Pb-Blei. Die Verwendung von Bleimetall in der Volkswirtschaft und im Bauwesen

16.10.2019

Blei ist ein weiches, schweres, silbrig-graues Metall, das glänzend ist, aber ziemlich schnell seinen Glanz verliert. Gleichgestellt mit und bezieht sich auf die Elemente, die der Menschheit seit der Antike bekannt sind. Blei war sehr weit verbreitet und auch heute noch ist seine Verwendung äußerst vielfältig. Heute erfahren wir also, ob Blei ein Metall oder Nichtmetall ist, sowie ein Bunt- oder Eisenmetall, erfahren etwas über seine Arten, Eigenschaften, Anwendungen und Gewinnung.

Blei ist ein Element der Gruppe 14 der Tabelle von D. I. Mendeleev, das sich in derselben Gruppe wie Kohlenstoff, Silizium und Zinn befindet. Blei ist ein typisches Metall, aber inert: Es reagiert selbst mit starken Säuren äußerst widerwillig.

Das Molekulargewicht beträgt 82. Dies weist nicht nur auf die sogenannte magische Zahl der Protonen im Kern hin, sondern auch auf das große Gewicht der Substanz. Die interessantesten Eigenschaften des Metalls sind genau mit seinem großen Gewicht verbunden.

Das Konzept und die Eigenschaften von Bleimetall werden in diesem Video besprochen:

Konzept und Funktionen

Blei ist ein ziemlich weiches Metall. normale Temperatur, es ist leicht zu kratzen oder zu glätten. Eine solche Duktilität ermöglicht es, Bleche und Stangen aus Metall mit sehr geringer Dicke und beliebiger Form zu erhalten. Die Formbarkeit war einer der Gründe, warum Blei seit der Antike verwendet wurde.

Bleiwasserleitungen aus dem alten Rom sind bekannt. Seitdem wurde diese Art der Wasserversorgung mehr als einmal und an mehr als einem Ort installiert, aber sie funktionierte nicht so lange. Was zweifellos eine beträchtliche Menge gespart hat Menschenleben, da Blei leider bei längerem Kontakt mit Wasser schließlich lösliche Verbindungen bildet, die giftig sind.

Toxizität ist die eigentliche Eigenschaft des Metalls, weshalb sie versuchen, seine Verwendung einzuschränken. Metalldämpfe und viele seiner organischen und anorganischen Salze sind sehr gefährlich für Umwelt und Menschen. Grundsätzlich sind natürlich die Arbeiter solcher Betriebe und die Anwohner der Umgebung der Industrieanlage gefährdet. 57 % werden zusammen mit großen Mengen Staubgas und 37 % mit Konvertergasen emittiert. Dabei gibt es nur ein Problem - die Unvollkommenheit der Kläranlagen.

In anderen Fällen werden Menschen jedoch Opfer von Bleiverschmutzung. Bis vor kurzem war Tetraethylblei der wirksamste und beliebteste Benzinstabilisator. Bei der Verbrennung von Treibstoff wurde dieser in die Atmosphäre freigesetzt und verschmutzte diese.

Aber Blei hat eine andere, äußerst nützliche und notwendige Qualität- die Fähigkeit, radioaktive Strahlung zu absorbieren. Außerdem nimmt das Metall die harte Komponente noch besser auf als die weiche. Eine 20 cm dicke Bleischicht ist in der Lage, vor allen auf der Erde und im nahen Weltraum bekannten Strahlungsarten zu schützen.

Vorteile und Nachteile

Blei vereint äußerst nützliche Eigenschaften, die zu einem unersetzlichen Element werden, und ehrlich gesagt gefährlich, was seine Verwendung zu einer sehr schwierigen Aufgabe macht.

Zu den Vorteilen aus volkswirtschaftlicher Sicht zählen:

Schmelzbarkeit und Duktilität - damit können Sie Metallprodukte beliebiger Komplexität und Subtilität formen. So werden zur Herstellung von schallabsorbierenden Membranen Bleiplatten mit einer Dicke von 0,3–0,4 mm verwendet;
Blei ist in der Lage, sich mit anderen Metallen (einschließlich usw.) zu legieren, die sich unter normalen Bedingungen nicht miteinander legieren, seine Verwendung als Lot basiert auf dieser Eigenschaft;
Metall absorbiert Strahlung. Heute sind alle Elemente des Strahlenschutzes – von der Kleidung bis zur Dekoration von Röntgenräumen und Räumen an Prüfstellen – aus Blei;
das Metall ist säurebeständig, übertroffen nur von edlem Gold und Silber. Daher wird es aktiv zum Auskleiden von säurebeständigen Geräten verwendet. Aus den gleichen Gründen wird es zur Herstellung von Rohren für die Säureübertragung und für Abwasser in gefährlichen Chemieanlagen verwendet;
Die Bleibatterie hat in der Elektrotechnik noch nicht an Bedeutung verloren, da Sie mit ihr einen Hochspannungsstrom erhalten können.
Niedrige Kosten - Blei ist 1,5-mal billiger als Zink, 3-mal Kupfer und fast 10-mal billiger als Zinn. Dies erklärt den sehr großen Vorteil der Verwendung von Blei und nicht von anderen Metallen.

Die Nachteile sind:

Toxizität - die Verwendung von Metall in jeder Art von Produktion ist eine Gefahr für das Personal und bei Unfällen eine extreme Gefahr für die Umwelt und die Bevölkerung. Blei gehört zu Stoffen der 1. Gefahrenklasse;
Bleiprodukte sollten nicht als normaler Müll entsorgt werden. Sie müssen entsorgt werden und sind teilweise sehr kostspielig. Daher die Frage nach Recycling metal ist immer aktuell;
Blei ist ein weiches Metall, daher kann es als verwendet werden Strukturmaterial kann nicht. In Anbetracht all seiner anderen Qualitäten ist dies eher als Plus zu werten.

Eigenschaften und Merkmale

Blei ist ein weiches, formbares, aber schweres und dichtes Metall. Das Molekülgitter ist kubisch, flächenzentriert. Seine Festigkeit ist gering, aber seine Duktilität ist ausgezeichnet. Die physikalischen Eigenschaften des Metalls sind wie folgt:

Dichte bei Normaltemperatur 11,34 g/cm³;
Schmelzpunkt - 327,46 ° C;
Siedepunkt - 1749 C;
Widerstand gegen Zugbelastung - 12–3 MPa;
Widerstand gegen Druckbelastung - 50 MPa;
Brinellhärte - 3,2–3,8 HB;
Wärmeleitfähigkeit - 33,5 W / (m K);
Der spezifische Widerstand beträgt 0,22 Ohm-sq. mmm.

Wie jedes Metall leitet es elektrischen Strom, obwohl es viel schlechter ist als Kupfer - fast 11-mal. Das Metall hat aber noch eine weitere interessante Eigenschaft: Bei einer Temperatur von 7,26 K wird es zum Supraleiter und leitet Strom ohne Widerstand. Blei war das erste Element, das diese Eigenschaft aufwies.

An der Luft wird ein Metallstück oder ein daraus hergestelltes Produkt ziemlich schnell durch einen Oxidfilm passiviert, der das Metall erfolgreich vor äußeren Einflüssen schützt. Und die Substanz selbst ist nicht anfällig für chemische Aktivitäten, weshalb sie zur Herstellung von säurebeständigen Geräten verwendet wird.

Lacke mit Bleiverbindungen sind fast genauso korrosionsbeständig. Aufgrund der Toxizität werden sie nicht in Innenräumen verwendet, aber sie werden erfolgreich zum Malen von Brücken, beispielsweise Rahmenkonstruktionen usw., verwendet.

Das folgende Video zeigt Ihnen, wie Sie reines Blei herstellen:

Struktur und Zusammensetzung

Im gesamten Temperaturbereich wird nur eine Modifikation des Bleis isoliert, sodass sich sowohl unter Temperatureinfluss als auch im Laufe der Zeit ganz natürlich die Eigenschaften des Metalls verändern. Es wurden keine abrupten Übergänge festgestellt, wenn sich die Qualitäten dramatisch ändern.

Metallproduktion

Blei ist weit verbreitet und bildet mehrere industriell bedeutende Mineralien - Bleiglanz, Cerussit, Anglesit, daher ist seine Produktion relativ billig. pyrometallurgische und hydrometallurgische Verfahren. Die zweite Methode ist sicherer, wird aber viel seltener verwendet, da sie teurer ist und das resultierende Metall immer noch bei hoher Temperatur endbearbeitet werden muss.

Die Herstellung nach dem pyrometallurgischen Verfahren umfasst die folgenden Phasen:

Erzabbau;
Zerkleinerung und Anreicherung hauptsächlich nach dem Flotationsverfahren;
Verhüttung zur Gewinnung von Rohblei - Reduktion, Herd, Alkali usw.;
Raffination, dh Reinigung von schwarzem Blei von Verunreinigungen und Gewinnung von reinem Metall.

Trotz gleicher Produktionstechnologie können Geräte vielfältig eingesetzt werden. Dies hängt vom Metallgehalt im Erz, den Produktionsmengen, den Anforderungen an die Produktqualität usw. ab.

Lesen Sie unten mehr über die Verwendung und den Preis für 1 kg Blei.

Anwendungsgebiet

Die erste - die Herstellung von Wasserleitungen und Haushaltsgegenständen reicht glücklicherweise bis in die Antike zurück. Heute dringt Metall nur mit einer Schutzschicht und ohne Kontakt mit Lebensmitteln, Wasser und Menschen ins Haus ein.

Aber die Verwendung von Blei für Legierungen und als Lot begann zu Beginn der Zivilisation und dauert bis heute an.
Blei ist ein Metall von strategischer Bedeutung, zumal daraus Kugeln gegossen werden. Munition für Hand- und Sportwaffen wird nach wie vor nur aus Blei hergestellt. Und seine Verbindungen werden als Sprengstoffe verwendet.
75 % des weltweit produzierten Metalls wird für die Herstellung von Bleibatterien verwendet. Die Substanz ist nach wie vor einer der Hauptbestandteile chemischer Stromquellen.
Die Korrosionsbeständigkeit des Metalls wird bei der Herstellung von säurebeständigen Geräten, Rohrleitungen sowie Schutzhüllen für Stromkabel ausgenutzt.
Und natürlich kommt Blei bei der Ausstattung von Röntgenräumen zum Einsatz: Wand, Decke, Bodenverkleidung, Schutzwände, Schutzanzüge – alles ist aus Blei. An Teststandorten, einschließlich nuklearen, ist Metall unverzichtbar.

Die Metallkosten werden an mehreren Börsen von weltweiter Bedeutung ermittelt. Die bekannteste ist die London Metal Exchange. Die Bleikosten im Oktober 2016 betragen 2.087,25 $ pro Tonne.

Blei ist ein in der modernen Industrie sehr gefragtes Metall. Einige seiner Eigenschaften – Korrosionsbeständigkeit, die Fähigkeit, harte Strahlung zu absorbieren – sind völlig einzigartig und machen das Metall trotz seiner hohen Toxizität unverzichtbar.

In diesem Video erfahren Sie, was passiert, wenn Sie Blei in Wasser gießen:

Blei ist in vielerlei Hinsicht ein ideales Metall, da es viele Vorteile hat, die für die Industrie wichtig sind. Am offensichtlichsten ist die relativ einfache Gewinnung aus Erzen, die durch den niedrigen Schmelzpunkt (nur 327 °C) erklärt wird. Bei der Verarbeitung des wichtigsten Bleierzes – Bleiglanz – lässt sich das Metall leicht vom Schwefel trennen. Dazu genügt es, mit Kohle gemischten Bleiglanz an der Luft zu verbrennen.

Aufgrund seiner hohen Duktilität lässt sich Blei leicht schmieden, zu Blechen und Drähten walzen, wodurch es in der Maschinenbauindustrie zur Herstellung verschiedener Legierungen mit anderen Metallen verwendet werden kann. Die sogenannten Babbits (Lagerlegierungen aus Blei mit Zinn, Zink und einigen anderen Metallen), Drucklegierungen aus Blei mit Antimon und Zinn und Blei-Zinn-Legierungen zum Löten verschiedener Metalle sind weithin bekannt.

Metallisches Blei ist ein sehr guter Schutz gegen alle Arten von radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlen. Es wird in das Gummi der Schürze und der Schutzhandschuhe des Radiologen eingebracht, verzögert Röntgenstrahlen und schützt den Körper vor ihrer zerstörerischen Wirkung. Schützt vor radioaktiver Strahlung und Glas, das Bleioxide enthält. Ein solches Bleiglas ermöglicht es, die Verarbeitung radioaktiver Materialien mit Hilfe eines "mechanischen Arms" - eines Manipulators - zu steuern.

Blei zeigt eine größere Stabilität, wenn es Luft, Wasser und verschiedenen Säuren ausgesetzt wird. Diese Eigenschaft ermöglicht eine breite Verwendung in der Elektroindustrie, insbesondere zur Herstellung von Batterien und Kabelzuschnitten. Letztere sind in der Flugzeug- und Funkindustrie weit verbreitet. Die Stabilität von Blei ermöglicht es, Kupferdrähte von Telegrafen- und Telefonleitungen vor Beschädigungen zu schützen. Dünne Bleibleche bedecken chemisch angegriffene Eisen- und Kupferteile (Bäder für die Elektrolyse von Kupfer, Zink und anderen Metallen).

Leitung und Elektrotechnik

Besonders viel Blei wird in der Kabelindustrie verbraucht, wo Telegrafen- und Elektrokabel bei der Erd- oder Unterwasserverlegung vor Korrosion geschützt werden. Viel Blei wird auch bei der Herstellung von niedrigschmelzenden Legierungen (mit Wismut, Zinn und Cadmium) für elektrische Sicherungen sowie für die präzise Passung von Kontaktteilen verwendet. Aber die Hauptsache ist anscheinend die Verwendung von Blei in chemischen Stromquellen.

Seit ihrer Einführung hat die Bleibatterie viele Designänderungen erfahren, aber ihre Basis ist dieselbe geblieben: zwei Bleiplatten, die in einen Schwefelsäureelektrolyten getaucht sind. Auf die Platten wird Bleioxidpaste aufgetragen. Beim Laden der Batterie wird auf einer der Platten Wasserstoff freigesetzt, wodurch das Oxid zu metallischem Blei reduziert wird, und auf der anderen wird Sauerstoff freigesetzt, wodurch das Oxid in Peroxid umgewandelt wird. Die gesamte Struktur wird in eine galvanische Zelle mit Elektroden aus Blei und Bleiperoxid umgewandelt. Beim Entladevorgang desoxidiert das Peroxid und metallisches Blei wird zu einem Oxid. Diese Reaktionen werden von dem Auftreten eines elektrischen Stroms begleitet, der durch den Stromkreis fließt, bis die Elektroden gleich werden - mit Bleioxid bedeckt.

Die Produktion von Alkalibatterien hat in unserer Zeit gigantische Ausmaße angenommen, aber sie hat Bleibatterien nicht verdrängt. Letztere sind den alkalischen in der Stärke unterlegen, sie sind schwerer, geben aber eine höhere Stromspannung ab. Um den Autostarter mit Strom zu versorgen, benötigen Sie also fünf Cadmium-Nickel-Batterien oder drei Bleibatterien.

Die Batterieindustrie ist einer der größten Verbraucher von Blei.

Man kann vielleicht sagen, dass Blei der Ursprung der modernen elektronischen Computertechnologie war.

Blei war eines der ersten Metalle, das supraleitend wurde. Übrigens ist die Temperatur, unter der dieses Metall die Fähigkeit erlangt, elektrischen Strom ohne den geringsten Widerstand zu leiten, ziemlich hoch - 7,17 ° K. (Zum Vergleich weisen wir darauf hin, dass es für Zinn 3,72, für Zink 0,82 und für Titan nur 0,4 ° K beträgt). Die Wicklung des ersten supraleitenden Transformators aus dem Jahr 1961 bestand aus Blei.

Einer der spektakulärsten physikalischen „Tricks“ basiert auf der Supraleitung von Blei, die erstmals in den 30er Jahren vom sowjetischen Physiker V.K. Arkadiew.

Der Legende nach hing der Sarg mit dem Leichnam Mohammeds ohne Stützen im Raum. Natürlich glaubt das niemand von nüchternen Menschen. Bei Arkadievs Experimenten passierte jedoch etwas Ähnliches: Ein kleiner Magnet hing ohne Unterstützung über einer Bleiplatte, die sich in flüssigem Helium befand, d.h. bei einer Temperatur von 4,2 °K, viel niedriger als die kritische Temperatur für Blei.

