Olověné ceny, výskyt, těžba a použití

Olovo je chemický prvek se symbolem prvku Pb (latina plumbum) a pořadovým číslem 82. Je to toxický těžký kov a je k dispozici v 4. Hlavní skupina nebo 14. IUPAC skupina (uhlíková skupina) a 6. Období periodické tabulky. Olovo je snadno deformovatelné a má poměrně nízkou teplotu tání.

Izotopy 206Pb, 207Pb a 208Pb jsou nejtěžší stabilní atomy, díky nimž je olovo nejvyšší hmotou a atomovým prvkem, ale přesto stabilní. Všechny izotopy olova mají magické protonové číslo 82, které způsobuje tuto stabilitu. 208Pb má dokonce tzv. Dvojité magické jádro, protože má také magické neutronové číslo 126.

Protože izotopy olova - 206, -207 a -208 jsou konečnými produkty tří přirozených rozpadových řad radioaktivních prvků, vzniklo relativně mnoho olova; proto je běžná v zemské kůře ve srovnání s jinými těžkými prvky (rtuť, zlato atd.).

 

Historie

V rané době bronzové bylo olovo používáno vedle antimonu a arzenu k výrobě bronzu ze slitin s mědí až do doby, kdy byl cín široce přijímán. Babyloňané už znali olověné vázy. Asyřané museli zavést olovo (abāru), což dokumentuje mimo jiné Tiglat-pileser I. jako hold Melidu. Římani používali kov jako materiál pro lodě, jako prak, pro těsnění (odtud název) a vodní potrubí.

Dokonce i římský autor Vitruvius považoval použití olova pro potrubí na pitnou vodu za škodlivé pro zdraví, doporučil používat co nejvíce hliněné trubky; Trubky na pitnou vodu vyrobené z olova se však používaly až do 1970, což je také vyjádřeno v anglickém slově instalatér („vydavatel potrubí“). Z dnešního pohledu bylo přidání olova jako sladidla do vína obzvláště alarmující (tzv. Olovnatý cukr, viz také octan olovnatý). Ve Vestfálsku získali Římané až do svého ústupu po vedení bitvy u Varusu. Složení izotopů typických pro různá místa ukazuje, že olovo pro výrobu římských olověných rakví, které se vyskytovaly v Porýní, pochází ze severního Eifelu. Protože některé olovnaté rudy obsahují ekonomicky využitelnou část stříbra, těžba olova a stříbra je od starověku spojena. Zpracování římského olova vedlo k detekovatelnému znečištění dodnes: ledová jádra z Grónska ukazují mezi 5em. Století před naším letopočtem Chr. A 3. Century n. Chr. Měřitelné zvýšení obsahu olova v atmosféře. Ještě později měl olovo důležitý význam. Používá se například pro lemování oken z olovnatého skla, například v kostelech nebo pro zakrytí olověných střech.

Olovo se stalo obzvláště důležitým po vynálezu střelných zbraní pro armádu jako materiálu pro střely zbraní. Vzhledem k tomu, že vojáci vyráběli vlastní projektily, nebylo neobvyklé, že jim ukradli veškerý náskok, který dokážou najít.
Alchemický symbol pro olovo

Olovo také hrálo důležitou roli v alchymii. Kvůli jeho podobnosti se zlatem (podobně měkké a těžké) bylo olovo považováno za dobrý výchozí materiál pro syntézu zlata (syntéza jako změna barvy ze šedé na žlutou). Alchymický symbol pro olovo je stylizovaný srp (♄), protože byl přidělen bohu a planetě Saturn od starověku jako planetární kov.

Na začátku průmyslové revoluce bylo olovo používáno ve velkém množství pro chemický průmysl, např. B. pro výrobu kyseliny sírové v Bleikammerverfahrenu nebo pro obložení zařízení pro výrobu výbušnin. Byl to pak nejdůležitější neželezný kov.

