Prix, occurrence, extraction et utilisation du plomb

Le plomb est un élément chimique dont le symbole est Pb (latin plumbum) et le nombre ordinal 82. C'est un métal lourd toxique et disponible dans le 4. Groupe principal ou 14. Groupe IUPAC (groupe carbone) et 6. Période du tableau périodique. Le plomb est facilement déformable et a un point de fusion relativement bas.

Les isotopes 206Pb, 207Pb et 208Pb sont les atomes stables les plus lourds, faisant de Lead la masse la plus élevée et l'élément atomique encore stable. Tous les isotopes du plomb ont le nombre magique de protons 82, ce qui provoque cette stabilité. 208Pb possède même un noyau dit double magique car il possède également le nombre de neutrons magique 126.

Étant donné que les isotopes de plomb -206, -207 et -208 sont les produits finaux des trois séries d'éléments radioactifs à désintégration naturelle, une quantité relativement importante de plomb est apparue; il est donc courant dans la croûte terrestre par rapport à d'autres éléments lourds (mercure, or, etc.).

 

Histoire

Au début de l'âge du bronze, le plomb était utilisé aux côtés de l'antimoine et de l'arsenic pour fabriquer le bronze à partir d'alliages avec du cuivre jusqu'à ce que l'étain soit largement accepté. Les Babyloniens connaissaient déjà les vases en plomb. Les Assyriens ont dû introduire du plomb (abāru), documenté par Tiglat-pileser I. entre autres sous la forme d'un hommage rendu par Melidu. Les Romains utilisaient le métal comme matériau pour les navires, comme élingue, pour les phoques (d'où son nom) et pour les conduites d'eau.

Même l’auteur romain Vitruve a estimé que l’utilisation de plomb dans les conduites d’eau potable était nocif pour la santé; il recommandait d’utiliser autant que possible des conduites en argile; Néanmoins, les conduites d’eau potable en plomb étaient utilisées jusqu’aux 1970, ce qui est également exprimé dans le mot anglais «plombier» («pipe publisher»). Dans la perspective actuelle, l'ajout de plomb comme édulcorant au vin était particulièrement alarmant (dit "sucre en plomb", voir également acétate de plomb (II)). En Westphalie, les Romains ont gagné jusqu'à leur retraite après la bataille de Varus. La composition des isotopes typiques de différents sites montre que le plomb utilisé pour la production de cercueils romains en plomb, trouvés en Rhénanie, provient du nord de l'Eifel. Certains minerais contenant une partie d'argent économiquement utilisable, l'extraction du plomb et de l'argent est liée depuis l'Antiquité. Le traitement du plomb par les Romains a conduit à une pollution détectable à ce jour: des carottes de glace du Groenland se trouvent entre le 5. Siècle av. Chr. Et le 3. Century n ° C. Augmentation mesurable de la teneur en plomb de l'atmosphère. Même plus tard, le plomb avait une signification importante. Il a été utilisé, par exemple, pour le contour des fenêtres en verre au plomb, par exemple dans les églises ou pour la couverture de toits en plomb.

Le plomb est devenu particulièrement important après l'invention des armes à feu destinées à l'armée en tant que matériau pour les projectiles d'armes de poing. Comme les soldats fabriquaient leurs propres projectiles, il n’était pas rare qu’ils volent toute l’avance qu’ils trouvaient pour fabriquer des projectiles.
Symbole alchimique pour le plomb

Le plomb a également joué un rôle important dans l'alchimie. En raison de sa similitude avec l'or (de même que le poids et le poids), le plomb était considéré comme un bon matériau de départ pour la synthèse de l'or (synthèse sous forme de changement de couleur du gris au jaune). Le symbole alchimique du plomb est une faucille stylisée (), car il a été attribué au dieu et à la planète Saturne depuis l'Antiquité en tant que métal planétaire.

Avec le début de la révolution industrielle, le plomb était ensuite utilisé en grande quantité pour l'industrie chimique, par exemple. B. pour la production d'acide sulfurique à Bleikammerverfahren ou la doublure d'équipement pour la production d'explosifs nécessaire. C'était alors le métal non ferreux le plus important.

Pour tenter de déterminer l'âge de la Terre en mesurant le ratio plomb / uranium dans des échantillons de roche, le géochimiste américain Clair Cameron Patterson, par exemple, a découvert que 1950 était contaminé par de grandes quantités de plomb de l'atmosphère, sans exception. En tant que source, il a pu prouver que le Tetraethylblei était utilisé comme agent antidétonant dans les carburants. Selon Patterson, l'atmosphère devant 1923 ne contenait presque pas de plomb. Sur la base de ces résultats, il s'est battu toute sa vie pour réduire les rejets de plomb dans l'environnement. Ses efforts ont finalement abouti à l'entrée de 1970 dans la Clean Air Act des États-Unis avec des réglementations plus strictes en matière d'émissions. 1986 était la vente d'essence au plomb aux États-Unis, en Allemagne par la loi sur l'essence au plomb progressivement de 1988, totalement interdite dans l'UE de 2001. En conséquence, les niveaux de plomb dans le sang des Américains ont presque immédiatement chuté de 80. Cependant, comme le plomb reste pratiquement éternel dans l’environnement, chaque être humain a environ X fois plus de métal dans son sang qu’avant le 600. 1923 émet encore chaque année environ des tonnes de 2000 légalement dans l'atmosphère. Les principaux coupables sont l'industrie minière, l'industrie métallurgique et l'industrie manufacturière. Batterie au plomb pour véhicules à moteur.

Dans 2009, la quantité de plomb gagné dans les métaux non ferreux s'est classée quatrième après l'aluminium, le cuivre et le zinc. Il est principalement utilisé pour les batteries de voiture (accumulateurs au plomb) (60% de la production totale).

En règle générale, on s'efforce de réduire le fardeau imputable au plomb sur l'homme et l'environnement. En plus de l’interdiction de l’essence au plomb, les directives RoHS ont restreint l’utilisation du plomb dans les équipements électriques et électroniques à partir de 2002. 1989 interdit complètement les revêtements à base de plomb et les revêtements. L'utilisation de munitions au plomb a été partiellement interdite dans certains États à partir de 2005. Le plomb a déjà été interdit dans 1973 pour les conduites d’eau, mais il n’existe toujours pas de loi interdisant le retrait des canalisations en plomb des propriétés existantes. C’est pourquoi le Conseil fédéral 2017 a demandé l’interdiction des canalisations d’eau potable contenant du plomb.

