chemie.gfxs.cz - Chemický vzdělávací portál

Chemie.gfxs.cz – chemický vzdělávací portál

úvodní stránka

protonové číslo	82
relativní atomová hmotnost	207.2
elektronegativita	1.5
elektronová konfigurace	[Ar]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p²
hustota (g·cm^-3)	11.34
teplota tání (°C)	327.00
teplota varu (°C)	1751.0

Olovo (₈₂Pb)

historie

patří k nejdéle známým kovům, prokazatelně ho znali již staří Egypťané
ve starém Egyptě se používalo při glazování keramiky a visuté zahrady babylonské měly pro udržení vlhkosti podloží pokryté olověným plechem
značka prvku pochází z latinského názvu plumbum

výskyt

nejrozšířenější těžký kov
toto rozšíření souvisí s faktem, že tři ze čtyř přirozených izotopů olova (²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb a ²⁰⁸Pb) vznikají jako stabilní produkty přirozených rozpadových řad
pouze ²⁰⁴Pb radioaktivním rozpadem nevzniká
vyskytuje se v rudách
- galenit - PbS
- anglesit PbSO₄
- cerussit PbCO₃
- krokoit PbCrO₄
- řidčeji pyromorfit - Pb₅(PO₄)₃Cl
- mimetesit Pb₅(AsO₄)₃Cl
- wulfenit PbMoO₄
- stolzit PbWO₄
- je známo dalších 25 minerálů, nejsou však ekonomicky důležité

průmyslová výroba

olovo se obvykle získává z PbS
ten se nejprve koncentruje z chudých rud pěnovou flotací
praží se za omezeného přístupu vzduchu na oxid olovnatý (PbO) a nebo na síran olovnatý (PbSO₄) (za nepřístupu vzduchu):
PbS + ³/₂O₂ → PbO + SO₂
PbS + 2O₂ → PbSO₄
dále se reakční hmota zahřívá pokud možno za nepřístupu vzduchu, přičemž zbylý PbS reaguje buď s PbO nebo síranem na kovové olovo:
PbS + 2PbO → 3Pb + SO₂
PbS + PbSO₄ → 2Pb + 2SO₂
praží se za omezeného přístupu vzduchu na PbO a ten se po přidání koksu a tavidla např. vápence, redukuje v šachtové peci:
PbS + ³/₂O₂ → PbO + SO₂
PbO + C → Pb + CO
PbO + CO → Pb + CO₂

Ve všech případech olovo obsahuje nežádoucí nečistoty především Cu, Ag, Zn, Sn, As, a Sb, z nichž mnohé jsou velmi cenné.

Měď se nejprve odstraní vycezováním: surové olovo se roztaví a udržuje se právě nad teplotou tuhnutí, přičemž Cu vyplave na povrch a jako nerozpustná pevná látka se z něho sesbírá. Sn, As a Sb se v plamenové peci přednostně oxidují a potom se odstraní jako oxidy, které se rovněž sesbírají.

Získané měkké olovo stále ještě obsahuje Ag, Au, popř. Bi. Odstranění prvních dvou prvků je založeno na jejich lepší rozpustnosti v Zn, směs kovů se pomalu ochladí ze 480 °C pod 420 °C, kdy Zn, obsahující prakticky veškeré Ag a Au, tuhne a jako škraloup se odstraní; přebytek Zn se potom odstraní oxidací v plamenové peci. Bismut se odstraní elektrolýzou.

fyzikální vlastnosti

kujný
modrošedý
na čerstvém řezu lesklý kov
lesk na vzduchu rychle zmizí – olovo se potahuje vrstvou oxidu
vlhkém vzduchu – vrstva zásaditého uhličitanu olovnatého (PbCO₃ · Pb(OH)₂
těžký jedovatý kov
nejměkčí z běžných těžkých kovů
snadno rýpatelný
dá se krájet nožem
pro jeho malou tvrdost a velkou tažnost lze olovo snadno válcovat na plech
nelze je však táhnout v příliš tenké dráty pro jeho malou pevnost
tepelná a elektrická vodivost je poměrně malá