Například americký geochemista Clair Cameron Patterson například ve snaze určit věk Země změřením poměru olova k uranu ve vzorcích hornin zjistil, že 1950 byl bez výjimky kontaminován velkým množstvím olova z atmosféry. Jako zdroj dokázal prokázat, že Tetraethylblei byl použit jako anti-knockovací činidlo v palivech. Podle Pattersona atmosféra před 1923em neobsahovala téměř žádné olovo. Na základě těchto zjištění bojoval celý svůj život za snížení úniku olova do životního prostředí. Jeho úsilí nakonec vedlo k tomu, že 1970 vstoupil do amerického zákona o čistém vzduchu s přísnějšími emisními předpisy. 1986 byl prodej olovnatého benzínu ve Spojených státech, v Německu zákonem o benzínu olova postupně od 1988, v EU zcela zakázán 2001. V důsledku toho hladiny olova v krvi Američanů klesly téměř okamžitě o 80 procent. Protože však olovo zůstává v životním prostředí prakticky věčné, dnes má každá lidská bytost ve své krvi asi 600 krát více kovu než před 1923em. 2000 stále každý rok uvolňuje kolem 100000 tun legálně do atmosféry. Hlavními viníky jsou těžební, kovoprůmysl a zpracovatelský průmysl. Olověná baterie pro motorová vozidla.

V 2009u se olovo získalo v neželezných kovech na čtvrtém místě po hliníku, mědi a zinku. Používá se hlavně pro autobaterie (olověné akumulátory) (60% z celkové výroby).

Obecně se provádí pokus o snížení zátěže pro člověka a životní prostředí olovem, a tím otravu olovem. Kromě zákazu olovnatého benzínu omezily směrnice RoHS používání olova v elektrických a elektronických zařízeních od 2002. 1989 zcela zakázal povlaky a povlaky na bázi olova a použití olovnatého střeliva bylo v některých státech částečně zakázáno od 2005. Jako materiál pro vodovodní potrubí byl olovo již zakázán od společnosti 1973, stále však neexistuje žádný zákon pro odstranění olověných potrubí ze stávajících nemovitostí, a proto Federální rada 2017 vyžadovala zákaz vodovodních potrubí obsahujících olovo.

výskyt

Olovo se vyskytuje v zemské kůře s obsahem asi 0,0018% a vyskytuje se poměrně zřídka důstojně, tj. V elementární formě. Nicméně kolem 200u jsou pevně olověná místa známa po celém světě (2017), včetně Argentiny, Etiopie, Austrálie, Belgie, Brazílie, Čínské lidové republiky, Německa, Finska, Francie, Gruzie, Řecka, Grónska, Itálie, Kanady, Kazachstán, Kyrgyzstán, Mexiko, Mongolsko, Namibie, Norsko, Rakousko, Polsko, Rusko, Švédsko, Slovinsko, Česká republika, Ukrajina, Americké Panenské ostrovy, Spojené království a Spojené státy americké (USA).

Také ve vzorcích hornin středoatlantického hřebene, přesněji na severovýchodním okraji „hloubky Markova“ v „zlomové zóně Sierra Leone“ (práh Sierra Leone), a také mimo Zemi na měsíci v Mare Fecunditatis bylo možné najít olovo.

V každé lokalitě se izotopová kompozice mírně odchyluje od výše uvedených průměrů, takže přesnou analýzu izotopové kompozice lze použít k určení polohy objevu ak závěru, že staré archeologické nálezy jsou založeny na starých obchodních cestách. Kromě toho může olovo v závislosti na lokalitě také obsahovat různé cizí látky, jako je stříbro, měď, zinek, železo, cín a / nebo antimon.

V olověné rudě je olovo obvykle přítomno jako galen (sirník olovnatý PbS, galen). Tento minerál je také nejvýznamnějším komerčním zdrojem pro těžbu nového olova. Dalšími olovnatými minerály jsou cerussit (olovnatý (II)) uhličitan, PbCO3, také bílá olovnatá ruda), crocoite (olovnatý (II) chromát), PbCrO4, také červená olovnatá ruda) a anglesit (síran olovnatý), PbSO4, také olovnatý vitriol). Olovnaté minerály s nejvyšší koncentrací olova ve sloučenině jsou lithargit a massicotit (do 92,8%) a minium (do 90,67%). Dosud je známo vložky vedení 514 (stav: 2017).

Ekonomicky těžitelné zásoby jsou celosvětově odhadovány na 67 milionů tun (úroveň 2004). Největší vklady se nacházejí v Čínské lidové republice, USA, Austrálii, Rusku a Kanadě. V Evropě jsou Švédsko s největším výskytem ve Švédsku a Polsku.

