Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Ólom

82
207.19
4, 2
Pb
6p2
Ólom
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám ólom, Pb, 82
Elemi sorozat Másodfajú fémek
Csoport, periódus, mező 14, 6, p
Megjelenés kékes fehér
Atomtömeg 207,2(1) g/mol
Elektronszerkezet [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 32, 18, 4
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 11,34 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 10,66 g/cm³
Olvadáspont 600,61 K
(327,46 °C, 621,43 °F)
Forráspont 2022 K
(1749 °C, 3180 °F)
Olvadáshő 4,77 kJ/mol
Párolgáshő 179,5 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 26,650 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös lapközéppontos
Oxidációs állapotok 4, 2
(amfoter oxid)
Elektronegativitás 2,33 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 715,6 kJ/mol
Atomsugár 180 pm
Atomsugár (számított) 154 pm
Kovalens sugár 147 pm
Van der Waals-sugár 202 pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség diamágneses
Fajlagos ellenállás 1,68·10-8 Ω·m
Hővezetési tényező (300 K) 35,3 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (25 °C) 28,9 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (szobahőm.) (annealed)
1190 m/s
Young-modulus 16 GPa
Nyírási modulus 5,6 GPa
Bulk modulusz 46 GPa
Poisson-arányszám 0,44
Mohs-keménység 1,5
Brinell-keménység 38,3 HB
CAS-szám 7439-92-1

A Ólom bővebb leírása

Az ólom (nyelvújításkori magyar nevén ólmany[1]) a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Vegyjele Pb, a széncsoport - eddig - utolsó tagja, rendszáma 82. Az ólom a periódusos rendszer legnagyobb rendszámú stabilis eleme, az utána következő 209Bi legstabilisabb izotópjának felezési ideje bőven túlmutat az világegyetem korán, 19 ± 2 ×1018év. Elemi állapotban ezüstös szürke színű, hajlékony, jól megmunkálható, nyújtható, forrasztható és hegeszthető, korrózióálló nehézfém. Felületét levegőn a további oxidációtól védő sötétszürke oxidréteg vonja be. Legfontosabb érce a galenit (PbS). Felhasználják építkezéseknél, ólomakkumulátorok, lövedékek, forraszanyagok, óntárgyak, sugárzástól védő mellények, pajzsok készítéséhez, ólomtartalmú ötvözetek előállításához. Az ólom és a vegyületei is mérgezőek, idegrendszeri károsodást és agyi elváltozásokat okoz. A mérgezést fokozza, hogy nem ürül ki a szervezetből, kumulálódik.

Története

Az ólom a legrégebbi idők óta ismert fémek közé tartozik, már az Ótestamentum is említi. Vegyjele a latin Plumbum névből származik. Az ókori Egyiptomban ólmot használtak az agyagedények mázához, de a babilóniai Függőkert padozata is ólomból készült, hogy visszatartsa a nedvességet. A rómaiak vízvezetékek, vízvezeték-hálózatok kiépítésénél használták előszeretettel.

Kémiai tulajdonságai

Levegőn állandó, friss vágási felülete ezüstfehér színű, fényét hamar elveszti. Elektromos vezetőképessége a többi fémmel összehasonlítva gyenge. A korrózióval szemben igen ellenálló, többféle maró anyag tárolására is használható (például kénsav). Finom eloszlású állapotban pirofóros, kékesfehér lánggal ég. Ionos vegyületeiben az oxidációs száma +2, kovalens vegyületeiben +4. Negatív standarpotenciálja alapján savakban hidrogén fejlődése közben oldódik, így a sósav és a kénsav is megtámadja, de felületén ilyenkor vízben rosszul oldódó ólom(II)-klorid vagy ólom(II)-szulfát keletkezik, mely meggátolja a további oldódást. Salétromsavban hidrogén és nitrogén-monoxid fejlődése közben oldódik, mivel az ólom(II)-nitrát vízben jól oldódó vegyülete.

3 Pb + 8 H+ + 8 NO3 → 3 Pb2+ + 6 NO3 + 2 NO + 4 H2O

Alkálifém-nitrátokkal hevítve ólom(II)-oxiddá oxidálódik, mely könnyen oldódik ecetsavban és salétromsavban. Az ólom(II)-oxidot ecetsavban oldva ólom(II)-acetát nyerhető, mely ólomcukor néven ismeretes; alkálifém-hidroxidokban oldva plumbiteket lehet előállítani.

PbO + 2 OH + H2O → Pb(OH)2−4

A plumbitek vizes oldatát klórgázzal oxidálva +4-es oxidációs számú ólom(IV)-oxidot kapunk, mely erőteljes oxidálószer, sósavból klórgázt fejleszt. Alkálifém-hidroxidok vizes oldatában feloldódik, plumbátok keletkeznek.

