é geralmente encontrada combinado com enxofre. Raramente ocorre em sua nativa forma, metálico. Muitos minérios de chumbo são relativamente leves e, ao longo da história da Terra, ter permanecido na crosta em vez de afundar mais profundo no interior da Terra. Isso explica relativamente alto de chumbo abundância crustal de 14 ppm; é o 38 mais abundante elemento na crosta.

O principal mineral de suporte de chumbo é galena (PbS), que é encontrada principalmente com minérios de zinco. A maioria dos outros minérios de chumbo estão relacionados com a galena, de alguma forma; boulangerite , Pb 5 Sb 4 S 11 , é um sulfureto misto derivado de galena; anglesite , PBSO 4 , é um produto de oxidação galena; e cerussite ou minério de chumbo branco, PbCO 3 , é um produto de decomposição de galena. Arsênico , estanho, antimônio, prata , ouro, cobre e bismuto são impurezas comuns em minérios de chumbo.

Um gráfico de linha geralmente a diminuir no sentido da sua direita
O chumbo é um elemento bastante comum na crosta terrestre para seu número atômico elevado (82). A maioria dos elementos de número atômico superior a 40 são menos abundantes.

recursos de chumbo mundo superior a dois mil milhões de toneladas. depósitos significativos estão localizados na Austrália, China, Irlanda, México, Peru, Portugal, Rússia e Estados Unidos. reservas de recursos que são economicamente viável globais extrair-totalizaram 88 milhões de toneladas em 2016, das quais a Austrália tinha 35 milhões, 17 milhões de China e Rússia 6,4 milhões.

As concentrações de fundo típicos de chumbo não excedem 0,1 g / m 3 na atmosfera; 100 mg / kg no solo; e 5? g / L em água doce e água do mar.

Etimologia

A palavra Inglês moderno "liderar" é de origem germânica; ela vem do Inglês Médio LEED e Inglês Antigo chumbo (com o macron acima do "e" o que significa que o som vogal dessa carta é longa). A palavra Old Inglês é derivado da hipotética reconstruída proto-germânico * lauda- ( "lead"). Segundo a teoria linguística, esta palavra deu descendentes em várias línguas germânicas de exatamente o mesmo significado.

A origem do proto-germânico * lauda- não é acordado na comunidade linguística. Uma hipótese sugere que é derivado a partir de proto-Indo-Europeu * lAudh- ( "conduzir"; maiúsculas da vogal é equivalente ao mácron). Outra hipótese sugere que é emprestada de proto-celta * ɸloud-io- ( "lead"). Esta palavra está relacionada com a Latin plumbum , que deu o elemento seu símbolo químico Pb . A palavra * ɸloud-io- é pensado para ser a origem do proto-germânico * bliwa- (que também significa "conduzir"), da qual resultou o alemão Blei .

O nome do elemento químico não está relacionada com o verbo da mesma grafia, o qual é derivado a partir de proto-germânica * laidijan- ( "conduzir").

História

Um gráfico de linhas que geralmente cresce à sua direita
Produção de chumbo mundo pico no Roman período ea Revolução Industrial .

Pré-história e história inicial

Contas de chumbo metálico que datam de 7000-6500 aC foram encontrados na Ásia Menor e pode representar o primeiro exemplo de metal de fundição . No que levam tempo teve poucas (se houver) aplicações devido a sua suavidade e aparência maçante. A principal razão para a propagação da produção de chumbo foi sua associação com prata, que pode ser obtida pela queima de galena (um mineral condutor comum). Os antigos egípcios foram os primeiros a usar minérios de chumbo em cosméticos, uma aplicação que se espalhou para a Grécia Antiga e além; os egípcios podem ter usado chumbo para ralos em redes de pesca, esmaltes , vidros , esmaltes , e para ornamentos. Vários civilizações do Crescente Fértil usado chumbo como um material escrito, tal como moeda, e para a construção. O chumbo foi usada no chinesa antiga corte real como um estimulante , como moeda, e como um contraceptivo ; a civilização do Vale do Indo e os mesoamericanos -lo usado para fazer amuletos; e os povos do leste e do sul Africano usado liderança no desenho de arame .

era clássica

Porque a prata foi amplamente utilizado como um material decorativo e um meio de troca, depósitos de chumbo veio a ser trabalhado na Ásia Menor desde 3000 aC; depois, depósitos de chumbo foram desenvolvidos no Egeu e Laurion . Estas três regiões colectivamente dominado produção de chumbo extraído até c. 1200 BCE. Desde 2000 aC, os fenícios trabalhou depósitos na Península Ibérica ; Em 1600 aC, mineração de chumbo existia em Chipre , Grécia e Sardenha .

balas chumbo funda grego clássico com um raio alado moldado de um lado e a inscrição "ΔΕΞΑΙ" ( "ter que" ou "captura"), por outro lado

De Roma expansão territorial na Europa e em todo o Mediterrâneo, e seu desenvolvimento da mineração, levou a se tornar o maior produtor de chumbo durante a era clássica , com uma produção anual estimada chegando a 80.000 toneladas. Tal como os seus antecessores, os romanos obtido chumbo principalmente como subproduto da fundição de prata. Mineração de chumbo ocorreu na Europa Central , a Grã-Bretanha , os Balcãs , Grécia , Anatólia , e Hispania , esta última responsável por 40% da produção mundial.

