Maak hoofkeuseskerm oop
82 talliumloodbismut
Sn

Pb

Fl
Pb-TableImage.svg
Algemeen
Naam, simbool, getal lood, Pb, 82
Chemiese reeks Hoofgroepmetale
Groep, periode, blok 14, 6, p
Voorkoms silwerige glansende grys
Atoommassa 207.2 (7) g/mol
Elektronkonfigurasie [Kr] 4f14 5d10 6s2 6p2
Elektrone per skil 2, 8, 18, 32, 18, 4
Fisiese eienskappe
Toestand vastestof
Digtheid (naby k.t.) (wit) 11,34 g/cm³
Digtheid (naby k.t.) (grys) g/cm³
Vloeistof digtheid teen s.p. 10,66 g/cm³
Smeltpunt 600,61 K
(327,46 °C)
Kookpunt 2022 K
(1749 °C)
Smeltingswarmte (wit) 4,77 kJ/mol
Verdampingswarmte (wit) 179,5 kJ/mol
Warmtekapasiteit (25 °C) (wit)
26,650 J/(mol·K)
Dampdruk
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
teen T/K 978 1088 1229 1412 1660 2027
Atoomeienskappe
Kristalstruktuur tetragonaal
Stukturbericht-kode A1
Oksidasietoestande 4, 2
(amfoteriese oksied)
Elektronegatiwiteit 2,33 (Skaal van Pauling)
Ionisasie-energieë 1ste: 715,6 kJ/mol
2de: 1450,5 kJ/mol
3de: 3081,5 kJ/mol
Atoomradius pm
Atoomradius (ber.) 175 pm
Kovalente radius 146±5 pm
Van der Waals-radius 202 pm
Diverse
Magnetiese rangskikking geen data
Elektriese weerstand (0 °C) 208 nΩ·m
Termiese geleidingsvermoë (300 K) 35,3 W/(m·K)
Termiese uitsetting (25 °C) 28,9 µm/(m·K)
Spoed van klank (dun staaf) (k.t.) (gerol) m/s
Young se modulus 16 GPa
Skuifmodulus 5,6 GPa
Massamodulus 46 GPa
Poissonverhouding 0,44
Mohs se hardheid 1,5
Brinell hardheid 38,3 MPa
CAS-registernommer 7439-92-1
Vernaamste isotope
Hoofartikel: Isotope van Lood
iso NV halfleeftyd VM VE (MeV) VP
204Pb 1.4% Pb is stabiel met 62 neutrone
205Pb syn Pb is stabiel met 64 neutrone
206Pb 24.1% Pb is stabiel met 124 neutrone
207Pb 22.1% Pb is stabiel met 125 neutrone
208Pb 52.4% Pb is stabiel met 126 neutrone
210Pb trace Pb is stabiel met 68 neutrone
Verwysings

Lood (Pb, afkorting vir die Latyn "plumbum", vanaf "plumbus") is 'n digte, sagte en hoogs smeebare metaal en het 'n blou-wit kleur. Dit het 'n atoomgetal van 82 en 'n massagetal van 207,2. Lood is ook giftig. Lood is in groep 14 en in periode 6 van die periodieke tabel.

Lood se smeltpunt is by 600,61K (327,46°C) en die kookpunt is 2 022 K (1 749 °C). Die digtheid is 11,34 g·cm3 op 293K (20 °C). Lood se hittekapasiteit is 26.650  J·mol−1·K−1 (25 °C). Lood is een van die oudste metale wat aan die mens bekend is.

Dit is vandag nog een van die metale wat die meeste gebruik word. Lood se nut word verklaar deur sy eienskappe, waarvan die belangrikstes die sagtheid, lae smeltpunt, groot digtheid en korrosiebestandheid is. Die belangrikste looderts is galeniet (PbS), wat meestal vermeng met ander waardevolle ertse aangetref word. Lood se groot nadeel is dat die metaal en sy verbindings giftig is.

Dit is gevaarlik om lood te smelt of in ʼn swak geventileerde lokaal daarmee te soldeer, omdat die lood- en loodoksieddampe ingeasem kan word. Dit kan lei tot metaaldampkoors, 'n gevaarlike en akute vergiftiging, omdat sowel loodmetaal as loodverbindings swak oplosbaar is in water en moeilik deur die dermkanaal opgeneem sal word.

Voortdurende kontak met lood veroorsaak egter dat die konsentrasie van die metaal in die liggaam opbou, totdat dit 'n moeilik herkenbare, chroniese vergiftiging tot gevolg het. Loodvergiftiging kan met penisillamien behandel word. Tot aan die begin van die 20e eeu was chroniese loodvergiftiging die algemeenste beroepsiekte.

