piómbo

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Lessico

sm. [sec. XIII; latino plumbum].

1) Elemento chimico di simbolo Pb, peso atomico 207,2 e numero atomico 82. In varie loc. estens., e fig., con riferimento alle caratteristiche del metallo, specialmente alla pesantezza: di piombo, che ne ha il caratteristico colore grigio plumbeo: un cielo di piombo; più spesso, molto pesante: questa valigia è di piombo; avere le gambe di piombo, sentirle intorpidite, far fatica e camminare; andare coi piedi di piombo, procedere con molta cautela; una cappa di piombo, una cosa, una situazione molto opprimente, insostenibile. Per estensione, oggetto molto pesante: questo tavolo è un piombo; anche fig., cosa o persona noiosa, fastidiosa, insopportabile.

2) Nome generico di vari oggetti ed elementi di uso e forma diversi, costituiti di tale metallo. In particolare: A) riferito alle lenze o alle reti da pesca, lo stesso che piombino. B) Nell'ippica, la piastra di metallo usata nel galoppo per appesantire le selle dei cavalli ed equiparare così il peso dei fantini. C) Lastra o lamina usata per rivestimenti, telai e simili. D) Sigillo per pacchi, recipienti e simili, consistente in un dischetto forato in cui vengono fatti passare i legami della confezione; il piombo viene quindi schiacciato ed eventualmente marchiato sulle due facce da apposite pinze. E) In tipografia, carattere da stampa; per estensione, in passato, la composizione tipografica stessa: colonna di piombo; conservare il piombo; leggere in piombo, direttamente dai caratteri. F) Proiettile o l'insieme dei proiettili delle armi da fuoco: cadere sotto il piombo nemico. Per estensione (dal titolo italiano di un fortunato film di M. von Trotta), anni di piombo, gli anni Settanta, con riferimento al clima di esasperazione del terrorismo politico e della lotta armata clandestina che in quel periodo caratterizzava l'Italia e la Germania Occidentale. G) Il peso dello strumento detto filo a piombo; quindi, per estensione: a piombo, nel senso verticale indicato dal filo a piombo, a perpendicolo: essere, cadere a piombo; essere fuori piombo, mancare di appiombo; con altro senso, a piombo (o di piombo), di colpo e pesantemente: cadere, precipitare a piombo.

Chimica: caratteristiche del piombo

Il piombo è un metallo di colore bianco-azzurro e lucente sulle superfici tagliate di fresco ma che all'aria rapidamente si ossida perdendo la lucentezza e assumendo il suo caratteristico colore grigio-azzurrognolo. È tenero, tanto da poterlo tagliare con un coltello, e facilmente deformabile, ma l'aggiunta anche di piccole quantità di altri elementi, in particolare di piccole quantità di arsenico, antimonio, argento o cadmio, ne aumenta considerevolmente la durezza. È poco duttile e malleabile, anche a causa della sua grana cristallina generalmente grossolana: per solidificazione del metallo fuso si formano facilmente cristalli della lunghezza anche di alcuni cm. Il piombo fonde a 327,43 ºC e bolle a 1740 ºC; ha un peso specifico elevato, di 11,342. Dal punto di vista chimico il piombo è un metallo assai inerte. Resiste bene agli agenti atmosferici perché il sottilissimo strato di ossido che subito si forma protegge efficacemente il metallo sottostante da un ulteriore attacco. L'acqua, in particolare quando è molto ricca di anidride carbonica, attacca il piombo portandolo in soluzione sotto forma di idrogenocarbonato, Pb(HCO3)2, ma i solfati, sempre contenuti nelle comuni acque potabili, provocano la formazione sul metallo di un leggero strato insolubile e protettivo di solfato di piombo, PbSO4, motivo per cui il piombo viene fino dall'antichità largamente utilizzato per le condutture d'acqua. Tra gli acidi, il nitrico discioglie facilmente il piombo trasformandolo nel nitrato, Pb(NO3)2; il piombo è invece resistente all'acido fluoridrico, tanto che lo si usa per costruire oggetti da porre a contatto con questo acido. Il piombo è molto resistente anche all'acido solforico, che lo attacca sensibilmente solo quando è concentratissimo e caldo: di qui l'impiego del piombo nella costruzione degli accumulatori elettrici e degli impianti per la produzione di acido solforico con il metodo delle camere. Sotto forma di metallo puro il piombo trova impiego nella fabbricazione di tubi per l'acqua e per l'industria chimica e delle guaine di protezione dei cavi elettrici e telefonici, oltre che nella preparazione dei suoi composti; tra questi quello prodotto in quantità maggiore è il minio, ossia l'ossido, Pb3O4, largamente usato come pigmento per vernici: è invece ormai tramontato l'uso come pigmento della biacca, la cui produzione assorbiva in passato notevoli quantità di piombo. Per i pallini da caccia si usa il piombo addizionato dello 0,3% di arsenico, il quale, migliorando la fluidità del piombo fuso, permette di ottenere i pallini con forma quasi perfettamente sferica, aumentandone inoltre la durezza. Grandi quantità di piombo vengono assorbite dalla produzione di varie sue leghe, e cioè delle leghe per caratteri da stampa, delle leghe antifrizione, delle leghe per saldatura e delle leghe per accumulatori elettrici. Per i caratteri da stampa si usano leghe ternarie piombo-antimonio-stagno con un contenuto in piombo del 60-80%. Le leghe antifrizione a base di piombo presentano requisiti tecnici inferiori a quelli delle leghe antifrizione a base di stagno, ma sono meno costose: quali elementi di lega contengono lo stagno, il cadmio, il bismuto e, in alcuni tipi, anche piccole quantità di sodio o di calcio. Le leghe per saldatura sono leghe piombo-stagno, che presentano un punto di fusione intorno ai 200 ºC e aderiscono bene alle superfici metalliche da saldare: hanno composizione diversa secondo il tipo di saldatura cui sono destinate. Il piombo per accumulatori è generalmente legato con l'antimonio, il quale ne migliora le qualità meccaniche. Un altro uso del piombo è quello nella costruzione degli schermi di protezione contro i raggi X e le radiazioni nucleari, che esso assorbe fortemente a causa del suo elevato peso atomico.