Comprimidos de chumbo foram usados como um material para as cartas. Caixões de chumbo , expressos em formas de areia plana, com motivos intercambiáveis para atender a fé do falecido foram usadas na antiga Judéia .

O chumbo foi usado para fazer tubos de água do Império Romano ; o Latin palavra para o metal, plumbum , é a origem da palavra Inglês " encanamento ". Sua facilidade de trabalho e resistência à corrosão assegurado seu amplo uso em outras aplicações, incluindo produtos farmacêuticos, coberturas, moeda e guerra. Autores do tempo, tais como Cato a pessoa idosa , Columella , e Plínio , recomenda-chumbo (ou de chumbo-revestido) navios para a preparação de adoçantes e conservantes adicionados ao vinho e comida. A vantagem conferida um sabor agradável devido à formação de "açúcar de chumbo" (de chumbo (II) etilo), ao passo que de cobre ou de bronze vasos poderia conferir um sabor amargo, através verdete formação.

Este metal foi de longe o material mais utilizado na antiguidade clássica, e é apropriado para se referir ao (Roman) Chumbo Idade. Chumbo foi aos Romanos o plástico é para nós.

Heinz Eschnauer e Markus Stoeppler
"Wine-Um banco de espécimes enológica", 1992

O autor romano Vitrúvio relatou os perigos de saúde de chumbo e escritores modernos têm sugerido que o envenenamento por chumbo desempenhou um papel importante no declínio do Império Romano. Outros pesquisadores têm criticado tais alegações, apontando, por exemplo, que nem todos dor abdominal é causada por envenenamento por chumbo. De acordo com a pesquisa arqueológica, romanos canos de chumbo aumentou os níveis de chumbo na água da torneira, mas tal efeito era "improvável que tenha sido realmente prejudicial". Quando o envenenamento por chumbo fez ocorrem, as vítimas eram chamados de "saturnino", escuro e cínico, depois de o pai macabro dos deuses, Saturn . Por associação, o chumbo foi considerado o pai de todos os metais. Seu status na sociedade romana era baixa, uma vez que foi prontamente disponível e barato.

tubos antigos em um caso museu
canos de chumbo romanas

Confusão com estanho e antimónio

Durante a era clássica (e mesmo até o século 17), o estanho foi muitas vezes não diferenciado de chumbo: romanos chamavam chumbo nigrum plumbum ( "chumbo preto"), e estanho plumbum candidum ( "chumbo brilhante"). A associação de chumbo e estanho pode ser visto em outros idiomas: a palavra Olovo na Checa se traduz em "levar", mas em russo o cognato олово ( Olovo ) significa "tin". Para aumentar a confusão, o chumbo tinha uma estreita relação com antimónio: ambos os elementos ocorrem geralmente como sulfuretos (galena e estibina ), muitas vezes em conjunto. Plínio incorretamente escreveu que stibnite daria liderança no aquecimento, em vez de antimônio. Em países como a Turquia e Índia, o nome originalmente persa surma veio para referir-se sulfeto de antimônio ou sulfeto de chumbo, e em alguns idiomas, como o russo, deu seu nome ao antimônio (сурьма).

Idade Média e do Renascimento

Mineração de chumbo na Europa Ocidental diminuiu após a queda do Império Romano do Ocidente , com Arabian Iberia sendo a única região que tem uma saída significativa. A maior produção de chumbo ocorreu no Sul e Leste da Ásia, especialmente China e Índia, onde a mineração de chumbo cresceu rapidamente.

Uma mulher branca de rosto na roupa vermelha
Elizabeth I da Inglaterra era comumente retratado com um rosto esbranquiçado. Chumbo em branqueadores de face é pensado para ter contribuído para sua morte.

Na Europa, a produção de chumbo começou a aumentar nos séculos 11 e 12, quando foi novamente utilizado para coberturas e tubulações. A partir do século 13, o chumbo foi usada para criar vitrais . Nos Europeias e Arabian tradições de alquimia , chumbo (símbolo Saturn symbol.svgna tradição Europeia) foi considerada uma impuro metal de base que, pela separação, purificação e balanceamento dos seus constituintes essências, poderão ser transformados em ouro puro e incorruptível. Durante o período, chumbo foi usada cada vez mais para adulterar vinho. O uso de tal vinho foi proibido para uso em ritos cristãos por uma bula papal em 1498, mas continuou a ser absorvido e resultou em envenenamentos em massa até o final do século 18. Chumbo era um material chave em partes da prensa de impressão , o qual foi inventado por volta de 1440; pó de chumbo era comumente inalado pelos trabalhadores de impressão, causando envenenamento por chumbo. As armas de fogo foram inventadas em torno do mesmo tempo, e levar, apesar de ser mais caro do que o ferro, tornou-se o material principal para a tomada de balas. Foi menos prejudicial para canos de armas de ferro, tinha uma densidade mais elevada (o que permitiu uma melhor retenção de velocidade), e o seu ponto de fusão inferior feita a produção de balas mais fácil uma vez que poderia ser feita usando um fogo de lenha. Chumbo, na forma de ceruse veneziano , foi amplamente usado em cosméticos por aristocracia europeia ocidental como rostos clareados foram considerados como um sinal de modéstia. Esta prática mais tarde expandido para perucas brancas e delineadores, e só desapareceu com a Revolução Francesa no final do século 18. A forma similar apareceu no Japão no século 18, com o surgimento das gueixas , uma prática que continuou por muito tempo no século 20. Os rostos brancos das mulheres "passou a representar a sua virtude feminina como mulheres japonesas", com chumbo comumente utilizado no whitener.

