Olovo

Z Multimediaexpo.cz

Olovo
Olovo
Kovové elementární olovo
Chemická značkaPb (lat. Plumbum)
Atomové číslo82
Relativní atomová hmotnost207,2 amu
Elektronová konfigurace[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
SkupenstvíPevné
Teplota tání327,5 °C (600,6 K)
Teplota varu1 749 °C (2 022 K)
Elektronegativita (Pauling) 2,33
Hustota 11,34 g/cm³

Olovo chemická značka: Pb (lat. Plumbum) je těžký toxický kov, který je znám lidstvu již od starověku. Má velmi nízký bod tání a je dobře kujný a odolný vůči korozi.

Obsah

Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Nízkotavitelný, měkký, velmi těžký, toxický kov, používaný člověkem již od starověku. Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenství: Pb2+ a Pb4+. Za normálních podmínek je olovo odolné a neomezeně stálé vůči atmosférickým vlivům. V kompaktním stavu se na vlhkém vzduchu příliš nemění, pouze zvolna ztrácí lesk a tvoří se na něm šedobílá vrstva oxidů, hydroxidů a uhličitanů. Dobře se rozpouští především v kyselině dusičné, koncentrovaná kyselina sírová jej naopak pasivuje a olovo s ní nereaguje. Kovové olovo velmi dobře pohlcuje rentgenova záření a slouží proto k odstínění zdrojů tohoto záření v chemických a fyzikálních aparaturách a především v lékařství při ochraně obsluhy běžných medicinálních rentgenů. Polotloušťka olova je závislá na energii a typu záření, například pro stínění beta záření je olovo naprosto nevhodné z důvodu silného druhotného záření které vzniká při interakci beta záření s atomy olova.

Jeho slitiny s cínem, antimonem nebo stříbrem vykazují výborné vlastnosti při mechanickém spojování kovových přemětů pájením a jako pájky jsou doposud široce používány.

Výskyt a výroba

Olovo je v zemské kůře zastoupeno poměrně řídce, průměrný obsah činí pouze 12 - 16 ppm (mg/kg). Přesto je však jeho obsah větší, než by bylo možno očekávat podle jeho umístění v periodické tabulce prvků. Důvodem pro tento fakt je to, že izotopy olova jsou konečným produktem radioaktivních uranových a thoriové rozpadových řad a obsah olova se v zemské kůře postupně zvyšuje. V mořské vodě činí jeho koncentrace pouze 0,03 mikrogramu v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom olova přibližně 10 milionů atomů vodíku. Elementární olovo se v přírodě vyskytuje pouze vzácně. Nejběžnějším minerálem a zároveň olověnou rudou je sulfid olovnatý, galenit PbS. Dalšími méně běžnými minerály olova jsou cerusit, uhličitan olovnatý PbCO3 a anglesit, síran olovnatý PbSO4. Dále se olovo často vyskytuje jako doprovodný prvek v rudách zinku a stříbra. Při získávání olova z rudy je obvykle hornina jemně namleta a flotací oddělena složka s vysokým zastoupením kovu. Následuje pražení rudy, které převede přítomné sulfidy olova na oxidy.

2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2

Kovové olovo se pak z praženého koncentrátu rud získává běžnou žárovou redukcí elementárním uhlíkem (obvykle koks).

PbO + C → Pb + CO

Využití olova a jeho slitiny

Olovo začali lidé používat již v dávnověku, protože jeho rudy jsou poměrně dobře dostupné. Kdy a kde bylo olovo získáno poprvé není dosud známo, nejstarší dochovaný předmět pochází z období mezi lety 3000 př.n.l. a 2000 př.n.l. a byl nalezen v Malé Asii. V poslední době se projevuje snaha o co největší omezení využívání olova a jeho slitin pro výrobu předmětů praktického použití a to vzhledem k jeho prokázané toxicitě. Avšak ještě v první polovině 20. století bylo olovo velmi běžně užívaným kovem.

