Piombo

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Piombo
Aspetto
Aspetto dell'elemento
Noduli di piombo puro (99,989 %), raffinato per elettrolisi, accostati, per confronto, ad un cubo di piombo levigato puro (99,989 %) di 1 cm3.
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico piombo, Pb, 82
Serie metalli del blocco p
Gruppo, periodo, blocco 14 (IVA), 6, p
Densità 11340 kg/m3
Durezza 1,5
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 207,2 amu
Raggio atomico (calc.) 180 (154) pm
Raggio covalente 147 pm
Raggio di van der Waals 202 pm
Configurazione elettronica [Xe]4f145d106s26p2
e per livello energetico 2, 8, 18, 32, 18, 4
Stati di ossidazione 4, 2 (anfotero)
Struttura cristallina cubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 600,61 K (327,46 °C)
Punto di ebollizione 2022 K (1749 °C)
Volume molare 1,826 × 10-5  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 177,7 kJ/mol
Calore di fusione 4,799 kJ/mol
Tensione di vapore 4,21 × 10-5 Pa a 600 K
Velocità del suono 1260 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7439-92-1
Elettronegatività 1,8
Calore specifico 129 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 4,81 × 106 /(m·Ω)
Conducibilità termica 35,3 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 715,6 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1450,5 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3081,5 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
202Pb sintetico 5,3 × 104  anni ε ? 202Tl
203Pb sintetico 2,162 giorni ε ? 203Tl
204Pb 1,4% >1,4 × 1017  anni α 2,186 200Hg
205Pb sintetico 1,53 × 107  anni ε 0,051 205Tl
206Pb 24,1% Pb è stabile con 124 neutroni
207Pb 22,1% Pb è stabile con 125 neutroni
208Pb 52,4% Pb è stabile con 126 neutroni
209Pb sintetico 3,25 ore β 0,051 209Bi
210Pb tracce 22,3 anni α
β
3,792
0,064
206Hg
210Bi
211Pb sintetico 36,1 minuti β 0,051 211Bi
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il piombo è l'elemento chimico di numero atomico 82. Il suo simbolo è Pb. Appartiene al 14º gruppo e al 6º periodo della tavola degli elementi.

È un metallo tenero, denso, duttile e malleabile. Di colore bianco azzurrognolo appena tagliato, esposto all'aria si colora di grigio scuro. Il piombo viene usato nell'edilizia, nella produzione di batterie per autotrazione e di proiettili per armi da fuoco e, allo stato liquido, come refrigerante nei reattori nucleari, a volte in lega eutettica con il bismuto. Il piombo è un componente del peltro e di leghe metalliche usate per la saldatura.

Sia il piombo che i suoi composti sono nocivi; esso possiede anche una relativamente bassa conducibilità elettrica. Può essere reso più duro per aggiunta di una piccola quantità di antimonio. Questa lega è stata a lungo usata per i caratteri da stampa.

È molto resistente alla corrosione; non viene intaccato dall'acido solforico, si scioglie però in acido nitrico. Si presume che tutto il piombo esistente sia derivato dal decadimento dell'uranio (U) 238 che si trasforma in piombo (Pb) con un tempo di dimezzamento di circa 4.51 miliardi di anni. Nei primi anni del Novecento però si riteneva che il piombo derivasse dal decadimento del radio.

Il piombo è presente naturalmente nell'ambiente. Tuttavia la maggior parte del piombo che si trova in natura è prodotto da attività umane. In seguito all'aggiunta del piombo nella benzina è stato generato un ciclo artificiale del piombo. Nei motori delle automobili viene bruciato piombo si combina con altri elementi formando cloruri, bromuri e ossidi.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Fu scoperto in epoca molto antica, se ne parla in papiri egizi del 1550 a.C. e nel libro dell'Esodo – probabilmente perché i suoi minerali sono diffusi ovunque e sono facili da fondere, nonché perché il piombo stesso è un materiale facile da lavorare.

Tubazioni in piombo di epoca romana. Palermo, museo archeologico.

Tubazioni e strutture di piombo risalenti all'impero romano sono ancora esistenti ed in servizio oggigiorno. La metallurgia del piombo è parte della storia industriale di moltissimi paesi.

Gli alchimisti pensavano fosse possibile trasformare il piombo in oro utilizzando la cosiddetta pietra filosofale.

Il suo nome deriva dal latino plumbum che presumibilmente proviene dal greco πέλιος, (pélios, blu-nerastro), oppure dal sanscrito bahu-mala (molto sporco). Dal nome latino deriva anche il suo simbolo, Pb.

Fino agli anni ottanta il piombo tetraetile è stato un componente della benzina, usato come additivo per aumentarne il numero di ottano. Data la sua tossicità e la sua capacità di "avvelenare" i catalizzatori usati per ridurre l'inquinamento generato dagli scarichi delle automobili, è stato abbandonato in favore di altri additivi. Altri additivi in uso che hanno sostituito il piombo, quali il benzene e il toluene, sono classificati come cancerogeni e potenzialmente più tossici del piombo tetraetile se utilizzati in un motore privo di catalizzatore o con un catalizzatore guasto.[senza fonte]

Prossimo alla temperatura di fusione il piombo assume uno stato definito "fioritura del piombo" dove inizia a perdere il colore opaco tipico e assume un colore lucido.

