S.I.C.S.I. V Ciclo Chimica degli elementi nell’ambiente Prof. S. Andini

Lezione destinata agli alunni di un Istituto Tecnico Industriale ad Indirizzo Chimico (II anno) Prerequisiti  Principi base di chimica generale;  Principi di chimica organica Obiettivi La comprensione dei problemi legati alla dispersione del piombo dell’ambiente.

Proprietà chimico-fisiche Dal latino plumbum che presumibilmente proviene dal greco πελιος, (blu-nerastro). Metallo tenero (si lascia tagliare col coltello), duttile (si può facilmente ridurre in fili sottili) e malleabile (si può facilmente ridurre in fogli sottili). Assume maggiore durezza in lega con altri metalli ( Sb, As, Cu). Gruppo 4B Stati di ossidazione: +2, +4. Densità: g/cm 3 Temperatura di fusione: 327°C

Proprietà chimico-fisiche Facilmente attaccato dagli agenti chimici e atmosferici. Se esposto all'aria, varia rapidamente aspetto e assume una colorazione blu-grigiastra piuttosto opaca, molto diversa dalla consueta lucentezza metallica. È solubile in acido nitrico, ma poco attaccabile dall'acido cloridrico e dall'acido solforico a temperatura ambiente. Reagisce lentamente con l'acqua, in presenza d'aria, per formare idrossido di piombo.

3Pb + 8HNO 3 = 3Pb(NO 3 ) 2 +2NO + 4H 2 O Pb è attaccato facilmente da HNO 3. 2Pb + O 2 + 4H + = 2Pb H 2 O Ossidazione di Pb in ambiente acido in presenza di O 2. Alcune reazioni del piombo

Piombare : (ad es. un dente) otturare un dente con piombo o con lega metallica. Piombatura : deposizione di un sottile strato di piombo su metalli (ad es. ferro) per proteggerli dall’azione aggressiva di agenti chimici (acido solforico, ecc.). Piombino : pezzetto di piombo che si fissa alla lenza affinché in acqua non sia trascinata dalle correnti. Plumbeo : che ha il colore del piombo (cielo plumbeo). Aplomb : il mantenersi diritto (come il filo a piombo); spec. di vesti. Comportamento imperturbabile. Alcuni termini di uso comune…

Composti del piombo in natura PbS solfuro di piombo o galena PbCO 3 carbonato di piombo o cerussite PbSO 4 solfato di piombo o anglesite

Si effettua un parziale arrostimento del minerale che produce una miscela di ossido e solfato. A temperatura più elevata tali composti subiscono l’azione riducente dell’eccesso di solfuro dando il metallo. 3PbS + 5O 2 = 2PbO + PbSO 4 + 2SO 2 PbS + 2PbO = 3Pb + SO 2 PbS + PbSO 4 = 2Pb + SO 2 Siccome la galena contiene altri minerali, nel piombo ottenuto sono presenti impurità come rame, zinco, argento e oro. Il recupero di metalli preziosi dai minerali di piombo è importante almeno quanto la sua produzione. Preparazione del piombo dalla galena

Usi Il piombo e i suoi composti hanno molteplici usi, che recentemente si cerca di limitare a causa della consapevolezza della sua tossicità e del danno indotto dalla sua dispersione non controllata nell'ambiente. Tubazioni Recipienti e rivestimenti Munizioni Vernici Come antidetonante nelle benzine (Pb(CH 2 CH 3 ) 4 ) Schermi per i raggi X

Tossicità A volte capita che gli operai che lo maneggiano sono nei guai: esso si accumula nell’organismo dove dà origine al saturnismo… Saturnismo : nome medico dell'avvelenamento da piombo. Nelle pratiche alchemiche il piombo era collegato con il pianeta Saturno.

Tossicità Assorbito essenzialmente attraverso la respirazione e la nutrizione, il piombo non viene metabolizzato, ma per larga parte escreto, mentre il resto si distribuisce nei tessuti e in particolare: nel sangue, ove circola quasi esclusivamente negli eritrociti; nei tessuti minerali (ossa e denti), ove si accumula; nei tessuti molli (reni, midollo osseo, fegato e cervello). La tossicità del Pb deriva in larga misura dalla sua capacità di 'imitare' il calcio, ovvero di sostituirsi ad esso.