Fora da Europa e da Ásia

No Novo Mundo , o chumbo foi produzido logo após a chegada dos colonizadores europeus. A mais antiga registrada datas de produção de chumbo para 1621 no Inglês Colony of Virginia , quatorze anos após a sua fundação. Na Austrália, a primeira mina aberta por colonos no continente era uma mina de chumbo, em 1841. Na África, a mineração de chumbo e fundição eram conhecidos no Benue Trough e menor da Bacia do Congo , onde o chumbo foi usada para o comércio com os europeus, e como uma moeda pelo século 17, bem antes da corrida para a África .

Um desenho preto-e-branco de homens trabalhando em uma mina
Mineração de chumbo na parte superior do rio Mississippi região nos Estados Unidos em 1865

Revolução Industrial

Na segunda metade do século 18, a Grã-Bretanha, e mais tarde continental Europa e nos Estados Unidos, experimentou a Revolução Industrial . Este foi o primeiro tempo durante o qual as taxas de produção de chumbo superaram os de Roma. Grã-Bretanha foi o principal produtor, perdendo este status por meados do século 19, com o esgotamento de suas minas e desenvolvimento de mineração de chumbo na Alemanha, Espanha e Estados Unidos. Em 1900, os Estados Unidos era o líder na produção mundial de chumbo, e outros não europeus nações-Canadá, México e Austrália-tinha começado produção significativa; produção fora da Europa excedeu a dentro. Uma grande parcela da demanda para o chumbo veio de encanamento e pinta tintas de chumbo estavam em uso regular. Neste momento, mais (classe trabalhadora) pessoas foram expostas ao metal e casos de envenenamento por chumbo escalado. Isto conduziu a investigação sobre os efeitos da ingestão de chumbo. O chumbo foi provado ser mais perigosa na sua forma de vapores do que como um metal sólido. Intoxicação por chumbo e gota estavam ligados; Médico britânico Alfred Baring Garrod observou um terço de seus pacientes de gota foram canalizadores e pintores. Os efeitos da ingestão crônica de chumbo, incluindo transtornos mentais, também foram estudados no século 19. As primeiras leis destinadas a diminuir o envenenamento por chumbo em fábricas foram promulgadas durante os anos 1870 e 1880 no Reino Unido.

Um cartaz promocional de "Chumbo COLLIER Branco" (estas palavras são destacadas) com uma grande imagem de um menino
Poster promocional Menino holandês tinta com chumbo, Estados Unidos de 1912

Era moderna

Outra evidência da ameaça que levam posou para os seres humanos foi descoberto no final do século 20 19 e início. Mecanismos de dano foram melhor compreendidos, cegueira chumbo foi documentado, eo elemento foi extinto de uso público nos Estados Unidos e na Europa. O Reino Unido introduziu inspeções de fábrica obrigatórias em 1878 e nomeado o primeiro Inspector Médico de Fábricas em 1898; como resultado, uma diminuio de 25 vezes em incidentes de envenenamento por chumbo 1900-1944 foi relatada. A última grande exposição humana ao chumbo foi a adição de tetraetilchumbo à gasolina como um agente antidetonante , uma prática que se originou nos Estados Unidos em 1921. Ele foi extinto nos Estados Unidos e na União Europeia em 2000. A maioria dos países europeus proibiram chumbo tinta de comumente usado por causa da sua opacidade e água interiores resistência-para por 1,930.

Na década de 1970, os Estados Unidos e países da Europa Ocidental introduziu legislação para reduzir a poluição do ar chumbo. O impacto foi significativo: enquanto um estudo realizado pelos Centros de Controle e Prevenção de Doenças nos Estados Unidos em 1976-1980 mostrou que 77,8% da população tinha elevado os níveis de chumbo no sangue , em 1991-1994, um estudo realizado pelo mesmo instituto mostrou a percentagem de pessoas com níveis tão elevados caiu para 2,2%. O principal produto de chumbo até o final do século 20 foi a bateria de chumbo-ácido , que não representava nenhuma ameaça direta aos seres humanos. De 1960 a 1990, a produção de chumbo no bloco ocidental cresceu em um terço. A quota de produção de chumbo do mundo pelo Bloco de Leste aumentou de 10% para 30%, de 1950 a 1990, com a União Soviética ser o maior produtor do mundo durante os meados dos anos 1970 e os anos 1980, e da China começando grande produção de chumbo no final do século 20. Ao contrário dos países comunistas da Europa, China foi amplamente unindustrialized pela metade do século 20; em 2004, a China ultrapassou a Austrália como o maior produtor de chumbo. Como foi o caso durante a industrialização Europeia, chumbo teve um efeito negativo sobre a saúde na China.