Le mine dei primissimi modelli di matite usavano piombo al posto della grafite.[senza fonte]

Produzione[modifica | modifica sorgente]

Il piombo allo stato nativo esiste, ma è piuttosto raro. In genere viene trovato associato allo zinco, all'argento e principalmente al rame, viene quindi estratto insieme a questi metalli. Il più importante minerale del piombo è la galena (solfuro di piombo, PbS), che ne contiene l'86,6%. Altri minerali comuni sono la cerussite (carbonato di piombo, PbCO3) e l'anglesite (solfato di piombo, PbSO4). Gran parte del piombo in uso oggigiorno proviene però da fonti riciclate.

Nelle miniere i minerali di piombo sono estratti e macinati. Il minerale viene quindi separato dalla roccia inerte per flottazione e quindi fuso miscelato con carbone , in un forno verticale ad aria forzata, separando così la scoria (che galleggia sul metallo per minore densità) e i fumi solforati dal piombo concentrato al 97% o piombo d'opera. Questo dev'essere ulteriormente raffinato per via elettrolitica o termica. Nel primo caso si procede alla fusione del piombo in anodi (lastre di circa 1 m² di superficie per 5–6 cm di spessore) e si procede all'elettrolisi verso catodi di piombo elettrolitico (stessa superficie ma 2–5 mm di spessore) usando come elettrolita l'acido fluosilicico. Il piombo elettrolitico può raggiungere una purezza del 99,99%. Nel secondo, si procede all'estrazione dei metalli costituenti le impurezze mediante fusioni successive del piombo d'opera asportando dalla superficie prima il rame (sotto forma di ossido), poi il bismuto e l'argento. Il grado di purezza raggiunto, quantunque alto, è comunque inferiore a quello del piombo elettrolitico.

Isotopi[modifica | modifica sorgente]

Il piombo si presenta come una miscela di quattro isotopi stabili: 204Pb (abbondanza: 1,4%), 206Pb (24,1%), 207Pb (22,1%) e 208Pb (52,4%). 206Pb, 207Pb e 208Pb sono radiogenici, ovvero sono il prodotto finale di tre catene di decadimenti radioattivi che hanno inizio rispettivamente da 238U, 235U e 232Th. Le emivite di questi tre processi sono rispettivamente 4,47 × 109  anni, 7,04 × 108  anni e 1,4 × 1010  anni.

I rapporti isotopici tipici del piombo nei composti naturali sono

  • 206Pb/204Pb: da 14,0 a 30,0
  • 207Pb/204Pb: da 15,0 a 17,0
  • 208Pb/204Pb: da 35,0 a 50,0

benché siano riportati in letteratura numerosi casi in cui questi rapporti sono molto diversi.

Precauzioni[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Saturnismo.
Simboli di rischio chimico

tossico nocivo pericoloso in ambiente
pericolo


frasi H: 360 - 332 - 302 - 373 - 410
consigli P: 201 - 273 - 308+313 [1]


Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela

Avvertenze

I suoi composti sono tossici per inalazione e ingestione (l'avvelenamento è detto saturnismo)

Il piombo è un metallo velenoso, che può danneggiare il sistema nervoso (specialmente nei bambini) e causare malattie del cervello e del sangue. L'esposizione al piombo o ai suoi sali, soprattutto a quelli solubili, o all'ossido PbO2, può causare nefropatie, caratterizzate dalla sclerotizzazione dei tessuti renali, e dolori addominali colici. Alcuni storici attribuiscono al piombo (per tubazioni per acqua potabile e all'uso di diacetato di piombo, detto zucchero di piombo, per addolcire il vino) la causa della demenza che afflisse molti degli imperatori romani. Nefropatie croniche ed encefalopatie sono state rilevate sia in forti bevitori di whisky di contrabbando, in quanto la saldatura delle serpentine di distillazione è costituita da piombo, sia in utilizzatori di stoviglie smaltate a piombo. Inoltre altre categorie a rischio di intossicazione, sono i lavoratori dell'industria e dell'artigianato.

Per quanto riguarda il metabolismo cellulare, il piombo può inibire alcuni enzimi agendo sui gruppi sulfidrilici liberi impedendo che possano essere utilizzati da enzimi a cui sono indispensabili. Il piombo ostacola la sintesi dell'eme che nel sangue conduce ad un rallentamento ad una diminuzione dei globuli rossi e dell'emoglobina racchiusa in ogni globulo. Un malato intossicato da piombo produce globuli rossi alterati, definiti "punteggiati" e questo fatto può condurre all'anemia.

Le preoccupazioni per il ruolo del piombo nel ritardo mentale nei bambini ha portato ad una generale riduzione del suo uso (l'esposizione al piombo è stata collegata anche alla schizofrenia); le vernici contenenti piombo sono state ritirate dal commercio in tutti i paesi industrializzati. Tuttavia molte vecchie case contengono ancora piombo nelle loro vernici, e in caso di lavori di ristrutturazione non si dovrebbero mai togliere i vecchi strati di vernice carteggiandoli perché si produrrebbero polveri sottili, contenenti piombo, che finirebbero per essere respirate.

È capitato a volte che i sali di piombo usati negli smalti per vasellame abbiano causato degli avvelenamenti, quando bevande particolarmente acide come certi succhi di frutta hanno estratto ioni di piombo dallo smalto. Si pensa che fosse questa la causa delle "coliche del Devon", dove si usavano presse con parti di piombo per estrarre il succo di mela per farne sidro. Il piombo è considerato anche estremamente dannoso per la fertilità delle donne.

Citazioni letterarie[modifica | modifica sorgente]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ scheda del piombo in polvere su IFA-GESTIS

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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