Sintomi Anemia e sintomi a livello del sistema nervoso centrale, della circolazione periferica, dell’apparato osteomuscolare (con dolori articolari), del tubo digerente, dei reni. Lo stadio finale è la cachessia. Cure Si fa uso di farmaci che esercitano un'azione 'chelante' sul metallo. Il trattamento dell'avvelenamento da piombo include la somministrazione di calcio-(EDTA): il piombo crea un complesso stabile con EDTA, che viene poi espulso nelle urine. Neurotossicità Il piombo supera agevolmente la barriera emato-encefalica.

Acquedotto Gli antichi Romani lo usavano per le condotte idriche e per i recipienti adibiti alla cottura dei cibi. Avvelenamento da piombo Le fistulae aquariae erano le tubazioni in piombo utilizzate negli acquedotti romani. Fistulae aquariae L’uso dei recipienti di piombo migliorava il sapore dolce dei cibi. In realtà gli acidi contenuti nei cibi estraevano il piombo dal vasellame. L’acetato di piombo è anche noto come zucchero di piombo.

Alcuni storici attribuiscono al piombo la causa della demenza che afflisse molti degli imperatori romani. Essi bevevano in coppe di peltro con base di piombo. Caligola Nerone Avvelenamento da piombo La demenza di Giorgio III, re d’Inghilterra durante la Rivo- luzione americana potrebbe avuto origine in un avve- lenamento da piombo. Di origine tedesca amava il Sauerkraut. Purtroppo i suoi cuochi lo prepa- ravano in pento- le di piombo.

Composti del piombo nell’ambiente Per millenni i sali di Pb sono stati impiegati come pigmenti in quanto possiedono colori solidi e brillanti. In particolare, in tempi abbastanza recenti sono stati usati per produrre i colori delle riviste su carta patinata e sugli involucri per alimenti. Nei secoli scorsi erano addirittura usati come agenti coloranti in vari alimenti. PbCrO 4 : è il pigmento giallo usato per le strisce del manto stradale. Pb 3 O 4 : è un ossido misto (2PbO PbO 2 ) indicato con il nome di minio o piombo rosso. E’ impiegato nelle vernici antiruggine.

Solido giallo usato già nell’Antico Egitto per invetriare la ceramica. Il materiale viene fuso come una sottile pellicola sulla superficie della ceramica per renderla impermeabile e donarle lucentezza. La dissoluzione avviene come segue: PbO (s) + 2H + = Pb 2+ + H 2 O Il vasellame invetriato è ancora oggi principale fonte di Pb assunto con gli alimenti. Composti del piombo nell’ambiente PbO

Composti del piombo nell’ambiente PbCO 3 · 2Pb(OH) 2 Il piombo bianco detto anche biacca è stato abbondan- temente usato fino alla metà del secolo scorso come componente della vernice bianca per interni. Quando la vernice si stacca dalla parete, esiste però il pericolo che i bambini possano ingerire questo materiale, anche perché il Pb 2+ ha un sapore dolce. Attualmente la biacca è stata sostituita da TiO 2. I pigmenti di Pb continuano ad essere usati nelle pitture per esterni, cosicché si può facilmente verificare un inquinamento da Pb nel suolo che circonda le abitazioni.

Munizioni usate dai cacciatori di uccelli acquatici. Pallini di piombo Molte anatre e oche che sopravvivono alle ferite subiscono danni o muoiono a causa dell’ingestione di pallini di piombo che si sciolgono nel loro organismo. Anche uccelli da preda che si nutrono delle anatre o di altri volatili che, “impallinati” dai cacciatori, non vengono poi raccolti subiscono avvelenamento da piombo.

Piombo tetraetile NUMERO DI OTTANO Isoottano (2,2,4-trimetilpentano) n. ottano 100 n -eptano n. ottano 0 L’aggiunta di Pb(CH 2 CH 3 ) 4 serviva ad aumentare il numero di ottano. Fino agli anni ottanta il piombo tetraetile è stato un componente della benzina, usato come additivo per aumentarne il numero di ottano. Il numero di ottano è un indice della resistenza alla detonazione di un carburante.

I composti tetraalchilici del piombo agiscono scomponendosi, alla T del motore, in Pb atomico e radicali alchilici liberi. Gli atomi di Pb che si formano sono trasformati in composti volatili, che escono dal motore con i gas di scarico, per reazione con dibromuro di etilene o dicloruro di etilene. Alla luce del sole i composti formatisi danno PbO. PbR 4   [Pb]  PbBrCl  PbO In alternativa oggi si fa uso di alcani molto ramificati o di MTBE, metil- t -butiletere, che viene impiegato come additivo per la benzina per il suo elevato numero di ottano, in sostituzione del piombo tetraetile. Piombo tetraetile