Es ist bekannt, dass bei Änderungen des Magnetfeldes in einem beliebigen Leiter Wirbelströme (Foucault-Ströme) entstehen. Unter normalen Bedingungen werden sie schnell durch Widerstand gelöscht. Aber wenn kein Widerstand vorhanden ist (Supraleitung!), klingen diese Ströme nicht ab und natürlich bleibt das von ihnen erzeugte Magnetfeld erhalten. Der Magnet über der Bleiplatte hatte natürlich sein eigenes Feld und erregte, wenn er darauf fiel, ein Magnetfeld von der Platte selbst, das auf das Feld des Magneten gerichtet war, und es stieß den Magneten ab. Das bedeutet, dass die Aufgabe darin bestand, einen Magneten mit einer solchen Masse aufzunehmen, dass diese abstoßende Kraft ihn in respektvollem Abstand halten kann.

In unserer Zeit ist die Supraleitung ein riesiges Gebiet der wissenschaftlichen Forschung und praktischen Anwendung. Natürlich kann man nicht sagen, dass es nur mit Blei in Verbindung gebracht wird. Aber die Bedeutung von Blei in diesem Bereich ist nicht auf die angeführten Beispiele beschränkt.

Einer der besten elektrischen Leiter – Kupfer – kann nicht in einen supraleitenden Zustand überführt werden. Warum das so ist, darüber sind sich die Wissenschaftler noch nicht einig. In Experimenten zur Supraleitung wird Kupfer die Rolle eines elektrischen Isolators zugewiesen. In der Supraleitungstechnik wird jedoch eine Legierung aus Kupfer und Blei verwendet. Im Temperaturbereich 0,1...5°K zeigt diese Legierung eine lineare Widerstandsabhängigkeit von der Temperatur. Daher wird es in Instrumenten zur Messung extrem niedriger Temperaturen verwendet.

Führung und Transport

Und dieses Thema besteht aus mehreren Aspekten. Die erste sind Gleitlegierungen auf Bleibasis. Neben den bekannten Babbits und Bleibronzen dient häufig eine Blei-Kalzium-Ligatur (3 ... 4 % Kalzium) als Gleitlegierung. Den gleichen Zweck haben einige Lote, die sich durch einen geringen Zinngehalt und teilweise den Zusatz von Antimon auszeichnen. Legierungen von Blei mit Thallium spielen eine immer wichtigere Rolle. Letzteres erhöht die Hitzebeständigkeit von Lagern und verringert die Bleikorrosion durch organische Säuren, die bei der physikalischen und chemischen Zerstörung von Schmierölen entstehen.

Der zweite Aspekt ist die Bekämpfung der Detonation in Triebwerken. Der Detonationsprozess ähnelt dem Verbrennungsprozess, aber seine Geschwindigkeit ist zu hoch ... In Verbrennungsmotoren tritt er durch den Abbau von Kohlenwasserstoffmolekülen auf, die unter dem Einfluss von wachsendem Druck und Temperatur noch nicht verbrannt sind. Beim Zerfall fügen diese Moleküle Sauerstoff hinzu und bilden Peroxide, die nur in einem sehr engen Temperaturbereich stabil sind. Sie verursachen eine Detonation, und der Kraftstoff entzündet sich, bevor die erforderliche Verdichtung des Gemischs im Zylinder erreicht ist. Infolgedessen beginnt der Motor zu „springen“, überhitzt, schwarze Abgase treten auf (ein Zeichen einer unvollständigen Verbrennung), das Ausbrennen der Kolben beschleunigt sich, der Pleuel-Kurbel-Mechanismus verschleißt stärker, die Leistung geht verloren ...

Das gebräuchlichste Antiklopfmittel ist Tetraethylblei (TES) Pb (C 2 H 5) 4 - eine farblose giftige Flüssigkeit. Seine Wirkung (und andere metallorganische Antiklopfmittel) erklärt sich aus der Tatsache, dass sich bei Temperaturen über 200 ° C die Moleküle der Antiklopfsubstanz zersetzen. Es werden aktive freie Radikale gebildet, die hauptsächlich mit Peroxiden reagieren und deren Konzentration verringern. Die Rolle des bei der vollständigen Zersetzung von Tetraethylblei gebildeten Metalls wird auf die Deaktivierung aktiver Partikel reduziert - die Produkte der explosiven Zersetzung derselben Peroxide.

Der Zusatz von Tetraethylblei zum Kraftstoff übersteigt nie 1 %, nicht nur wegen der Toxizität dieses Stoffes. Ein Überschuss an freien Radikalen kann die Bildung von Peroxiden initiieren.

Eine wichtige Rolle bei der Untersuchung der Detonationsprozesse von Motorkraftstoffen und des Wirkungsmechanismus von Antiklopfmitteln spielen Wissenschaftler des Instituts für chemische Physik der Akademie der Wissenschaften der UdSSR unter der Leitung von Akademiker N.N. Semenov und Professor A.S. Falke.

Blei und Krieg

Blei ist ein Schwermetall mit einer Dichte von 11,34. Dieser Umstand war der Grund für den massiven Einsatz von Blei in Schusswaffen. Bleigeschosse wurden übrigens schon in der Antike verwendet: Die Schleuderer von Hannibals Heer warfen Bleikugeln auf die Römer. Und jetzt werden Kugeln aus Blei gegossen, nur ihre Hülle besteht aus anderen, härteren Metallen.

Jeder Zusatz zu Blei erhöht seine Härte, aber quantitativ ist die Wirkung von Zusätzen ungleich. Bis zu 12 % Antimon werden Blei zugesetzt, das zur Herstellung von Granatsplittern verwendet wird, und nicht mehr als 1 % Arsen wird zu Schießblei zugesetzt.

Ohne das Auslösen von Sprengstoff wird keine einzige Schnellfeuerwaffe funktionieren. Unter den Stoffen dieser Klasse überwiegen Schwermetallsalze. Verwenden Sie insbesondere Bleiazid PbN 6 .

Alle Explosivstoffe unterliegen sehr strengen Anforderungen in Bezug auf sichere Handhabung, Leistung, chemische und physikalische Beständigkeit und Empfindlichkeit. Von allen bekannten Initialsprengstoffen „bestanden“ nur „Quecksilberfulminat“, Azid und Bleitrinitroresorzinat (TNRS) alle diese Eigenschaften.

Leitung und Wissenschaft

In Alamogordo – dem Ort der ersten Atomexplosion – fuhr Enrico Fermi in einem mit Bleischutz ausgestatteten Panzer. Um zu verstehen, warum gerade Blei vor Gammastrahlung schützt, müssen wir uns der Essenz der Absorption kurzwelliger Strahlung zuwenden.

Die den radioaktiven Zerfall begleitenden Gammastrahlen stammen aus dem Kern, dessen Energie fast eine Million Mal größer ist als die, die in der äußeren Hülle des Atoms "gesammelt" wird. Natürlich sind Gammastrahlen unermesslich energiereicher als Lichtstrahlen. Beim Zusammentreffen mit Materie verliert ein Photon oder ein Quant einer beliebigen Strahlung seine Energie, und so drückt sich seine Absorption aus. Aber die Energie der Strahlen ist anders. Je kürzer ihre Welle, desto energischer sind sie oder, wie sie sagen, härter. Je dichter das Medium ist, durch das die Strahlen gehen, desto mehr verzögert es sie. Blei ist dicht. Beim Auftreffen auf die Metalloberfläche schlagen Gammaquanten Elektronen heraus, für die sie ihre Energie aufwenden. Je größer die Ordnungszahl eines Elements ist, desto schwieriger ist es aufgrund der größeren Anziehungskraft des Kerns, ein Elektron aus seiner äußeren Umlaufbahn zu schlagen.

Ein anderer Fall ist auch möglich, wenn ein Gamma-Quant mit einem Elektron kollidiert, ihm einen Teil seiner Energie überträgt und seine Bewegung fortsetzt. Aber nach dem Treffen wurde es weniger energisch, "weicher", und in Zukunft ist es für eine Schicht eines schweren Elements einfacher, ein solches Quantum zu absorbieren. Dieses Phänomen wird nach dem amerikanischen Wissenschaftler, der es entdeckt hat, Compton-Effekt genannt.

Je härter die Strahlen, desto größer ihre Durchschlagskraft – ein Axiom, das keiner Beweise bedarf. Wissenschaftler, die sich auf dieses Axiom stützten, erlebten jedoch eine sehr merkwürdige Überraschung. Plötzlich stellte sich heraus, dass Gammastrahlen mit einer Energie von mehr als 1 Million eV von Blei nicht schwächer, sondern stärker zurückgehalten werden als weniger harte! Die Tatsache schien den Beweisen zu widersprechen. Nach Durchführung der subtilsten Experimente stellte sich heraus, dass ein Gamma-Quant mit einer Energie von mehr als 1,02 MeV in unmittelbarer Nähe des Kerns „verschwindet“, sich in ein Elektron-Positron-Paar verwandelt und jedes der Teilchen mitnimmt es die Hälfte der Energie für ihre Bildung aufgewendet. Das Positron ist kurzlebig und verwandelt sich beim Zusammenstoß mit einem Elektron in ein Gamma-Quant, jedoch mit geringerer Energie. Die Bildung von Elektron-Positron-Paaren wird nur in hochenergetischen Gammaquanten und nur in der Nähe des "massiven" Kerns beobachtet, dh in einem Element mit einer höheren Ordnungszahl.

Blei ist eines der letzten stabilen Elemente des Periodensystems. Und von den schweren Elementen ist es am zugänglichsten, mit einer seit Jahrhunderten ausgearbeiteten Extraktionstechnologie mit erkundeten Erzen. Und sehr plastisch. Und sehr einfach zu handhaben. Aus diesem Grund ist die Strahlenabschirmung aus Blei am gebräuchlichsten. Eine Bleischicht von fünfzehn bis zwanzig Zentimetern reicht aus, um Menschen vor den Auswirkungen jeglicher Strahlung zu schützen der Wissenschaft bekannt nett.

Lassen Sie uns kurz einen weiteren Aspekt des Dienstes von Blei für die Wissenschaft erwähnen. Es wird auch mit Radioaktivität in Verbindung gebracht.

Die von uns verwendeten Uhren enthalten keine Bleiteile. Aber dort, wo Zeit nicht in Stunden und Minuten, sondern in Jahrmillionen gemessen wird, ist Blei unverzichtbar. Radioaktive Umwandlungen von Uran und Thorium gipfeln in der Bildung stabiler Isotope des Elements Nr. 82. In diesem Fall wird jedoch eine andere Führung erhalten. Der Zerfall der Isotope 235 U und 238 U führt schließlich zu den Isotopen 207 Pb und 206 Pb. Das häufigste Thorium-Isotop, 232 Th, vervollständigt seine Transformationen mit dem 208 Pb-Isotop. Durch die Bestimmung des Verhältnisses von Bleiisotopen in der Zusammensetzung geologischer Gesteine können Sie herausfinden, wie lange ein bestimmtes Mineral existiert. In Gegenwart von hochgenauen Instrumenten (Massenspektrometern) wird das Alter des Gesteins durch drei unabhängige Bestimmungen bestimmt - durch die Verhältnisse 206 Pb: 238 U; 207Pb: 235U und 208Pb: 232Th.

Führung und Kultur

Beginnen wir damit, dass diese Zeilen mit Buchstaben aus Bleilegierung bedruckt sind. Die Hauptbestandteile von Drucklegierungen sind Blei, Zinn und Antimon. Es ist interessant, dass Blei und Zinn von Anfang an im Buchdruck verwendet wurden. Aber dann bildeten sie keine einzige Legierung. Der deutsche Pionier Johann Guttenberg goss Zinnbuchstaben in Bleiformen, da er es für bequem hielt, Formen aus weichem Blei zu prägen, die einer bestimmten Anzahl von Zinngüssen standhalten konnten. Die aktuellen Zinn-Blei-Drucklegierungen sind auf viele Anforderungen ausgelegt: Sie müssen gute Gießeigenschaften und einen geringen Schrumpf aufweisen, ausreichend hart und chemisch beständig gegen Tinten und Auswaschlösungen sein; beim Umschmelzen muss die Zusammensetzung konstant bleiben.

Der Dienst des Bleis an der menschlichen Kultur begann jedoch lange vor dem Erscheinen der ersten Bücher. Die Malerei erschien vor dem Schreiben. Seit vielen Jahrhunderten verwenden Künstler Farben auf Bleibasis, und sie sind immer noch nicht aus der Verwendung gekommen: Gelb - Bleikrone, Rot - Rotblei und natürlich Bleiweiß. Übrigens, wegen der weißen Mine wirken die Gemälde der alten Meister dunkel. Unter der Einwirkung von Schwefelwasserstoff-Mikroverunreinigungen in der Luft verwandelt sich weißes Blei in dunkles Bleisulfid PbS ...

Lange Zeit waren die Wände der Töpferwaren mit Glasuren bedeckt. Die einfachste Glasur wird aus Bleioxid und Quarzsand hergestellt. Nun verbietet die Hygieneaufsicht die Verwendung dieser Glasur bei der Herstellung von Haushaltsgegenständen: Der Kontakt von Lebensmitteln mit Bleisalzen muss ausgeschlossen werden. Bei der Zusammensetzung von Majolikaglasuren für dekorative Zwecke werden jedoch nach wie vor relativ niedrig schmelzende Bleiverbindungen verwendet.

Schließlich ist Blei Teil des Kristalls, genauer gesagt nicht Blei, sondern sein Oxid. Bleiglas wird ohne Komplikationen gebraut, es lässt sich leicht blasen und schneiden, es ist relativ einfach, Muster und insbesondere gewöhnliches Schneiden darauf anzubringen. Solches Glas bricht Lichtstrahlen gut und findet daher Anwendung in optischen Geräten.

Durch Zugabe von Blei und Pottasche (anstelle von Kalk) zu der Mischung wird ein Strassstein hergestellt - Glas mit einer Brillanz, die größer ist als die von Edelsteinen.

Blei und Medizin

Einmal im Körper, verursacht Blei, wie die meisten Schwermetalle, Vergiftungen. Dennoch wird Blei von der Medizin benötigt. Seit der Zeit der alten Griechen blieb in medizinische Übung Bleilotionen und -pflaster, jedoch nicht beschränkt auf die medizinische Versorgung mit Blei.

Galle wird nicht nur für Satiriker benötigt. Die darin enthaltenen organischen Säuren, vor allem Glykocholsäure C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 COOH sowie Taurocholsäure C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 CH 2 SO 3 H, regen die Lebertätigkeit an. Und da die Leber nicht immer mit der Genauigkeit eines etablierten Mechanismus arbeitet, werden diese Säuren von der Medizin benötigt. Sie werden isoliert und mit Bleiacetat getrennt. Das Bleisalz der Glykocholsäure fällt aus, während die Taurocholsäure in der Mutterlauge verbleibt. Nach dem Abfiltrieren des Niederschlags wird auch die zweite Droge aus der Mutterlauge isoliert, wobei wiederum eine Leitverbindung - das Hauptessigsäuresalz - wirkt.

Aber die Hauptarbeit von Blei in der Medizin ist mit Diagnostik und Strahlentherapie verbunden. Es schützt Ärzte vor ständiger Röntgenstrahlenbelastung. Für eine nahezu vollständige Absorption von Röntgenstrahlen reicht es aus, eine Bleischicht von 2 ... 3 mm in ihren Weg zu legen. Deshalb trägt das medizinische Personal von Röntgenräumen Schürzen, Fäustlinge und Helme aus bleihaltigem Gummi. Und das Bild auf dem Bildschirm wird durch Bleiglas betrachtet.

Dies sind die Hauptaspekte der Beziehung des Menschen zu Blei – ein Element, das aus der Antike bekannt ist, aber auch heute noch in vielen Bereichen seiner Tätigkeit dem Menschen dient.

Wunderbare Töpfe dank Blei

Die Herstellung von Metallen, insbesondere von Gold, galt im alten Ägypten als „sakrale Kunst“. Die Eroberer Ägyptens folterten seine Priester und erpressten von ihnen die Geheimnisse des Goldschmelzens, aber sie starben, als sie das Geheimnis bewahrten. Die Essenz des Prozesses, den die Ägypter so bewachten, fand viele Jahre später heraus. Sie behandelten Golderz mit geschmolzenem Blei, das Edelmetalle auflöste, und extrahierten so Gold aus den Erzen. Diese Lösung wurde dann oxidativ geröstet und das Blei in Oxid umgewandelt. Das Hauptgeheimnis dieses Prozesses waren die Brenntöpfe. Sie wurden aus Knochenasche hergestellt. Während des Schmelzens wurde Bleioxid in die Wände des Topfes absorbiert, während zufällige Verunreinigungen mitgerissen wurden. Und unten war eine reine Legierung.