Streng voorkomingsmaatreëls gedurende die bewerking van lood het tot gevolg dat die siekte vandag baie selde voorkom. 'n Nuwe bedreiging het egter ontstaan. Lood is 'n toevoeging tot petrol, en omgewingsbesoedeling deur loodsoute wat van die uitlaatgasse van motors afkomstig is, het 'n faktor geword waarmee rekening gehou moet word.

Inhoud

Gebruike van loodWysig

Weens die algemene gebruik van lood het spoorhoeveelhede van die metaal deur die omgewing versprei. Die volgende tabel dui aan hoe algemeen lood in die omgewing voorkom. (Dit word in mg/ kg of deeltjies per miljoen uitgedruk):

- voedsel (gemiddeld) 0,15

- ingemaakte voedsel 0,1-1

- skulp- en skaaldiere 0,1-10

- harde drinkwater afkomstig van loodwaterpype 0,02

- sagte drinkwater afkomstig van loodwaterpype 1 – 1,5

- suur vloeistowwe uit loodbevattende kristal- of erdehouers 1-5

- loodverf  100 000

- stadslug   2 – 10

- straatstof  1 000

- bloed (gemiddeld) 0,1

- bloed (ligte vergiftiging) 1

'n Volwassene se daaglikse opname van lood is ongeveer 0,3 tot 0,7 mg, waarvan 10 tot 20 % in die bloed en organe opgeneem kan word.

Verspreiding en voorbereidingWysig

Die aardkors bevat ongeveer 15 dele lood per miljoen. Afsettings van die erts is ekonomies ontginbaar wanneer die loodgehalte van die erts meer as 3 % is en voldoende ander metale as neweprodukte gewin kan word.

Hierdie neweprodukte kan arseen, antimoon en bismut wees, waarvan daar baiekeer genoeg hoeveelhede saam met lood voorkom om in die wêreld se behoeftes te voorsien. Ander neweprodukte kan sink, soms koper, nikkel, goud en platinum wees. Die belangrikste neweproduk is silwer. Soms is die waarde van die silwer saam met die loodafsetting meer as die van die lood self.

Die belangrikste looderts is galeniet (PbS). Waar die erts vir ʼn lang tyd aan die elemente blootgestel was, kan 'n mens die volgende sekondêre loodminerale aantref: serisiet of witlooderts (PbC03), wat ontstaan as gevolg van uitloging met koolsuurhoudende water, soms ook anglesiet (PbS04). wat ontstaan as gevolg van uitloging met sulfaathoudende water.

Die VSA is die belangrikste verskaffer van lood en daarna volg Mexiko, Wes-Duitsland, Brasilië, Birma, lande in Noord-Afrika, Spanje en Australië. Suid-Afrika het lood begin uitvoer nadat die Swartbergmyn in Noord-Kaap in 1979 met produksie begin het. Lood word ook by Tsumeb in Namibië ontgin. Die omsetting van loodsulfiet (nadat dit ontgin is) tot loodmetaal is eenvoudig.

Eerstens word die erts fyngemaal tot gruis, waarna die gruis deur middel van die skuimflottasieproses verryk word. Gedurende hierdie proses word die gruis in 'n tenk wat 'n wasmiddel bevat, gestort. Gruis wat nie loodhoudend is nie, sal nat word, terwyl gruis wat wel lood bevat, droog sal bly. Olie word daarna op die water gegooi en lug word deur die oplossing gepomp.

Die nat gruis sak tot op die bodem en die loodhoudende gruis dryf bo-op die skuimerige olielaag. Dit word dan afgeskep en die erts word gekonsentreer. Die gekonsentreerde erts is nou gereed vir die vierde stap in die voorbereidingsproses, naamlik die roostering. Gedurende die stap word die erts in die aanwesigheid van lug verhit en in 'n klein hoogoond met kool gereduseer. Die reaksie is soos volg:

2PbS + 302 - 2PbO + 2SO2

PbO + C- Pb + CO

Tydens die verhitting moet daar van 'n aantal katalisators gebruik gemaak word om die verbranding van PbS heftig genoeg te laat geskied. Die doel van die stap is om die swaelkonsentrasie van die erts te verminder, wat in die hoogoond in die vorm van swaeldioksied (SO2) ontsnap.

Hierna word die erts teen 'n hoë temperatuur in 'n hoogoond gesmelt (die aanhoudende reduksie van die ertsbestanddele tot metaal). Die nie-metaalelemente van die erts word nou uitgesmelt as slak, wat met die smeltmiddels verbind. Nou volg die volgende stap: die droes van die staaflood. Lood word in 'n gesmelte toestand gehou met 'n temperatuur van net bo sy kook punt.