Occurrence

Le plomb se trouve dans la croûte terrestre avec une teneur d'environ 0,0018% et survient assez rarement en dignité, c'est-à-dire sous forme élémentaire. Néanmoins, les sites 200 pour le plomb solide sont connus dans le monde entier (2017), notamment en Argentine, en Ethiopie, en Australie, en Belgique, au Brésil, en République populaire de Chine, en Allemagne, en Finlande, en France, en Géorgie, en Grèce, au Groenland, en Italie, au Canada. Kazakhstan, Kirghizistan, Mexique, Mongolie, Namibie, Norvège, Autriche, Pologne, Russie, Suède, Slovénie, République tchèque, Ukraine, Îles Vierges des États-Unis, Royaume-Uni et États-Unis d'Amérique.

Également dans des échantillons de roche de la dorsale médio-atlantique, plus précisément à la limite nord-est de la "profondeur de Markov" dans la "zone de fracture de la Sierra Leone" (seuil de la Sierra Leone), ainsi qu'en dehors de la terre sur la lune à Mare Fecunditatis, on pourrait trouver du plomb.

À chaque localité, la composition isotopique s'écarte légèrement des moyennes indiquées ci-dessus, de sorte qu'une analyse précise de la composition isotopique peut être utilisée pour déterminer le lieu de la découverte et conclure que les découvertes archéologiques anciennes sont basées sur d'anciennes routes commerciales. En outre, le plomb peut également contenir différentes substances étrangères telles que l’argent, le cuivre, le zinc, le fer, l’étain et / ou l’antimoine, selon l’emplacement.

Dans le minerai de plomb, le plomb est généralement présent sous forme de galène (sulfure de plomb PbS, galène). Ce minéral est également la source commerciale la plus importante pour l'extraction du nouveau plomb. Les autres minéraux de plomb sont la cérussite (carbonate de plomb (II), PbCO3, ainsi que le minerai de plomb blanc), le crocoite (chromate de plomb (II), PbCrO4, également le minerai de plomb rouge) et l’anglesite (sulfate de plomb, IIb, PbSO4, ainsi que le vitriol au plomb). Les minéraux de plomb avec la concentration de plomb la plus élevée dans le composé sont la lithargite et la massicotite (jusqu'à 92,8%) et le minium (jusqu'à 90,67%). Au total, les gaines de plomb 514 sont connues (état: 2017).

Les réserves économiquement exploitables sont estimées dans le monde entier à 67 millions de tonnes (niveau 2004). Les gisements les plus importants se trouvent en République populaire de Chine, aux États-Unis, en Australie, en Russie et au Canada. En Europe, la Suède et la Pologne sont les pays les plus touchés.

L’Allemagne se trouvait également dans le nord de l’Eifel (Rescheid / Wohlfahrt et Schwalenbach, Mechernich / Günnersdorf et à ciel ouvert / Virginie; Bleialf), dans la Forêt-Noire, dans le Harz (Goslar / Rammelsberg), en Saxe (Freiberg / Muldenhütten), au Lower Lahn (Bad Ems, Holzappel) et en Westphalie (Ramsbeck / Sauerland), dans le passé, le minerai de plomb était extrait, fondu et raffiné.

Le recyclage des vieux produits à base de plomb est aujourd'hui la principale source de plomb. Par conséquent, il n'y a que deux fonderies de première fusion en Allemagne produisant du plomb à partir de minerai: l'usine de crédit Binsfeldhammer à Stolberg (Rhld.) Et Metaleurop à Nordenham près de Bremerhaven. Toutes les autres cabanes produisent ce que l'on appelle du plomb secondaire en récupérant l'ancien plomb (en particulier à partir de batteries de voiture usagées).

Récupération

Le plus important des minéraux de plomb est de loin la galène. Ceci se produit souvent associé aux sulfures d'autres métaux (cuivre, bismuth, zinc, arsenic, antimoine, etc.), qui sont naturellement présents en tant qu'impureté du plomb brut jusqu'à une proportion de 5%.

Le minerai, traité par concassage, classification et flottation jusqu'à 60%, est transformé en plomb métallique selon trois procédés industriels différents. Les processus de réduction de Röder et de réaction de torréfaction prennent de plus en plus de place et sont remplacés par la fusion directe, ce qui peut être rendu plus économique et, d'autre part, plus écologique.
Röstreduktionsarbeit

Ce processus se déroule en deux étapes, la torréfaction et la réduction. Pendant la torréfaction, le sulfure de plomb finement broyé est placé sur une grille mobile et de l'air chaud 1000 ° C est poussé à travers. Il réagit avec l'oxygène de l'air lors d'une réaction exothermique pour former de l'oxyde de plomb (II) (PbO) et du dioxyde de soufre. Celui-ci est expulsé par les gaz de torréfaction et peut être utilisé pour la production d'acide sulfurique. L'oxyde de plomb est liquide dans ces conditions et coule vers le bas. Il peut être fritté là-bas.

(Röstarbeit)

Ensuite, il se produit une réduction de l'oxyde de plomb à l'aide de coke en plomb métallique. Ceci est effectué dans un four à cuve similaire à celui utilisé dans le procédé de haut fourneau. Des additifs formant des scories tels que la chaux sont ajoutés.

 (Travail de réduction)

Les pays avec la plus grande promotion de leads (2006)

Classement	Transport routier	Débits (en 1000 t)	Classement	Transport routier	Débits (en 1000 t)
1	République populaire de Chine	950	11	Suède	33,9
2	Australie	642	12	Kasachstan	33
3	Vereinigte Staaten	445	13	Maroc	31,3
4	Pérou	306,2	14	Russie	24
5	Mexique	118,5	15	l'Iran	22
6	Canada	76,7	16	Corée du Nord	20
7	Irlande	65,9	17	Bulgarie	19
8	Inde	39,8	18	Turquie	18,7
9	Pologne	38	19	Roumanie	15
10	Afrique du Sud	37,5	20	Brésil	14,7

Röstreaktionsarbeit

Ce processus est principalement utilisé pour les minerais de plomb enrichis en PbS et permet la génération de leads en une étape. Le minerai de sulfure n'est que partiellement torréfié. Ensuite, le mélange sulfure de plomb / oxyde de plomb est encore chauffé pour exclure l'air. L'oxyde de plomb réagit avec le PbS restant sans addition d'un autre agent réducteur en plomb et en dioxyde de soufre:

(Röstarbeit)

(Travail de réaction).

processus de fusion directe

Les procédés modernes de fabrication du plomb reposent sur des procédés de fusion directe optimisés pour la compatibilité environnementale et la rentabilité (processus QSL, par exemple). Le contrôle en continu du processus avec limitation à un espace de réaction, qui se présente comme le seul émetteur de polluants, est avantageux - en comparaison, les méthodes de production classiques utilisent le frittage comme étape d'émission supplémentaire. La torréfaction et la réduction ont lieu en parallèle dans un réacteur. Le sulfure de plomb n'est pas complètement grillé, ce qui est similaire au processus de réaction du grillage. Une partie du plomb est ainsi formée par réaction du sulfure de plomb avec de l'oxyde de plomb. Le réacteur étant légèrement incliné, le plomb et les scories contenant du plomb s'écoulent. Celui-ci traverse la zone de réduction, est insufflé dans la poussière de charbon et l’oxyde de plomb est réduit en plomb. Lors de la torréfaction, de l'oxygène pur est utilisé à la place de l'air. Cela réduit considérablement le volume des gaz d'échappement, qui présentent par contre une concentration en dioxyde de soufre supérieure à celle des méthodes conventionnelles. Leur utilisation pour la production d'acide sulfurique est donc plus simple et plus économique.

raffinage

Rouleaux de plomb, raffinés électrolytiquement, 99,989%

Le plomb résultant contient 2-5% d'autres métaux, notamment le cuivre, l'argent, l'or, l'étain, l'antimoine, l'arsenic et le bismuth dans des proportions variables. La purification et la commercialisation de certains de ces sous-produits, en particulier de l’argent contenant jusqu’à 1% dans le plomb, contribuent de manière significative à la rentabilité de la récupération du plomb.

Le raffinage pyrométallique du plomb est un processus en plusieurs étapes. En fondant en présence de nitrate de sodium / carbonate de sodium ou d'air, l'antimoine, l'étain et l'arsenic sont oxydés et peuvent être déduits en tant qu'antimoine, stannate et arséniate de plomb à la surface du métal en fusion (frottis d'antimoine). Le cuivre, ainsi que le zinc, le nickel et le cobalt éventuellement contenus sont retirés du métal brut par les représentants du plomb d’usine. La teneur en soufre diminue également considérablement. Selon le procédé de Parkes, l'argent peut être séparé du plomb par l'addition de zinc et la précipitation des cristaux mélangés de Zn-Ag en formation ("parking gravure"), tandis que l'importance du procédé de Pattinson plus ancien a considérablement diminué (voir aussi Préparation). d'argent, look argenté). Le procédé Kroll-Betterton permet d’éliminer le bismuth de la surface de la masse fondue de plomb en alliant du calcium et du magnésium sous forme de mousse de bismuth.

Une purification supplémentaire peut être effectuée par raffinage électrolytique, mais ce processus est plus coûteux en raison de la forte demande en énergie. Bien que le plomb soit un élément non noble, il a un potentiel standard plus négatif que l'hydrogène dans la série électrochimique. Cependant, cela présente une surtension élevée sur les électrodes de plomb, de sorte qu'un dépôt électrolytique de plomb métallique à partir de solutions aqueuses est possible, voir Raffinage électrolytique du plomb.

Le plomb raffiné est disponible sous forme de plomb ou de plomb métallurgique normalisé avec une pureté de 99,9 à 99,97 (par exemple, Eschweiler Raffiné) ou sous forme de plomb avec 99,985 à 99,99 en% (DIN 1719, obsolète) sur le marché. Selon l'utilisation envisagée, les désignations telles que le câble pour l'alliage contenant environ 0,04% de cuivre sont également répandues. Les normes actuelles telles que DIN EN 12659 ne sont plus familières avec ces noms communs.

Propriétés physiques

Le plomb est un métal de base avec un potentiel d'électrode standard d'environ -0,13 V. Cependant, il est plus noble que de nombreux autres métaux de base tels que le fer, le zinc ou l'aluminium. Il s’agit d’un métal lourd diamagnétique de densité 11,3 g / cm³, qui cristallise le cubique à faces centrées et présente donc une sphère dense cubique se plaçant avec le groupe spatial Fm3m (numéro de groupe spatial 225). Le paramètre de réseau pour le plomb pur est 0,4950 nm (équivalent à 4,95 Å) pour les unités de formule 4 par cellule.

C’est la base de la ductilité prononcée du métal et de la faible dureté de Mohs de 1,5. Il est donc facile de rouler des feuilles ou de former des fils, mais en raison de leur faible dureté, ils ne sont que légèrement résistants. Une modification semblable à un diamant, telle qu'elle est connue d'après les homologues plus légers du groupe 14, ne se produit pas en tête. Ceci est dû à l'instabilité relativiste de la liaison Pb-Pb et à la faible tendance à être tétravalent.

Les échantillons de plomb frais sont de couleur blanc grisâtre à blanc métallique et présentent un lustre métallique typique, qui diminue très rapidement en raison de l'oxydation superficielle. La couleur devient gris foncé et devient terne. Sur le papier, le métal mou laisse une ligne grise (de plomb). Pour cette raison, le plomb a été écrit et peint plus tôt. Le nom "crayon" a été conservé à ce jour, bien que le graphite soit utilisé depuis longtemps.

Le point de fusion du plomb est 327 ° C, son point d'ébullition est 1740-1751 ° C (les valeurs diffèrent dans la littérature technique: 1740 ° C, 1746 ° C, 1751 ° C). Le plomb, en tant que métal typique, conduit à la fois la chaleur et l'électricité, mais c'est bien pire que les autres métaux (voir Conductivité électrique du plomb: 4,8 · 106 S / m, argent: 62 · 106 S / m). En dessous de 7,196 K, le plomb ne montre aucune résistance électrique, il devient un supraconducteur de type I. La vitesse du son dans le plomb est d’environ 1200 m / s, dans la littérature les valeurs dispersent quelque chose, probablement en raison de différences de pureté ou de traitement.

Propriétés chimiques

Dans l'air, le plomb est passivé par la formation d'une couche d'oxyde de plomb et est ainsi protégé contre l'oxydation ultérieure. Par conséquent, les coupes fraîches brillent initialement en métal, mais elles commencent rapidement à former une surface mate. Dans un état finement divisé, le plomb est hautement inflammable (plomb pyrophorique).