Verwendung von Bleiballast

Am 26. Mai 1931 sollte Professor Auguste Piccard mit einem selbst konstruierten Stratosphärenballon in die Lüfte steigen – mit Druckkabine. Und aufgestanden. Aber als Piccard die Details des bevorstehenden Fluges entwickelte, stieß er plötzlich auf ein Hindernis, das überhaupt kein technischer Befehl war. Als Ballast entschied er sich dafür, statt Sand Bleischrot an Bord zu nehmen, was deutlich weniger Platz in der Gondel benötigte. Als die Flugverantwortlichen davon erfuhren, untersagten die Flugverantwortlichen den Austausch kategorisch: „Sand“ steht im Reglement, nichts anderes darf auf den Kopf geworfen werden (außer Wasser). Piccard beschloss, die Sicherheit seines Ballasts zu beweisen. Er berechnete die Reibungskraft von Bleischrot gegen die Luft und befahl, dieses Schrot vom höchsten Gebäude in Brüssel auf seinen Kopf fallen zu lassen. Die vollständige Unbedenklichkeit von „Bleiregen“ wurde eindeutig nachgewiesen. Die Verwaltung ignorierte die Erfahrung jedoch: "Gesetz ist Gesetz, es heißt Sand, das heißt Sand, nicht Schrot." Das Hindernis schien unüberwindbar, doch der Wissenschaftler fand einen Ausweg: Er kündigte an, dass sich „Bleisand“ als Ballast in der Gondel des Stratosphärenballons befinden würde. Indem das Wort „Schuss“ durch das Wort „Sand“ ersetzt wurde, wurden die Bürokraten entwaffnet und hinderten Piccard nicht mehr.

Führend in der Farbenindustrie

Weißes Blei konnte vor 3000 Jahren hergestellt werden. Ihr Hauptlieferant in der Antike war die Insel Rhodos im Mittelmeer. Farben gab es damals nicht genug und sie waren extrem teuer. Der berühmte griechische Maler Nikias erwartete einst sehnsüchtig die Ankunft der Tünche von Rhodos. Die kostbare Fracht erreichte den Athener Hafen Piräus, doch dort brach plötzlich ein Feuer aus. Die Flammen verschlangen die Schiffe, auf denen das Weiß gebracht wurde. Als das Feuer gelöscht war, kletterte der frustrierte Künstler auf das Deck eines der havarierten Schiffe. Er hoffte, dass nicht die gesamte Ladung verloren ging, aber zumindest ein Fass mit der benötigten Farbe hätte überleben können. Tatsächlich wurden im Laderaum Fässer mit Tünche gefunden: Sie brannten nicht aus, waren aber stark verkohlt. Als die Fässer geöffnet wurden, kannte die Überraschung des Künstlers keine Grenzen: Sie hatten keine weiße Farbe, sondern leuchtendes Rot! Das Feuer im Hafen schlug also einen Weg vor, um eine wunderbare Farbe herzustellen - Minium.

Blei und Gase

Beim Schmelzen des einen oder anderen Metalls muss man darauf achten, Gase aus der Schmelze zu entfernen, da man sonst ein minderwertiges Material erhält. Dies wird durch verschiedene technologische Verfahren erreicht. Das Schmelzen von Blei in diesem Sinne bereitet Metallurgen keine Probleme: Sauerstoff, Stickstoff, Schwefeldioxid, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffe lösen sich weder in flüssigem noch in festem Blei.

Führen im Bauwesen

In der Antike wurden Steine beim Bau von Gebäuden oder Verteidigungsanlagen oft mit geschmolzenem Blei befestigt. Im Dorf Stary Krym sind bis heute die Ruinen der sogenannten Bleimoschee erhalten, die im 14. Jahrhundert erbaut wurde. Das Gebäude erhielt seinen Namen, weil die Lücken im Mauerwerk mit Blei gefüllt sind.

Lead-Einschränkungen

Derzeit durchläuft die Industrie weltweit eine weitere Transformationsphase, die mit der Verschärfung der Umweltstandards verbunden ist - es gibt eine allgemeine Ablehnung von Blei. Deutschland hat die Verwendung von Blei seit 2000 stark eingeschränkt, die Niederlande seit 2002 und europäische Länder wie Dänemark, Österreich und die Schweiz haben die Verwendung von Blei vollständig verboten. Dieser Trend wird sich 2015 in allen EU-Ländern durchsetzen. Auch die USA und Russland entwickeln aktiv Technologien, die dazu beitragen werden, eine Alternative zur Verwendung von Blei zu finden.

Seine weitverbreitete Verwendung in der Industrie hat dazu geführt, dass Bleiverunreinigungen überall gefunden werden. Betrachten Sie die wichtigsten Bestandteile der Biosphäre, wie Luft, Wasser und Boden.

Beginnen wir mit der Atmosphäre. Mit der Luft gelangt eine kleine Menge Blei in den menschlichen Körper - (nur 1-2%), aber das meiste Blei wird absorbiert. Die größten Emissionen von Blei in die Atmosphäre treten in den folgenden Branchen auf:

metallurgische Industrie;
Maschinenbau (Herstellung von Akkumulatoren);
Kraftstoff- und Energiekomplex (Herstellung von verbleitem Benzin);
chemischer Komplex (Herstellung von Pigmenten, Schmiermitteln usw.);
Glas Unternehmen;
Konservenproduktion;
Holzverarbeitung und Zellstoff- und Papierindustrie;
Unternehmen der Verteidigungsindustrie.

Zweifellos sind Kraftfahrzeuge, die verbleites Benzin verwenden, die bedeutendste Quelle der Bleiverschmutzung in der Atmosphäre.

Es ist erwiesen, dass eine Erhöhung des Bleigehalts im Trinkwasser in der Regel zu einer Erhöhung der Bleikonzentration im Blut führt. Eine signifikante Erhöhung des Gehalts dieses Metalls in Oberflächengewässern ist mit seiner hohen Konzentration im Abwasser von Erzverarbeitungsanlagen, einigen Hüttenwerken, Bergwerken usw. verbunden.

Aus kontaminiertem Boden gelangt Blei in landwirtschaftliche Nutzpflanzen und zusammen mit Lebensmitteln direkt in den menschlichen Körper. Eine aktive Akkumulation dieses Metalls wurde in Kohl und Hackfrüchten sowie in solchen, die häufig gegessen werden (z. B. in Kartoffeln), festgestellt. Einige Arten von Böden binden Blei stark, wodurch Grund- und Trinkwasser sowie Pflanzenprodukte vor Verschmutzung geschützt werden. Aber dann wird der Boden selbst immer mehr kontaminiert, und irgendwann kann es mit der Freisetzung von Blei in die Bodenlösung zur Zerstörung der organischen Bodensubstanz kommen. Als Ergebnis wird es für die landwirtschaftliche Nutzung ungeeignet sein.

So ist es aufgrund der weltweiten Umweltverschmutzung mit Blei zu einem allgegenwärtigen Bestandteil jeder Pflanze und geworden Tiernahrung. Im menschlichen Körper stammt das meiste Blei aus der Nahrung – in verschiedenen Ländern zwischen 40 und 70 %. Pflanzliche Lebensmittel enthalten im Allgemeinen mehr Blei als tierische Produkte.

Wie schon gesagt, es ist alles schuld Industrieunternehmen. Natürlich ist die Umweltsituation in den Produktionsstätten selbst, die mit Blei umgehen, schlimmer als anderswo. Nach den Ergebnissen der amtlichen Statistik steht Blei unter den Berufsvergiftungen an erster Stelle. In der Elektroindustrie, NE-Metallurgie und im Maschinenbau ist eine Vergiftung auf einen Überschuss an MPC von Blei in der Luft zurückzuführen Arbeitsbereich 20 Mal oder öfter. Blei verursacht umfangreiche pathologische Veränderungen im Nervensystem, stört die Aktivität des Herz-Kreislauf- und Fortpflanzungssystems.

Blei (Pb von lat. Plumbum) ist ein chemisches Element der Gruppe IV des Periodensystems. Blei hat viele Isotope, von denen mehr als 20 radioaktiv sind. Bleiisotope sind Produkte des Zerfalls von Uran und Thorium, daher hat sich der Bleigehalt in der Lithosphäre über Millionen von Jahren allmählich erhöht und beträgt jetzt etwa 0,0016 Massen-%, aber es ist häufiger als seine nächsten Verwandten wie Gold und. Blei lässt sich leicht aus Erzvorkommen isolieren. Die Hauptquellen für Blei sind Galenit, Anglesit und Cerussit. In Erzen kommt Blei oft zusammen mit anderen Metallen wie Zink, Cadmium und Wismut vor. In seiner nativen Form ist Blei äußerst selten.

Lead - interessante historische Fakten

Die Etymologie des Wortes „Blei“ ist noch nicht ganz klar und Gegenstand sehr interessanter Forschung. Blei ist Zinn sehr ähnlich, sie wurden oft verwechselt, also ist Blei in den meisten westslawischen Sprachen Zinn. Aber das Wort „Blei“ kommt in den Sprachen Litauisch (svinas) und Lettisch (svin) vor. Blei übersetzt ins Englische Blei, ins Holländische loo. Anscheinend stammt daher das Wort „basteln“, d.h. Bedecken Sie das Produkt mit einer Schicht Zinn (oder Blei). Auch der Ursprung des lateinischen Wortes Plumbum, von dem sich das englische Wort Klempner ableitet, ist nicht vollständig geklärt. Tatsache ist, dass einst Wasserleitungen mit Blei „versiegelt“ wurden (französischer Klempner „Siegel mit Blei“). Daher kommt übrigens auch das bekannte Wort „Füllung“. Aber die Verwirrung endet hier nicht, die Griechen nannten Blei immer "molybdos", daher das lateinische "molibdaena", es ist leicht für einen Unwissenden, diesen Namen mit dem Namen zu verwechseln Chemisches Element Molybdän. So nannte man in der Antike glänzende Mineralien, die auf einer hellen Oberfläche einen dunklen Fleck hinterlassen. Diese Tatsache hat Spuren in der deutschen Sprache hinterlassen: "Bleistift" heißt auf Deutsch Bleistift, d.h. Bleistange.
Blei ist der Menschheit seit Urzeiten bekannt. Archäologen haben Bleiprodukte gefunden, die vor 8000 Jahren geschmolzen wurden. Im alten Ägypten wurden Statuen sogar aus Blei gegossen. Im alten Rom bestanden Wasserleitungen aus Blei, er war es, der die erste Umweltkatastrophe der Geschichte vorhersagte. Die Römer hatten keine Ahnung von den Gefahren von Blei, sie mochten das formbare, haltbare und leicht zu bearbeitende Metall. Es wurde sogar angenommen, dass dem Wein zugesetztes Blei seinen Geschmack verbessert. Daher wurde fast jeder Römer mit Blei vergiftet. Wir werden die Symptome einer Bleivergiftung weiter unten besprechen, aber im Moment werden wir nur darauf hinweisen, dass eines davon eine psychische Störung ist. Anscheinend stammen all diese verrückten Eskapaden adliger Römer und unzählige verrückte Orgien von hier. Einige Forscher glauben sogar, dass Blei fast der Hauptgrund für den Untergang des antiken Roms war.
In der Antike mahlten Töpfer Bleierz, verdünnten es mit Wasser und gossen Tongegenstände über die resultierende Mischung. Nach dem Brennen wurden solche Gefäße mit einer dünnen Schicht aus glänzendem Bleiglas bedeckt.
1673 verbesserte der Engländer George Ravenscroft die Zusammensetzung von Glas, indem er den Ausgangskomponenten Bleioxid hinzufügte und so ein schmelzbares, glänzendes Glas erhielt, das dem natürlichen Bergkristall sehr ähnlich war. Und Ende des 18. Jahrhunderts verschmolz Georg Strass bei der Glasherstellung weißen Sand, Pottasche und Bleioxid und erhielt ein so sauberes und glänzendes Glas, dass es nur schwer von Diamant zu unterscheiden war. Daher stammt auch der Name "Strasssteine", eigentlich eine Fälschung für Edelsteine. Leider war Strass unter seinen Zeitgenossen als Schwindler bekannt und seine Erfindung geriet in Vergessenheit, bis es Daniel Swarovski zu Beginn des 20. Jahrhunderts gelang, die Produktion von Strasssteinen zu einer ganzen Modeindustrie und Kunstrichtung zu machen.
Nach dem Aufkommen und der weit verbreiteten Verwendung von Schusswaffen wurde Blei zur Herstellung von Kugeln und Schüssen verwendet. Druckbuchstaben wurden aus Blei hergestellt. Blei war früher Bestandteil von weißen und roten Farben, sie wurden von fast allen antiken Künstlern verwendet.

Leitender Schuss

Chemische Eigenschaften von Blei in Kürze

Blei ist ein mattgraues Metall. Sein frischer Schnitt glänzt jedoch gut, wird aber leider fast sofort mit einem schmutzigen Oxidfilm bedeckt. Blei ist ein sehr schweres Metall, es ist anderthalbmal schwerer als Eisen und viermal schwerer als Aluminium. Nicht umsonst ist das Wort „Blei“ im Russischen gewissermaßen ein Synonym für Schwerkraft. Blei ist ein sehr schmelzbares Metall, es schmilzt bereits bei 327 ° C. Nun, diese Tatsache ist allen Fischern bekannt, die die benötigten Gewichte leicht schmelzen. Außerdem ist Blei sehr weich, es kann mit einem gewöhnlichen Stahlmesser geschnitten werden. Blei ist ein sehr inaktives Metall, es ist nicht schwierig, damit zu reagieren oder es sogar bei Raumtemperatur aufzulösen.
Organische Bleiderivate sind hochgiftige Substanzen. Leider wurde einer von ihnen, Tetraethylblei, weithin als Oktanverstärker in Benzin verwendet. Aber zum Glück wird Tetraethylblei in dieser Form nicht mehr verwendet, Chemiker und Hersteller haben gelernt, die Oktanzahl auf sicherere Weise zu erhöhen.

Die Wirkung von Blei auf den menschlichen Körper und Vergiftungserscheinungen

Alle Bleiverbindungen sind hochgiftig. Das Metall gelangt mit der Nahrung oder der Atemluft in den Körper und wird über das Blut transportiert. Darüber hinaus ist das Einatmen von Dämpfen von Bleiverbindungen und Staub viel gefährlicher als das Vorhandensein in Lebensmitteln. Blei neigt dazu, sich in den Knochen anzureichern und ersetzt in diesem Fall teilweise Calcium. Mit einer Erhöhung der Bleikonzentration im Körper entwickelt sich eine Anämie, das Gehirn ist betroffen, was zu einer Abnahme der Intelligenz führt, und bei Kindern kann es zu irreversiblen Entwicklungsverzögerungen kommen. Es reicht aus, ein Milligramm Blei in einem Liter Wasser aufzulösen, und es wird nicht nur ungeeignet, sondern auch gefährlich zum Trinken. Ein so geringer Bleigehalt birgt auch eine gewisse Gefahr, weder Farbe noch Geschmack des Wassers verändern sich. Die Hauptsymptome einer Bleivergiftung sind:

grauer Rand am Zahnfleisch,
Lethargie,
Apathie,
Gedächtnisverlust,
Demenz,
Sichtprobleme,
frühes Altern.

Lead-Anwendung

Doch trotz der Toxizität führt aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften und geringen Kosten kein Weg auf die Verwendung von Blei zu verzichten. Blei wird hauptsächlich für die Herstellung von Batterieplatten verwendet, die derzeit etwa 75 % des auf der Erde abgebauten Bleis verbrauchen. Blei wird aufgrund seiner Duktilität und Korrosionsbeständigkeit als Ummantelung für elektrische Kabel verwendet. Dieses Metall wird in der Chemie- und Ölraffinerieindustrie häufig verwendet, beispielsweise zur Auskleidung von Reaktoren, in denen Schwefelsäure hergestellt wird. Blei hat die Fähigkeit, radioaktive Strahlung zu verzögern, die auch in Energie, Medizin und Chemie weit verbreitet ist. In Bleibehältern werden beispielsweise radioaktive Elemente transportiert. Blei geht in die Produktion von Geschosskernen und Splittern. Auch dieses Metall findet seine Anwendung bei der Herstellung von Lagern.