chemické vlastnosti

tvoří slitiny – pájka, ložiskový kov, liteřina
se rtutí tvoří amalgám, který je při menším obsahu olova kapalný
reaktivita kovu je snížena tvorbou tenké vrstvy nerozpustného produktu (oxid, oxid-uhličitan, síran nebo chlorid)
s kyselinou HCl reaguje pomalu, vzniká málo rozpustný chlorid olovnatý (PbCl₂)
s H₂SO₄ za chladu téměř nereaguje
s kyselinou dusičnou reaguje prudce za uvolnění oxidů dusíku a tvorby rozpustného dusičnanu olovnatého (Pb(NO₃)₂)
organické kyseliny např. octová, v přítomnosti vzduchu rozpouštějí Pb za vzniku soli, která brání kontaktu s kovem, např. při výrobě nebo skladování vína, ovocných šťáv a ostatních nápojů
s fluorem reaguje za normální teploty za vzniku fluoridu olovnatého (PbF₂)
s chlorem reaguje až po zahřátí,vzniká chlorid olovnatý (PbCl₂)
roztavené olovo reaguje s chalkogeny za vzniku sulfidu olovnatého (PbS), selenidu olovnatého (PbSe) a telluridu olovnatého (PbTe)

užití

potrubí, obaly kabelů
kyselinovzdorné povlaky nádrží a nádob
ochrana proti rentgenovým paprskům a záření gama
slitiny - pájka (Sn/Pb), ložiskový kov (Pb/Sn/Sb/Cu), liteřina (Pb/Sb/Sn)
výroba akumulátorů
výroba munice - jádra střel, broků, kde se slévá s malým množstvím arsenu (asi 0,3 %)
závaží, zátěže

sloučeniny

plumban (PbH₄)

připraven jen ve stopovém množství

halogenidy

dihalogenidy - (PbX₂, X = F, Cl, Br, I)
- jsou mnohem tepelně i chemicky stálejší než tetrahalogenidy (PbX₄)
- krystalické látky
- ve vodě nerozpustné
- připravují se působením halogenvodíkových kyselin na rozpustné olovnaté soli
- chlorid olovnatý (PbCl₂)
- bromid olovnatý (PbBr₂)
- jodid olovnatý (PbI₂)
  - fotovodivý
  - rozkládá se při ozáření zeleným světlem
  - vylučuje se z horkých roztoků ve formě zlatolesklých šupinek tzv. „zlatý déšť“
vedle halogenidů PbX₂ existuje řada dobře charakterizovaných smíšených halogenidů - PbClF (gravimetrické stanovení fluoru), PbBrF, PbIF
Pb^II tvoří komplexy s neobvyklým složením (PbX₆)^4- (X = Cl, Br, I)
tetrahalogenidy (PbX₄)

fluorid olovičitý (PbF₄)

je žlutý a je to jediný stabilní tetrahalogenid

chlorid olovičitý (PbCl₄)
- žlutá olejovitá látka
- stálá pod teplotou 0°C
- zahřátím nad 50°C se rozkládá na PbCl₂ a Cl₂
bromid olovičitý (PbBr₄)
je ještě méně stabilní
jodid olovičitý (PbI₄) - existence pochybná

