Was sind die Eigenschaften von Blei?
Blei, Ordnungszahl 82 im Periodensystem, ist ein metallisches Element mit dem chemischen Symbol Pb, das für Plumbum steht, dem lateinischen Namen für das Element. Es ist ein weiches, biegsames Metall, das beim Schneiden eine silbrig-weiße Farbe aufweist, aber an der Luft aufgrund der Bildung einer Oxidschicht schnell ein mattes graues Aussehen annimmt. Obwohl gelegentlich in seinem elementaren Zustand gefunden, ist das Haupterz Bleiglanz oder Bleisulfid (PbS); Andere Bleierze sind Cerussit - Bleicarbonat (PbCO 3 ) - und Winkelsit - Bleisulfat (PbSO 4 ). Historisch gesehen haben die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Blei es zu einem sehr nützlichen Element gemacht, aber seit dem späten 20. Jahrhundert hat seine Verwendung aufgrund seiner Toxizität abgenommen. Blei hat jedoch noch eine Reihe wichtiger Anwendungen - zum Beispiel in Blei-Säure-Batterien, zur Strahlenabschirmung und als flexibles, belastbares Dachmaterial.
Das Metall schmilzt bei 622,4ºF (328ºC) und siedet bei 3.164ºF (1.740ºC). Die vier stabilen Bleiisotope sind das Endprodukt des Zerfalls verschiedener natürlich vorkommender radioaktiver Elemente wie Uran und Thorium in mehreren Schritten. Blei ist das schwerste stabile Element, eine Unterscheidung, die früher zu Wismut gehörte - Element Nummer 83 -, bis sich herausstellte, dass es sehr schwach radioaktiv ist. Eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Blei ist die Fähigkeit, hochfrequente elektromagnetische Strahlung wie Röntgen- und Gammastrahlen zu absorbieren. Dies ist auf seine hohe Dichte und die große Anzahl von Elektronen im Bleiatom zurückzuführen.
Blei gehört zur selben Gruppe wie Kohlenstoff, Silizium, Germanium und Zinn. Diese Elemente werden mit zunehmendem Atomgewicht metallischer, und obwohl die chemischen Eigenschaften von Blei denen der anderen Mitglieder der Gruppe in gewisser Weise ähneln, ähneln sie chemisch dem Metall Zinn am meisten. In seinen Verbindungen hat Blei normalerweise eine Oxidationsstufe von +2, was bedeutet, dass es zwei Elektronen an andere Atome oder Moleküle abgibt. Seltener kann es eine Oxidationsstufe von +4 haben.
Das Metall verbindet sich mit Sauerstoff zu mehreren Oxiden. "Rotes Blei", das durch Erhitzen von Blei in Luft gebildet wird, hat die Formel Pb 3 O 4 , es wird jedoch angenommen, dass es sich um eine Verbindung aus Bleioxid (PbO) und Bleidioxid (PbO 2 ) handelt. Bleioxid, auch Litharge genannt, entsteht bei starker Erhitzung des Metalls an der Luft und kann in Form eines gelben Pulvers oder eines roten kristallinen Materials vorliegen.
"Weißes Blei" ist basisches Bleicarbonat (2PbCO 3 · Pb (OH) 2 ). Früher wurde es wegen seiner starken weißen Farbe häufig in Farben verwendet, bevor es weitgehend durch ungiftiges Titandioxid ersetzt wurde. Abgesehen von seiner Toxizität bestand ein Problem mit weißem Blei darin, dass es dazu neigte, langsam mit Spuren von Schwefelwasserstoff (H 2 S) in der Luft zu reagieren, um schwarzes Bleisulfid zu bilden. Dies ist ein guter Test für H 2 S, bedeutete jedoch, dass alte Gemälde mit der Zeit dunkler werden.
Blei ist gegenüber den meisten Säuren korrosionsbeständig, da die meisten Bleisalze kaum oder gar nicht wasserlöslich sind und eine Schicht bilden, die das Blei vor weiteren Einwirkungen schützt. Es reagiert jedoch mit Essigsäure und Salpetersäure, da die durch diese Reaktionen gebildeten Salze - Bleiacetat bzw. Bleinitrat - sehr gut löslich sind. Blei reagiert mit „hartem“ Wasser unter Bildung von unlöslichem basischem Bleicarbonat, bildet jedoch mit weichem Wasser lösliche Verbindungen, sodass Bleiwasserleitungen in Gebieten mit weichem Wasser ein höheres Risiko für eine Bleivergiftung darstellen.
Die wahrscheinlich bekannteste Eigenschaft von Blei ist seine Toxizität. Fälle einer akuten Bleivergiftung sind selten, aber es handelt sich um ein kumulatives Gift, und eine chronische Exposition gegenüber niedrigen Bleigehalten kann zu einer Vielzahl schwerwiegender Symptome führen. Es deaktiviert die Enzyme, die Hämoglobin produzieren, was zu einem Aufbau der Vorläuferchemikalie führt. Dies kann den Darm lähmen, zu Verstopfung und Bauchschmerzen führen und Flüssigkeitsansammlungen im Gehirn verursachen, die Kopfschmerzen verursachen. Über einen längeren Zeitraum verursacht es Anämie und neurologische Probleme.
Eine chronische Bleivergiftung war aufgrund der weit verbreiteten Verwendung von Blei in Anwendungen, bei denen es in die Umwelt gelangte, ein erhebliches Problem. Zum Beispiel wurde früher metallisches Blei in Wasserrohren und Bleiverbindungen in Farben verwendet. Diese Verwendungen wurden in den meisten Ländern eingestellt und Bleileitungen durch ungiftige Alternativen ersetzt. Die größte Bleiquelle in der Umwelt war die Verbindung Tetraethylblei, die dem Benzin zugesetzt wurde, um eine gleichmäßigere Verbrennung zu erzielen. Aufgrund der Besorgnis über die gesundheitlichen Auswirkungen von Blei in der Umwelt, insbesondere auf Kinder in städtischen Gebieten, wurde in vielen Ländern auch Blei aus dem Verkehr gezogen.