Bleistatue des Heiligen Martin in Bratislava

Führen(lat. Plumbum), Pb, ein chemisches Element der Gruppe IV des Periodensystems von Mendelejew; Ordnungszahl 82, Atommasse 207,2. Blei ist ein schweres bläulich-graues Metall, sehr dehnbar, weich (Schnitt mit Messer, Kratz mit Fingernagel). Natürliches Blei besteht aus 5 stabilen Isotopen mit den Massenzahlen 202 (Spuren), 204 (1,5 %), 206 (23,6 %), 207 (22,6 %), 208 (52,3 %). Die letzten drei Isotope sind die Endprodukte der radioaktiven Umwandlungen von 238 U, 235 U und 232 Th. Kernreaktionen erzeugen zahlreiche radioaktive Isotope von Blei.

Geschichtlicher Bezug. Blei war 6-7 Tausend Jahre v. Chr. bekannt. e. die Völker Mesopotamiens, Ägyptens und anderer Länder der Antike. Er diente zur Herstellung von Statuen, Haushaltsgegenständen und Schreibtafeln. Die Römer verwendeten Bleirohre für Klempnerarbeiten. Die Alchemisten nannten Lead Saturn und bezeichneten ihn als das Zeichen dieses Planeten. Verbindungen Blei - "Bleiasche" РbО, weißes Blei 2РbСО 3 ·Рb(OH) 2 wurden im antiken Griechenland und Rom als Bestandteile von Medikamenten und Farben verwendet. Als Schusswaffen erfunden wurden, wurde Blei als Material für Kugeln verwendet. Die Toxizität von Blei wurde bereits im 1. Jahrhundert nach Christus festgestellt. e. Griechischer Arzt Dioskurides und Plinius der Ältere.

Verbreitung von Blei in der Natur. Führen Sie Inhalte ein Erdkruste(Clark) 1,6 10 -3 Gew.-%. Die Bildung von etwa 80 bleihaltigen Mineralien (vor allem Bleiglanz PbS) in der Erdkruste ist hauptsächlich mit der Bildung hydrothermaler Lagerstätten verbunden. In den Oxidationszonen polymetallischer Erze werden zahlreiche (ca. 90) Sekundärminerale gebildet: Sulfate (Winkelsit PbSO 4), Carbonate (Cerussit PbCO 3), Phosphate [Pyromorphit Pb 5 (PO 4) 3 Cl].

In der Biosphäre wird Blei hauptsächlich dissipiert, es ist gering in lebender Materie (5·10 -5%), Meerwasser (3·10 -9%). Blei aus natürlichen Gewässern wird teilweise von Tonen sorbiert und durch Schwefelwasserstoff ausgefällt und reichert sich daher in mit Schwefelwasserstoff kontaminierten Meeresschlämmen und in daraus gebildeten schwarzen Tonen und Tonschiefern an.

Physikalische Eigenschaften von Blei. Blei kristallisiert in einem kubisch flächenzentrierten Gitter (a = 4,9389 Å) und weist keine allotropen Modifikationen auf. Atomradius 1,75 Å, Ionenradien: Pb 2+ 1,26 Å, Pb 4+ 0,76 Å; Dichte 11,34 g/cm 3 (20°C); tpl 327,4 °С; t Ballen 1725 °C; spezifische Wärmekapazität bei 20 °C 0,128 kJ/(kg·K) | Wärmeleitfähigkeit 33,5 W/(m·K); Temperaturkoeffizient der linearen Ausdehnung von 29,1·10 –6 bei Raumtemperatur; Brinellhärte 25-40 MN / m 2 (2,5-4 kgf / mm 2); Zugfestigkeit 12-13 MN/m 2 , unter Druck ca. 50 MN/m 2 ; relative Bruchdehnung 50-70%. Die Kalthärtung verbessert die mechanischen Eigenschaften von Blei nicht, da seine Rekristallisationstemperatur unterhalb der Raumtemperatur liegt (ca. -35°C bei einem Verformungsgrad von 40% oder mehr). Blei ist diamagnetisch, seine magnetische Suszeptibilität beträgt -0,12·10 -6 . Bei 7,18 K wird es zum Supraleiter.

Chemische Eigenschaften von Blei. Die Konfiguration der äußeren Elektronenhüllen des Atoms Pb 6s 2 6р 2 , wonach es die Oxidationsstufen +2 und +4 aufweist. Blei ist chemisch relativ inaktiv. Der metallische Glanz eines frischen Bleischnitts verschwindet allmählich an der Luft durch die Bildung eines sehr dünnen PbO-Films, der vor weiterer Oxidation schützt.

Mit Sauerstoff bildet es eine Reihe von Oxiden Pb 2 O, PbO, PbO 2, Pb 3 O 4 und Pb 2 O 3.

In Abwesenheit von O 2 wirkt Wasser bei Raumtemperatur nicht auf Blei ein, sondern zersetzt heißen Wasserdampf zu Bleioxid und Wasserstoff. Entsprechend den Oxiden PbO und PbO 2 sind die Hydroxide Pb(OH) 2 und Pb(OH) 4 amphoterer Natur.

Die Verbindung von Blei mit Wasserstoff PbH 4 wird in geringen Mengen durch Einwirkung verdünnter Salzsäure auf Mg 2 Pb erreicht. PbH 4 ist ein farbloses Gas, das sehr leicht in Pb und H 2 zerfällt. Beim Erhitzen verbindet sich Blei mit Halogenen und bildet PbX 2 -Halogenide (X ist ein Halogen). Alle von ihnen sind in Wasser leicht löslich. Es wurden auch PbX 4 -Halogenide erhalten: PbF 4 -Tetrafluorid – farblose Kristalle und PbCl 4 -Tetrachlorid – gelbe ölige Flüssigkeit. Beide Verbindungen zersetzen sich leicht unter Freisetzung von F 2 oder Cl 2 ; durch Wasser hydrolysiert. Blei reagiert nicht mit Stickstoff. Bleiazid Pb(N 3) 2 wird durch Wechselwirkung von Lösungen von Natriumazid NaN 3 und Pb (II) -Salzen erhalten; farblose nadelförmige Kristalle, schwer löslich in Wasser; beim Aufprall oder Erhitzen zersetzt es sich explosionsartig in Pb und N 2 . Schwefel wirkt auf Blei, wenn es erhitzt wird, um PbS-Sulfid zu bilden, ein schwarzes amorphes Pulver. Sulfid kann auch durch Einleiten von Schwefelwasserstoff in Lösungen von Pb (II) -Salzen erhalten werden; in der Natur kommt es in Form von Bleiglanz - Bleiglanz vor.

In der Spannungsreihe ist Pb höher als Wasserstoff (die normalen Elektrodenpotentiale sind jeweils –0,126 V für Pb = Pb 2+ + 2e und +0,65 V für Pb = Pb 4+ + 4e). Blei verdrängt jedoch aufgrund einer Überspannung von H 2 auf Pb sowie der Bildung von Schutzfilmen aus schwerlöslichem Chlorid PbCl 2 und Sulfat PbSO 4 auf der Metalloberfläche keinen Wasserstoff aus verdünnter Salz- und Schwefelsäure. Konzentrierte H 2 SO 4 und HCl wirken beim Erhitzen auf Pb, und es werden lösliche Komplexverbindungen der Zusammensetzung Pb (HSO 4) 2 und H 2 [PbCl 4] erhalten. Salpetersäure, Essigsäure und auch einige organische Säuren (z. B. Zitronensäure) lösen Blei zu Pb(II)-Salzen. Salze werden nach ihrer Wasserlöslichkeit in lösliche (Bleiacetat, Nitrat und Chlorat), schwerlösliche (Chlorid und Fluorid) und unlösliche (Sulfat, Carbonat, Chromat, Phosphat, Molybdat und Sulfid) eingeteilt. Pb(IV)-Salze können durch Elektrolyse von stark angesäuerten H 2 SO 4 -Lösungen von Pb(II)-Salzen erhalten werden; Die wichtigsten Salze von Pb (IV) sind Sulfat Pb (SO 4) 2 und Acetat Pb (C 2 H 3 O 2) 4. Salze von Pb (IV) neigen dazu, überschüssige negative Ionen hinzuzufügen, um komplexe Anionen zu bilden, zum Beispiel Plumbate (PbO 3) 2- und (PbO 4) 4-, Chloroplumbate (PbCl 6) 2-, Hydroxoplumbate [Pb (OH) 6 ] 2- und andere. Konzentrierte Lösungen von Ätzalkalien reagieren beim Erhitzen mit Pb unter Freisetzung von Wasserstoff und Hydroxoplumbiten des X 2 -Typs [Pb(OH) 4].

Blei bekommen. Metallisches Blei wird durch oxidatives Rösten von PbS, gefolgt von der Reduktion von PbO zu Roh-Pb („Werkble“) und dessen Raffination (Reinigung) gewonnen. Die oxidative Röstung des Konzentrats erfolgt in kontinuierlichen Sinterbandmaschinen. Beim Brennen von PbS überwiegt die Reaktion:

2PbS + ZO 2 \u003d 2PbO + 2SO 2.

Außerdem fällt noch etwas PbSO 4 -Sulfat an, das in PbSiO 3 -Silikat umgewandelt wird, wozu der Mischung Quarzsand zugesetzt wird. Gleichzeitig werden auch als Verunreinigungen vorhandene Sulfide anderer Metalle (Cu, Zn, Fe) oxidiert. Als Ergebnis des Brennens wird anstelle einer pulverförmigen Mischung von Sulfiden ein Agglomerat erhalten - eine poröse, gesinterte kontinuierliche Masse, die hauptsächlich aus den Oxiden PbO, CuO, ZnO, Fe 2 O 3 besteht. Agglomeratstücke werden mit Koks und Kalkstein gemischt, und diese Mischung wird in einen Wassermantelofen geladen, in den Luft unter Druck von unten durch Rohre ("Düsen") eingeführt wird. Koks und Kohlenmonoxid (II) reduzieren PbO bereits bei niedrigen Temperaturen (bis 500 °C) zu Pb. Bei höheren Temperaturen finden folgende Reaktionen statt:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

2PbSiO 3 + 2CaO + C \u003d 2Pb + 2CaSiO 3 + CO 2.

Zn- und Fe-Oxide werden teilweise in ZnSiO 3 und FeSiO 3 umgewandelt, die zusammen mit CaSiO 3 eine Schlacke bilden, die an die Oberfläche schwimmt. Bleioxide werden zu Metall reduziert. Rohblei enthält 92-98% Pb, der Rest - Verunreinigungen von Cu, Ag (manchmal Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe. Verunreinigungen von Cu und Fe werden durch Seigerisation entfernt. Um Sn, As, Sb zu entfernen, wird Luft durch das geschmolzene Metall geblasen. Die Trennung von Ag (und Au) erfolgt durch Zugabe von Zn, das einen "Zinkschaum" bildet, der aus Verbindungen von Zn mit Ag (und Au) besteht, leichter als Pb ist und bei 600-700 °C schmilzt. Überschüssiges Zn wird aus dem geschmolzenen Pb durch Hindurchleiten von Luft, Dampf oder Chlor entfernt. Zur Entfernung von Bi wird flüssigem Pb Ca oder Mg zugesetzt, wodurch die niedrigschmelzenden Verbindungen Ca 3 Bi 2 und Mg 3 Bi 2 entstehen. Durch diese Verfahren raffiniertes Blei enthält 99,8–99,9 % Pb. Die weitere Reinigung erfolgt durch Elektrolyse, was zu einer Reinheit von mindestens 99,99 % führt.

Anwendung von Blei. Blei wird häufig bei der Herstellung von Blei-Säure-Batterien verwendet, die für die Herstellung von Fabrikanlagen verwendet werden und gegen aggressive Gase und Flüssigkeiten beständig sind. Blei absorbiert stark γ- und Röntgenstrahlen, weshalb es als Material zum Schutz vor ihrer Einwirkung verwendet wird (Behälter zur Aufbewahrung radioaktiver Substanzen, Ausrüstung für Röntgenräume usw.). Große Mengen Blei werden zur Herstellung von Ummantelungen elektrischer Kabel verwendet, die diese vor Korrosion und mechanischer Beschädigung schützen. Viele Bleilegierungen werden aus Blei hergestellt. Bleioxid PbO wird in Kristallglas und optisches Glas eingebracht, um Materialien mit hohem Brechungsindex zu erhalten. Minium, Chromat (gelbe Krone) und basisches Bleicarbonat (Bleiweiß) sind Pigmente mit begrenztem Einsatz. Bleichromat ist ein Oxidationsmittel, das in der analytischen Chemie verwendet wird. Azid und Styphiat (Trinitroresorcinat) sind initiierende Sprengstoffe. Bleitetraethyl ist ein Antiklopfmittel. Bleiacetat dient als Indikator für den Nachweis von H 2 S. Als Isotopentracer werden 204 Pb (stabil) und 212 Pb (radioaktiv) verwendet.

Blei im Körper. Pflanzen nehmen Blei aus Boden, Wasser und atmosphärischem Niederschlag auf. Blei gelangt mit Nahrung (ca. 0,22 mg), Wasser (0,1 mg), Staub (0,08 mg) in den menschlichen Körper. Die sichere tägliche Bleiaufnahme für den Menschen beträgt 0,2-2 mg. Es wird hauptsächlich mit Kot (0,22-0,32 mg), weniger mit Urin (0,03-0,05 mg) ausgeschieden. Der menschliche Körper enthält durchschnittlich etwa 2 mg Blei (in einigen Fällen - bis zu 200 mg). Bei den Bewohnern der Industrieländer ist der Bleigehalt im Körper höher als bei den Bewohnern der Agrarländer, bei den Städtern höher als auf dem Land. Das Hauptdepot von Blei ist das Skelett (90 % des gesamten Bleis im Körper): 0,2-1,9 µg/g reichern sich in der Leber an; im Blut - 0,15-0,40 mcg / ml; im Haar - 24 mcg / g, in Milch - 0,005-0,15 mcg / ml; kommt auch in der Bauchspeicheldrüse, den Nieren, dem Gehirn und anderen Organen vor. Die Konzentration und Verteilung von Blei im Körper von Tieren sind ähnlich denen, die für den Menschen festgestellt wurden. Mit steigendem Bleigehalt in der Umwelt nimmt die Ablagerung in Knochen, Haaren und Leber zu.

Vergiftungen mit Blei und seinen Verbindungen sind möglich im Bergbau von Erzen, beim Verhütten von Blei, bei der Herstellung von Bleifarben, in der Druckerei, Töpferei, Kabelherstellung, bei der Herstellung und Verwendung von Tetraethylblei usw. Haushaltsvergiftungen kommen selten vor und werden beobachtet beim Verzehr von Produkten, die in Steingut gelagert, mit Bleimennige oder Bleiglätte glasiert wurden. Blei und seine anorganischen Verbindungen dringen in Form von Aerosolen hauptsächlich durch den Körper ein Atemwege, in geringerem Maße durch Magen-Darmtrakt und Haut. Blei zirkuliert im Blut in Form von hochdispersen Kolloiden - Phosphat und Albuminat. Blei wird hauptsächlich über den Darm und die Nieren ausgeschieden. Störungen des Porphyrin-, Eiweiß-, Kohlenhydrat- und Phosphatstoffwechsels, Mangel an Vitamin C und B 1 , funktionelle und organische Veränderungen des zentralen und vegetativen Nervensystems sowie die knochenmarktoxische Wirkung von Blei spielen bei der Entstehung einer Intoxikation eine Rolle. Vergiftungen können latent sein (die sogenannte Beförderung), in leichten, mittelschweren und schweren Formen auftreten.

Die häufigsten Anzeichen einer Bleivergiftung: ein Rand (ein Streifen von lila-schieferfarbener Farbe) entlang des Zahnfleischrandes, eine erdig-blasse Farbe Haut; Retikulozytose und andere Veränderungen im Blut, erhöhte Porphyrinspiegel im Urin, das Vorhandensein von Blei im Urin in Mengen von 0,04-0,08 mg / l oder mehr usw. Eine Schädigung des Nervensystems äußert sich durch Asthenie in schweren Formen - Enzephalopathie, Lähmung (hauptsächlich Handstrecker und Finger), Polyneuritis. Bei der sogenannten Bleikolik treten scharfe Krämpfe im Unterleib auf, Verstopfung, die mehrere Stunden bis 2-3 Wochen anhalten; Koliken werden oft von Übelkeit, Erbrechen, Blutdruckanstieg und einer Körpertemperatur von 37,5 bis 38 ° C begleitet. Bei chronischer Intoxikation sind Leberschäden, Herz-Kreislauf-System, endokrine Dysfunktion (z. B. bei Frauen - Fehlgeburten, Dysmenorrhoe, Menorrhagie und andere) möglich. Die Hemmung der immunbiologischen Reaktivität trägt zu einer erhöhten Gesamtmorbidität bei.