Alle oorblywende onsuiwerhede kom nou teen temperature van 330  ̊C in die droesketel na die oppervlak. Die staaflood word deur een van die volgende prosesse verder gesuiwer:

- Oksidasie in 'n oop vlamoond, waarby baie van die ander metale geoksideer word en bo-op die gesmelte lood dryf.

- Verwydering van antimoon, arseen en tin (die sagmakingsproses) deur die toevoeging van natronloog (of kalsiumoksied) en natriumnitraat. Hier ontstaan verbindings soos natriumarsenaat, wat van die oppervlak afgeskep kan word.

- Ontsilwering, deur die toevoeging van sink. Dit vorm 'n vaste legering met silwer, goud, koper en nikkel. Die legering kan dan afgeskep word.

- Verwydering van sink deur natronloog.

- Die suiwering van bismut, deur die toevoeging van kalsium of magnesiummetaal, waarmee bismut 'n vaste legering vorm en afgeskep kan word.

- Verwydering van magnesium of kalsium met chloorgas. Indien elektrisiteit goedkoop beskikbaar is, word lood soms ook deur 'n elektrolitiese proses gesuiwer in 'n bad wat H2SiF6 en PbSiF6 bevat. Die elektrisiteitskoste verbonde aan die voorbereiding van een ton lood is bale minder as die koste van byvoorbeeld een ton magnesium, omdat lood se atoommassa soveel hoër is as die van magnesium. Die suiweringsproses verloop soos volg:

Pb2 + 2e  - Pb (207 g/ mol)

Mg2 + + 2e - Mg (24 g/ mol).

Uit die vergelyking blyk dat 'n mens vir dieselfde hoeveelheid elektrisiteit 8% keer meer lood as magnesium sal kry.

LoodmetaalWysig

Wanneer lood aan die atmosfeer blootgestel word, word dit teen oksidasie beskerm deur die snelle vorming van 'n dun, blougrys oksiedelaag wat die oppervlak bedek. Verskillende ander stowwe kan ook gebruik word om ʼn beskermende laag om lood te vorm, byvoorbeeld: met swaelsuur vorm lood loodsulfaat en met fluoor word loodfluoried gevorm. Lood se besondere korrosiebestandheid berus op hierdie eienskap, wat die metaal uiters geskik maak vir gebruik in waterleidingsbuise, asook loodkamers by swaelsuurfabrieke, loodplate vir dakke en loodmantels vir telefoonkabels.

By die laaste 2 toepassings is die buigbaarheid van lood van die grootste belang. Omdat die metaal so sag is, kan dit ook vir ander doeleindes aangewend word. Die sagtheid het tot gevolg dat dit as 'n seel gebruik word om 'n seelafdruk op kratte mee aan te bring, en die letters vir uitkenningsdoeleindes kan met 'n tang daarop aangebring word. Suiwer lood is so sag dat 'n mens daarmee strepe op papier kan trek. Omdat lood nie sterk is nie, word dit in alledaagse gebruik stelselmatig deur ander stowwe vervang.

Vandag word koper in waterpype gebruik omdat dit nie so giftig soos lood is nie. Aluminium het lood as bindstroke in verpakking vervang. Lood se lae smeltpunt maak dit baie geskik as 'n bestanddeel in soldeersel. Die algemeenste soldeerlegering is lood wat met tin gekombineer is, omdat die smeltpunt van die legering laer is as die van beide metale afsonderlik, met die bykomstige voordeel dat dit sterker is as lood. Lood se lae smeltpunt maak voorts ook die gebruik daarvan as setmateriaal in die looddrukproses moontlik.

Om lood hiervoor voor te berei, word 'n legering met 5 tot 20 % antimoon en 1 % tin gemaak. Die legering word hardelood genoem. Van al die metale wat vryelik beskikbaar is, het lood die hoogste digtheid. Hierdie eienskap maak die metaal geskik vir gebruik as teenwig in verskillende strukture, byvoorbeeld die kiele van bote. Lood is uiters geskik vir die vervaardiging van koeëls en haelkoeëls, en vanweë die hoë digtheid sal die projektiel 'n groot massa maar 'n klein oppervlakte hê, wat meebring dat dit minder lugweerstand in vlug sal ondervind.