  • Jedním z největších zpracovatelů olova je do současné doby průmysl, vyrábějící elektrické akumulátory. Přes svoji vysokou hmotnost a obsah vysoce žíravé kyseliny sírové jsou technické parametry olověných akumulátorů natolik dobré, že ve vybavení automobilů mají stále většinové zastoupení. Pro tyto účely je využívána přibližně polovina světové produkce olova, jejich recyklace je také jedním z nejvýznamnějších zdrojů tohoto kovu.
  • Ve středověku bylo obtížné vyrobit skleněné tabule o větších rozměrech a proto se okna zhotovovala z malých skleněných tabulek, zalévaných k sobě roztaveným olovem. Dodnes tato okna můžeme vidět ve starých katedrálách a středověkých hradech.
  • Vysoké odolnosti olova vůči korozi vodou bylo využíváno ke konstrukci části vodovodních rozvodů (obvykle přímo v jednotlivých objektech) z olověných trubek s cínovou vložkou cca 0.5mm (poznají se podle podélných výstupků) a odpadních rozvodů v domácnostech a chemických laboratořích (dodnes). Dodnes je řada těchto instalací plně funkčních.
  • Konstrukce velkoobjemových nádob na uchovávání koncentrované kyseliny sírové využívá faktu, že olovo je vůči působení této mimořádně silné minerální kyseliny vysoce rezistentní. Olovo přitom slouží pouze pro pokrytí vnitřních stěn ocelových nádrží, samotné olovo by nemělo dostatečnou mechanickou pevnost a odolnost.
  • U parních kotlů se používalo olovo jako těsnění vymývacích víček a náplň olovníků.
  • Olovo velmi účinně pohlcuje rentgenové záření a gama paprsky. Slouží proto jako ochrana na pracovištích, kde se s tímto vysoce energetickým elektromagnetickým zářením pracuje.
  • Přídavky olova do skla zvyšují značně jeho index lomu a olovnaté sklo je prakticky výhradní surovinou pro výrobu skleněných lustrů i řady dekorativních skleněných předmětů (vázy, popelníky, těžítka…).
olověné střelivo
  • Olovo je stále převažujícím materiálem pro výrobu střeliva a to především pro svoji vysokou specifickou hmotnost, která poskytuje olověné střele vysokou průraznost. Většina nábojů do lehkých palných zbraní (pistole, revolvery, pušky, samopaly) se skládá z olověného jádra, která je kryto ocelovým nebo měděným pláštěm. Střelivo pro brokové zbraně tvoří obvykle broky z čistého olova, případně slitiny olova s antimonem.

Ze slitin olova jsou rozhodně nejvýznamnější pájky. Nejobvyklejší pájky jsou slitiny olova s cínem, používané pro pájení jednoduchých elektrických obvodů nebo instalatérské práce. Bod tání těchto pájek je dán poměrem obou kovů, pohybuje se v rozmezí 250 – 400 °C.

  • Pro zvýšení bodu tání a pevnosti sváru se vyrábějí slitiny cínu, olova, stříbra, kadmia a antimonu. Pro účely, vyžadující zvlášť velkou tvrdost spoje se navíc přidává i fosfor, který však zvyšuje křehkost materiálu.
    • V současné době je z ekologického hlediska zvyšován tlak na odstranění toxických těžkých kovů jako je olovo a kadmium z elektronických produktů každodenního použití. V souvislosti s tím roste poptávka po pájkách složených pouze ze stříbra a cínu, přes jejich vyšší cenu.
  • Ložiskový kov je slitina s přibližným složením 80 – 90 % Sn, která obsahuje navíc měď, olovo a antimon. Vyznačuje se především vysokou odolností proti otěru i když jsou poměrně měkké – slouží pro výrobu kluzných ložisek pro automobilový průmysl a další aplikace.
  • Ještě před nedávnou dobou byla hojně užívanou slitinou liteřina, směs olova, cínu a antimonu. Odlévala se z ní jednotlivá písmena, která se v tiskárnách skládala do stránek a sloužila k tisku knih, novin a časopisů. Po vytištění potřebného textu se stránka rozmetala a byly odlity nové litery. V současné době je tento typ tisku překonán a opuštěn.

Sloučeniny

Olovo vytváří sloučeniny s mocenstvím Pb2+ a Pb4+. Nejstálejší jsou přitom sloučeniny dvojmocného olova, čtyřmocné olovo je vesměs oxidačním činidlem. Z velké řady sloučenin mají největší praktický význam:

  • Oxid olovnatý, PbO, se vyskytuje ve dvou barevných formách – červená tetragonální (starší název olovnatý klejt) a forma žlutá. Oxid olovnatý lze nejsnáze připravit přímou oxidací roztaveného olova vzdušným kyslíkem. Hlavní uplatnění nalézá při výrobě těžkého olovnatého skla, křišťálu, s vysokým indexem lomu a leskem. Další uplatnění nalézá tato látka jako složka keramických glazur a emailů.
  • Oxid olovnato - olovičitý, suřík, Pb3O4, složený oxid 2PbO + PbO2, nalézá využití jako nerozpustný červený pigment. Slouží k výrobě antikorozních nátěrů železných a ocelových konstrukcí a jako součást keramických glazur. Uplatňuje se i při výrobě syntetického kaučuku jako aktivátor vulkanizace.
  • Oxid olovičitý, PbO2 je hnědá látka s oxidačními vlastnostmi. Jeho využití při výrobě zápalek je založeno na faktu, že jeho směsi se snadno zápalnými látkami (fosfor, síra) se samovolně vzněcují. Tato vlastnost se uplatní i při výrobě pyrotechnických materiálů.
  • Sulfid (sirník) olovnatý, PbS, je černá, silně nerozpustná sloučenina kovového lesku, velmi dobře štěpná. V přírodě se s ním setkáváme jako s minerálem a olověnou rudou galenitem. Velmi čistý PbS je citlivým detektorem infračerveného záření a vykazuje fotoelektrickou vodivost (podobně se chová i selenid olovnatý a telurid olovnatý PbSe a PbTe). Tato vlastnost se využívá např. při výrobě fotografických expozimetrů a fotočlánků.
  • Uhličitan olovnatý PbCO3 je ve vodě nerozpustná látka, snadno se rozkládá zahřátím. Je součástí barviva – olovnaté běloby - Pb3(OH) 2(CO3)2. Tento malířský pigment má výbornou krycí schopnost a smíšen s olejovitými látkami slouží jako malířská barva. Nevýhodou tohoto pigmentu je fakt, že v přítomnosti sirovodíku tmavne za vzniku sirníku olovnatého PbS.
  • K dalším velmi významným malířským pigmentům patří žlutý chroman olovnatý PbCrO4, známý jako chromová žluť.
  • Síran olovnatý, PbSO4 je velmi obtížně rozpustná bílá krystalická sloučenina. Krystaly čistého síranu olovnatého jsou čiré jako sklo (označují se někdy jako olovnaté sklo). V chemických výrobách se někdy používá přídavek síranových iontů k roztoku pro odstraňování toxických iontů olova.
  • Dusičnan olovnatý, Pb(NO3)2 je jedna z nejlépe rozpustných sloučenin olova. Vzniká velmi snadno přímo reakcí elementárního olova s kyselinou dusičnou za intenzivního vývoje oxidů dusíku. Slouží často jako výchozí látka pro výrobu jiných sloučenin olova.
  • Tetraethylolovo, Pb(C2H5)4, je organokovová sloučenina, která se přidávala do benzínu, aby zpomalovala rychlost jeho hoření a zvyšovala oktanové číslo paliva. Zároveň usazené olovo sloužilo jako mazadlo sedel ventilů spalovacích motorů a utěsňovalo spalovací prostor. Pro typy spalovacích motorů, které musí využívat tento typ paliva je dnes tato příměs nahrazována organokovovými sloučeninami manganu. Ve vyspělých zemích byly zavedeny trojcestné katalyzátory výfukových plynů, které vedly k zavedení bezolovnatých benzínů.

Izotopy olova

Olovo, vyskytující se v přírodě, se skládá ze čtyř stabilních izotopů:

Olovo, vyskytující se v přírodních rudách vykazuje tedy odlišný vzájemný poměr jednotlivých izotopů v závislosti na svém původu. Této skutečnosti lze v jistých případech využít k vysledování původu olova (obvykle archeologické vzorky) metodou hmotnostní spektrometrie. Uvedená technika určí velmi přesně vzájemné zastoupení jednotlivých izotopů olova a porovnáním s tabelovanými hodnotami pro známé starověké lokality těžby olověných rud lze s velkou mírou pravděpodobnosti určit původ vyšetřovaného olověného předmětu. Podobné studie se nemusí omezovat vždy pouze na archeologické vzorky – existují výzkumy, které se snažily vytipovat základní zdroj emisního olova ze spalovacích motorů pro určitou lokalitu. Podle jedné z těchto prací pochází např. většina emisního olova v okolí Vídně z Polska.

Zdravotní rizika

Olovo patří zcela jasně mezi toxické prvky. Z historického hlediska je právě nadměrné užívání olova jedním z faktorů, který přispěl k zániku římské říše v období kolem změny letopočtu. Toxicita olova je zvláště významná pro dětský organismus. Trvalá expozice dětského organismu i nízkými dávkami olova je příčinou zpomalení duševního vývoje a nepříznivých změn v chování. V současné době je díky používání olova v rozvodu pitné vody, širokému použití olova při výrobě barev, rozsáhlému použití olova jako aditiva v benzínu a díky jeho ostatnímu využití v průmyslu je olovo všudypřítomným kontaminantem prostředí. Olovo se po vniknutí do organismu ukládá hlavně v kostech a v určitém množství se nachází v krvi. Typickými příznaky otravy olovem jsou – bledost obličeje a rtů, zácpa a nechuť k jídlu, kolika, anémie, bolesti hlavy, křeče, chronická nefritida ledvin, poškození mozku a poruchy centrálního mozkového systému. Léčení spočívá v tvorbě komplexu a maskování Pb silným chelatačním činidlem. I stopy olova v okolním prostředí a potravě mohou vést při trvalém přísunu do organismu k následným těžkým onemocněním, protože olovo se v těle kumuluje a vylučuje se jen obtížně.

Ekologická rizika

Těžké kovy jako olovo jsou schopné v atmosféře putovat na velké vzdálenosti, Kontaminují půdu i tisíce kilometrů daleko od zdroje znečištění olovem. Díky drastickému omezení obsahu olova v autobenzínech se v Evropě významně podařilo zmenšit rozsah oblastí kriticky zatížených olovem, Zatímco v roce 1990 bylo ohroženo přes 70% sledovaných ekosystémů, v roce 2000 to bylo již jen 8 procent.[1] Americký výzkum konstatoval, že tisíce tun olova se ročně do životního prostředí dostává vinou rybářů a lovců, kteří používají pro svou zálibu olověné broky a olůvka.[2] Vzhledem k jeho nebezpečnosti je omezeno jeho používání v některých elektronických a elektrických zařízeních tzv. směrnicí RoHS spolu se rtutí, kadmiem a dalším látkami.[3]:

Reference

  1. ↑ Miroslav Šuta: Znečištění rtutí a olovem zůstává vážným problémem Evropy, respekt.cz, 5. května 2008
  2. ↑ Jaroslav Petr: Lovci, rybáři - náboje a olůvka, EKO - ekologie a společnost. 4/2009
  3. ↑ Miroslav Šuta: Zákaz některých chemikálií v nových spotřebičích, Odpady, 9/2006

Literatura

  • Vladimír Bencko, Miroslav Cikrt, Jaroslav Lener: Toxické kovy v životním a pracovním prostředí člověka, Grada 1995, ISBN 80-7169-150-X
  • Miroslav Šuta: Účinky výfukových plynů z automobilů na lidské zdraví, Český a Slovenský dopravní klub 1996, ISBN 80-901339-4-0
  • Cotton F.A., Wilkinson J.: Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.: Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy


Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Olovo
Citováno z „http://ww.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Olovo“