Blei ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 82 und dem Symbol Pb (vom lateinischen Plumbum - Barren). Es ist ein Schwermetall mit einer Dichte, die größer ist als die der meisten herkömmlichen Materialien; Blei ist weich, formbar und schmilzt bei relativ niedrigen Temperaturen. Frisch geschnittenes Blei hat einen bläulich-weißen Farbton; es stumpft zu einem stumpfen Grau ab, wenn es der Luft ausgesetzt wird. Blei hat die zweithöchste Ordnungszahl der klassisch stabilen Elemente und steht am Ende der drei Hauptzerfallsketten der schwereren Elemente. Blei ist ein relativ reaktionsträges Post-Transition-Element. Sein schwach metallischer Charakter wird durch seine amphotere Natur (Blei und Bleioxide reagieren sowohl mit Säuren als auch Basen) und die Tendenz, kovalente Bindungen zu bilden, veranschaulicht. Bleiverbindungen befinden sich normalerweise eher in der Oxidationsstufe +2 als in +4, typischerweise mit den leichteren Mitgliedern der Kohlenstoffgruppe. Ausnahmen beschränken sich hauptsächlich auf organische Verbindungen. Wie die leichteren Mitglieder dieser Gruppe neigt Blei dazu, sich mit sich selbst zu verbinden; es kann Ketten, Ringe und polyedrische Strukturen bilden. Blei lässt sich leicht aus Bleierzen gewinnen und war bereits den prähistorischen Menschen in Westasien bekannt. Das wichtigste Bleierz, Bleiglanz, enthält oft Silber, und das Interesse an Silber trug zur großflächigen Gewinnung und Verwendung von Blei im alten Rom bei. Die Bleiproduktion ging nach dem Untergang des Römischen Reiches zurück und erreichte bis zur Industriellen Revolution nicht das gleiche Niveau. Derzeit beträgt die weltweite Bleiproduktion etwa zehn Millionen Tonnen pro Jahr; Mehr als die Hälfte dieser Menge entfällt auf die Sekundärproduktion aus der Verarbeitung. Blei hat mehrere Eigenschaften, die es nützlich machen: hohe Dichte, niedriger Schmelzpunkt, Verformbarkeit und relative Trägheit gegenüber Oxidation. In Kombination mit der relativen Häufigkeit und den niedrigen Kosten haben diese Faktoren zu einer weit verbreiteten Verwendung von Blei im Bauwesen, in der Installation, in Batterien, Kugeln, Gewichten, Loten, Zinn, schmelzbaren Legierungen und Strahlenschutz geführt. Ende des 19. Jahrhunderts wurde Blei als hochgiftig erkannt und seine Verwendung wurde seitdem schrittweise eingestellt. Blei ist ein Neurotoxin, das sich in Weichteilen und Knochen ansammelt, das Nervensystem schädigt und bei Säugetieren Gehirn- und Bluterkrankungen verursacht.

Physikalische Eigenschaften

Atomare Eigenschaften

Das Bleiatom hat 82 Elektronen, die in der elektronischen Konfiguration 4f145d106s26p2 angeordnet sind. Die kombinierte erste und zweite Ionisationsenergie – die Gesamtenergie, die erforderlich ist, um zwei 6p-Elektronen zu entfernen – liegt nahe an der von Zinn, dem obersten Nachbarn von Blei in der Kohlenstoffgruppe. Es ist ungewöhnlich; Ionisierungsenergien gehen im Allgemeinen in der Gruppe nach unten, wenn die äußeren Elektronen des Elements weiter vom Kern entfernt und durch kleinere Orbitale stärker abgeschirmt werden. Die Ähnlichkeit der Ionisierungsenergien ist auf die Reduktion von Lanthaniden zurückzuführen - eine Abnahme der Elementradien von Lanthan (Ordnungszahl 57) bis Lutetium (71) und relativ kleine Elementradien nach Hafnium (72). Dies liegt an der schlechten Abschirmung des Kerns durch Lanthanidelektronen. Die kombinierten ersten vier Ionisationsenergien von Blei übersteigen die von Zinn, im Gegensatz zu vorhergesagten periodischen Trends. Zu diesem Verhalten tragen relativistische Effekte bei, die bei schwereren Atomen signifikant werden. Einer dieser Effekte ist der Inert-Pair-Effekt: Die 6s-Elektronen von Blei wollen nur ungern an der Bindung teilnehmen, wodurch der Abstand zwischen den nächsten Atomen in kristallinem Blei ungewöhnlich lang wird. Die leichteren Bleikohlenstoffgruppen bilden stabile oder metastabile Allotrope mit einer tetraedrisch koordinierten und kovalent gebundenen kubischen Diamantstruktur. Die Energieniveaus ihrer äußeren s- und p-Orbitale sind nahe genug, um eine Vermischung mit den vier sp3-Hybridorbitalen zu ermöglichen. In Blei vergrößert der Effekt des inerten Paars den Abstand zwischen seinen s- und p-Orbitalen, und die Lücke kann nicht durch die Energie überbrückt werden, die durch zusätzliche Bindungen nach der Hybridisierung freigesetzt wird. Im Gegensatz zur kubischen Diamantstruktur bildet Blei metallische Bindungen, in denen nur p-Elektronen delokalisiert und zwischen Pb2+-Ionen geteilt werden. Daher hat Blei eine kubisch-flächenzentrierte Struktur, wie die zweiwertigen Metalle gleicher Größe, Calcium und Strontium.

Große Mengen

Reines Blei hat eine helle silbrige Farbe mit einem Hauch von Blau. Es läuft bei Kontakt mit feuchter Luft an, und sein Farbton hängt von den vorherrschenden Bedingungen ab. Zu den charakteristischen Eigenschaften von Blei gehören hohe Dichte, Duktilität und hohe Korrosionsbeständigkeit (durch Passivierung). Die dichte kubische Struktur und das hohe Atomgewicht von Blei führen zu einer Dichte von 11,34 g/cm3, die höher ist als bei gewöhnlichen Metallen wie Eisen (7,87 g/cm3), Kupfer (8,93 g/cm3) und Zink (7,14 g/cm3). ). Einige der selteneren Metalle haben eine höhere Dichte: Wolfram und Gold haben 19,3 g/cm3, während Osmium, das dichteste Metall, eine Dichte von 22,59 g/cm3 hat, fast doppelt so hoch wie die von Blei. Blei ist ein sehr weiches Metall mit einer Mohs-Härte von 1,5; es kann mit einem Fingernagel zerkratzt werden. Es ist ziemlich formbar und etwas dehnbar. Der Kompressionsmodul von Blei, ein Maß für seine Kompressibilität, beträgt 45,8 GPa. Zum Vergleich: Der Kompressionsmodul von Aluminium beträgt 75,2 GPa; Kupfer - 137,8 GPa; und Weichstahl - 160-169 GPa. Die Zugfestigkeit bei 12–17 MPa ist gering (6-mal höher für Aluminium, 10-mal höher für Kupfer und 15-mal höher für Weichstahl); Sie kann durch Zugabe einer kleinen Menge Kupfer oder Antimon verstärkt werden. Der Schmelzpunkt von Blei ist mit 327,5 °C (621,5 °F) niedrig im Vergleich zu den meisten Metallen. Sein Siedepunkt beträgt 1749 ° C (3180 ° F) und ist das niedrigste der Elemente der Kohlenstoffgruppe. Der elektrische Widerstand von Blei bei 20 °C beträgt 192 Nanometer und ist damit fast eine Größenordnung höher als der anderer Industriemetalle (Kupfer mit 15,43 nΩ·m, Gold mit 20,51 nΩ·m und Aluminium mit 24,15 nΩ·m). Blei ist ein Supraleiter bei Temperaturen unter 7,19 K, der höchsten kritischen Temperatur aller Typ-I-Supraleiter. Blei ist der drittgrößte elementare Supraleiter.

Bleiisotope

Natürliches Blei besteht aus vier stabilen Isotopen mit den Massenzahlen 204, 206, 207 und 208 sowie Spuren von fünf kurzlebigen Radioisotopen. Die große Anzahl von Isotopen steht im Einklang mit der Tatsache, dass die Anzahl der Bleiatome gerade ist. Blei hat eine magische Anzahl von Protonen (82), für die das Kernschalenmodell einen besonders stabilen Kern genau vorhersagt. Blei-208 hat 126 Neutronen, eine weitere magische Zahl, die erklären könnte, warum Blei-208 ungewöhnlich stabil ist. Aufgrund seiner hohen Ordnungszahl ist Blei das schwerste Element, dessen natürliche Isotope als stabil gelten. Dieser Titel wurde zuvor von Wismut mit der Ordnungszahl 83 gehalten, bis 2003 entdeckt wurde, dass sein einziges ursprüngliches Isotop, Wismut-209, sehr langsam zerfällt. Die vier stabilen Isotope von Blei könnten theoretisch einem Alpha-Zerfall in Quecksilberisotope unterliegen, die Energie freisetzen, aber dies wurde nirgendwo beobachtet, mit vorhergesagten Halbwertszeiten im Bereich von 1035 bis 10189 Jahren. Drei stabile Isotope kommen in drei der vier Hauptzerfallsketten vor: Blei-206, Blei-207 und Blei-208 sind die letzten Zerfallsprodukte von Uran-238, Uran-235 bzw. Thorium-232; diese Zerfallsketten werden Uran-Reihen, Actinium-Reihen und Thorium-Reihen genannt. Ihre Isotopenkonzentration in einer natürlichen Gesteinsprobe hängt stark vom Vorhandensein dieser drei Ausgangsisotope von Uran und Thorium ab. Beispielsweise kann die relative Häufigkeit von Blei-208 von 52 % in normalen Proben bis zu 90 % in Thoriumerzen variieren, sodass die Standard-Atommasse von Blei nur mit einer Dezimalstelle angegeben wird. Im Laufe der Zeit nimmt das Verhältnis von Blei-206 und Blei-207 zu Blei-204 zu, da die beiden ersteren durch den radioaktiven Zerfall schwererer Elemente ergänzt werden, während dies bei letzterem nicht der Fall ist. dies ermöglicht Blei-Blei-Bindungen. Wenn Uran zu Blei zerfällt, ändern sich ihre relativen Mengen; Dies ist die Grundlage für die Herstellung von Uran-Blei. Zusätzlich zu den stabilen Isotopen, die fast das gesamte natürlich vorkommende Blei ausmachen, gibt es Spuren von mehreren radioaktiven Isotopen. Einer von ihnen ist Lead-210; Obwohl seine Halbwertszeit nur 22,3 Jahre beträgt, kommen nur geringe Mengen dieses Isotops in der Natur vor, da Blei-210 in einem langen Zerfallszyklus entsteht, der mit Uran-238 beginnt (das seit Milliarden von Jahren auf der Erde ist). Die Zerfallsketten von Uran-235, Thorium-232 und Uran-238 enthalten Blei-211, -212 und -214, so dass natürlicherweise Spuren aller drei Bleiisotope gefunden werden. Geringe Spuren von Blei-209 entstehen durch den sehr seltenen Cluster-Zerfall von Radium-223, einem der Folgeprodukte von natürlichem Uran-235. Blei-210 ist besonders nützlich, um das Alter von Proben zu bestimmen, indem sein Verhältnis zu Blei-206 gemessen wird (beide Isotope sind in derselben Zerfallskette vorhanden). Insgesamt wurden 43 Bleiisotope mit den Massenzahlen 178-220 synthetisiert. Blei-205 ist mit einer Halbwertszeit von etwa 1,5 x 107 Jahren am stabilsten. [I] Das zweitstabilste ist Blei-202, das eine Halbwertszeit von etwa 53.000 Jahren hat, länger als jedes natürlich vorkommende Spurenradioisotop. Beides sind erloschene Radionuklide, die zusammen mit stabilen Bleiisotopen in Sternen entstanden sind, aber längst zerfallen sind.

Chemie

Eine große Bleimenge, die feuchter Luft ausgesetzt wird, bildet eine Schutzschicht unterschiedlicher Zusammensetzung. Sulfit oder Chlorid können auch in städtischen oder marinen Umgebungen vorhanden sein. Diese Schicht macht ein großes Bleivolumen in der Luft effektiv chemisch inert. Fein pulverisiertes Blei ist wie viele Metalle pyrophor und verbrennt mit einer bläulich-weißen Flamme. Fluor reagiert mit Blei bei Raumtemperatur zu Blei(II)-fluorid. Die Reaktion mit Chlor ist ähnlich, erfordert jedoch eine Erwärmung, da die entstehende Chloridschicht die Reaktivität der Elemente verringert. Geschmolzenes Blei reagiert mit Chalkogenen zu Blei(II)-Chalkogeniden. Bleimetall wird von verdünnter Schwefelsäure nicht angegriffen, sondern in konzentrierter Form gelöst. Es reagiert langsam mit Salzsäure und heftig mit Salpetersäure unter Bildung von Stickoxiden und Blei(II)nitrat. Organische Säuren wie Essigsäure lösen Blei in Gegenwart von Sauerstoff. Konzentrierte Alkalien lösen Blei und bilden Plumbites.

Anorganische Verbindungen

Blei hat zwei Hauptoxidationsstufen: +4 und +2. Der vierwertige Zustand ist der Kohlenstoffgruppe gemeinsam. Der zweiwertige Zustand ist selten für Kohlenstoff und Silizium, vernachlässigbar für Germanium, wichtig (aber nicht vorherrschend) für Zinn und wichtiger für Blei. Dies ist auf relativistische Effekte zurückzuführen, insbesondere auf den Effekt von Inertpaaren, der auftritt, wenn ein großer Unterschied in der Elektronegativität zwischen Blei und Oxid-, Halogenid- oder Nitridanionen besteht, was zu signifikanten positiven Teilladungen von Blei führt. Infolgedessen gibt es mehr starke Kompression 6s-Orbitale von Blei als 6p-Orbitale, was Blei in ionischen Verbindungen ziemlich inert macht. Dies gilt weniger für Verbindungen, in denen Blei kovalente Bindungen mit Elementen ähnlicher Elektronegativität bildet, wie beispielsweise Kohlenstoff in organoleptischen Verbindungen. In solchen Verbindungen sind die 6s- und 6p-Orbitale gleich groß, und die sp3-Hybridisierung ist immer noch energetisch günstig. Blei ist in solchen Verbindungen wie Kohlenstoff überwiegend vierwertig. Der relativ große Unterschied in der Elektronegativität zwischen Blei(II) bei 1,87 und Blei(IV) beträgt 2,33. Dieser Unterschied unterstreicht die Umkehrung der Stabilitätszunahme der Oxidationsstufe +4 mit abnehmender Kohlenstoffkonzentration; Zinn hat zum Vergleich Werte von 1,80 in der Oxidationsstufe +2 und 1,96 in der Oxidationsstufe +4.

Blei(II)-Verbindungen sind charakteristisch für Non organische Chemie führen. Selbst starke Oxidationsmittel wie Fluor und Chlor reagieren mit Blei bei Raumtemperatur nur zu PbF2 und PbCl2. Die meisten von ihnen sind weniger ionisch als andere Metallverbindungen und daher weitgehend unlöslich. Blei(II)-Ionen sind in Lösung normalerweise farblos und hydrolysieren teilweise zu Pb(OH)+ und schließlich zu Pb4(OH)4 (in dem die Hydroxylionen als Brückenliganden wirken). Anders als Zinn(II)-Ionen sind sie keine Reduktionsmittel. Methoden zum Nachweis des Vorhandenseins des Pb2+-Ions in Wasser beruhen normalerweise auf der Ausfällung von Blei(II)-chlorid mit verdünnter Salzsäure. Da das Chloridsalz in Wasser leicht löslich ist, wird dann versucht, Blei(II)-sulfid auszufällen, indem Schwefelwasserstoff durch die Lösung geblasen wird. Bleimonoxid existiert in zwei Polymorphen: rotes α-PbO und gelbes β-PbO, letzteres ist nur über 488 °C stabil. Es ist die am häufigsten verwendete Bleiverbindung. Bleihydroxid (II) kann nur in Lösung existieren; es ist bekannt, Plumbit-Anionen zu bilden. Blei reagiert normalerweise mit schwereren Chalkogenen. Bleisulfid ist ein Halbleiter, Fotoleiter und extrem empfindlicher Infrarotdetektor. Die anderen beiden Chalkogenide, Bleiselenid und Bleitellurid, sind ebenfalls Fotoleiter. Sie sind insofern ungewöhnlich, als ihre Farbe heller wird, je niedriger die Gruppe ist. Bleidihalogenide sind gut beschrieben; dazu gehören Diastatid und gemischte Halogenide wie PbFCl. Die relative Unlöslichkeit des letzteren ist eine nützliche Grundlage für die gravimetrische Bestimmung von Fluor. Difluorid war die erste feste ionenleitende Verbindung, die entdeckt wurde (1834 von Michael Faraday). Andere Dihalogenide zersetzen sich, wenn sie ultraviolettem oder sichtbarem Licht ausgesetzt werden, insbesondere Diiodid. Viele Bleipseudohalogenide sind bekannt. Blei(II)-Formen große Menge Halogenid-Koordinationskomplexe wie das 2-, 4- und Anion der n5n-Kette. Blei(II)sulfat ist wie die Sulfate anderer schwerer zweiwertiger Kationen wasserunlöslich. Blei(II)nitrat und Blei(II)acetat sind sehr gut löslich und werden zur Synthese anderer Bleiverbindungen verwendet.