Également dans divers acides, le plomb est insoluble par passivation. Ainsi, le plomb est résistant à l'acide sulfurique, à l'acide fluorhydrique et à l'acide chlorhydrique, car des sels de plomb insolubles se forment avec les anions de l'acide correspondant. Par conséquent, le plomb pour certaines applications a une certaine importance en génie des appareils chimiques.

En revanche, le plomb est soluble dans l’acide nitrique (le nitrate de plomb (II) est soluble dans l’eau), dans l’acide sulfurique chaud et concentré (formation du complexe Pb (HSO4) 2 soluble), dans l’acide acétique (uniquement en présence d’air) et dans les bases chaudes.

Dans une eau ne contenant pas d'oxygène, le plomb métallique est stable. Cependant, en présence d'oxygène, il se dissout lentement, de sorte que les canalisations d'eau potable qui fuient peuvent présenter un risque pour la santé. D'autre part, si l'eau contient de nombreux ions hydrogénocarbonate et sulfate, généralement associés à une dureté élevée, une couche de carbonate de plomb basique et de sulfate de plomb se forme au bout d'un certain temps. Cela protège l’eau du plomb, mais même dans certains cas, il provient des lignes dans l’eau.

isotope

Le plomb naturel représente en moyenne environ 52,4% de l'isotope 208Pb, environ 22,1% de 207Pb, environ 24,1% de 206Pb et environ 1,4% 204Pb. La composition est légèrement différente selon le dépôt, de sorte qu'une analyse de la composition isotopique, dont l'origine du plomb peut être déterminée. Ceci est important pour les découvertes historiques du plomb et de la connaissance des relations commerciales passées.

Les trois premiers isotopes sont stables. 204Pb est un radionucléide primordial. Il se décompose en émettant un rayonnement alpha avec une demi-vie de 1,4 · 1017 années (140 quadrillions d'années) en 200Hg. 208Pb a un double noyau magique; c'est le nucléide stable le plus lourd. (Le 209Bi, encore plus lourd et durable, est instable selon les mesures récentes et les désintégrations avec une demi-vie de (1,9 ± 0,2) 1019 années (19 trillion d'années) émettant des particules alpha en 205Tl.) Sa très lente décroissance est due au fait que avec Z = 83, il n’a plus qu’un proton de plus que le nombre de protons magique de 82 et le nombre de neutrons magiques 126, très similaire au noyau à double guide magique avec les nucléons 208).

Les isotopes stables du plomb d'origine naturelle sont les produits finaux des séries de désintégration de l'uranium et du thorium, respectivement: 206Pb est le dernier nucléide de la série uranium-radium commençant par 238U, 207Pb est la fin de la série uranium-actinium commençant par 235U, et 208Pb étant la fin la série Thorium commençant par 244Pu ou 232Th. Cette série de désintégrisations a pour effet que le rapport des isotopes de plomb dans un échantillon n'est pas constant dans le temps en l'absence d'échange de matière avec l'environnement. Ceci peut être utilisé pour la détermination de l'âge par la méthode du plomb d'uranium ou du plomb de thorium, ce qui est dû aux longues demi-vies des isotopes d'uranium et de thorium contrairement à la méthode du radiocarbone, juste pour dater des échantillons vieux de millions d'années. En outre, l’effet conduit à des signatures isotopiques différenciées dans le plomb provenant de différents dépôts, qui peuvent servir de preuve de l’origine.

En outre, il existe des isotopes instables 33 et des isomères instables 13Pb à 178Pb, produits artificiellement ou trouvés dans la série de désintégration de l'uranium ou du thorium, tels que 215Pb dans la série uranium-radium. L'isotope dont la durée de vie est la plus longue est 210Pb avec une demi-vie de 205 millions d'années.

Utiliser

Les principaux consommateurs principaux sont les États-Unis, le Japon, l'Allemagne et la République populaire de Chine. La consommation dépend fortement de l'économie de l'industrie automobile, où environ 60% de la demande mondiale de plomb est utilisée dans ses accumulateurs. D'autres 20% sont transformés dans l'industrie chimique.

protection contre le rayonnement

En raison de sa masse atomique élevée, le plomb convient à la formation de couches ou de blocs suffisamment épais pour la protection contre les rayons gamma et X; Il absorbe très efficacement les rayons X et gamma. Le plomb est meilleur marché et plus facile à traiter, par exemple, en tant que feuille souple, que même les métaux les plus denses et les plus lourds en atomes. Par conséquent, il est généralement utilisé en radioprotection (par exemple, médecine nucléaire, radiologie, radiothérapie) pour le blindage. Un exemple est le tablier de plomb porté par les médecins et les patients lors de radiographies. Le verre au plomb est également utilisé pour la radioprotection.

Dans le secteur hospitalier, en tant qu’indication technique pour les installations structurelles dotées d’une fonction de protection, telles que murs, portes, fenêtres, l’égalisation d’épaisseur de plomb est courante et souvent consignée afin de calculer l’efficacité de la radioprotection et de l’exposition aux rayonnements.

Le plomb est donc z. B. également utilisé pour la grille anti-dispersion.

Une application particulière est le blindage des spectromètres gamma pour la dosimétrie de précision, qui nécessite une radioactivité intrinsèque la plus faible possible. Le contenu naturel de 210Pb radioactif est dérangeant. Plus le temps de fusion est long, plus le temps de fusion est long, car avec la fusion, les nucléides mères de la série uranium-radium (compagnon dans le minerai) sont séparés du plomb. Le 210Pb se désintègre donc à partir du moment de la fusion avec sa demi-vie d’années 22,3, sans nouvelle émulation. Par conséquent, des articles en plomb historiques tels que des poids de compensation de navires coulés ou des boulets de canon historiques sont recherchés pour la production de plomb à faible rayonnement pour la production de tels boucliers. Il existe également d'autres instituts de recherche qui ont besoin de cet ancien guide pour des raisons similaires.

Métal

Le plomb est principalement utilisé comme métal ou alliage. Contrairement au passé, lorsque le plomb était l'un des métaux les plus importants et les plus largement utilisés, on cherche aujourd'hui à le remplacer par d'autres éléments ou alliages non toxiques. Cependant, en raison de ses propriétés importantes, en particulier de sa résistance à la corrosion et de sa densité élevée, ainsi que de sa facilité de fabrication et de traitement, il revêt toujours une grande importance dans l'industrie. Par exemple, des éléments de densité similaire ou même supérieure sont soit encore plus problématiques (mercure, uranium), soit très rares et coûteux (tungstène, or, platine).