Produção

Um gráfico de linhas de muitas linhas, alguns mais do que outros, mais geralmente crescente para o seu direito
A produção primária de chumbo desde 1840

Produção de chumbo está a aumentar em todo o mundo devido ao seu uso em baterias de chumbo-ácido. Existem duas categorias principais de produção: primária dos minérios, e secundários a partir de sucata. Em 2014, 4,58 milhões de toneladas vieram de produção primária e 5,64 milhões da produção secundária. Os três maiores produtores de concentrado de chumbo extraído nesse ano foram a China, Austrália e Estados Unidos. Os três principais produtores de chumbo refinado foram China, Estados Unidos e Coréia do Sul. De acordo com o Painel de Recursos Internacional de Stocks Metal no relatório da Sociedade de 2010, a quantidade total de chumbo em uso, estocados, descartados, ou dissipado para o ambiente, em uma base global, é de 8 kg per capita. Muito disso é nos países mais desenvolvidos (20-150 kg per capita) em vez do que os menos desenvolvidos (1-4 kg per capita).

Os processos de produção de chumbo primária e secundária são semelhantes. Algumas plantas de produção primária agora complementar suas operações com chumbo sucata, e esta tendência é susceptível de aumentar no futuro. técnicas adequadas dadas, chumbo obtido através de processos secundários é indistinguível da vantagem obtida através de processos primários. Sucata de chumbo do comércio edifício é geralmente bastante limpo e é re-derretido sem a necessidade de fundição, embora refino às vezes é necessário. produção de chumbo secundário é, portanto, mais barato, em termos de exigências de energia, que é a produção primária, muitas vezes, em 50% ou mais.

primário

A maior parte dos minérios de chumbo conter uma baixa percentagem de chumbo (minérios ricos têm um teor típico de 3-8%), o qual tem de ser concentrado para extracção. Durante o processamento inicial, minérios são tipicamente submetidos a trituração, a separação de meio denso , trituração , flutuação de espuma , e secagem. O concentrado resultante, que tem um teor de chumbo de 30-80% em massa (regularmente 50-60%), é então transformado em (impuro) de metal de chumbo.

Há duas principais maneiras de fazer isso: um processo de duas etapas envolvendo torração seguido por extração de alto-forno, realizado em vasos separados; ou um processo directo em que a extracção do concentrado ocorre num único vaso. Este último tornou-se a rota mais comum, embora o primeiro ainda é significativa.

maiores países mineradores do mundo de chumbo de 2016
País Output
(mil
toneladas)
 China 2.400
 Austrália 500
 Estados Unidos 335
 Peru 310
 México 250
 Rússia 225
 Índia 135
 Bolívia 80
 Suécia 76
 Peru 75
 Irã 41
 Cazaquistão 41
 Polônia 40
 África do Sul 40
 Coreia do Norte 35
 Irlanda 33
 Macedonia 33
Outros países 170

processo de dois estágios

Em primeiro lugar, o concentrado de sulfureto é torrado em ar para oxidar o sulfureto de chumbo:

2 PBS (s) + 3 O 2 (g) → 2 PbO (s) + 2 SO 2 (g) ↑

À medida que o concentrado original não foi sulfeto de chumbo puro, rendimento de torrefacção não só o óxido de chumbo (II) desejado, mas uma mistura de óxidos, sulfatos, e silicatos de chumbo e de outros metais contidos no minio. Este óxido de chumbo impuro é reduzida em um coque -fired alto-forno ao metal (novamente, impuro):

2 PbO (s) + C (s) → 2 Pb (s) + CO 2 (g) ↑

Impurezas são principalmente arsênio, antimônio, bismuto, zinco, cobre, prata e ouro. O fundido é tratado em um forno de revérbero com ar, vapor, e enxofre, que oxida as impurezas, excepto para a prata, o ouro, e bismuto. Contaminantes oxidados flutuar para o topo da massa fundida e são desnatado. Prata metálica e de ouro são removidos e recuperada economicamente por meio do processo de Parkes , em que o zinco é adicionado a conduzir. Zinco, que é imiscível em chumbo, dissolve a prata eo ouro. A solução de zinco pode ser separado do chumbo e a prata e o ouro recuperado. De chumbo-prateado é libertado de bismuto pelo processo Betterton-Kroll , tratando-o com cálcio metálico e de magnésio . A escória de bismuto resultante pode ser retirado da superfície.

Muito chumbo puro pode ser obtido por processamento do chumbo fundido electroliticamente usando o processo de Betts . Ânodos de chumbo impuro e cátodos de chumbo pura são colocados num electrólito de chumbo fluorossilicato (PbSiF 6 ). Uma vez que o potencial eléctrico é aplicado, o chumbo impuro em dissolver o ânodo e placas sobre o cátodo, deixando a maioria das impurezas na solução. Este é um processo de alto custo e, portanto, na maior parte reservada para o lingote de refinação contendo elevadas percentagens de impurezas.

processo direto

Neste processo, barras de chumbo e escórias é obtido directamente a partir de concentrados de chumbo. O concentrado de sulfureto de chumbo é fundida num forno e oxidado, formando monóxido de chumbo. De carbono (como o coque ou o gás de carvão ) é adicionado à carga fundida, juntamente com agentes de fluxo . O monóxido de chumbo é assim reduzida ao chumbo metálico, no meio de uma escória rica em monóxido de chumbo.

Tanto quanto 80% do chumbo em concentrados iniciais muito alto conteúdo podem ser obtidos como lingote; os restantes 20% de formas uma escória rica em monóxido de chumbo. Para uma alimentação de baixo grau, todo o chumbo pode ser oxidado para se obter uma escória de alto chumbo. chumbo metálico é obtido a partir do alto-chumbo (25-40%) escórias via combustão submersa de combustível ou de injecção, a redução assistida por um forno eléctrico, ou uma combinação de ambos.

