Chumbo
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O chumbo (do latim plumbum) é um elemento químico de símbolo Pb , número atómico 82 ( 82 prótons e 82 elétrons ), com massa atómica igual a 207,2 u, pertencente ao grupo 14 da classificação periódica dos elementos químicos. À temperatura ambiente, o chumbo encontra-se no estado sólido.
É um metal tóxico, pesado, macio, maleável e pobre condutor de eletricidade. Apresenta coloração branco-azulada quando recentemente cortado, porém adquire coloração acinzentada quando exposto ao ar. É usado na construção civil, baterias de ácido, em munição, proteção contra raios-X , e forma parte de ligas metálicas para a produção de soldas, fusíveis, revestimentos de cabos elétricos, materiais antifricção, metais de tipografia, etc. O chumbo tem o número atômico mais elevado entre todos os elementos estáveis.
É um metal conhecido e usado desde a antiguidade. Suspeita-se que este metal já fosse trabalhado há 7000 anos.
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| Geral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Nome, símbolo, número | Chumbo, Pb, 82 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Classe , série química | Metal , representativo ( família do carbono ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, periodo, bloco | 14, 6 , p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidade, dureza | 11340 kg/m3, 1,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cor e aparência | Branco azulado |
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| Propriedades atômicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massa atómica | 207,2 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio médio† | 180 picómetro | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio atómico calculado | 154 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio covalente | 147 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio de van der Waals | 202 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuração electrónica | [Xe]4f14 5d10 6s2 6p2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidação (Óxido) | 4, 2 ( anfótero ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estrutura cristalina | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado da matéria | Sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de fusão | 600,61 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de ebulição | 2022 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpía de vaporização | 177,7 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpía de fusão | 4,799 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pressão de vapor | 4,21 x 10-7 Pa a 600 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidade do som | 1260 m/s a 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Informações diversas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Eletronegatividade | 2,33 (Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor específico | 129 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade elétrica | 4,81 x 106 m-1·Ω-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade térmica | 35,3 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1° Potencial de ionização | 715,6 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2° potencial de ionização | 1450,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3° potencial de ionização | 3081,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4° potencial de ionização | 4083 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5° potencial de ionização | 6640 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos mais estáveis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Medidas no SI e condições CNPT, exceto onde indicado o contrário | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Índice |
[editar] Características principais
O chumbo é um metal pesado (densidade relativa de 11,4 a 16ºC), de coloração branca-azulada, tornando-se acinzentado quando exposto ao ar. Muito macio , altamente maleável, baixa condutividade elétrica e altamente resistente à corrosão. O chumbo se funde com facilidade (327,4ºC), com temperatura de vaporização a 1725ºC. Os estados de oxidação que pode apresentar são 2 e 4. É relativamente resistente ao ataque dos ácidos sulfúrico e clorídrico, porém se dissolve lentamente em ácido nítrico. O chumbo é um anfótero, já que forma sais de chumbo dos ácidos, assim como sais metálicos do ácido plúmbico. O chumbo forma muitos sais, óxidos e compostos organolépticos.
[editar] Aplicações
O mais amplo uso do chumbo é na fabricação de acumuladores. Outras aplicações importantes são na fabricação de forros para cabos, elemento de construção civil, pigmentos, soldas suaves e munições. A fabricação de chumbo tetra etílico (TEL) vem caindo muito em função de regulamentações ambientais cada vez mais restritivas no mundo no que se diz respeito à sua principal aplicação que é como aditivo na gasolina. No caso do Brasil desde 1978 este aditivo deixou de ser usado como antidetonante.
Têm-se desenvolvido varios compostos organoplúmbicos para aplicações como catalisadores na fabricação de espumas de poliuretano, como tóxico para as pinturas navais com a finalidade de inibir a incrustação nos cascos, agentes biocidas contra as bactérias granpositivas, proteção da madeira contra o ataque das brocas e fungos marinhos, preservadores para o algodão contra a decomposição e do mofo, agentes molusquicidas, agentes antihelmínticos, agentes redutores do desgaste nos lubrificantes e inibidores da corrosão do aço.
Graças a sua excelente resistência a corrosão, o chumbo encontra muitas aplicações na indústria de construção e, principalmente, na indústria química. É resistente ao ataque de muitos ácidos, porque forma seu próprio revestimento protetor de óxido. Como conseqüência desta característica, o chumbo é muito utilizado na fabricação e manejo do ácido sulfúrico.