électrique

Batterie au plomb pour véhicules automobiles

La plupart du plomb est aujourd'hui utilisé pour le stockage d'énergie chimique sous forme de batteries plomb-acide (par exemple, pour les voitures). Une batterie de voiture contient une électrode en plomb et une électrode en oxyde de plomb (IV) et de l'acide sulfurique dilué (37%) en tant qu'électrolyte. Les ions Pb2 + formés lors de la réaction électrochimique forment du sulfate de plomb (II) insoluble dans l'acide sulfurique. La recharge est possible par la réaction inverse du sulfate de plomb (II) en plomb et en oxyde de plomb (IV). L'un des avantages de la batterie au plomb est la tension nominale élevée d'une cellule de la batterie 2,06 Volt.

Ingénierie

Le plomb ayant une densité élevée, il est utilisé comme poids. Familièrement, il y a donc le terme "plomb lourd" pour des choses très lourdes. Les poids en plomb ont été utilisés, entre autres, comme poids d'équilibrage. Mais c'est depuis le 1. Juillet 2003 sur les nouvelles voitures et depuis le 1. Juillet 2005 interdit sur toutes les voitures (jusqu'à 3,5 t); les poids en plomb ont été remplacés par des poids en zinc ou en cuivre. D'autres applications utilisant la densité élevée sont: les cordes en plomb pour serrer les rideaux et les poids d'immersion pour équilibrer la flottabilité des plongeurs et de l'équipement pendant la plongée. De plus, le plomb est utilisé en tant qu'amortisseur de vibrations dans les pièces (auto) sensibles aux vibrations, pour la stabilisation des navires et pour des applications spéciales d'isolation acoustique.

Apparatebau

Le plomb est chimiquement très résistant par passivation et résiste notamment à l'acide sulfurique et au brome. Par conséquent, il est utilisé comme protection contre la corrosion dans la construction d'appareils et de conteneurs. L'une des premières applications importantes était le procédé au plomb-acide pour la production d'acide sulfurique, le plomb étant le seul métal connu résistant à la vapeur d'acide sulfurique. Même les anciennes usines et les locaux pour la production de nitroglycérine étaient recouverts de plomb sur le sol et les murs. Le plomb a également été largement utilisé pour recouvrir des câbles de protection de l'environnement, tels que des câbles téléphoniques. Aujourd'hui, le plomb est principalement composé de plastique, par exemple. Comme le PVC, il a été remplacé, mais il est encore utilisé aujourd'hui dans les câbles des raffineries, car il est insensible aux hydrocarbures.

Bauwesen

Le plomb étant facile à traiter et à verser, il a été utilisé fréquemment par le passé pour la fabrication d'objets métalliques. Les principaux produits en plomb comprenaient les tuyaux. En raison de la toxicité des composés de plomb pouvant être formés à partir de plomb (intoxication au plomb), aucun tube en plomb n'a été utilisé depuis les années 1970. Malgré la formation d'une couche de carbonate dans les tuyaux, le plomb continue à se dissoudre dans l'eau potable. L'expérience a montré que la valeur limite de l'ordonnance sur l'eau potable applicable n'est plus respectée après quelques mètres seulement.

On utilise également dans les bâtiments pour relier les pierres par des consoles en métal ou des chevilles métalliques, par exemple pour fixer des charnières à un seuil de porte en pierre ou à une balustrade en fer dans un escalier en pierre. Cette technique est encore largement utilisée en restauration. Par exemple, au sommet de la flèche de la cathédrale Saint-Étienne de Vienne ou du pont de Mostar. Aussi pour les cadres de fenêtre, z. B. Aux fenêtres d'églises médiévales, on utilisait souvent des tiges de plomb. Le plomb (plomb laminé) sert également de couverture de toit (par exemple les dômes principaux de la basilique Sainte-Sophie) ou de fermeture de toit (par exemple dans les célèbres "chambres de plomb", l'ancienne prison de Venise et la cathédrale de Cologne), ainsi que pour fermer les ouvertures de toit , En outre, dans le passé, de la peinture et des peintures anticorrosives étaient ajoutées au plomb, en particulier des peintures pour surfaces métalliques. Même de nos jours, le plomb dans les bâtiments existants est un polluant du bâtiment qui doit être pris en compte, car on peut le trouver dans de nombreux composants de bâtiments et d'installations plus anciens.

commandes pneumatiques

Une application spéciale des tuyaux en plomb provient de la fin du 19. Commandes pneumatiques Century pour organes (action pneumatique), pianos d'art pneumatiques et, en tant qu'application spéciale très réussie, commande du link trainer, premier simulateur de vol à grande diffusion. Les avantages des tubes en plomb (bon marché, stable, flexible, encombrement réduit pour les nombreux faisceaux de tubes nécessaires, soudables, faciles à traiter, durables) ont été déterminants à cet égard.

La technologie militaire

L'armée était et reste un important client du plomb. Le plomb sert de matériau de base pour les projectiles, à la fois pour l'essorage et pour les armes à feu. Le plomb haché a été tiré dans ce qu'on appelle du raisin-shot. La raison de l’utilisation du plomb a été et reste d’une part une densité élevée et donc un pouvoir de pénétration élevé et d’autre part une fabrication facile par moulage. De nos jours, le plomb est généralement entouré d'une gaine (d'où le nom de "balle de manteau") en alliage de cuivre (Tombak). Les avantages sont avant tout une vitesse de balle plus élevée pouvant être atteinte à laquelle une balle en plomb non revêtue ne peut plus être utilisée en raison de sa douceur, et la prévention des dépôts de plomb à l'intérieur du canon d'une arme à feu. Cependant, des munitions sans plomb sont également disponibles.

réparation de carrosserie

Avant l'avènement du mastic moderne à base de composants 2, du plomb ou des alliages de plomb-étain ont été utilisés pour remédier aux dommages causés à la carrosserie des véhicules et aux réparations en raison de leur point de fusion bas. À cette fin, le matériau a été soudé sur la zone endommagée avec une torche et un fondant. Ensuite, la tache a été poncée comme lors du remplissage. Ceci a l’avantage que le fil, contrairement au mastic, un lien ferme avec la feuille entre et se joint à la dilatation thermique de son étendue longitudinale. Les vapeurs et les poussières qui en résultent étant toxiques, ce procédé n’est guère utilisé aujourd’hui, sauf pour la restauration de véhicules historiques.

douane

Une ancienne coutume d'oracle utilisée par les Romains est la coulée du plomb, dans laquelle le plomb liquide (également allié à l'étain) est solidifié dans de l'eau froide. Les perspectives d'avenir doivent être établies à partir des formes aléatoires. Aujourd’hui, la coutume est encore pratiquée au début de l’année afin d’obtenir une vision (pas nécessairement prise au sérieux) de l’année à venir.