Alternativas

A pesquisa sobre um produto de limpeza, menos processo de extração do cabo de energia intensiva continua; um grande inconveniente é que qualquer excesso de chumbo é perdida como resíduos, ou as alternativas resultar em um alto teor de enxofre, em que o metal de chumbo resultante. Hidrometalúrgico de extracção, em que ânodos de chumbo impuro estão imersos num electrólito e puro chumbo é depositado sobre um cátodo, é uma técnica que pode ter potencial.

Secundário

Fundição, que é uma parte essencial da produção primária, muitas vezes é ignorada durante a produção secundária. Ele é realizado apenas quando o chumbo metálico foi submetido a oxidação significativa. O processo é semelhante ao da produção primária em qualquer um alto-forno ou um forno rotativo , com a diferença essencial é a maior variabilidade dos rendimentos: altos-fornos produzir chumbo duro (10% de antimónio), enquanto que os fornos de forno de revérbero e rotativas produzidas chumbo semisoft ( 3-4% de antimónio). O processo Isasmelt é um método mais recente que pode actuar como uma extensão para a produção primária; pasta de bateria a partir de baterias de chumbo-ácido gasto tem de enxofre removidos por tratamento com um alcali, e é então tratada num forno a carvão na presença de oxigénio, o que produz chumbo impuro, com antimónio a impureza mais comum. Refinação de chumbo secundário é semelhante ao do chumbo primário; alguns processos de refinação pode ser ignorada, dependendo do material reciclado e sua potencial contaminação.

Das fontes de chumbo para reciclagem, as baterias de chumbo-ácido são os mais importantes; tubo de chumbo, folha, revestimento de cabos e são também significativas.

aplicações

Uma estrutura fechada de tijolos preto
Os tijolos de chumbo (ligado com 4% de antimónio) são usadas como blindagem da radiação.

Ao contrário da crença popular, leva lápis em lápis de madeira nunca foram feitas de chumbo. Quando o lápis originou-se como uma ferramenta de escrita de grafite enrolados, do tipo particular de grafite usado foi nomeado plumbago (literalmente, ato para o chumbo ou maquete chumbo ).

forma elementar

chumbo metálico tem várias propriedades mecânicas úteis, incluindo elevada densidade, baixo ponto de fusão, ductilidade, e inércia relativa. Muitos metais são superiores a liderar em alguns desses aspectos, mas são geralmente menos comum e mais difícil de extrair minérios pais. toxicidade do chumbo levou à sua eliminação gradual para alguns usos.

O chumbo tem sido usado por balas desde a sua invenção na Idade Média. É barato; seu ponto de fusão baixo significa armas pequenas munições e espingarda pelotas podem ser expressos com equipamento técnico mínimo; e é mais denso do que outros metais comuns, o que permite uma melhor retenção de velocidade. Preocupações têm sido levantadas que levam balas usadas para a caça pode danificar o meio ambiente.

Elevada densidade de chumbo e de resistência à corrosão têm sido explorados em uma série de aplicações relacionadas. É usado como lastro em quilhas de vela; a sua densidade permite que ele ocupe um volume pequeno e minimizar a resistência à água, contrabalançando, assim, o efeito de adornamento do vento sobre as velas. Ele é usado em mergulho autónomo cintos de peso para neutralizar a flutuabilidade do mergulhador. Em 1993, a base da torre de Pisa foi estabilizado com 600 toneladas de chumbo. Devido à sua resistência à corrosão, o chumbo é utilizado como uma bainha de protecção para cabos submarinos.

Uma escultura amarela em um parque
Um século 17 com revestimento de ouro escultura chumbo

Chumbo tem muitos usos na indústria da construção; folhas de chumbo são utilizados como metais de arquitectura em material de cobertura, revestimento, intermitente, calhas e articulações calha, e em parapeitos telhado. Molduras de chumbo detalhados são usados como motivos decorativos para corrigir folha de chumbo. Chumbo ainda é usado em estátuas e esculturas, incluindo para armaduras . No passado, foi muitas vezes utilizado para equilibrar as rodas dos carros ; por razões ambientais dessa utilização está a ser eliminada em favor de outros materiais.

O chumbo é adicionado às ligas de cobre, tais como latão e bronze, para melhorar a usinabilidade e para os seus lubrificantes qualidades. Sendo praticamente insolúvel em cobre o chumbo forma glóbulos sólidos em imperfeições em toda a liga, tais como limites de grão . Em baixas concentrações, bem como actuando como um lubrificante, os glóbulos de impedir a formação de aparas como a liga é trabalhado, melhorando assim a maquinabilidade. Ligas de cobre com maiores concentrações de chumbo são utilizados em chumaceiras . O chumbo proporciona lubrificação, e o cobre proporciona o apoio de suporte de carga.

Elevada densidade de chumbo, número atómico, e formabilidade formar a base para a utilização de chumbo como uma barreira que absorve o som, vibração, e radiação. Chumbo não tem frequências de ressonância naturais; como resultado, a folha de chumbo é utilizado como uma camada de material amortecedor de som em paredes, pisos, tectos e de estúdios de som. Tubos de órgão são frequentemente feita a partir de uma liga de chumbo, misturado com várias quantidades de estanho para controlar o tom de cada tubo. O chumbo é um estabelecida blindagem de material de radiação em ciência nuclear e em raios-X quartos, devido à sua densidade e alto coeficiente de atenuação . Chumbo derretido tem sido usado como um fluido de arrefecimento para reactores rápidos arrefeceu-chumbo .