Es sind mehrere anorganische Blei(IV)-Verbindungen bekannt, die normalerweise starke Oxidationsmittel sind oder nur in stark sauren Lösungen vorkommen. Blei(II)oxid ergibt bei weiterer Oxidation ein Mischoxid, Pb3O4. Es wird als Blei(II, IV)-oxid oder strukturell 2PbO PbO2 bezeichnet und ist die bekannteste gemischtvalente Bleiverbindung. Bleidioxid ist ein starkes Oxidationsmittel, das Salzsäure zu Chlorgas oxidieren kann. Dies liegt daran, dass das zu produzierende PbCl4 instabil ist und sich spontan zu PbCl2 und Cl2 zersetzt. Ähnlich wie Bleimonoxid ist Bleidioxid in der Lage, aufgeschäumte Anionen zu bilden. Bleidisulfid und Bleidiselenid sind bei hohen Drücken stabil. Bleitetrafluorid, ein gelbes kristallines Pulver, ist stabil, jedoch in geringerem Maße als Difluorid. Bleitetrachlorid (gelbes Öl) zersetzt sich bei Raumtemperatur, Bleitetrabromid ist noch weniger stabil, und die Existenz von Bleitetraiodid ist umstritten.

Andere Oxidationsstufen

Einige Bleiverbindungen existieren in anderen formalen Oxidationsstufen als +4 oder +2. Blei(III) kann als Zwischenprodukt zwischen Blei(II) und Blei(IV) in größeren organoleptischen Komplexen erhalten werden; dieser Oxidationszustand ist instabil, da sowohl das Blei(III)-Ion als auch die größeren Komplexe, die es enthalten, Radikale sind. Gleiches gilt für Blei (I), das in solchen Arten zu finden ist. Es sind zahlreiche Mischoxide des Bleis (II, IV) bekannt. Wenn PbO2 an der Luft erhitzt wird, wird es bei 293 °C zu Pb12O19, bei 351 °C zu Pb12O17, bei 374 °C zu Pb3O4 und schließlich bei 605 °C zu PbO. Ein weiteres Sesquioxid, Pb2O3, kann bei hohem Druck zusammen mit mehreren nicht-stöchiometrischen Phasen erhalten werden. Viele davon zeigen defekte Fluoritstrukturen, in denen einige Sauerstoffatome durch Hohlräume ersetzt sind: PbO kann so angesehen werden, als hätte es diese Struktur, wobei jede abwechselnde Schicht von Sauerstoffatomen fehlt. Negative Oxidationsstufen können als Zintl-Phasen auftreten, wie entweder im Fall von Ba2Pb, wo Blei formal Blei(-IV) ist, oder wie im Fall von sauerstoffempfindlichen Ring- oder polyedrischen Cluster-Ionen wie dem trigonal-bipyramidalen Ion Pb52-i , wobei zwei Bleiatome - Blei (- I) und drei - Blei (0) sind. In solchen Anionen befindet sich jedes Atom am Polyederscheitel und trägt zwei Elektronen zu jeder kovalenten Bindung am Rand ihrer sp3-Hybridorbitale bei, wobei die anderen beiden das äußere Einzelpaar sind. Sie können in flüssigem Ammoniak durch Reduktion von Blei mit Natrium gebildet werden.

Organisches Blei

Blei kann mehrere Ketten bilden, eine Eigenschaft, die es mit seinem leichteren Homolog Kohlenstoff teilt. Seine Fähigkeit dazu ist viel geringer, da die Pb-Pb-Bindungsenergie dreieinhalb Mal niedriger ist als die der C-C-Bindung. Blei kann mit sich selbst Metall-Metall-Bindungen bis zur dritten Ordnung aufbauen. Mit Kohlenstoff bildet Blei bleiorganische Verbindungen ähnlich, aber normalerweise weniger stabil als typische organische Verbindungen (aufgrund der Schwäche der Pb-C-Bindung). Dies macht die metallorganische Chemie von Blei viel weniger breit als die von Zinn. Blei bildet überwiegend organische Verbindungen (IV), auch wenn diese Bildung mit anorganischen Blei(II)-Reagenzien beginnt; sehr wenige Organolat(II)-Verbindungen sind bekannt. Die am besten charakterisierten Ausnahmen sind Pb 2 und Pb (η5-C5H5)2. Das Bleianalog der einfachsten organischen Verbindung, Methan, ist ein Plumbane. Plumban kann bei der Reaktion zwischen metallischem Blei und atomarem Wasserstoff gewonnen werden. Zwei einfache Derivate, Tetramethyladin und Tetraethylidelid, sind die bekanntesten Organobleiverbindungen. Diese Verbindungen sind relativ stabil: Tetraethylid beginnt sich erst bei 100°C zu zersetzen oder wenn es Sonnenlicht oder UV-Strahlung ausgesetzt wird. (Tetraphenylblei ist noch thermisch stabiler und zersetzt sich bei 270 °C.) Mit Natriummetall bildet Blei leicht eine äquimolare Legierung, die mit Alkylhalogeniden reagiert, um organometallische Verbindungen wie Tetraethylid zu bilden. Die oxidierende Natur vieler organoorganischer Verbindungen wird ebenfalls ausgenutzt: Bleitetraacetat ist ein wichtiges Laborreagenz für die Oxidation in der organischen Chemie, und Tetraethylelid wurde in größeren Mengen hergestellt als jede andere metallorganische Verbindung. Andere organische Verbindungen sind chemisch weniger stabil. Für viele organische Verbindungen gibt es kein Bleianalog.

Herkunft und Verbreitung

Im Weltraum

Die Häufigkeit von Blei pro Partikel im Sonnensystem beträgt 0,121 ppm (Teile pro Milliarde). Dieser Wert ist zweieinhalbmal höher als der von Platin, achtmal höher als der von Quecksilber und 17mal höher als der von Gold. Die Menge an Blei im Universum nimmt langsam zu, da die schwersten Atome (die alle instabil sind) allmählich zu Blei zerfallen. Die Menge an Blei im Sonnensystem hat seit seiner Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren um etwa 0,75 % zugenommen. Die Isotopenhäufigkeitstabelle des Sonnensystems zeigt, dass Blei trotz seiner relativ hohen Ordnungszahl häufiger vorkommt als die meisten anderen Elemente Ordnungszahlen mehr als 40. Ursprüngliches Blei, das die Isotope Blei-204, Blei-206, Blei-207 und Blei-208 enthält, entstand hauptsächlich als Ergebnis wiederholter Neutroneneinfangprozesse, die in Sternen auftreten. Die beiden Haupterfassungsmodi sind S- und R-Prozesse. Beim s-Prozess (das s steht für „langsam“) werden die Einfangvorgänge um Jahre oder Jahrzehnte getrennt, wodurch die weniger stabilen Kerne einem Beta-Zerfall unterliegen. Ein stabiler Thallium-203-Kern kann ein Neutron einfangen und zu Thallium-204 werden; diese Substanz unterliegt einem Beta-Zerfall und ergibt stabiles Blei-204; Wenn ein weiteres Neutron eingefangen wird, wird es zu Blei-205, das eine Halbwertszeit von etwa 15 Millionen Jahren hat. Weitere Abscheidungen führen zur Bildung von Blei-206, Blei-207 und Blei-208. Wenn es von einem anderen Neutron eingefangen wird, wird Blei-208 zu Blei-209, das schnell zu Wismut-209 zerfällt. Wenn ein weiteres Neutron eingefangen wird, wird Wismut-209 zu Wismut-210, dessen Beta in Polonium-210 zerfällt und dessen Alpha in Blei-206 zerfällt. Der Zyklus endet daher bei Blei-206, Blei-207, Blei-208 und Wismut-209. Beim r-Prozess (r steht für „fast“) sind die Einfänge schneller als die Kerne zerfallen können. Dies geschieht in Umgebungen mit hoher Neutronendichte, etwa bei einer Supernova oder der Verschmelzung zweier Neutronensterne. Der Neutronenfluss kann in der Größenordnung von 1022 Neutronen pro Quadratzentimeter pro Sekunde liegen. Der R-Prozess erzeugt nicht so viel Blei wie der s-Prozess. Sie hört auf, sobald neutronenreiche Kerne 126 Neutronen erreichen. An diesem Punkt befinden sich Neutronen in vollen Schalen im Atomkern, und es wird schwieriger, mehr von ihnen energetisch unterzubringen. Wenn der Neutronenfluss nachlässt, zerfallen ihre Beta-Kerne in stabile Isotope von Osmium, Iridium und Platin.

Auf der Erde

Blei wird nach der Goldschmidt-Klassifikation als Chalkophil eingestuft, was bedeutet, dass es normalerweise in Kombination mit Schwefel auftritt. Es kommt selten in seiner natürlichen metallischen Form vor. Viele Bleiminerale sind relativ leicht und sind im Laufe der Erdgeschichte in der Kruste geblieben, anstatt tiefer ins Erdinnere abzusinken. Dies erklärt den relativ hohen Bleigehalt der Rinde von 14 ppm; es ist das 38. häufigste Element in der Rinde. Das wichtigste Bleimineral ist Bleiglanz (PbS), der hauptsächlich in Zinkerzen vorkommt. Die meisten anderen Bleimineralien sind in irgendeiner Weise mit Bleiglanz verwandt; Boulangerit, Pb5Sb4S11, ist ein gemischtes Sulfid, das aus Bleiglanz gewonnen wird; Anglesit, PbSO4, ist ein Oxidationsprodukt von Galenit; und Serusit oder weißes Bleierz, PbCO3, ist ein Zersetzungsprodukt von Bleiglanz. Arsen, Zinn, Antimon, Silber, Gold, Kupfer und Wismut sind häufige Verunreinigungen in Bleimineralien. Die weltweiten Bleiressourcen überschreiten 2 Milliarden Tonnen. Bedeutende Bleivorkommen wurden in Australien, China, Irland, Mexiko, Peru, Portugal, Russland und den Vereinigten Staaten gefunden. Die globalen Reserven – Ressourcen, die wirtschaftlich gefördert werden können – beliefen sich 2015 auf 89 Millionen Tonnen, davon 35 Millionen in Australien, 15,8 Millionen in China und 9,2 Millionen in Russland. Typische Hintergrundkonzentrationen von Blei überschreiten 0,1 µg/m3 in der Atmosphäre nicht; 100 mg/kg im Boden; und 5 µg/l in Süß- und Meerwasser.

Etymologie

Das moderne englische Wort „lead“ (Blei) ist germanischen Ursprungs; es kommt aus dem Mittelenglischen und Altenglischen (mit einem Längengrad über dem Vokal „e“, um anzuzeigen, dass der Vokal dieses Buchstabens lang ist). Das altenglische Wort stammt von einem hypothetischen rekonstruierten protogermanischen *lauda- ("Lead"). Nach der anerkannten Sprachtheorie "gebar" dieses Wort Nachkommen in mehreren germanischen Sprachen mit genau derselben Bedeutung. Der Ursprung des Urgermanischen *lauda ist in der Sprachgemeinschaft nicht klar. Einer Hypothese zufolge leitet sich dieses Wort vom Proto-Indo-Europäischen *lAudh- ("Lead") ab. Einer anderen Hypothese zufolge ist das Wort ein Lehnwort aus dem Protokeltischen * ɸloud-io- ("Blei"). Dieses Wort ist mit dem lateinischen Plumbum verwandt, das diesem Element das chemische Symbol Pb gab. Das Wort *ɸloud-io- kann auch die Quelle des protogermanischen *bliwa- (was auch "Blei" bedeutet) sein, von dem sich das deutsche Blei ableitet. Der Name eines chemischen Elements ist nicht verwandt mit dem Verb derselben Schreibweise, abgeleitet vom Urgermanischen *layijan- ("führen").

Geschichte

Hintergrund und Vorgeschichte

Metallperlen aus Blei, die auf 7000-6500 v. Chr. zurückgehen und in Kleinasien gefunden wurden, könnten das erste Beispiel für das Schmelzen von Metall darstellen. Zu dieser Zeit hatte Blei aufgrund seiner Weichheit und seines Verblassens nur wenige Verwendungszwecke (wenn überhaupt). Aussehen. Der Hauptgrund für die Verbreitung der Bleiproduktion war die Verbindung mit Silber, das durch Verbrennen von Galena (einem weit verbreiteten Bleimineral) gewonnen werden kann. Die alten Ägypter waren die ersten, die Blei in Kosmetika verwendeten, die sich verbreiteten Antikes Griechenland und darüber hinaus. Die Ägypter haben Blei möglicherweise als Blei in Fischernetzen sowie in Glasuren, Gläsern, Emails und Schmuck verwendet. Verschiedene Zivilisationen des Fruchtbaren Halbmonds verwendeten Blei als Schreibmaterial, als Währung und im Bauwesen. Blei wurde am alten chinesischen Königshof als Stimulans, als Zahlungsmittel und als Verhütungsmittel verwendet. In der Industal-Zivilisation und den Mesoamerikanern wurde Blei zur Herstellung von Amuletten verwendet; Östliche und südafrikanische Völker verwendeten Blei beim Drahtziehen.

klassische Ära

Da Silber als Dekorations- und Tauschmittel weit verbreitet war, begann man in Kleinasien ab 3000 v. Chr. mit dem Abbau von Bleivorkommen; Später wurden Bleivorkommen in den Regionen Ägäis und Lorion erschlossen. Diese drei Regionen zusammen dominierten die Produktion von abgebautem Blei bis etwa 1200 v. Seit 2000 v. Chr. arbeiten die Phönizier an den Lagerstätten auf der Iberischen Halbinsel; um 1600 v Bleiabbau existierte in Zypern, Griechenland und Sizilien. Roms territoriale Expansion in Europa und im Mittelmeerraum sowie die Entwicklung der Bergbauindustrie führten dazu, dass das Gebiet in der klassischen Ära zum größten Bleiproduzenten wurde, mit einer jährlichen Produktion von 80.000 Tonnen. Wie ihre Vorgänger gewannen die Römer Blei hauptsächlich als Nebenprodukt der Silberverhüttung. Die führenden Bergbauunternehmen waren Mitteleuropa, Großbritannien, der Balkan, Griechenland, Anatolien und Spanien, auf die 40 % der weltweiten Bleiproduktion entfielen. Blei wurde im Römischen Reich zur Herstellung von Wasserleitungen verwendet; das lateinische Wort für dieses Metall, Plumbum, ist die Quelle englisches Wort Sanitär (Sanitär). Die einfache Handhabung und Korrosionsbeständigkeit des Metalls hat zu seiner weit verbreiteten Verwendung in anderen Anwendungen geführt, darunter Pharmazeutika, Bedachungen, Währungen und Militärbedarf. Schriftsteller der damaligen Zeit wie Cato der Ältere, Columella und Plinius der Ältere empfahlen Bleigefäße für die Zubereitung von Süßstoffen und Konservierungsmitteln, die Wein und Speisen zugesetzt wurden. Blei verlieh durch die Bildung von "Bleizucker" (Blei(II)-Acetat) einen angenehmen Geschmack, während Kupfer- oder Bronzegefäße Speisen durch Grünspanbildung einen bitteren Geschmack verleihen konnten.Dieses Metall war bei weitem das häufigste Material in der klassischen Antike, und es ist angebracht, auf die (römische) Bleizeit zu verweisen. Blei war für die Römer alltäglich wie Plastik für uns. Der römische Schriftsteller Vitruv berichtete über die Gefahren, die Blei für die Gesundheit und moderne Schriftsteller darstellen könnte haben angedeutet, dass Bleivergiftungen eine wichtige Rolle beim Niedergang des Römischen Reiches gespielt haben. [l] Andere Forscher haben solche Behauptungen kritisiert und beispielsweise darauf hingewiesen, dass nicht alle Bauchschmerzen durch Bleivergiftung verursacht wurden Bleirohre erhöhten den Bleigehalt im Leitungswasser, aber ein solcher Effekt „wäre kaum wirklich schädlich gewesen.“ Opfer von Bleivergiftungen wurden nach dem furchterregenden Göttervater Saturn als Saturnine bekannt. In diesem Zusammenhang galt Blei als „Vater“ aller Metalle. Sein Status in der römischen Gesellschaft war gering, da er leicht verfügbar und billig war.