Sport nautiques

Lorsque des plombs de plongée sont utilisés pour le tarage; Le surplus de densité élevé (puits 10 g / cm³) par rapport à l’eau procure une force d’appui compacte qui permet au plongeur de flotter même dans des eaux peu profondes. L’utilisation du plomb comme poids profite également du prix comparativement bas: sur la base des prix mondiaux de 2013 pour le métal de juillet, le plomb présente un excellent rapport prix / poids. Ils sont utilisés sous forme de plaques sur la semelle d'une combinaison de plongée blindée, enfilées sous forme de blocs arrondis sur une large ceinture ou - modernes - sous forme de plombs de fusil de chasse dans les poches d'un gilet stabilisateur. L'ouverture de la boucle ou des poches (ci-dessous) permet de déposer le ballast rapidement si nécessaire.

Le lest de quille des voiliers est de préférence en plomb. La ferraille est moins chère, mais aussi moins dense, ce qui n'est pas optimal pour les quilles grêle d'aujourd'hui. En plus de la densité, le plomb ne rouille pas et ne dégénère donc pas, même en cas de dommages au carénage de la quille.

composante alliage

Le plomb est également utilisé dans certains alliages importants. En alliant d'autres métaux, en fonction du métal, de la dureté, du point de fusion ou de la résistance à la corrosion du matériau, changez. L'alliage de plomb le plus important est le plomb dur, un alliage de plomb et d'antimoine, qui est considérablement plus dur et donc plus résistant que le plomb pur. Les traces de certains autres éléments (cuivre, arsenic, étain) sont généralement contenues dans du plomb dur et ont également une incidence importante sur la dureté et la résistance. Hartblei est utilisé, par exemple, dans la construction d'appareils, où il dépend non seulement de la résistance chimique, mais également de la stabilité.

Le Letternmetall est un autre alliage de plomb, un alliage de plomb contenant du 60-90% plomb, qui contient de l'antimoine et de l'étain en tant que constituants supplémentaires. Il est utilisé pour les lettres dans l'impression typographique classique, mais aujourd'hui, ce n'est plus le cas dans la production en série d'imprimés, mais au mieux pour les éditions bibliophiles. De plus, le plomb dans les roulements est utilisé comme un métal de roulement.

Le plomb joue un rôle d'alliage dans la brasure tendre utilisée notamment en électrotechnique. Dans les brasures tendres, l'étain est le composant le plus important en plus du plomb. L'utilisation de plomb dans les soudures a été d'environ 1998 20.000 tonnes dans le monde. La directive européenne 2002 / 95 / EG RoHS bannit le plomb depuis juillet 2006 en grande partie de la technique de soudage. Pour des applications spéciales, cependant, il existe un certain nombre d'exceptions.

Le plomb est un composant secondaire commun en laiton. Là, une teneur en plomb (jusqu'à 3%) contribue à améliorer l'usinabilité. Également dans d'autres alliages, tels que. En tant que bronze à canon, le plomb peut être inclus en tant que composant mineur. Il est donc conseillé, après une longue période de repos, de ne pas boire la première eau sortant des raccords en laiton à cause de la présence de plomb dissout.

sans plomb

Les produits et applications contenant du plomb sont soit complètement remplacés (tels que le plomb tétraéthyle dans l'essence), soit leur teneur en plomb est limitée par une limite correspondant à l'impureté technique (par exemple, l'étain et la soudure). Ces produits sont souvent appelés "sans plomb". Des limites existent entre autres dans la législation autour de la directive dite RoHS (directive 2011 / 65 / EU), qui prévoit 1000 ppm (0,1%). Strenger est la limite pour les emballages 100 en ppm (directive 94 / 62 / CE).

La volonté politique de remplacer le fil conducteur s’applique également lorsque l’utilisation serait attrayante du point de vue technique ou économique en raison des propriétés, que le risque pour la santé est faible et que le recyclage avec un effort raisonnable serait possible (par exemple, le plomb en tant que toiture).

verre plombé

En raison de l’effet protecteur du plomb, le cône des tubes à rayons cathodiques (c’est-à-dire la partie «arrière» du tube) pour la télévision, les écrans d’ordinateur, etc., est en verre au plomb. Le plomb absorbe les rayons X mous inévitablement produits dans les tubes cathodiques. À cette fin, le plomb ne peut pas être remplacé en toute sécurité et la directive RoHS n’est donc pas appliquée ici. En raison de cet effet de protection, le verre à très haute teneur en plomb est également utilisé en radiologie et en radioprotection (par exemple dans les vitres de fenêtres). En outre, le verre au plomb est utilisé en tant que cristal au plomb en raison de son indice de réfraction élevé pour la verrerie de haute qualité.

toxicité

Le plomb élémentaire peut être absorbé par les poumons, notamment sous forme de poussière. En revanche, le plomb est difficilement absorbé par la peau. Par conséquent, le plomb élémentaire sous forme compacte n'est pas toxique pour l'homme. Le plomb métallique forme dans l'air une couche protectrice dense et peu soluble dans l'eau de carbonate de plomb. Les substances toxiques sont les composés de plomb dissous ainsi que les poussières de plomb qui peuvent pénétrer dans l'organisme par ingestion ou par inhalation. Les composés organiques, par exemple, sont particulièrement toxiques. Comme les têtes de tétraéthyle, qui sont très lipophiles et sont rapidement absorbés par la peau.