O maior uso de chumbo no início do século 21 está em baterias de chumbo-ácido. As reacções em que a bateria de chumbo, dióxido de chumbo, ácido sulfúrico e proporcionar uma fonte fiável de tensão . O chumbo nas baterias sofre nenhum contato direto com os seres humanos, por isso há menos preocupações de toxicidade. Supercapacitors incorporam baterias de chumbo-ácido foram instalados em aplicações de quilowatts e escala megawatt na Austrália, Japão e Estados Unidos em regulação de frequência, suavização solar e deslocamento, suavização vento, e outras aplicações. Estas baterias têm uma eficiência mais baixa densidade de energia e carga-descarga de baterias de lítio , mas são significativamente mais baratos.

O chumbo é utilizado em cabos de alta tensão como material para prevenir a difusão de água para isolamento embainhar; este uso está diminuindo como chumbo está a ser eliminado. Seu uso em solda para a eletrônica também está a ser eliminado por alguns países para reduzir a quantidade de ambientalmente perigosos resíduos. O chumbo é um de três metais utilizados no teste Oddy para materiais museu, ajudando detectar ácidos orgânicos, aldeídos, e gases ácidos.

compostos

Além de ser o principal aplicação para o metal de chumbo, baterias de chumbo-ácido são também a principal consumidor de compostos de chumbo. A reacção de armazenamento de energia / libertação utilizado nestes dispositivos envolve sulfato de chumbo e dióxido de chumbo :

Pb (s) + PbO
2
(s) + 2H
2
SO
4
(aq) → 2PBSO
4
(s) + 2H
2
O
(l)

Outras aplicações de compostos de chumbo são muito especializadas e, muitas vezes desaparecendo. Agentes de coloração à base de chumbo são utilizados em esmaltes cerâmicos e vidro, especialmente para os tons vermelhos e amarelos. Enquanto tintas de chumbo são eliminadas na Europa e América do Norte, eles permanecem em uso em países menos desenvolvidos, como a China ou a Índia. Tetra-acetato de chumbo e dióxido de chumbo são utilizados como agentes oxidantes em química orgânica. O chumbo é frequentemente utilizado no cloreto de polivinilo de revestimento de cabos eléctricos. Ele pode ser usado para tratar pavios de velas para garantir uma mais longa, mais até mesmo queimar. Devido à sua toxicidade, fabricantes europeus e norte-americanos utilizar alternativas como o zinco. Vidro de chumbo é constituído por 12-28% de óxido de chumbo , alterando as suas características ópticas e reduzir a transmissão da radiação ionizante. À base de chumbo semicondutores tais como telureto de chumbo e selenieto de chumbo são utilizados em fotovoltaicos células e infravermelhos detectores.

efeitos biológicos

Conduzir
Riscos
pictogramas GHS O pictograma exclamação-marca no sistema harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)O pictograma perigo para a saúde no Sistema Globalmente Harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)O pictograma ambiente no Sistema Globalmente Harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)
palavra sinal de GHS perigo
H302 , H332 , H351 , H360Df , H373 , H410
P201 , P261 , P273 , P304 , P340 , P312 , P308 , P313 , P391
NFPA 704
Flammability code 0: Will not burn. E.g., water Health code 1: Exposure would cause irritation but only minor residual injury. E.g., turpentine Reactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g., liquid nitrogen Special hazards (white): no codeNFPA 704 diamante de quatro cores
0
1
0

Chumbo não confirmou papel biológico. A sua prevalência na humana corpo-a um adulto médio de 120 mg-se, no entanto, ultrapassado apenas pelo zinco (2,500 mg) e de ferro (4,000 mg) entre os metais pesados. Chumbo sais são muito eficientemente absorvido pelo corpo. Uma pequena quantidade de chumbo (1%) é armazenado nos ossos; o resto é excretada na urina e fezes dentro de algumas semanas de exposição. Apenas cerca de um terço do chumbo é excretada por uma criança. A exposição contínua pode resultar na bioacumulação de chumbo.

toxicidade

O chumbo é um metal altamente venenoso (se inalados ou ingeridos), afectando praticamente todos os órgãos e sistemas do corpo humano. Em níveis no ar de 100 mg / m 3 , é imediatamente perigosas à vida e à saúde . Chumbo mais ingerido é absorvido pela corrente sanguínea. A principal causa da sua toxicidade é a sua predilecção para interferir com o funcionamento adequado de enzimas . Fá-lo por se ligarem aos grupos sulfidrilo encontrados em muitas enzimas, ou imitando e deslocando outros metais, que actuam como cofactores em muitas reacções enzimáticas. Entre os metais essenciais que levam interage com são cálcio, ferro e zinco. Altos níveis de cálcio e ferro tendem a fornecer alguma proteção contra o envenenamento por chumbo; baixos níveis de provocar um aumento de susceptibilidade.

efeito

O chumbo pode causar graves danos para o cérebro e os rins e, em última análise, a morte. Imitando cálcio, o chumbo pode atravessar a barreira sangue-cérebro . Degrada-se as mielina bainhas de neurónios , reduz os seus números, interfere com a neurotransmissão rotas, e diminui o crescimento neuronal. No corpo humano, o chumbo inibe sintase porfobilinogénio e ferroquelatase , impedindo tanto porfobilinogénio formação e a incorporação de ferro em protoporfirina IX , a etapa final do heme síntese. Isso faz com que a síntese do heme ineficaz e anemia microcítica .