sulfid olovnatý (PbS)
- galenit (leštěnec olověný) - základní olověná ruda
- čistý PbS vzniká reakcí dusičnanu olovnatého se sulfanem:
  Pb(NO₃)₂ + H₂S → PbS + 2HNO₃
  nebo přímou reakcí prvků
- užití
oxid olovnatý (PbO)
- podle způsobu přípravy červený (klejt), oranžový nebo žlutý (masikot)
- výroba - oxidací roztaveného Pb vzduchem nebo kyslíkem nad 600 °C
- amfoterní – rozpouští se v kyselinách i alkalických hydroxidech
- užití
oxid diolovnato-olovičitý (suřík, Pb₃O₄ = 2PbO·PbO₂)
- výroba - zahříváním PbO v plamenové peci v proudu vzduchu při 450 až 500 °C:
  6PbO + O₂ → Pb₃O₄
- červený prášek
- ve vodě je téměř nerozpustný
- rozpouští se v roztaveném ledku a krystalizuje z něho v drobných hranolech
- zahříváním se suřík barví temně, ochlazením se vrací jeho původní zbarvení
- užití
oxid olovičitý (PbO₂)
- výroba - oxidací suspenze Pb₃O₄ v alkalickém roztoku chlorem nebo vyloužením ze suříku působením kyseliny dusičné:
  Pb₃O₄ + 4HNO₃ → PbO₂ + 2Pb(NO₃)₂ + 2H₂O
- hnědý prášek
- ve vodě je prakticky nerozpustný
- rozpustný v kyselinách
- má slabě zásaditou povahu
- silné oxidační činidlo
- užití
- vzhledem k nestabilitě olovičitých sloučenin má PbO₂ sklon poskytovat s kyselinami soli olovnaté za současného uvolnění O₂, např.:
  PbO₂ + H₂SO₄ → PbSO₄ + H₂O + ¹/₂O₂
  PbO₂ + 2HNO₃ → Pb(NO₃)₂ + H₂O + ¹/₂O₂
- s horkou kyselinou chlorovodíkovou vzniká chlorid olovnatý (PbCl₂) a chlor (Cl₂):
  PbO₂ + 4HCl → PbCl₂ + Cl₂ + 2H₂O
- za chladu vzniká PbCl₄:
  PbO₂ + 4HCl → PbCl₄ + 2H₂O
- jestliže jej třeme se snadno hořlavými látkami sírou nebo fosforem, dochází ke vznícení, na tom je založeno použití oxidu olovičitého při výrobě zápalek
- zahřívá-li se PbO₂ na vzduchu, rozkládá se následujícím způsobem:
  PbO₂ → Pb₁₂O₁₉ → Pb₁₂O₁₇ → Pb₃O₄ → PbO
smíšené oxidy Pb^IV s ostatními kovy se vyrábějí zahříváním PbO₂ (nebo PbO) na vzduchu s vhodným oxidem, hydroxidem nebo solí oxokyseliny, povaha vzniklého produktu závisí na stechiometrii reakce, např. M₂PbO₄, MPbO₃ (M = Ca, Sr, Ba)
olovičitan vápenatý (CaPbO₃)
- často nahrazuje Pb₃O₄ jako základní nátěr k ochraně oceli před korozí slanou vodou
olovo netvoří jednoduchý hydroxid Pb(OH)₂
při postupném alkalizování roztoků solí Pb²⁺ dochází pouze k hydrolýze a kondenzaci vzniklých částic [Pb₆O(OH)₆]⁴⁺
dusičnan olovnatý (Pb(NO₃)₂)
- vzniklá rozpouštěním olova, oxidu olovnatého nebo uhličitanu olovnatého v kyselině dusičné:
  3Pb + 8HNO₃ → 3Pb(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
  PbO + 2HNO₃ → Pb(NO₃)₂ + H₂O
  PbCO₃ + 2HNO₃ → Pb(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O
- zahříváním se Pb(NO₃)₂ rozkládá:
  2Pb(NO₃)₂ → 2PbO + 4NO₂ + O₂
- dobře rozpustný ve vodě
- užití
uhličitan olovnatý (PbCO₃)
- v přírodě se vyskytuje jako cerussit
- rozpustnost ve vodě je nepatrná
- zahříváním se dá lehce štěpit na oxid olovnatý a oxid uhličitý
- je součástí pigmentu olověné běloby
- běloba olovnatá - 2PbCO₃·Pb(OH)₂
  - amorfní prášek
  - má jednu z největších krycích schopností ze všech bílých pigmentů
  - nevýhodou je, že na vzduchu obsahujícím stopy H₂S zvolna tmavne (vzniká sulfid olovnatý)
  - pigmenty olova jsou nahrazovány jinými méně toxickými např. oxidem titaničitým (TiO₂) (titanová běloba)
chroman olovnatý (PbCrO₄)
- důležitý pigment – chromová žluť
- ve vodě velmi málo rozpustný
- dobře se však rozpouští v kyselině dusičné a v alkalických louzích
- zahříváním s roztokem NaOH vzniká chromová červeň:
  2PbCrO₄ + 2NaOH → PbCrO₄·PbO + Na₂CrO₄ + H₂O
- užití
síran olovnatý (PbSO₄)
- bílá práškovitá látka
- vzniká reakcí zředěné kyseliny sírové s roztoky olovnatých solí
- ve vodě nerozpustný
- lépe se rozpouští v koncentrovaných silných kyselinách (chlorovodíkové, dusičné, sírové)
- v přírodě se síran olovnatý vyskytuje jako minerál anglesit
- krystalky jsou v čistém stavu čiré jako sklo, proto se také nazývá „olověné sklo“
síran olovičitý Pb(SO₄)₂
- připravuje se elektrolýzou H₂SO₄ mezi olověnými elektrodami, které jsou oddělené diafragmou
- při chladnutí roztoku se vylučuje jako nažloutlý krystalický prášek
- vodou se hydrolyzuje
- oxidační vlastnosti

2003 - 2006 © uvedení autoři, Gymnázium F. X. Šaldy v Liberci
Jakékoliv kopírování obsahu je bez svolení autorů zakázáno.

Olovo (82Pb)