Depuis 2006, les fractions inhalables de plomb et de composés de plomb inorganiques ont été classées comme cancérogènes par la Commission MAK de la Deutsche Forschungsgemeinschaft:

Arséniate de plomb et chromate de plomb de la catégorie 1 ("Substances qui causent le cancer chez l'homme et sont considérées comme pouvant contribuer au risque de cancer". Les études épidémiologiques fournissent des preuves suffisantes d'un lien entre l'exposition humaine et l'apparition du cancer. « )
Plomb et autres composés inorganiques du plomb autres que l'arséniate de plomb et le chromate de plomb appartenant à la catégorie 2 («Substances à considérer comme cancérogènes pour l'homme, en raison des résultats suffisants issus d'études à long terme sur les animaux ou des preuves provenant d'études sur les animaux et d'études épidémiologiques sont considérés comme contribuant à Risque de cancer. ").

Le plomb s’accumule dans le corps même lorsqu’il prend les plus petites quantités, qui sont prises pendant une période prolongée, comme il s’agit de z. B. incrusté dans l'os et n'est excrété que très lentement. Le plomb peut provoquer une intoxication chronique, notamment des maux de tête, de la fatigue, de l'émaciation et des anomalies du sang, des systèmes nerveux et musculaire. L'empoisonnement au plomb est particulièrement dangereux pour les enfants et les femmes enceintes. Cela peut également causer des dommages aux fruits et une incapacité à produire. Dans les cas extrêmes, l'intoxication par le plomb peut entraîner la mort. La toxicité du plomb repose notamment sur un trouble de la synthèse de l'hémoglobine. Il inhibe plusieurs enzymes et empêche ainsi l’incorporation de fer dans la molécule d’hémoglobine. En conséquence, l'apport en oxygène des cellules du corps est perturbé.

Le verre au plomb et le glaçage au plomb ne conviennent pas aux récipients pour boire et manger, car le vinaigre (acide) peut dissoudre le plomb sous forme d'acétate de plomb hydrosoluble issu du composite de silicate. Lorsque les moteurs de voiture fonctionnaient encore à l'essence tétrraéthyle de plomb, la végétation près des routes et dans les villes était contaminée par du plomb, sous forme de poussière d'oxyde. Les surfaces rugueuses et en retrait, telles que la collecte autour de la tige d'une pomme, sont des pièges à poussière.

Pollution au plomb de l'environnement

Air

La pollution atmosphérique par le plomb est principalement causée par des poussières contenant du plomb: l’industrie productrice de plomb, la combustion du charbon et, en particulier, la circulation automobile due à la combustion de carburants au plomb dans les moteurs de voitures - par réaction avec les hydrocarbures halogénés ajoutés à l’essence le tétraéthyle de plomb ajouté en plus de quantités plus faibles de chlorure de plomb (II) et de bromure de plomb (II), en particulier d'oxyde de plomb et de plomb (II). À la suite de l'interdiction des combustibles contenant du plomb, la pollution atmosphérique correspondante a considérablement diminué ces dernières années.

La contamination au plomb par la poussière de plomb est actuellement la plus élevée au travail dans les usines de production et de traitement du plomb. Même lors du nettoyage et de la dépose de vieilles peintures Mennige par sablage, de la poussière de plomb apparaît. La poussière de dioxyde de plomb résultant du raffinage du plomb et de la combustion du charbon pourrait être réduite par des filtres appropriés. L'incinération des déchets ménagers dans les installations d'incinération des déchets est une autre source négligeable en termes de quantité.

Les sportifs et autres tireurs sont exposés à des charges importantes dues aux métaux (lourds) contenus dans la bouche du feu ou du détonateur, notamment le plomb, l’antimoine, le cuivre et le mercure; des précautions [48] peuvent être prises en utilisant un équipement d’extraction approprié sur les pas de tir et en utilisant du plomb Munitions à prendre.

Boden

Même les sols peuvent être contaminés par le plomb. La teneur moyenne en plomb de la croûte continentale est de 15 mg / kg. Les sols contiennent naturellement entre 2 et 60 mg / kg de plomb; S'ils sont formés à partir de roches contenant du plomb, leur teneur peut être considérablement plus élevée. La majorité de la contamination des sols en plomb est d'origine anthropique, les sources sont multiples. La majeure partie de l'entrée s'effectue par le biais du plomb de l'air, qui vient avec la pluie ou par dépôt sec dans le sol. Pour l'Allemagne et l'année 2000, l'apport atmosphérique dans les sols a été estimé à 571 t plomb / an. Une autre source est l'engrais contaminé, à la fois l'engrais minéral (136 t Pb / a), en particulier le salpêtre à l'ammonium, et le fumier (182 t Pb / a). Les boues d'épuration (90 t Pb / a) et le compost (77 t Pb / a) contribuent également à la contamination des sols par le plomb. [51] Les munitions à grenaille de plomb apportent également une contribution importante. Pour les sites contaminés, tels. Comme dans les anciens sites des industries productrices de plomb ou à proximité d'anciens câbles gainés de plomb, le sol peut également avoir une charge de plomb élevée. La ville de Santo Amaro da Purificação, au Brésil, présente une diversification particulièrement forte en plomb.

Eau

La contamination des rivières et des lacs par le plomb est principalement due à la lixiviation du plomb des sols pollués. La libération de petites quantités de plomb par la pluie provenant de matériaux à base de plomb, tels que des dalles de plomb, contribue à la contamination des eaux par le plomb. La pollution directe des eaux par l’industrie du plomb et l’exploitation du plomb (du moins en Allemagne) en raison de la construction d’un système de traitement des eaux usées n’a presque plus aucune importance. L'entrée annuelle de plomb dans l'eau a diminué en Allemagne d'environ 900 t l'année 1985 à environ 300 t l'année 2000. En Allemagne, la limite depuis le 1. Décembre 2013 10 μg / L (anciennement 25 μg / L); La mesure repose sur un échantillon représentatif de la consommation d'eau hebdomadaire moyenne des consommateurs (voir Ordonnance sur l'eau potable).

La nourriture

Par exposition au plomb de l'air, du sol et de l'eau, le métal pénètre dans la chaîne alimentaire des humains par le biais de champignons, de plantes et d'animaux. Des niveaux particulièrement élevés de contamination par le plomb peuvent être trouvés dans divers champignons. Sur les feuilles des plantes, du plomb se dépose sous forme de poussière, caractéristique de l’environnement des routes très fréquentées en voiture, car l’essence était toujours en plomb. Cette poussière peut être éliminée par un lavage soigneux. Des sources supplémentaires peuvent être des munitions au plomb chez les animaux chassés. Le plomb peut également se transformer en émail des glaçures des récipients en céramique contenant du plomb. Dans les fruits et les légumes frais, dans la grande majorité des cas, le plomb et le cadmium ne sont pas ou très peu détectables.