PbO2 + 2 OH + 2 H2O → Pb(OH)2−6

A vízben könnyen oldható sóiból (ólom(II)-nitrát, ólom(II)-acetát) készíthetőek a vízben nehezen oldható sói - azólom(II)-hidroxid, az ólom(II)-halogenidek, az ólom(II)-kromát.

Ekvimoláris mennyiségű nátriummal ötvözetet alkot, melyet alkil-halogenidekkel kezelve ólom-tetraalkilt lehet előállítani. Az ólom-tetraalkilek legfőbb képviselője az ólom-tetraetil, melyet régen kopogásgátló üzemanyag adalékként használtak. A rossz minőségű (alacsony oktánszámú) benzin a motorban idő előtt felrobban a nyomás és a hőmérséklet hatására keletkezett reaktív gyököknek köszönhetően. Az ólom-tetraetil megköti ezeket a benzinből származó gyököket, növeli az oktánszámot, ezáltal a benzin nem robban föl idő előtt.

Előfordulása, előállítása, vegyületei

Az ólom messze a leggyakoribb nehézelem (13 ppm), a gyakorisági sorban a tallium (8,1 ppm) és az urán (2,3 ppm) követi. Gyakorisága azzal magyarázható, hogy négy természetes izotópja közül három a természetes radioaktív bomlási sorok stabilis végtermékei. Csak a 204Pb nem radioaktív eredetű. Legfontosabb érce a galenit (PbS). További ércei még az anglesit (PbSO4), cerusszit (PbCO3), piromorfit (Pb5(PO4)3Cl) és a mimetezit (Pb5(AsO4)3Cl). További 25 ásványa ismeretes, de ezek gazdasági szempontból nem jelentősek. Az ólomásványokban az ólom oxidációs száma mindig +2. Ércei sokfelé előfordulnak, több mint 50 országban folytatnak kitermelést.

Az ólmot a természetben megtalálható leggyakoribb ásványából, a galenitből gyártják. Először levegőn pörkölik, így ólom(II)-oxiddá alakul, melyet később szenes, vagy szén-monoxidos redukcióval fém ólommá redukálnak. A másik előállítási mód szerint az ólom(II)-oxidot galenittel összekeverve pörkölik, így a kéntartalma kén-dioxiddá ég el és fém ólmot kapnak. Bővebben lásd: Színesfém-kohászat

Felhasználása

Előnyös tulajdonságai miatt lőszerek gyártásánál használják, illetve az autók akkumulátoraiban is széleskörűen előfordul. Radioaktív sugárzástól védő mellényeket, ruhákat szintén ólomból gyártanak, régebben ólomból készítettek vízvezetékcsövet, ónnal keverve óntárgyakat és forrasztóónt (lágyforrasz) (75%-a ón, 25%-a ólom) készítenek belőle. Felhasználják még építkezéseknél, az ólom(II)-oxid egyes kerámiamázak alapanyaga. A vegyiparban berendezéseket gyártanak belőle, valamint jelentős felhasználási területe az ólomkamrás kénsavgyártás is. A fém annyira puha, hogy szobahőmérsékleten papírra lehet írni vele, ezért a középkorban ólomból készítették az ún. irónt. Az ólom-tetraetil régebben a benzin fontos adalékanyaga volt, kopogásgátlónak használták. A festékipar a míniumot, mint rozsdagátló festéket használta. A nyomdaiparban sokáig betűfémként használták ónnal és antimonnal ötvözve, melyet a fémipar keményólomnak hív.

Élettani tulajdonságai

A természetben főleg oxidjai és más vegyületei fordulnak elő. Az emberi szervezetbe bejutva kiszorít egyéb, létfontosságú fémeket (vasat, cinket, kalciumot), sejtméregként viselkedik, nagyobb adagban ólommérgezést okoz. Az ókortól a késő középkorig az ólom-acetátot édesítőszerként és kozmetikumok alkotórészeként használták, ezzel súlyos köszvényt és egyéb megbetegedéseket okozva.

Az ólomból készült vízvezetékek, étkezőeszközök voltak a szervezetbe való bejutás másik útjai. A vörös ólom-oxidot mázas kerámiák előállításához használják. Például, az erdélyi Korond fazekasközpontban emiatt főleg az 50-es évektől a 90-es évekig (az ólommentes máz megjelenéséig) nagyon sok ólommérgezés történt. Az ólmozott benzin és füstje szintén komoly veszélyforrás volt, de ma már nem használják ezt az üzemanyagot.

Izotópjai

A 204Pb kivételével az összes izotópja megtalálható az urán és a tórium bomlási soraiban. A természetes ólom-izotópok közül a 204Pb gyengén radioaktív, stabil izotópjai a 206Pb, a 207Pb és a 208Pb. A 202Pb izotóp felezési ideje körülbelül 53 000 év.