Um gráfico de um corpo humano com setas apontando para peças de texto para diferentes partes do corpo
Os sintomas de envenenamento por chumbo

Os sintomas de envenenamento por chumbo incluem nefropatia , cólica dores abdominais -como e, possivelmente, fraqueza nos dedos, pulsos ou tornozelos. Aumento da pressão arterial pequenas, particularmente em pessoas de meia-idade e mais velhos, pode ser aparente e pode causar anemia . Vários estudos, na maior parte em corte transversal, encontraram uma associação entre o aumento da exposição ao chumbo e redução da variabilidade da frequência cardíaca. Em mulheres grávidas, altos níveis de exposição ao chumbo pode causar aborto espontâneo. Exposição de alto nível crônica tem sido mostrado para reduzir a fertilidade em homens.

No cérebro em desenvolvimento de uma criança, o chumbo interfere com sinapse formação no córtex cerebral , neuroquímica desenvolvimento (incluindo a de neurotransmissores), e a organização dos canais de iões . A exposição da primeira infância tem sido associada com um risco aumentado de distúrbios do sono e sonolência diurna excessiva na infância mais tarde. Níveis sanguíneos elevados estão associados com puberdade atrasada em meninas. A ascensão e queda na exposição ao chumbo no ar a partir da combustão de chumbo tetraetila da gasolina durante o século 20 tem sido associada com aumentos históricos e diminuição dos níveis de criminalidade, uma hipótese que não é universalmente aceito.

fontes de exposição

A exposição ao chumbo é uma questão global desde mineração de chumbo e fundição, e bateria de fabricação / descarte / reciclagem, são comuns em muitos países. Chumbo entra no corpo por via de inalação, ingestão ou absorção pela pele. Quase todo o chumbo inalado é absorvido para dentro do corpo; para ingestão, a taxa é de 20-70%, com crianças absorver uma percentagem mais elevada do que os adultos.

Envenenamento normalmente resulta da ingestão de alimentos ou água contaminados com chumbo, e menos comummente após ingestão acidental de solo contaminado, de pó, ou tinta à base de chumbo. produtos do mar podem conter chumbo se afetados por águas industriais próximas. Frutas e vegetais podem ser contaminados por altos níveis de chumbo nos solos foram cultivadas em. Solo podem ser contaminados através da acumulação de partículas de chumbo em tubos, pintura de ligação, e as emissões residuais de gasolina com chumbo.

O uso de chumbo para tubos de água é problemática em áreas com água macia ou ácida . A água dura forma camadas insolúveis nos tubos ao passo que a água macia e acídica dissolve os tubos de chumbo. Dissolveu-se o dióxido de carbono na água transportada pode resultar na formação de chumbo solúvel bicarbonato ; água oxigenada pode igualmente dissolver o chumbo como chumbo hidróxido (II) . Beber água tal, ao longo do tempo, pode causar problemas de saúde, devido à toxicidade do chumbo dissolvido. O mais difícil a água o mais bicarbonato de cálcio e sulfato ele conterá, e o mais interior dos tubos vai ser revestida com uma camada protectora de carbonato de chumbo ou sulfato de chumbo.

Kymographic gravação do efeito de acetato de chumbo no coração da rã conjunto experimental acima.

Ingestão de tinta à base de chumbo aplicada é a principal fonte de exposição para as crianças: uma fonte direta está mastigando velhos peitoris pintado. Alternativamente, tal como a tinta seca aplicada deteriora, cascas, é pulverizada em pó e, em seguida, penetra no corpo através do contacto lado-a-boca ou alimentos contaminados, água ou álcool. Ingerindo certos remédios caseiros pode resultar em exposição ao chumbo ou seus compostos.

A inalação é a segunda via de exposição grande, afetando fumantes e especialmente os trabalhadores em ocupações relacionadas com o chumbo. O fumo do cigarro contém, entre outras substâncias tóxicas, radioactivos chumbo-210 .

exposição da pele pode ser significativo para as pessoas que trabalham com compostos de chumbo orgânicos. A taxa de absorção da pele é inferior para o chumbo inorgânico.

Tratamento

O tratamento para o envenenamento por chumbo normalmente envolve a administração de dimercaprol e succimer . Os casos agudos, pode exigir a utilização de edetato de dissódio e cálcio , o cálcio quelato , e o sal dissódico de ácido etilenodiaminotetracético ( EDTA ). Ele tem uma afinidade maior para o chumbo de cálcio, com o resultado de que o quelato de chumbo é formado por permuta e excretada na urina, deixando para trás cálcio inofensivo.

Efeitos ambientais

A dump empoeirado
Local de recolha de pilhas em Dakar , Senegal, onde pelo menos 18 crianças morreram de envenenamento por chumbo em 2008

A extração, produção, utilização e eliminação de chumbo e seus produtos têm causado a contaminação significativa de solos e águas da Terra. Emissões atmosféricas de chumbo estavam no auge durante a Revolução Industrial, eo chumbo período de gasolina na segunda metade do século XX. Libertações de chumbo são originários a partir de fontes naturais (isto é, a concentração do chumbo que ocorre naturalmente), produção industrial, incineração e reciclagem, e mobilização de chumbo previamente enterrado. As concentrações elevadas de chumbo persistirem nos solos e sedimentos em zonas pós-industriais e urbanos; emissões industriais, incluindo os decorrentes de carvão queima, continuam em muitas partes do mundo, particularmente nos países em desenvolvimento.