Les conduites d’eau en plomb peuvent polluer l’eau potable. Ils n'ont pas été installés en Allemagne avant les années 1970. On trouve encore des tuyaux en plomb, en particulier dans les vieux bâtiments de certaines régions du nord et de l'est de l'Allemagne. Selon Stiftung Warentest, les niveaux de plomb dans l'eau du robinet étaient supérieurs à la limite légale actuelle pour plus de 5% des échantillons d'eau prélevés dans ces bâtiments. La même chose s’applique à l’Autriche et concerne les conduites d’alimentation du fournisseur d’eau et les conduites de la maison, qui appartiennent au propriétaire. De la vaisselle contenant du plomb, le plomb peut être dissous par des aliments acides (fruits, vin, légumes).

Les raccords de conduite d'eau (robinets, raccords, vanne d'angle, mélangeur) sont généralement en laiton ou en bronze à canon. Du laiton est ajouté pour une bonne usinabilité 3% plomb, bronze à canon contient 4-7%. Que le plomb et d'autres ions de métaux lourds (Cu, Zn, Ni) passent dans l'eau dans une mesure appropriée dépend de la qualité de l'eau: dureté de l'eau, pH, oxygène, salinité. Avec 2013, la valeur limite pour le plomb dans l’eau de boisson a été réduite à 0,01 mg / L. Fondamentalement, après une immobilisation prolongée de l’eau dans la conduite, environ une nuit, en faisant passer le tuyau d’eau environ une minute (rinçage) avant de le retirer à des fins d’eau potable, le contenu de tous les ions migrés depuis la paroi du conduit peut être réduit.

Analytik

Détermination qualitative classique du plomb
Preuve par cristallisation

Les ions plomb peuvent être représentés par l'iodure de plomb (II) dans une réaction de détection microscopique. L'échantillon est dissous dans de l'acide chlorhydrique dilué et soigneusement évaporé jusqu'à cristallisation. Le résidu est repris avec une goutte d'eau, puis avec un cristal d'un iodure soluble dans l'eau, par ex. Comme iodure de potassium (KI), ajouté. Après un court laps de temps, des feuillets hexagonaux jaunes et microscopiques de l’iodure de plomb (II) se forment.

Preuve qualitative dans le processus de séparation

Étant donné que le plomb ne précipite pas quantitativement sous forme de PbCl2 lors de l'addition de HCl, il peut être détecté à la fois dans le groupe HCl et le groupe H2S. Le PbCl2 peut être précipité en ajoutant de l'iodure de potassium conformément à la réaction ci-dessus sous forme de PbI2 jaune, ainsi qu'avec K2Cr2O7 sous forme de chromate de plomb jaune, PbCrO4.

Après avoir introduit H2S dans l'échantillon d'acide chlorhydrique, le plomb divalent précipite sous forme de PbS noir. Ceci est détecté après digestion avec (NH4) SX et addition de 4 M HNO3 sous forme de PbI2 ou PbCrO4.

Analyse quantitative instrumentale du plomb

Un certain nombre de méthodes sont disponibles pour l'analyse des traces de plomb et de ses dérivés d'organes. Cependant, des méthodes nouvelles et améliorées sont constamment présentées dans la littérature, également en ce qui concerne la préconcentration souvent requise. Le traitement des échantillons est un problème à ne pas sous-estimer.
Spectrométrie d'absorption atomique (AAS)

Parmi les différentes techniques AAS, la technologie des tubes de quartz et des tubes en graphite fournit les meilleurs résultats pour l'analyse du plomb des composés du plomb. Souvent, le plomb est converti en l'hydrure de plomb volatil, PbH4, à l'aide de NaBH2. Celui-ci est passé dans une cuvette en quartz et ensuite chauffé électriquement au-dessus de 900 ° C. L'échantillon est atomisé et l'absorbance à 283,3 nm est mesurée à l'aide d'une lampe à cathode creuse. Une limite de détection de 4,5 ng / ml a été atteinte. Le SAA aime également utiliser un chalumeau air-acétylène (F-AAS) ou un plasma induit par micro-ondes (MIP-AAS) pour la pulvérisation.

Spectrométrie d'émission atomique (AES)

Dans l'AES, le plasma induit par micro-ondes (MIP-AES) et le plasma d'argon à couplage inductif (ICP-AES) se sont avérés efficaces pour l'atomisation. La détection a lieu aux longueurs d'onde caractéristiques 283,32 nm et 405,78 nm. La limite de détection de 3 pg / g a été déterminée pour le plomb triméthyle (CH3) 0,19Pb + en utilisant le MIP-AES. [61] L'ICP-AES fournit une limite de détection du plomb dans l'eau potable de 15,3 ng / ml.

Spectrométrie de masse (MS)

Dans la nature, quatre isotopes stables se produisent à des vitesses différentes pour le plomb. Pour la spectrométrie de masse, l'isotope 206Pb est souvent utilisé. Avec l’aide de MS ICP quadripolaire, cet isotope urinaire pourrait être déterminé avec une limite de détection de 4,2 pg / g.

photométrie

La méthode la plus largement utilisée pour la détection photométrique du plomb est la méthode dite à la dithizone. La dithizone est un ligand bidenté et aromatique et forme à pH 9-11,5 avec les ions Pb2 + un complexe rouge dont l'absorbance à 520 nm (ε = 6,9 104 l / mol · cm) est mesurée. Le bismuth et le thallium interfèrent avec la détermination et doivent d'abord être précipités ou extraits quantitativement.

voltamétrie

La voltampérométrie inverse soustraction (SASV) est idéale pour la détermination électrochimique des traces de plomb. La détermination voltamétrique réelle est précédée d’une période d’enrichissement réductif sur une électrode en disque Ag rotatif. Ceci est suivi de la détermination réelle en mesurant le courant d'oxydation lors du balayage d'une fenêtre potentielle de -800 mV à -300 mV. Ensuite, la mesure est répétée sans enrichissement préalable et la courbe résultante est soustraite de la première mesure. La hauteur du pic d'oxydation restant à -480 mV est en corrélation avec la quantité de plomb présente. Une limite de détection du plomb 50 pM dans l'eau a été déterminée.

Prix ​​du lingot de plomb

Prix ​​des déchets de plomb

Prix ​​du concentré de plomb