Durante muito tempo se tem empregado o chumbo como manta protetora para os aparelhos de raio-X. Em virtude das aplicações cada vez mais intensas da energia atômica, torna-se cada vez mais importante as aplicações do chumbo como blindagem contra a radiação.
Sua utilização como forro para cabos de telefone e de televisão segue sendo uma forma de emprego adequada para o chumbo. A ductilidade única do chumbo o torna particularmente apropriado para esta aplicação, porque pode ser estirado para formar um revestimento contínuo em torno dos condutores internos.
O uso de chumbo em pigmentos tem sido muito importante, porém a sua utilização tem diminuído muito. O pigmento, que contém este elemento, é o branco de chumbo, 2PbCO3 .Pb(OH)2; outros pigmentos importantes são o sulfato básico de chumbo e os cromatos de chumbo.
Utiliza-se uma grande variedade de compostos de chumbo, como os silicatos, os carbonatos e os sais de ácidos orgânicos, como estabilizadores contra o calor e a luz para os plásticos de cloreto de polivinila (PVC). Usam-se silicatos de chumbo para a fabricação de vidros e cerâmicas. O nitreto de chumbo, Pb(N3)2, é um detonador padrão para os explosivos. Os arseniatos de chumbo são empregados em grande quantidades como inseticidas para a proteção dos cultivos. O litargírio (óxido de chumbo) é muito empregado para melhorar as propriedades magnéticas dos imãs de cerâmica de ferrita de bário.
O chumbo forma ligas com muitos metais e, em geral, é empregado nesta forma na maior parte de suas aplicações. Todas as ligas metálicas formadas com estanho, cobre, arsênio, antimônio, bismuto, cádmio e sódio apresentam importantes aplicações industriais (soldas, fusíveis, material de tipografia , material de antifricção, revestimentos de cabos elétricos, etc.).
Uma mistura de zirgonato de chumbo e de titanato de chumbo, conhecida como PZT, está sendo posta no mercado como um material piezoelétrico.
[editar] História
O chumbo está sendo usado pelos humanos por, pelo menos, 7000 anos, porque era (e continua sendo) muito difundido na natureza e de fácil extração. Também é fácil de ser trabalhado por ser altamente maleável, ductil e de baixo ponto de fusão.
O chumbo foi mencionado no "Livro do Exodus". A peça mais antiga de chumbo descoberta pelos arqueólogos data de 3800 a.C. e, está guardada no Museu Britânico. Por volta de 3000 a.C. há evidências que os Chineses já produziam este metal. Há indícios, também, que os fenícios exploravam o chumbo em 2000 a.C. Encanamentos de chumbo com as insígnias de imperadores romanos, de 300 a.C, ainda estão em serviço. Os alquimistas achavam que o chumbo era o mais velho dos metais e associavam este metal ao planeta Saturno. A partir de 700 d.C. os alemães iniciaram a exploração deste metal, juntamente com a da prata, nas minas existentes nas montanhas de Hartz, no vale do vale do Reno e na Boêmia a partir do século XIII. Na Grã-Bretanha, a partir do século XVII, principalmente nas regiões de Derbyshire e Gales as indústrias de fundições deste metal prosperaram.
O símbolo “Pb” do chumbo é uma abreviatura do nome latino “plumbum”.
[editar] Ocorrência e obtenção
O chumbo raramente é encontrado no seu estado elementar. O mineral de chumbo mais comum é o sulfeto denominado de galena (com 86,6% deste metal) . Outros minerais de importância comercial são o carbonato ( cerusita) e o sulfato (anglesita), que são mais raros. Geralmente é encontrado com minerais de zinco, prata e, em maior abundância, de cobre. Também é encontrado chumbo em vários minerais de urânio e de tório, já que vem diretamente da desintegração radioativa destes radioisótopos. Os minerais comerciais podem conter pouco chumbo (3%), porém o mais comum é em torno de 10%. Os minerais são concentrados até alcançarem um conteudo de 40% ou mais de chumbo antes de serem fundidos.
Através da ustulação do minério de chumbo, galena, obtém-se como produto o óxido de chumbo que, num alto forno, é reduzido com a utilização de coque, fundente e óxido de ferro. O chumbo bruto obtido é separado da escória por flotação. A seguir, é refinado para a retirada das impurezas metálicas, que pode ser por destilação. Desta forma pode-se obter chumbo com uma pureza elevada (99,99%).
