Piombo

Piombo
82 Pb tallio← piombo →bismuto
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%) di1cm³.
Linea spettrale Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	piombo, Pb, 82
Serie	metalli del blocco p
Gruppo,periodo,blocco	14 (IVA),6,p
Densità	11340kg/m³
Durezza	1,5
Configurazione elettronica	Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	3P0
Proprietà atomiche
Peso atomico	207,2
Raggio atomico(calc.)	180(154)pm
Raggio covalente	147 pm
Raggio di van der Waals	202 pm
Configurazione elettronica	[Xe]4f145d106s26p2
e−perlivello 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	600,61K(327,46°C)
Punto di ebollizione	2 022 K (1 749 °C)
Volume molare	1,826×10−5m³/mol
Entalpia di vaporizzazione	177,7kJ/mol
Calore di fusione	4,799kJ/mol
Tensione di vapore	4,21×10−5Paa600K
Velocità del suono	1260m/sa293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS	7439-92-1
Elettronegatività	1,8
Calore specifico	129J/(kg·K)
Conducibilità elettrica	4,81×106/(m·Ω)
Conducibilità termica	35,3W/(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 5,3×104anni ε ? 202Tl 203Pb sintetico 2,162 giorni ε ? 203Tl 204Pb 1,4% È stabile con 122neutroni 205Pb sintetico 1,53×107anni ε 0,051 205Tl 206Pb 24,1% È stabile con 124neutroni 207Pb 22,1% È stabile con 125neutroni 208Pb 52,4% È stabile con 126neutroni 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

Ilpiomboè l'elemento chimicodinumero atomico82 e il suo simbolo èPb.Appartiene al 14º gruppo e al 6º periodo dellatavola degli elementi.

È un metallo tenero, denso, duttile e malleabile. Di colore bianco azzurrognolo appena tagliato, esposto all'ariasi colora di grigio scuro. Il piombo viene usato nell'edilizia, nella produzione dibatterie,divetro cristallo(detto anche “vetro al piombo” ), nell’autotrazione, nei proiettili per armi da fuoco e, allo stato liquido, come refrigerante in alcune tipologie di reattori nucleari nonché a volte inlega eutetticacon ilbismuto.Il piombo è un componente delpeltroe di diverse leghe metalliche usate per lasaldatura.

Sia il piombo sia i suoi composti sononeurotossineche si accumulano negli organismi, in particolare nelle ossa e nel sangue, causando danni irreparabili al cervello e al sistema nervoso centrale nel caso di esposizioni eccessive. Esso possiede anche una relativamente alta conducibilità elettrica. Può essere reso più duro per aggiunta di una piccola quantità diantimonio.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 inacido nitrico.Ha l'importante proprietà di assorbire le radiazioni. Si presume che tutto il piombo esistente sia derivato dal decadimento dell'uranio-238che si trasforma in piombo con untempo di dimezzamentodi circa 4,51 miliardi di anni.

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

Storia

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

Fu scoperto in epoca molto antica: se ne parla inpapiriegizi del1550 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.

Il suo nome deriva dallatinoplumbumche presumibilmente proviene dalgrecoπέλιος, (pélios,blu-nerastro), oppure dalsanscritobahu-mala(molto sporco).Dal nome latino deriva anche il suo simbolo,Pb.

Infatti gli antichi Romani ed i Greci fecero largo uso del piombo. Ancora in epoca moderna tubazioni e strutture di piombo risalenti all'impero romanosono esistenti ed in servizio anche se ormai vietate data la loro pericolosità di contaminazione dell'ambiente. Nella stessa epoca il piombo venne utilizzato anche come conservante alimentare nelsapaperché riesce a contrastare la moltiplicazione di batteri e muffe pur restando naturalmente dolce. Proprio il largo utilizzo del piombo per tubazioni ed usi alimentari potrebbe aver diffuso il saturnismo nella classe benestante Romana.

La produzione di piombo in Europa fu interrotta solo dall'epidemia di peste nera (1347-1353) che ridusse la popolazione fino al 50%. A causa della mancanza di forza lavoro e risultante contrazione economica, la produzione di piombo rimase interrotta per diversi anni, riducendo l'inquinamento del metallo nell'aria a livelli naturali per la prima volta in mille anni.

Glialchimistipensavano fosse possibile trasformare il piombo inoroutilizzando la cosiddettapietra filosofale.

Dal 1923, con la diffusione di carburanti addizionati col piombo tetraetile, l'inquinamento da piombo è aumentato considerevolmente in quanto nell'atmosfera una volta disperso rimane stabile.Fino aglianni ottantailpiombo tetraetileè rimasto un componente dellabenzina,usato come additivo per aumentarne ilnumero di ottano,ovvero la sua capacità anti-detonante. Questo ha generato un ciclo artificiale del piombo. Neimotoridelleautomobiliveniva bruciato piombo che si combinava con altri elementi formando cloruri, bromuri e ossidi. Data la sua tossicità e la sua capacità di "avvelenare" icatalizzatoriusati per ridurre l'inquinamento generato dagli scarichi delle automobili, è stato abbandonato nella maggior parte delle nazioni in favore di altri additivi nel corso delXXI secolo.Altri additivi in uso che hanno sostituito il piombo, quali ilbenzenee iltoluene,sono classificati come cancerogeni.

Le mine dellematiterealizzate fino al XVI secolo usavano una miscela di stagno e piombo al posto dellagrafiteda cui la parola Bleistift - stilo di piombo - in tedesco per designare la matita.

Lametallurgiadel piombo è parte della storia industriale di moltissimi paesi.