Chimica: i composti del piombo

Nei suoi composti inorganici il piombo si comporta da elemento bivalente e, meno spesso, da tetravalente; nei composti organometallici è invece quasi sempre tetravalente. I sali del piombo con numero di ossidazione +2 derivano formalmente dall'ossido, PbO, il quale è dimorfo e può presentarsi in una forma di colore rosso e a reticolo cristallino tetragonale detta litargirio, e in una forma di colore giallo e a reticolo rombico detta massicot; l'una e l'altra forma si preparano ossidando all'aria a temperatura elevata e in condizioni diverse il piombo metallico. Per ulteriore riscaldamento all'aria a una temperatura compresa tra i 400 e i 550 ºC sia il litargirio sia il massicot assorbono ossigeno e si trasformano nell'ossido salino, Pb3O4, il minio. Attaccando il minio con acido nitrico il piombo bivalente che esso contiene passa in soluzione sotto forma di nitrato, mentre il piombo tetravalente si separa sotto forma di un precipitato di colore bruno costituito dal biossido, PbO2, il cosiddetto ossido pulce:

Il biossido di piombo è l'ossido che si forma negli accumulatori elettrici e riveste le piastre anodiche di questi. È un energico ossidante, che per esempio in soluzione nitrica ossida i sali di manganese a permanganato, e in soluzione alcalina ossida i sali di cromo a cromati; riscaldato a 450 ºC si decompone in minio e ossigeno. Aggiungendo a una soluzione di un sale di piombo la quantità calcolata di ammoniaca o di un idrossido alcalino precipita l'idrossido Pb(OH)2, di colore bianco e a carattere anfotero: è infatti solubile negli acidi diluiti formando i corrispondenti sali di piombo, ma si discioglie anche in un eccesso di soluzione di idrossido alcalino formando gli idrossoplumbati (II), e cioè i piombiti della vecchia nomenclatura chimica, del tipo Na4Pb(OH)6; gli idrossoplumbati (IV) si formano invece disciogliendo il biossido PbO2 nelle soluzioni degli idrossidi alcalini e hanno formule del tipo Na2Pb(OH)6. Con gli alogeni il piombo forma composti nei quali esso si comporta da bivalente, come il cloruro PbCl2 e lo ioduro PbI2, di colore bianco il primo e di colore giallo il secondo, assai poco solubili in acqua fredda e più solubili in acqua bollente. Sono inoltre noti gli alogenuri del piombo tetravalente con il fluoro e il cloro, assai instabili e che vengono decomposti dall'acqua liberando il biossido, PbO2, mentre per azione del calore si decompongono facilmente liberando parte dell'alogeno e trasformandosi nel corrispondente alogenuro del piombo bivalente. Il tetracloruro, PbCl4, è un liquido pesante, di colore giallo, che si ottiene disciogliendo a bassa temperatura il biossido di piombo in acido cloridrico concentrato:

I sali del piombo bivalente con gli ossiacidi sono di colore bianco, a meno che non derivino da un anione di per sé colorato. L'acetato, che rappresenta il sale solubile di piombo più comune, e il nitrato sono assai solubili in acqua, mentre il solfato è praticamente insolubile e precipita aggiungendo acido solforico o un solfato solubile alla soluzione di un sale di piombo. La biacca è un carbonato basico di piombo largamente usato in passato come pigmento. Il solfuro di piombo, PbS, che corrisponde alla galena naturale, è insolubile in acqua e si separa sotto forma di precipitato nero introducendo una corrente di solfuro di idrogeno o un solfuro solubile nella soluzione di un sale di piombo. Il suo colore nero consente di rivelare la presenza nell'atmosfera anche di piccole quantità di solfuro di idrogeno, il quale imbrunisce una cartina imbevuta di soluzione di acetato di piombo. L'azoturo di piombo, Pb(N3)2, precipita aggiungendo una soluzione di azoturo di sodio a quella di un sale solubile di piombo; addizionato di una piccola quantità di destrina, che funge da stabilizzante, viene utilizzato come detonatore, perché esplode all'urto. Il cromato di piombo, PbCrO4, è insolubile in acqua e presenta un bel colore giallo: con il nome di giallo di cromo viene largamente usato come pigmento per vernici, inchiostri da stampa, ecc.

Metallurgia

Nella crosta terrestre il piombo non è molto abbondante e ne costituisce appena l'1,6·10-3%, ma poiché si rinviene in gran parte concentrato in giacimenti relativamente ricchi, ne è facilitata l'estrazione. Ciò ha permesso la sua utilizzazione fin dalle origini della metallurgia. Il suo minerale più importante è la galena, costituita dal solfuro, PbS, che si rinviene in giacimenti autonomi o più spesso in giacimenti misti, accompagnata da altri solfuri metallici, principalmente dalla blenda, ZnS, e dalla pirite, FeS2; da questi la galena viene separata meccanicamente o più spesso per flottazione. Una quantità assai minore di piombo si ricava dalla cerussite, costituita dal carbonato, PbCO3, mentre altri minerali del piombo presentano interesse soltanto scientifico, come l'anglesite, PbSO4, generalmente derivata dall'alterazione della galena e della cerussite e presente appunto negli strati più esterni dei loro giacimenti, la wulfenite, PbMoO4, la stolzite, PbWO4, la crocoite, PbCrO4, e la cotunnite, PbCl2, ecc.

Tecnologia: estrazione del piombo

I metodi per l'estrazione del piombo grezzo dai suoi minerali sono diversi secondo il tipo di minerale utilizzato. Nel metodo detto di arrostimento e riduzione la galena viene dapprima arricchita per flottazione, poi sottoposta ad arrostimento a temperatura non troppo elevata che elimina lo zolfo sotto forma di biossido, mentre il piombo si trasforma nell'ossido, PbO, il quale viene poi ridotto con carbone in un forno a cubilotto. Nel metodo detto per arrostimento e reazione, adatto soprattutto per le galene e i concentrati ad alto titolo ottenuti sempre per flottazione, si effettua un arrostimento con una quantità limitata di aria, in modo da trasformare solo una parte della galena nell'ossido, PbO; questo reagisce con la galena ancora presente liberando il piombo metallico:

L'uno e l'altro procedimento forniscono un piombo grezzo che si indica con il nome di piombo d'opera e presenta un titolo del 95-98%. Il piombo grezzo viene quasi sempre sottoposto a una successiva raffinazione termica o elettrochimica: ciò consente altresì di recuperare impurezze di alto valore economico quali l'argento, presente nelle galene sotto forma di solfuro e che può raggiungere una percentuale anche dell'1%. Altre impurezze del piombo d'opera sono il rame, lo stagno, il bismuto e quantità minori di ferro, zinco, nichel, ecc. La raffinazione termica, che è quella di più frequente impiego, si basa sul fatto che, mantenendo il piombo grezzo a una temperatura di poco superiore al suo punto di fusione, si separa allo stato solido e può venir schiumata dalla massa di piombo fuso una lega complessa nella quale si concentrano, accanto a del piombo, quasi tutto il rame e inoltre buona parte del ferro, dello stagno, dell'arsenico e dell'antimonio contenuti nel piombo d'opera. Per il recupero dell'argento si segue il processo Parkes (argento). La raffinazione elettrolitica si impiega soprattutto quando il piombo d'opera contiene quantità considerevoli di bismuto, il cui recupero è economicamente interessante e non può venir convenientemente realizzato nella raffinazione termica. Nella raffinazione elettrolitica il catodo è formato da una sottile lastra di piombo puro sulla quale va a mano a mano a depositarsi il metallo raffinato; l'anodo è costituito da lastre di piombo d'opera e l'elettrolita è una soluzione di fluorosilicato, di perclorato e di solfammato di piombo. Il bismuto, l'argento e altre impurezze restano inattaccati e, a mano a mano che il piombo grezzo dell'anodo passa in soluzione, si raccolgono sul fondo della cella sotto forma di una fanghiglia dalla quale vengono poi recuperati. Il piombo commerciale ottenuto per raffinazione termica o elettrolitica ha un titolo del 99,8-99,9%; attraverso un'ulteriore raffinazione elettrolitica si ottiene il piombo iperpuro, a un titolo intorno al 99,999%, che trova impiego in particolari applicazioni.