Haelkoeëls word vervaardig deur druppels gesmelte lood uit ʼn 40 meter hoë toring te laat val. Terwyl hulle val, neem die druppels 'n ronde vorm aan en die koellug bring mee dat die druppels reeds gestol het voordat dit in 'n bak olie of water beland. Hoë digtheid en sagtheid van die metaal maak dit 'n goeie geluid- en vibrasiedempende materiaal, en swaar masjiene en selfs geboue word om hierdie rede daarop gemonteer. Lood word ook vir beskerming teen gamma- en röntgenbestraling gebruik.

Beskerming teen die gevaarlike strate is moontlik weens die metaal se hoë atoommassa wat voorkom dat die strale deur 'n laag lood dring. AI die ander metale met 'n hoë atoommassa is baie seldsaam en dus duurder. Omdat lood goedkoop, vryelik beskikbaar en boonop nuttig is, word dit as ʼn strategiese metaal geklassifiseer. In meganika word loodlegerings (hardelood en loodbrons met ongeveer 10 % tin, 20 % lood en 70 % koper) in koeëllaers gebruik.

Die koeëllaer se sagter kern word met ʼn harde dop van staal bedek am die nodige sterkte te verskaf. Indien ʼn enjin se smering opgebruik is, word slegs die relatief goedkoop koeëllaers beskadig en nie die hele enjin nie.

LoodverbindingsWysig

Lood is die laaste element van die vierde hoofgroep van die periodieke stelsel. Dit word in 2 toestande aangetref: die divalente (2+) toestand, wat die stabielste is, en die tetravalente (4+) toestand. Wat waarde en gebruike betref, is lood 'n redelike edelmetaal, soortgelyk aan tin. Met uitsondering van loodnitrate is byna alle loodverbindinge nie maklik in water oplosbaar nie, maar wel in verdunde salpetersuur (HNO3).

In die meeste ander anorganiese sure word lood deur ʼn beskermende, onoplosbare soutlaag bedek. Lood word oor 'n lang tydperk deur organiese sure soos asynsuur, asook sterk basisse, aangetas. Lood vorm verbindinge met hierdie sure en basisse, maar dit het geen beskermende soutlaag tot gevolg nie. Die plumbaatioon word gevorm en die ioon het geen beskermende aksie nie. 'n Voorbeeld van een so 'n reaksie is wanneer loodnitraat ('n loodsout) met natrium (‘n basis) reageer.

Produkte van die reaksie is natriumnitraat en 'n plumbaatioon (Pb4+) in verbinding met natrium en hidroksied.

Pb(NO3)4 + 6NaOH – Na2[Pb(OH)6] + 4NaNO3

Hoewel lood goed bestand is teen die verwerende aksie van seewater, koolsuur- en karbonaatbevattende water, word dit deur gedistilleerde water aangetas. Gedurende die reaksie met gedistilleerde water word daar geen beskermende oppervlaklaag gevorm nie. Loodsoute word in verf as pigmente gebruik, maar weens die giftigheid daarvan word loodsoute nie binnenshuis gebruik nie. Voorbeelde van loodpigmente is:

-Ioodchromaat (chroomgeel) PbCrO4

- basiese loodchromaat (chroomrooi) Pb(OH)2 2PbCrO4

-Ioodantimonaat (Napelsgeel) Pb3 (SbO4)2

- basiese loodkabonaat (Ioodwit) Pb(OH)2 2PbCO3

- loodmenie 2PbO PbO2

Loodoksied (PbO) is 'n belangrike bestanddeel in kristal- en optiese glas. Loodoksied vervang die gebruik van kalsiumoksied in normale glas omdat dit die glas ʼn groter brekingsindeks gee. Weens die loodgehalte van party soorte kristal is dit nie geskik om vir die vervaardiging van drinkglase gebruik te word nie, veral nie as ʼn suur drankie (soos wyn of vrugtesap) daaruit gedrink sal word nie. Trevalente lood se oksiede is loodperoksied of lood (IV) oksied, PbO2.

Dit is 'n kragtige oksideermiddel en kan dus in vuurhoutjiekoppe gebruik word. Die verbinding word egter veral gebruik in batterye, waar die positiewe plate in 'n gelaaide toestand hoofsaaklik uit PbO2 bestaan. By ontlading reageer die rooibruin PbO2 met die swaelsuur (H2SO4) van die batteryvloeistof en dit veroorsaak die wit loodsulfaat, PbSO4 wat gewoonlik sigbaar is wanneer die battery "uitgeloop" het. Die negatiewe plate van 'n battery bestaan in die gelaaide toestand ook uit lood (ot elektrochemiese elemente).