Verwechslung von Zinn und Antimon

In der klassischen Ära (und sogar bis zum 17. Jahrhundert) war Zinn oft nicht von Blei zu unterscheiden: Die Römer nannten Blei Plumbum Nigrum ("schwarzes Blei") und Zinn Plumbum Candidum ("leichtes Blei"). Die Verbindung zwischen Blei und Zinn lässt sich auch in anderen Sprachen nachvollziehen: Das Wort „olovo“ bedeutet auf Tschechisch „Blei“, das verwandte Zinn hingegen bedeutet auf Russisch „Zinn“. Außerdem ist Blei eng mit Antimon verwandt: Beide Elemente treten meist als Sulfide (Bleiglanz und Stibnit) auf, oft zusammen. Plinius schrieb fälschlicherweise, dass Stibnit beim Erhitzen Blei anstelle von Antimon produziert. In Ländern wie der Türkei und Indien bezog sich der ursprüngliche persische Name für Antimon auf Antimonsulfid oder Bleisulfid, und in einigen Sprachen wie Russisch wurde es Antimon genannt.

Mittelalter und Renaissance

Der Bleibergbau in Westeuropa ging nach dem Untergang des Weströmischen Reiches zurück, wobei die arabische Iberia die einzige Region mit einer nennenswerten Bleiproduktion war. Die größte Bleiproduktion wurde in Süd- und Ostasien beobachtet, insbesondere in China und Indien, wo der Bleiabbau stark zunahm. In Europa begann die Bleiproduktion erst im 11. und 12. Jahrhundert wieder aufzuleben, wo Blei wieder für Dächer und Rohre verwendet wurde. Ab dem 13. Jahrhundert wurde Blei zur Herstellung von Buntglasfenstern verwendet. In der europäischen und arabischen Tradition der Alchemie galt Blei (das Symbol des Saturn in der europäischen Tradition) als unreines Grundmetall, das es trennt, reinigt und ausgleicht Bestandteile in reines Gold umgewandelt werden konnte. In dieser Zeit wurde Blei zunehmend zur Verunreinigung von Wein verwendet. Die Verwendung dieses Weins wurde 1498 auf Anordnung des Papstes verboten, da er als ungeeignet für die Verwendung in heiligen Riten galt, aber er wurde weiterhin getrunken, was bis zum Ende des 18. Jahrhunderts zu Massenvergiftungen führte. Blei war ein Schlüsselmaterial in Teilen der Druckpresse, die um 1440 erfunden wurde; Druckarbeiter atmeten routinemäßig Bleistaub ein, der eine Bleivergiftung verursachte. Etwa zur gleichen Zeit wurden Schusswaffen erfunden, und Blei wurde, obwohl es teurer als Eisen war, zum Hauptmaterial für die Herstellung von Kugeln. Es war weniger schädlich für eiserne Kanonenläufe, hatte eine höhere Dichte (was zu einer besseren Geschwindigkeitsbeibehaltung beitrug) und sein niedrigerer Schmelzpunkt erleichterte die Herstellung von Kugeln, da sie mit Holzfeuer hergestellt werden konnten. Blei in Form von venezianischer Keramik war in der westeuropäischen Aristokratie in der Kosmetik weit verbreitet, da gebleichte Gesichter als Zeichen der Bescheidenheit galten. Diese Praxis wurde später auf weiße Perücken und Eyeliner ausgeweitet und verschwand erst während der Französischen Revolution Ende des 18. Jahrhunderts. Eine ähnliche Mode tauchte in Japan im 18. Jahrhundert mit dem Aufkommen der Geishas auf, eine Praxis, die sich im 20. Jahrhundert fortsetzte. "Weiße Gesichter verkörperten die Tugend japanischer Frauen", während Blei häufig als Bleichmittel verwendet wurde.

Außerhalb Europas und Asiens

In der Neuen Welt begann die Bleiproduktion kurz nach der Ankunft europäischer Siedler. Die früheste aufgezeichnete Bleiproduktion stammt aus dem Jahr 1621 in der englischen Kolonie Virginia, vierzehn Jahre nach ihrer Gründung. In Australien war die erste Mine, die von den Kolonisten auf dem Kontinent eröffnet wurde, 1841 die Flaggschiff-Mine. In Afrika war der Abbau und die Verhüttung von Blei in Benue Taura und im unteren Kongobecken bekannt, wo Blei im 17. Jahrhundert, lange vor dem Kampf um Afrika, für den Handel mit Europäern und als Währung verwendet wurde.

Industrielle Revolution

In der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts fand die industrielle Revolution in Großbritannien und dann in Kontinentaleuropa und den Vereinigten Staaten statt. Dies war das erste Mal, dass die Rate der Bleiproduktion irgendwo auf der Welt die von Rom überstieg. Großbritannien war der führende Bleiproduzent, verlor diesen Status jedoch Mitte des 19. Jahrhunderts mit der Erschöpfung seiner Minen und der Entwicklung des Bleibergbaus in Deutschland, Spanien und den Vereinigten Staaten. Um 1900 waren die Vereinigten Staaten weltweit führend in der Bleiproduktion, und andere außereuropäische Länder – Kanada, Mexiko und Australien – begannen mit der bedeutenden Bleiproduktion; Die Produktion außerhalb Europas nahm zu. Ein großer Teil der Bleinachfrage entfiel auf Klempnerarbeiten und Farben - Bleifarbe wurde damals regelmäßig verwendet. In dieser Zeit kamen mehr Menschen (die Arbeiterklasse) mit Metallen in Berührung und es kam zu einer Zunahme von Bleivergiftungen. Dies führte zur Erforschung der Auswirkungen der Bleiaufnahme auf den Körper. Blei erwies sich in seiner Rauchform als gefährlicher als das feste Metall. Es wurde ein Zusammenhang zwischen Bleivergiftung und Gicht gefunden; Der britische Arzt Alfred Baring Garrod stellte fest, dass ein Drittel seiner Gichtpatienten Klempner und Künstler waren. Auch die Folgen einer chronischen Bleibelastung, einschließlich psychischer Störungen, wurden im 19. Jahrhundert untersucht. Die ersten Gesetze zur Verringerung der Häufigkeit von Bleivergiftungen in Fabriken wurden in den 1870er und 1880er Jahren im Vereinigten Königreich erlassen.

neue Zeit

Weitere Beweise für die Bedrohung durch Blei wurden Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts entdeckt. Die Schadensmechanismen wurden besser verstanden, und auch Bleiblindheit wurde dokumentiert. Länder in Europa und den USA haben Anstrengungen unternommen, um die Menge an Leads zu reduzieren, mit denen Menschen in Kontakt kommen. 1878 führte das Vereinigte Königreich obligatorische Untersuchungen in Fabriken ein und ernannte 1898 den ersten medizinischen Inspektor der Fabrik; Infolgedessen wurde von 1900 bis 1944 eine 25-fache Verringerung der Fälle von Bleivergiftungen gemeldet. Die letzte größere Exposition des Menschen gegenüber Blei war die Zugabe von Tetraethylether zu Benzin als Antiklopfmittel, eine Praxis, die 1921 in den Vereinigten Staaten entstand. Es wurde in den Vereinigten Staaten und der Europäischen Union bis zum Jahr 2000 auslaufen. Die meisten europäischen Länder verboten bis 1930 Bleifarbe, die aufgrund ihrer Deckkraft und Wasserbeständigkeit häufig zur Dekoration von Innenräumen verwendet wurde. Die Auswirkungen waren erheblich: Im letzten Viertel des 20. Jahrhunderts sank der Prozentsatz der Menschen mit zu hohen Bleiwerten im Blut von über drei Viertel der Bevölkerung der Vereinigten Staaten auf knapp über zwei Prozent. Das wichtigste Bleiprodukt am Ende des 20. Jahrhunderts war die Blei-Säure-Batterie, die keine unmittelbare Gefahr für den Menschen darstellte. Zwischen 1960 und 1990 stieg die Bleiproduktion im Westblock um ein Drittel. Der Anteil der weltweiten Bleiproduktion im Ostblock verdreifachte sich von 1950 bis 1990 von 10 % auf 30 %, als die Sowjetunion Mitte der 1970er und 1980er Jahre der weltweit größte Bleiproduzent war und China Ende der 20er Jahre mit einer umfangreichen Bleiproduktion begann Jahrhundert. Im Gegensatz zu den europäischen kommunistischen Ländern war China Mitte des 20. Jahrhunderts größtenteils ein nicht industrialisiertes Land; 2004 überholte China Australien als größten Bleiproduzenten. Wie bei der europäischen Industrialisierung hat Blei auch in China seinen Tribut von der Gesundheit gefordert.

Produktion

Die Bleiproduktion steigt weltweit aufgrund der Verwendung in Blei-Säure-Batterien. Es gibt zwei Hauptproduktkategorien: primär aus Erzen; und sekundär, aus Schrott. 2014 wurden 4,58 Millionen Tonnen Blei aus Primärprodukten und 5,64 Millionen Tonnen aus Sekundärprodukten hergestellt. In diesem Jahr führten China, Australien und die Vereinigten Staaten die drei größten Produzenten von abgebautem Bleikonzentrat an. Die drei größten Produzenten von raffiniertem Blei sind China, die USA und Südkorea. Laut einem Bericht der International Association of Metal Experts aus dem Jahr 2010 wird Blei angesammelt, freigesetzt oder in die Umwelt abgegeben Globale Ebene pro Kopf 8 kg. Ein Großteil davon befindet sich eher in den entwickelteren Ländern (20-150 kg/Kopf) als in den weniger entwickelten Ländern (1-4 kg/Kopf). Die Produktionsprozesse für Primär- und Sekundärblei sind ähnlich. Einige primäre Produktionsanlagen ergänzen derzeit ihren Betrieb mit Bleiblechen, und dieser Trend wird sich in Zukunft wahrscheinlich verstärken. Bei geeigneten Produktionsmethoden ist recyceltes Blei nicht von Neublei zu unterscheiden. Altmetall aus dem Baugewerbe ist normalerweise ziemlich rein und wird ohne Schmelzen umgeschmolzen, obwohl manchmal eine Destillation erforderlich ist. Somit ist die Herstellung von Recyclingblei im Hinblick auf den Energiebedarf billiger als die Herstellung von Primärblei, oft um 50 % oder mehr.

Hauptsächlich

Die meisten Bleierze enthalten einen geringen Bleianteil (reiche Erze haben einen typischen Bleigehalt von 3–8 %), das zur Gewinnung konzentriert werden muss. Während der anfänglichen Verarbeitung werden die Erze normalerweise zerkleinert, von dichten Medien getrennt, gemahlen, aufgeschäumt und getrocknet. Das resultierende Konzentrat mit einem Bleigehalt von 30–80 Gew.-% (typischerweise 50–60 %) wird dann in (unreines) Bleimetall umgewandelt. Dazu gibt es im Wesentlichen zwei Möglichkeiten: ein zweistufiges Verfahren mit Rösten, gefolgt von der Extraktion aus dem Hochofen, die in separaten Behältern durchgeführt wird; oder ein direktes Verfahren, bei dem die Extraktion des Konzentrats in einem einzigen Behälter stattfindet. Die letztere Methode ist üblicher geworden, obwohl die erstere immer noch bedeutsam ist.

Zweistufiger Prozess

Zunächst wird das Sulfidkonzentrat an der Luft geröstet, um Bleisulfid zu oxidieren: 2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 Erz. Dieses Rohbleioxid wird in einem Koksofen zu einem (wiederum unreinen) Metall reduziert: 2 PbO + C → Pb + CO2. Die Verunreinigungen sind hauptsächlich Arsen, Antimon, Wismut, Zink, Kupfer, Silber und Gold. Die Schmelze wird in einem Hallofen mit Luft, Dampf und Schwefel behandelt, wodurch Verunreinigungen, mit Ausnahme von Silber, Gold und Wismut, oxidiert werden. Oxidierte Verunreinigungen schwimmen oben auf der Schmelze und werden entfernt. Metallisches Silber und Gold werden durch das Parkes-Verfahren, bei dem Zink zu Blei hinzugefügt wird, entfernt und wirtschaftlich zurückgewonnen. Zink löst Silber und Gold auf, die beide ohne Vermischung mit Blei getrennt und zurückgewonnen werden können. Entsilbertes Blei wird durch Wismut nach der Betterton-Kroll-Methode freigesetzt, wobei es mit metallischem Calcium und Magnesium behandelt wird. Die erhaltenen wismuthaltigen Schlacken können entfernt werden. Sehr reines Blei kann durch elektrolytische Behandlung von Schmelzblei nach dem Betts-Verfahren gewonnen werden. Unreine Bleianoden und reine Bleikathoden werden in einen Elektrolyten aus Bleifluorsilikat (PbSiF6) eingebracht. Nach dem Anlegen eines elektrischen Potentials löst sich das unreine Blei an der Anode auf und lagert sich an der Kathode ab, wobei die überwiegende Mehrheit der Verunreinigungen in Lösung zurückbleibt.

direkten Prozess

Dabei werden Bleibarren und Schlacke direkt aus Bleikonzentraten gewonnen. Bleisulfidkonzentrat wird in einem Ofen geschmolzen und zu Bleimonoxid oxidiert. Kohlenstoff (Koks oder Kohlengas) wird der geschmolzenen Beschickung zusammen mit den Flussmitteln zugesetzt. Somit wird das Bleimonoxid in der Mitte der bleimonoxidreichen Schlacke zu Bleimetall reduziert. Bis zu 80 % Blei in hochkonzentrierten Ausgangskonzentraten können in Form von Barren gewonnen werden; die restlichen 20 % bilden eine bleimonoxidreiche Schlacke. Bei minderwertigen Rohstoffen kann das gesamte Blei zu hochwertiger Schlacke oxidiert werden. Metallisches Blei wird ferner aus hochgradigen (25–40 %) Schlacken durch Verbrennung oder Unterwasser-Brennstoffinjektion, durch einen elektrischen Hilfsofen oder eine Kombination beider Verfahren hergestellt.

Alternativen

Die Forschung an einem saubereren und weniger energieintensiven Bleiabbauprozess geht weiter; Sein Hauptnachteil besteht darin, dass entweder zu viel Blei als Abfall verloren geht oder alternative Verfahren zu einem hohen Schwefelgehalt im resultierenden Bleimetall führen. Die hydrometallurgische Extraktion, bei der unreine Bleianoden in einen Elektrolyten getaucht und reines Blei auf der Kathode abgeschieden wird, ist eine Technik, die Potenzial haben könnte.

sekundäre Methode

Das Schmelzen, das ein wesentlicher Bestandteil der Primärproduktion ist, wird während der Sekundärproduktion oft übersprungen. Dies geschieht nur, wenn das metallische Blei einer erheblichen Oxidation unterzogen wurde. Dieser Prozess ähnelt dem primären Bergbau im Hochofen oder Drehrohrofen, mit dem wesentlichen Unterschied, dass die Ausbeuten schwanken. Das Bleischmelzverfahren ist eine modernere Methode, die als Erweiterung der Primärproduktion dienen kann; Batteriepaste aus gebrauchten Bleibatterien entfernt den Schwefel, indem sie mit Alkali behandelt und dann in einem Kohleofen in Gegenwart von Sauerstoff verarbeitet wird, was zur Bildung von unreinem Blei führt, wobei Antimon die häufigste Verunreinigung ist. Das Recycling von Sekundärblei ähnelt dem von Primärblei; Einige Raffinationsprozesse können je nach recyceltem Material und seinem Kontaminationspotenzial übersprungen werden, wobei Wismut und Silber am häufigsten als Verunreinigungen akzeptiert werden. Von den zu entsorgenden Bleiquellen sind Blei-Säure-Batterien die wichtigsten Quellen; Bleirohr, Blech und Kabelmantel sind ebenfalls von Bedeutung.