O chumbo pode acumular nos solos, especialmente aqueles com um elevado conteúdo orgânico, onde permanece por centenas de milhares de anos. Vantagem ambiental pode competir com outros metais encontrados em plantas e em superfícies potencialmente inibem a fotossíntese e, em concentrações suficientemente elevadas, que afecta negativamente o crescimento das plantas e sobrevivência. A contaminação dos solos e plantas podem permitir levar a ascender na cadeia alimentar que afectam animais e microrganismos. Em animais, o chumbo apresenta toxicidade em muitos órgãos, danificando o sistema nervoso, renal , reprodutivo, hematopoiética , e sistemas cardiovasculares após a absorção ingestão, inalação, ou pele. Peixes chumbo absorção de água e do sedimento; bioacumulação na cadeia alimentar representa um perigo para os peixes, aves e mamíferos marinhos.

Chumbo antropogênica inclui chumbo de tiro e ralos . Estes são uma das fontes mais potentes de contaminação por chumbo, juntamente com os locais de produção de chumbo. O chumbo foi banido por tiro e ralos nos Estados Unidos em 2017, apesar de que a proibição só foi eficaz durante um mês, e uma proibição semelhante está sendo considerado na União Europeia.

Os métodos analíticos para a determinação de chumbo no ambiente incluem espectrofotometria , fluorescência de raios X , espectroscopia atómica e métodos electroquímicos . Um específica eléctrodo ião-selectivo foi desenvolvido com base no ionóforo de S, S'-metilenobis (N, N-diisobutil- ditiocarbamato ). Um ensaio biomarcador importante para o envenenamento por chumbo é níveis de ácido ô-aminolevulínico em plasma, soro, e urina.

Restrição e remediação

Uma imagem de raios-X com inúmeras pequenas pelotas em destaque na branco
Radiografia de um cisne encontrado morto em Condé-sur-l'Escaut (norte da França), com destaque para chumbo. Existem centenas de bagos de chumbo; uma dúzia é suficiente para matar um cisne adulto dentro de alguns dias. Estes organismos são fontes de contaminação ambiental por chumbo.

Em meados da década de 1980, houve declínio significativo no uso de chumbo na indústria. Nos Estados Unidos, a regulamentação ambiental reduzido ou eliminado o uso de chumbo em produtos não-bateria, incluindo gasolina, tintas, soldas e sistemas de água. Dispositivos de controle de partículas foram instalados em usinas de energia movidas a carvão para capturar as emissões de chumbo. Uso de chumbo foi ainda mais prejudicada pela União Europeia 2003 Rohs . A grande queda na deposição de chumbo ocorreu na Holanda após a proibição nacional de 1993, sobre o uso do chumbo para caça e desporto de tiro: de 230 toneladas em 1990 para 47,5 toneladas em 1995.

Nos Estados Unidos, o limite permitido para a ligação no local de trabalho, compreendendo o chumbo metálico, compostos de chumbo inorgânicos, e levar os sabões , foi fixado a 50? G / m 3 durante um dia de trabalho de 8 horas, e o chumbo nível sanguíneo limite a 5 ? g por 100 g de sangue em 2012. o chumbo pode ainda ser encontrado em quantidades nocivas em faiança, de vinilo (como o que usado para a tubagem e o isolamento de cabos eléctricos), e bronze chinês. Casas antigas ainda podem conter tinta com chumbo. Tinta com chumbo branco foi retirado de venda nos países industrializados, mas usos especializados de outros pigmentos como o amarelo cromato de chumbo permanecem. Descascando a tinta velha por lixar produz pó que pode ser inalado. De redução de chumbo programas foram mandatados por algumas autoridades em propriedades onde as crianças vivem.

os resíduos de chumbo, de acordo com a competência e a natureza dos resíduos, pode ser tratado como lixo doméstico (a fim de facilitar as actividades de redução de chumbo), ou de resíduos potencialmente perigosos que exigem tratamento ou armazenamento especializado. O chumbo é liberado para a vida selvagem em locais de filmagem e uma série de práticas de gestão de chumbo, tais como a gestão do ambiente e redução do escrutínio público, têm sido desenvolvidos para combater a contaminação por chumbo. migração de chumbo pode ser aumentada em solos ácidos; para contrariar isso, é aconselhável solos ser tratada com cal para neutralizar os solos e evitar a lixiviação do chumbo.

A investigação foi conduzida sobre como remover o chumbo de biossistemas por meios biológicos: Ossos de peixes estão sendo pesquisados por sua capacidade de biorremediar chumbo em solo contaminado. O fungo Aspergillus versicolor é eficaz na remoção de iões de chumbo. Várias bactérias foram pesquisados quanto à sua capacidade para remover o chumbo do ambiente, incluindo as bactérias redutoras de sulfato Desulfovibrio e Desulfotomaculum , ambos os quais são altamente eficazes em soluções aquosas.

Veja também

Notas

Referências

Bibliografia

Outras leituras

links externos