Os principais depósitos de minérios de chumbo estão localizados nos EUA , Austrália, Canadá, Peru, México, Bolívia, Argentina, África do Sul, Zâmbia, Espanha, Suécia, Alemanha, Itália e Sérvia, sendo os principais produtores os Estados Unidos, Austrália, Canadá, Peru e México
[editar] Isótopos
O chumbo tem 4 isótopos naturais estáveis que, com a respectiva abundância natural, são: Pb-204 (1.4%), Pb-206 (24.1%), Pb-207 (22.1%) e Pb-208 (52.4%). O Pb-206, Pb-207 e o Pb-208 são os produtos finais de uma complexa cadeia de decaimento que se inicia com o U-238, U-235 e Th- 232, respectivamente. As correspondentes meias-vida destes esquemas de decaimento são : 4.47 x 109, 7.04 x 108 e 1.4 x 1010 anos, respectivamente. Cada um deles é documentado em relação ao 204Pb, o único isótopo natural radioativo, que devido a sua longa meia-vida pode ser considerado estável. As escalas de relações isotópicas para a maioria de materiais naturais são 14.0-30.0 para Pb-206/Pb-204, 15.0-17.0 para Pb-207/Pb-204 e 35.0-50.0 para Pb-208/Pb-204, embora numerosos exemplos fora destas escalas sejam relatados na literatura. O chumbo é usado para fazer baterias
[editar] Precauções
O chumbo pode ser encontrado na água potável através da corrosão de encanamentos de chumbo. Isto é comum de ocorrer quando a água é ligeiramente ácida Este é um dos motivos para os sistemas de tratamento de águas públicas ajustarem o pH das águas para uso doméstico. O chumbo não apresenta nenhuma função essencial conhecida no corpo humano. É extremamente danoso quando absorvido pelo organismo através da comida, ar ou água.
O chumbo pode causar vários efeitos indesejáveis, tais como:
- Perturbação da biosíntese da hemoglobina e anemia;
- Aumento da pressão sanguínea;
- Danos aos rins;
- Abortos;
- Alterações no sistema nervoso;
- Danos ao cérebro;
- Diminuição da fertilidade do homem através de danos ao esperma;
- Diminuição da aprendizagem em crianças;
- Modificações no comportamento das crianças, como agressão, impulsividade e hipersensibilidade.
O chumbo pode atingir o feto atraves da placenta da mãe, podendo causar sérios danos ao sistema nervoso e ao cérebro da criança .
O seu uso durante o Império Romano em encanamentos de água (e seu sal orgânico, acetato de chumbo, conhecido como “açúcar de chumbo”, usado como adoçante em vinhos) é considerado por alguns como causa da demência que afetou muitos dos imperadores romanos.
Devido à elevada toxidade do chumbo e dos seus compostos, ações para prevenir e reparar contaminações ambientais são comuns nos tempos atuais. Materiais e dispositivos que contém chumbo não podem ser descartados ao ambiente. Devem ser reciclados.
A reciclagem por sua vez trata-se de um processo com desafios muito grandes a serem enfrentados diante dos resíduo gerado durante o processo de reciclagem. No caso da reciclagem das baterias automotivas por exemplo, primeiro, os componentes das baterias (plástico e metal) são separados hidraulicamente. Depois, o metal é fundido.
Ao longo desse trabalho, ocorrem emissões de gases e efluentes, ambos contaminados com o chumbo. Muito tem-se desenvolvido para reduzir ao máximo essas contaminações e minimizar o impacto desse processo. Também ocorre a geração de escória ao longo do processo. Estima-se que de cada tonelada de metal reaproveitada são gerados cerca de 150 a 300 quilos de resíduo sólido contaminado com chumbo. Uma das opções que se tem pensado como solução para este segundo caso é o uso deste resíduo no lugar da brita após tratamento adicional de imobilização do metal.
[editar] Literatura
- Keisch, B., Feller, R. L., Levine, A. S., and Edwards, R. R.: Dating and Authenticating Works of Art by Measurement of Natural Alpha Emitters. In: Science, 155, No. 3767, p. 1238-1242, 1967.
- Keisch, B: Dating Works of Art Trough their Natural Radioactivity: Improvements and Applications. In: Science, 160, p. 413-415, 1968.
- Keisch, B: Discriminating Radioactivity Measurements of Lead: New Tool for Authentication. In: Curator, 11, No. 1., p. 41-52, 1968.