Tecnologia: produzione di piombo

La domanda mondiale di piombo è andata espandendosi fino a tutti gli anni Sessanta. In seguito si è stabilizzata su livelli costanti con una certa tendenza alla contrazione, a causa della ormai riconosciuta nocività dell'uso del piombo per l'ambiente. Di conseguenza si è cercato di ridurne il consumo o di sostituirlo – là dove possibile – con plastica, alluminio e titanio; è questo il caso del settore delle vernici, delle benzine, degli accumulatori elettrici, ecc., mentre resta elevato il suo impiego nella costruzione di sistemi isolanti per il trasporto di energia elettrica o di liquidi corrosivi. Riduzioni più sensibili si sono verificate nei Paesi a economia industriale avanzata; nei Paesi dotati di tecnologie meno sofisticate, invece, è ancora in atto un aumento dei consumi. Nel 1995 la produzione mondiale di piombo raffinato (metallo di 1 e di 2 fusione) è stata di 5,4 milioni di t, fornita per la maggior parte da Stati Uniti, Australia, Cina, Giappone, Canada, Perú e Messico; in Europa da Gran Bretagna, Germania e Francia. La produzione mineraria italiana è praticamente inesistente (10 t) e, pertanto, si fa ricorso a importazioni di piombo grezzo, che provengono soprattutto da Germania, Messico e Australia.

Ecologia: effetti ambientali

L'inquinamento da piombo riguarda soprattutto l'aria. La sua fonte principale risiede nella combustione degli additivi antidetonanti (piombotetraetile e piombotetrametile) contenuti nella benzina super tradizionale. A questa forma di inquinamento si è cercato di ovviare con la graduale sostituzione di tale combustibile con la benzina, che non contiene piombo o lo contiene in bassissima concentrazione, detta perciò senza piombo. Nei Paesi che hanno provveduto a ridurre o eliminare l'uso della benzina contenente piombo, tra i quali quelli dell'Unione Europea, le concentrazioni medie di piombo nell'aria nelle aree urbane si sono sensibilmente ridotte nel corso degli anni Novanta, tanto che nel 1999 una direttiva comunitaria ha introdotto un valore limite di concentrazione di piombo nell'aria pari a 0,5 μg/m3 (da raggiungere, fatta eccezione per talune zone industriali, entro il 1° gennaio 2005), riducendo il valore di 2 μg/m3 precedentemente fissato. Anche le industrie che lavorano il piombo e quelle ceramiche, che impiegano vernici a base di piombo, possono dare luogo a forte inquinamento localizzato. L'organismo umano assorbe piombo dall'aria e attraverso cibi e bevande; la parte che non viene espulsa (ca. il 10%) si accumula per il 90% nello scheletro. L'intossicazione cronica nota come saturnismo, che si manifesta soprattutto come malattia professionale, avviene quando la presenza di piombo nel sangue supera 60 μg/100 ml, mentre per i bambini, che assorbono fino al 50% del piombo introdotto, si ritiene allarmante una concentrazione di 10 μg/ml.

Bibliografia

W. H. Dennis, Metallurgy of the Non-Ferrous Metals, Londra, 1961; J. D. Gilchrist, Extraction Metallurgy, Oxford-Londra, 1967; H. Shapiro, F. N. Frey, The Organic Compounds of Lead, New York, 1968; L. Gmelin (a cura di), Handbuch der anorganischen Chemie, vol. XLVII, Weinheim, 1970; G. Rausa, L'inquinamento da piombo, Bologna, 1978.

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