Produzione

Ilpiombo allo stato nativoesiste, ma è piuttosto raro. In genere viene trovato associato allozinco,all'argentoe principalmente alrame,viene quindi estratto insieme a questi metalli. Il più importante minerale del piombo è lagalena(solfuro di piombo,PbS) che ne contiene l'86,6%. Altri minerali comuni sono lacerussite(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 perflottazionee quindi fuso miscelato con carbone in un forno verticale ad aria forzata, separando così i fumi solforati e la scoria, che galleggia sul metallo per minore densità, 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, tipicamente lastre di circa1m²di superficie per5-6 cmdi spessore, e si procede all'elettrolisi verso catodi di piombo elettrolitico della stessa superficie, ma di2-5 mmdi 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, con un processo denominatocoppellazione.Il miscuglio di metalli viene fuso e dalla superficie del piombo si asporta 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

Il piombo si presenta come una miscela di quattroisotopi stabili:²⁰⁴Pb (abbondanza: 1,4%),²⁰⁶Pb (24,1%),²⁰⁷Pb (22,1%) e²⁰⁸Pb (52,4%).²⁰⁶Pb,²⁰⁷Pb e²⁰⁸Pb sonoradiogenici,ovvero sono il prodotto finale di tre catene didecadimenti radioattiviche hanno inizio rispettivamente da²³⁸U,²³⁵Ue²³²Th.Leemivitedi questi tre processi sono rispettivamente4,47×10⁹anni,7,04×10⁸annie1,4×10¹⁰anni.

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.

Radiometria dei sedimenti

La quantità di²¹⁰Pb misurata neisedimentimarini può essere utilizzata per calcolare il tasso di sedimentazione di un'area di studio.La fonte di²¹⁰Pb per l'ambiente marino è l'atmosfera,dove viene prodotto dal decadimento del²²²Rn, attraverso una serie di radionuclidi con semiperiodo molto breve (meno di 1 ora). In acqua di mare, il piombo si associa rapidamente al particolato sospeso e, seguendone il destino, si deposita nei sedimenti dove, oltre alla frazione di²¹⁰Pb derivante dal decadimento dei suoi precursori della serie radioattiva primordiale presenti nella matrice, si trova un "eccesso" di²¹⁰Pb che deriva dal processo di sedimentazione delle particelle a cui si è associata una parte del piombo di origine atmosferica. La distribuzione dell'eccesso di²¹⁰Pb nella colonna sedimentaria è controllata dalle modalità di sedimentazione e dal decadimento fisico. Dall'analisi di questo radionuclide nei sedimenti è possibile quindi valutare la velocità di sedimentazione.Poiché l'emivita del²¹⁰Pb è di 22 anni, il metodo è applicabile allo studio di processi con scale temporali inferiori ai 100 anni.

Precauzioni

Simboli di rischio chimico
pericolo
frasi H	360Df-330-300-373-410
consigli P	201-273-314
Le sostanze chimiche vanno manipolate con cautela
Avvertenze

I suoi composti sono tossici per inalazione e ingestione. L'avvelenamento da piombo è dettosaturnismo.

Il piombo è un metallovelenoso,che può danneggiare il sistema nervoso, specialmente quello 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 PbO₂può causarenefropatie,caratterizzate dalla sclerotizzazione dei tessuti renali, e dolori addominalicolici.Nefropatie croniche ed encefalopatie sono state rilevate sia in forti bevitori diwhiskydi 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 ilmetabolismocellulare, il piombo può inibire alcunienzimiagendo sui gruppi sulfidrilici liberi impedendo che possano essere utilizzati da enzimi a cui sono indispensabili. Il piombo ostacola la sintesi dell'emeche nelsangueconduce ad un rallentamento ad una diminuzione deiglobuli rossie dell'emoglobinaracchiusa 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 nelritardo mentalenei bambini ha portato ad una generale riduzione del suo uso. L'esposizione al piombo è stata collegata anche allaschizofrenia.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 dellecoliche del Devon,dove si usavano presse con parti di piombo per estrarre il succo di mela per farnesidro.Il piombo è considerato anche estremamente dannoso per la fertilità delle donne.

Bibliografia

• Francesco Borgese,Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico,Roma, CISU, 1993,ISBN88-7975-077-1.
• R. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto,Tavola periodica e proprietà degli elementi,Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998(archiviato dall'url originaleil 22 ottobre 2010).

Voci correlate

• Abellaite
• Composti organici del piombo
• Fluoruro di piombo
• Idrossido di piombo(II)
• London Metal Exchange,mercato dei metalli non ferrosi
• Pallini da caccia
• Saturnismo

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• piombo,suTreccani.it – Enciclopedie on line,Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• (EN)lead,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN,FR)Piombo,suEnciclopedia canadese.
• (EN)Lead,superiodic.lanl.gov,Los Alamos National Laboratory.URL consultato il 10 maggio 2005(archiviato dall'url originaleil 10 dicembre 2004).
• (EN)Lead,suWebElements.
• (EN)Lead,suEnvironmentalChemistry.
• (EN)Lead – Compact description of various lead properties,suleadfacts.blogspot.
• (EN)Do lead fishing sinkers threaten the environment?,sustraightdope.URL consultato il 10 maggio 2005(archiviato dall'url originaleil 4 febbraio 2005).
• Il Piombo,suminieradiraibl.it.URL consultato il 26 marzo 2009(archiviato dall'url originaleil 17 aprile 2010).
• Caratterizzazione del piombo,suing.unitn.it.URL consultato il 31 luglio 2010(archiviato dall'url originaleil 14 novembre 2011).
• Piombo che uccide,sucorpoforestale.it,Corpo forestale dello Stato.URL consultato il 16 dicembre 2015(archiviato dall'url originaleil 13 febbraio 2014).
• Il piombo nelle munizioni da caccia: problematiche e possibili soluzioni(PDF), suisprambiente.gov.it,Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale.