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
Gruppo 4B
Stati di ossidazione: +2, +4.
Densità: 11.34 g/cm3
Temperatura di fusione: 327°C
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).
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.
Alcune reazioni del piombo
3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 +2NO + 4H2O
Pb è attaccato facilmente da HNO3.
2Pb + O2 + 4H+ = 2Pb2+ + 2H2O
Ossidazione di Pb in ambiente acido in
presenza di O2.
Alcuni termini di uso comune…
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.
Composti del piombo in natura
PbS solfuro di piombo o galena
PbCO3 carbonato di piombo o cerussite
PbSO4 solfato di piombo o anglesite
Preparazione del piombo dalla galena
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 + 5O2 = 2PbO + PbSO4 + 2SO2
PbS + 2PbO = 3Pb + SO2
PbS + PbSO4 = 2Pb + SO2
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 .
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(CH2CH3)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.
Neurotossicità
Il piombo supera agevolmente la barriera
emato-encefalica.
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.
Avvelenamento da piombo
Gli antichi Romani lo usavano per le
condotte idriche e per i recipienti adibiti
alla cottura dei cibi.
Fistulae aquariae
Le fistulae aquariae erano le
tubazioni in piombo
utilizzate negli acquedotti
romani.
Acquedotto
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.
Avvelenamento da 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
La demenza di Giorgio III, re
d’Inghilterra durante la Rivoluzione americana potrebbe
avuto origine in un avvelenamento da piombo.
Di origine tedesca amava il
Sauerkraut.
Purtroppo i suoi
cuochi lo preparavano in pentole di piombo.
Nerone
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.
PbCrO4: è il pigmento giallo usato per
le strisce del manto stradale.
Pb3O4: è un ossido misto (2PbO PbO2)
indicato con il nome di minio o piombo
rosso. E’ impiegato nelle vernici
antiruggine.
Composti del piombo
nell’ambiente
PbO
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+ = Pb2+ + H2O
Il vasellame invetriato è ancora oggi principale fonte di Pb
assunto con gli alimenti.
Composti del piombo nell’ambiente
PbCO3 · 2Pb(OH)2
Il piombo bianco detto anche biacca è stato abbondantemente 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 Pb2+ ha un sapore dolce.
Attualmente la biacca è stata sostituita da TiO2.
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.
Pallini
Munizioni usate dai cacciatori di uccelli acquatici.
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
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.
NUMERO DI OTTANO
Isoottano (2,2,4-trimetilpentano)
n-eptano
n. ottano 100
n. ottano
0
L’aggiunta di Pb(CH2CH3)4 serviva ad aumentare il numero
di ottano.
Piombo tetraetile
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.
PbR4 [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.