Anwendungen

Entgegen der landläufigen Meinung wurde der Graphit in Holzstiften nie aus Blei hergestellt. Als der Bleistift als Graphit-Wickelwerkzeug hergestellt wurde, wurde die spezifische Art des verwendeten Graphits Plumbago (wörtlich für Blei oder Blei-Layout) genannt.

elementare Form

Bleimetall hat mehrere nützliche mechanische Eigenschaften, einschließlich hoher Dichte, niedrigem Schmelzpunkt, Duktilität und relativer Trägheit. Viele Metalle sind Blei in einigen dieser Aspekte überlegen, sind aber im Allgemeinen weniger verbreitet und schwieriger aus Erzen zu extrahieren. Die Toxizität von Blei hat dazu geführt, dass einige seiner Verwendungen eingestellt wurden. Blei wird seit seiner Erfindung im Mittelalter zur Herstellung von Kugeln verwendet. Blei ist billig; sein niedriger Schmelzpunkt bedeutet das Gewehrmunition kann mit minimalem technischen Aufwand gegossen werden; Darüber hinaus ist Blei dichter als andere gewöhnliche Metalle, was eine bessere Beibehaltung der Geschwindigkeit ermöglicht. Es wurden Bedenken geäußert, dass für die Jagd verwendete Bleigeschosse die Umwelt schädigen könnten. Seine hohe Dichte und Korrosionsbeständigkeit wurden in einer Reihe verwandter Anwendungen genutzt. Blei wird als Kiel auf Schiffen verwendet. Sein Gewicht ermöglicht es ihm, die Spannwirkung des Windes auf die Segel auszugleichen; Da es so dicht ist, nimmt es wenig Volumen ein und minimiert den Wasserwiderstand. Blei wird in verwendet Gerätetauchen um der Schwimmfähigkeit des Tauchers entgegenzuwirken. 1993 wurde der Sockel des Schiefen Turms von Pisa mit 600 Tonnen Blei stabilisiert. Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit wird Blei als Schutzmantel für Seekabel verwendet. Blei wird in der Architektur verwendet. Bleibleche werden als Bedachungsmaterialien, in Verkleidungen, Einfassungen, bei der Herstellung von Dachrinnen und Fallrohrverbindungen sowie in Dachbrüstungen verwendet. Bleiformteile werden als Dekorationsmaterial zum Fixieren von Bleiblechen verwendet. Blei wird immer noch bei der Herstellung von Statuen und Skulpturen verwendet. Früher wurde Blei oft zum Auswuchten von Autorädern verwendet; Aus Umweltschutzgründen wird diese Verwendung eingestellt. Blei wird Kupferlegierungen wie Messing und Bronze zugesetzt, um ihre Bearbeitbarkeit und Schmierfähigkeit zu verbessern. Da Blei in Kupfer praktisch unlöslich ist, bildet es harte Kügelchen in Unvollkommenheiten in der gesamten Legierung, wie z. B. Korngrenzen. Bei niedrigen Konzentrationen und auch als Schmiermittel verhindern die Kügelchen ein Absplittern während des Betriebs der Legierung, wodurch die Bearbeitbarkeit verbessert wird. Lager verwenden Kupferlegierungen mit einer höheren Bleikonzentration. Blei sorgt für Schmierung und Kupfer für Unterstützung. Aufgrund seiner hohen Dichte, Ordnungszahl und Formbarkeit wird Blei als Barriere zur Absorption von Schall, Vibration und Strahlung verwendet. Blei hat keine natürlichen Resonanzfrequenzen, daher wird Bleiblech als Schallschutzschicht in Wänden, Böden und Decken von Tonstudios verwendet. Organische Pfeifen werden oft aus einer Bleilegierung hergestellt, die mit unterschiedlichen Mengen Zinn gemischt wird, um den Ton jeder Pfeife zu kontrollieren. Blei ist ein Abschirmmaterial, das in der Nuklearwissenschaft und in Röntgenkameras gegen Strahlung verwendet wird: Gammastrahlen werden von Elektronen absorbiert. Bleiatome sind dicht gepackt und ihre Elektronendichte ist hoch; Eine große Ordnungszahl bedeutet, dass es viele Elektronen pro Atom gibt. Geschmolzenes Blei wurde als Kühlmittel für bleigekühlte schnelle Reaktoren verwendet. Die größte Verwendung von Blei wurde zu Beginn des 21. Jahrhunderts in Blei-Säure-Batterien beobachtet. Die Reaktionen in der Batterie zwischen Blei, Bleidioxid und Schwefelsäure liefern eine zuverlässige Spannungsquelle. Blei in Batterien kommt nicht in direkten menschlichen Kontakt und wird daher mit einer geringeren Toxizitätsgefahr in Verbindung gebracht. Superkondensatoren, die Blei-Säure-Batterien enthalten, wurden in Kilowatt und Megawatt in Australien, Japan und den USA zur Frequenzregelung, Solarglättung und anderen Anwendungen installiert. Diese Batterien haben eine geringere Energiedichte und Lade-Entlade-Effizienz als Lithium-Ionen-Batterien, sind aber deutlich günstiger. Blei wird in Hochspannungskabeln als Mantelmaterial verwendet, um die Wasserdiffusion während der Wärmeisolierung zu verhindern; Diese Verwendung ist rückläufig, da Blei ausläuft. Einige Länder stellen auch die Verwendung von Blei in Elektronikloten ein, um die Umweltverschmutzung zu verringern. gefährlicher Abfall. Blei ist eines von drei Metallen, die im Oddi-Test für Museumsmaterialien verwendet werden und dabei helfen, organische Säuren, Aldehyde und saure Gase nachzuweisen.

Verbindungen

Bleiverbindungen werden als oder in Farbstoffen, Oxidationsmitteln, Kunststoffen, Kerzen, Glas und Halbleitern verwendet. Farbstoffe auf Bleibasis werden in Keramikglasuren und Glas verwendet, insbesondere für Rot- und Gelbtöne. Bleitetraacetat und Bleidioxid werden als Oxidationsmittel in der organischen Chemie verwendet. Blei wird häufig in PVC-Beschichtungen verwendet. elektrische Kabel. Es kann auf Kerzendochten verwendet werden, um eine längere und gleichmäßigere Verbrennung zu erzielen. Aufgrund der Toxizität von Blei verwenden europäische und nordamerikanische Hersteller Alternativen wie Zink. Bleiglas besteht zu 12-28 % aus Bleioxid. Es verändert die optischen Eigenschaften des Glases und reduziert die Transmission ionisierender Strahlung. Bleihalbleiter wie Bleitellurid, Bleiselenid und Bleiantimonid werden in Photovoltaikzellen und Infrarotdetektoren verwendet.

Biologische und ökologische Auswirkungen

Biologische Effekte

Lead wurde nicht bestätigt biologische Rolle. Seine Prävalenz im menschlichen Körper beträgt durchschnittlich 120 mg bei einem Erwachsenen - seine Häufigkeit wird unter den Schwermetallen nur von Zink (2500 mg) und Eisen (4000 mg) übertroffen. Bleisalze werden sehr gut vom Körper aufgenommen. Eine kleine Menge Blei (1%) wird in den Knochen gespeichert; der Rest wird innerhalb weniger Wochen nach der Exposition über Urin und Fäzes ausgeschieden. Das Kind kann nur etwa ein Drittel des Bleis aus dem Körper ausscheiden. Eine chronische Belastung mit Blei kann zu einer Bioakkumulation von Blei führen.

Toxizität

Blei ist ein extrem giftiges Metall (ob eingeatmet oder geschluckt), das fast jedes Organ und System im menschlichen Körper angreift. Bei einer Luftkonzentration von 100 mg/m3 besteht eine unmittelbare Gefahr für Leben und Gesundheit. Blei wird schnell in den Blutkreislauf aufgenommen. Der Hauptgrund für seine Toxizität ist seine Tendenz, die ordnungsgemäße Funktion von Enzymen zu beeinträchtigen. Dies geschieht durch Bindung an die Sulfhydrylgruppen vieler Enzyme oder durch Nachahmung und Verdrängung anderer Metalle, die in vielen enzymatischen Reaktionen als Cofaktoren fungieren. Zu den wichtigsten Metallen, mit denen Blei interagiert, gehören Calcium, Eisen und Zink. Hohe Kalzium- und Eisenspiegel bieten tendenziell einen gewissen Schutz vor einer Bleivergiftung; Niedrige Konzentrationen verursachen eine erhöhte Anfälligkeit.

Auswirkungen

Blei kann das Gehirn und die Nieren schwer schädigen und schließlich zum Tod führen. Wie Kalzium kann Blei die Blut-Hirn-Schranke passieren. Es zerstört die Myelinscheiden von Neuronen, reduziert ihre Anzahl, stört den Neurotransmissionsweg und reduziert das Wachstum von Neuronen. Zu den Symptomen einer Bleivergiftung gehören Nephropathie, Bauchkoliken und möglicherweise Schwäche in den Fingern, Handgelenken oder Knöcheln. Niedriger Blutdruck steigt an, besonders bei Menschen mittleren und höheren Alters, was Anämie verursachen kann. Bei schwangeren Frauen kann eine hohe Bleibelastung zu Fehlgeburten führen. Es hat sich gezeigt, dass eine chronische Exposition gegenüber hohen Bleikonzentrationen die männliche Fruchtbarkeit verringert. Im sich entwickelnden Gehirn eines Kindes stört Blei die Bildung von Synapsen in der Großhirnrinde, die neurochemische Entwicklung (einschließlich Neurotransmitter) und die Organisation von Ionenkanälen. Eine frühe Bleiexposition bei Kindern ist mit einem erhöhten Risiko von Schlafstörungen und übermäßiger Tagesmüdigkeit in der späteren Kindheit verbunden. Hohe Bleiwerte im Blut werden mit einer verzögerten Pubertät bei Mädchen in Verbindung gebracht. Die Zunahme und Abnahme der Exposition gegenüber luftgetragenem Blei aus der Verbrennung von Tetraethylblei in Benzin während des 20. Jahrhunderts ist mit historischen Zunahmen und Abnahmen der Kriminalitätsraten verbunden, diese Hypothese wird jedoch nicht allgemein akzeptiert.

Behandlung

Die Behandlung einer Bleivergiftung beinhaltet normalerweise die Verabreichung von Dimercaprol und Succimer. Akute Fälle können die Verwendung von Calciumdinatriumedetat, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)-Dinatriumcalciumchelat erfordern. Blei hat eine größere Affinität zu Blei als Calcium, was dazu führt, dass das Blei durch den Stoffwechsel chelatisiert und im Urin ausgeschieden wird, wodurch harmloses Calcium zurückbleibt.

Einflussquellen

Bleibelastung ist globales Problem, da der Abbau und die Verhüttung von Blei in vielen Ländern der Welt üblich ist. Eine Bleivergiftung resultiert normalerweise aus der Einnahme von mit Blei kontaminierten Lebensmitteln oder Wasser und seltener aus der versehentlichen Einnahme von kontaminiertem Boden, Staub oder bleihaltiger Farbe. Produkte Meerwasser kann Blei enthalten, wenn das Wasser Industriewässern ausgesetzt ist. Obst und Gemüse können infiziert werden hoher Inhalt Blei in den Böden, in denen sie angebaut wurden. Der Boden kann durch Partikelablagerungen aus Blei in Rohren, Bleifarbe und Restemissionen von verbleitem Benzin kontaminiert werden. Die Verwendung von Blei in Wasserleitungen ist in Gebieten mit weichem oder saurem Wasser problematisch. Hartes Wasser bildet in Rohren unlösliche Schichten, weiches u saures Wasser löst Bleirohre auf. Gelöstes Kohlendioxid im transportierten Wasser kann zur Bildung von löslichem Bleibicarbonat führen; Mit Sauerstoff angereichertes Wasser kann Blei ähnlich wie Blei(II)-Hydroxid lösen. Trinkwasser kann aufgrund der Toxizität von gelöstem Blei im Laufe der Zeit gesundheitliche Probleme verursachen. Je härter das Wasser ist, desto mehr enthält es Bikarbonat und Calciumsulfat und desto mehr Innenteil Rohre werden mit einer Schutzschicht aus Bleikarbonat oder Bleisulfat bedeckt. Die Einnahme von Bleifarbe ist die Hauptquelle der Bleiexposition bei Kindern. Wenn Farbe zerfällt, blättert sie ab, zerfällt zu Staub und gelangt dann durch Handkontakt oder kontaminierte Lebensmittel, Wasser oder Alkohol in den Körper. Die Einnahme einiger Volksheilmittel kann zu einer Exposition gegenüber Blei oder seinen Verbindungen führen. Das Einatmen ist der zweitwichtigste Expositionsweg gegenüber Blei, auch für Raucher und insbesondere für Bleiarbeiter. Zigarettenrauch enthält unter anderem radioaktives Blei-210. Fast das gesamte eingeatmete Blei wird vom Körper aufgenommen; bei oraler Aufnahme liegt die Rate bei 20-70 %, wobei Kinder mehr Blei aufnehmen als Erwachsene. Dermale Exposition kann für eine enge Gruppe von Personen, die mit organischen Bleiverbindungen arbeiten, erheblich sein. Die Absorptionsrate von Blei in der Haut ist bei anorganischem Blei geringer.

Ökologie

Gewinnung, Produktion, Verwendung und Entsorgung von Blei und seinen Produkten haben zu einer erheblichen Verschmutzung der Böden und Gewässer der Erde geführt. Die atmosphärischen Bleiemissionen erreichten ihren Höhepunkt während der Industriellen Revolution, und die Bleibenzin-Periode war in der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts. Erhöhte Bleikonzentrationen bestehen in Böden und Sedimenten in postindustriellen und städtischen Gebieten; Industrieemissionen, einschließlich derjenigen, die mit der Kohleverbrennung verbunden sind, setzen sich in vielen Teilen der Welt fort. Blei kann sich in Böden anreichern, insbesondere in solchen mit hohem organische Materie wo es Hunderte bis Tausende von Jahren überdauert. Es kann andere Metalle in Pflanzen ersetzen und sich auf deren Oberflächen anreichern, wodurch der Prozess der Photosynthese verlangsamt und sie am Wachstum gehindert oder getötet werden. Die Verschmutzung von Böden und Pflanzen wirkt sich auf Mikroorganismen und Tiere aus. Betroffene Tiere haben eine verminderte Fähigkeit, rote Blutkörperchen zu synthetisieren, was Anämie verursacht. Analytische Methoden zur Bestimmung von Blei in der Umwelt umfassen Spektrophotometrie, Röntgenfluoreszenz, Atomspektroskopie und elektrochemische Methoden. Basierend auf dem Ionophor S,S"-Methylenbis(N,N-diisobutyldithiocarbamat) wurde eine spezifische ionenselektive Elektrode entwickelt.

Einschränkung und Wiederherstellung

Mitte der 1980er Jahre gab es eine deutliche Verschiebung in der Verwendung von Blei. In den Vereinigten Staaten reduzieren oder eliminieren Umweltvorschriften die Verwendung von Blei in Nichtbatterieprodukten, einschließlich Benzin-, Lack-, Löt- und Wassersystemen. Partikelkontrollgeräte können in Kohlekraftwerken verwendet werden, um Bleiemissionen zu sammeln. Die Verwendung von Blei wird durch die Richtlinie der Europäischen Union zur Beschränkung der Verwendung weiter eingeschränkt gefährliche Substanzen. Die Verwendung von Bleigeschossen für die Jagd und das Sportschießen wurde 1993 in den Niederlanden verboten, was zu einer deutlichen Reduzierung der Bleiemissionen von 230 Tonnen im Jahr 1990 auf 47,5 Tonnen im Jahr 1995 führte. In den Vereinigten Staaten von Amerika hat die Arbeitsschutzbehörde (Occupational Safety and Health Administration) den akzeptablen Bleiexpositionsgrenzwert am Arbeitsplatz auf 0,05 mg/m3 über einen 8-Stunden-Arbeitstag festgelegt; dies gilt für metallisches Blei, anorganische Bleiverbindungen und Bleiseifen. Nationales Institut Die US-Arbeitsschutzbehörde empfiehlt, dass die Blutbleikonzentration unter 0,06 mg pro 100 g Blut liegen sollte. Blei kann immer noch in schädlichen Mengen in Keramik, Vinyl (das zum Verlegen von Rohren und Isolieren von Elektrokabeln verwendet wird) und chinesischem Messing gefunden werden. Ältere Häuser können noch Bleifarbe enthalten. Bleiweißfarbe wurde in den Industrieländern schrittweise abgeschafft, aber gelbes Bleichromat wird immer noch verwendet. Das Entfernen alter Farbe durch Schleifen erzeugt Staub, den eine Person einatmen kann.