Aansienlike hoeveelhede lood word in die vorm van tetra-etiellood of tetrametiellood by petrol gevoeg. Hierdie stof het 'n regulerende uitwerking op die verbrandings- en ontstekingsproses van petrol in die motorenjin. Weens die giftigheid van lood en die gevaar van besoedeling word daar nou na ʼn minder skadelike katalisator gesoek, soos byvoorbeeld die diketone van cerium. Loodasiede, Pb(N3)2 is ʼn onstabiele stof wat maklik en heftig kan ontplof. Daarom word dit algemeen as slagdoppies by plofstowwe gebruik.

Loodjodied, PbI2, is 'n liggeel onoplosbare stof wat in 'n aantal besondere prosesse (onder meer by brons) as kleurstof gebruik kan word. Loodjodied het ook liggevoelige eienskappe wat met die van silwersoute vergelykbaar is. Hierdie liggevoelige eienskappe bring mee dat loodjodied in sekere fotografiese prosesse gebruik kan word.

 
Loodblokke wat 'n radio-aktiewe stof afskerm

GiftigheidWysig

Veral in opgeloste vorm kan lood vir mens en dier giftig wees. Daar is talle bronne van besoedeling met lood waaraan die mens homself blootegestel het. In die verleë is lood in die vorm van tetraetiellood (C2H5)4Pb aan petrol bygevoeg om die eienskappe te verbeter en is daar ook gebruik gemaak van verwe wat lood bevat het. Lood word ook in verhoogde konsentrasie rond ouer smelterye en myne aangetref. Lood word ook steeds gebruik vir pype, soldeersel en in loodbatterye.

Blootstelling aan lood, veral in opgeloste vorm, soos in drinkwater is veral gevaarlik vir kinders wie se liggame hierdie element meer opneem as hul ouers se reeds ontwikkelde senuwstelsel.[1]

GeskiedenisWysig

 
Romeinse matrys vir die giet van piouter; Bath Engeland

Lood is reeds eeue deur die mens aangewend. In die Antieke Egipte word beeldjies van lood reeds van 7000 jaar gelede aangetref. Die Romeine het loodmyne in die huidige Engeland en Spanje bedryf. Hulle het lood aangewend om piouter te vervaardig, 'n allooi van lood en tin wat vir borde en in pype vir waterleiding gebruik is. Vandag kan steeds van die pype aangetref word.Die Grieke het reeds bemerk dat lood ook toksies kan wees. Die Grieke medikus Hippokrates beskryf 'n myner wat daardeur pyne in se pens gehad het.[2]

Lood was reeds 7000 jaar gelede aan die mens bekend. Toe is dit al vir 'n verskeidenheid gebruike in Egipte aangewend, onder meer vir soldeerwerk. Een van die indrukwekkendste toepassings was die gebruik van die metaal vir die vervaardiging van waterpype. Die Grieke, en veral die Romeine, was beroemd vir hulle gevorderde pypleidingstelsels van lood, en talle voorbeelde van die pype het bewaar gebly.

Destyds was die ontginning en verwerking van lood letterlik en figuurlik slawearbeid, omdat dit baie gevaarlike en harde werk was. Die Romeinse geskiedskrywer Plinius het 'n siekte beskryf wat onder die slawe voorgekom het en waarvan die simptome duidelik op loodvergiftiging dui.

Die gevare verbonde aan lood was dus vroeg al bekend. Loodmetaal is giftig, maar by die meeste toepassings van die metaal bestaan daar nie veeI gevaar dat dit in die liggaam opgeneem kan word nie. Om loodvergiftiging heeltemal te voorkom, word geen lood meer in waterpype gebruik nie.

VervaardigingWysig

In loodmyne word gewoonlik galeniet (PbS) aangetref wat 'n silwerhoudende mineraal is. Lood is daarom dikwels as byproduk van silwer wat baie meer werd is, gemyn. Die sulfied kan met suurstof uit die lug verhit word en 'n sulfaat of 'n oksied vorm:

 

Die oksied kan saam met meer sulfied die metaal vrystel wat met sy lae smeltpunt van 327 °C maklik gesmelt kan word:

 

Die oksied kan ook met houtskool gereduseer word:

 

Hierdie prosesse vereis net taamlik lae temperature, wat verklaar waarom die metaal al vroeg in die geskiedenis vervaardig is.[3]

VerwysingsWysig

  1. Die VS se EPA oor lood.
  2. Lead. Understanding the Elements of the Periodic Table Kristi Lew, The Rosen Publishing Group, 2008, ISBN 1-4042-1779-7, ISBN 978-1-4042-1779-9
  3. Lead: Chemistry, Analytical Aspects, Environmental Impact and Health Effects José S. Casas, José Sordo Elsevier, 2011, ISBN 0-08-046388-6, ISBN 978-0-08-046388-9 bls 9, 10

Eksterne skakelsWysig