Také v Německu byl na severu Eifel (Rescheid / jámy Wohlfahrt a Schwalenbach, Mechernich / jáma Günnersdorf a otevřená jáma / Virginie; Bleialf), v Černém lese, v Harz (Goslar / Rammelsberg), v Sasku (Freiberg / Muldenhütten), u Dolní Lahn (Bad Ems, Holzappel) a ve Vestfálsku (Ramsbeck / Sauerland) se v minulosti těžila, tavila a rafinovala olovo.

Nejdůležitějším zdrojem olova v současnosti je recyklace starých olovnatých produktů. Proto jsou v Německu pouze dva primární tavírny, které produkují olovo z rudy, půjčovna Binsfeldhammer v Stolbergu (Rhld.) A Metaleurop v Nordenhamu poblíž Bremerhavenu. Všechny ostatní chaty produkují tzv. Sekundární olovo zpracováním starého olova (zejména z použitých autobaterií).

zotavení

Zdaleka nejdůležitější olovnatý minerál je galena. K tomu často dochází v souvislosti se sulfidy jiných kovů (měď, bizmut, zinek, arsen, antimon atd.), Které se přirozeně vyskytují jako nečistota surového olova až do podílu 5%.

Ruda zpracovaná drcením, tříděním a flotací do obsahu minerálu 60% se přeměňuje na kovové olovo ve třech různých průmyslových procesech. Procesy Röderovy redukce a reakce na pražení stále více zaujímají zadní sedadlo a jsou nahrazovány přímým tavením, které může být na jedné straně ekonomičtější a na druhé straně šetrnější k životnímu prostředí.
Röstreduktionsarbeit

Tento proces probíhá ve dvou fázích, pečení a redukci. Během pečení se jemně rozmělněný sirník olovnatý umístí na cestovní rošt a protlačí se horký vzduch 1000 ° C. Při exotermické reakci reaguje s kyslíkem ze vzduchu na oxid olovnatý (PbO) a oxid siřičitý. To je vyloučeno prostřednictvím pražení plynů a může být použito pro výrobu kyseliny sírové. Oxid olovnatý je za těchto podmínek kapalný a teče dolů. Lze tam slinovat.

(Röstarbeit)

Následně dochází k redukci oxidu olovnatého pomocí koksu na kovové olovo. To se provádí v šachtové peci podobné té, které se používá ve vysokopecním procesu. Přidají se přísady vytvářející strusku, jako je vápno.

 (Redukce práce)

Země s největší propagací olova (2006)

Hodnost	Přistát	průtoky (v 1000 t)	Hodnost	Přistát	průtoky (v 1000 t)
1	Čínská lidová republika	950	11	Schweden	33,9
2	Australský	642	12	Kasachstan	33
3	Vereinigte Staaten	445	13	Maroko	31,3
4	Peru	306,2	14	Rusko	24
5	Mexiko	118,5	15	Írán	22
6	Kanada	76,7	16	Severní Korea	20
7	Irsko	65,9	17	Bulharsko	19
8	Indie	39,8	18	Turecko	18,7
9	Polsko	38	19	Rumunsko	15
10	Jižní Afrika	37,5	20	Brazílie	14,7

Röstreaktionsarbeit

Tento proces se používá hlavně pro olovnaté rudy obohacené o PbS a umožňuje generování olova v jednom kroku. Sulfidová ruda se peče pouze neúplně. Následně se směs sulfidu olova a oxidu olovnatého dále zahřívá, aby se vyloučil vzduch. Oxid olovnatý reaguje se zbývajícím PbS bez přidání dalšího redukčního činidla do olova a oxidu siřičitého:

(Röstarbeit)

(Reakce práce).

Způsob přímého tavení

Moderní výrobní výrobní postupy jsou založeny na procesech přímého tavení, které byly optimalizovány z hlediska environmentální kompatibility a nákladové efektivity (např. Proces QSL). Výhodou je kontinuální řízení procesu s omezením na reakční prostor, který se vyskytuje jako jediný emitor znečišťujících látek - ve srovnání s tím mají klasické výrobní postupy slinování jako další emisní krok. Pražení a redukce probíhají paralelně v reaktoru. Sulfid olova není úplně pražený, podobně jako v procesu pečené reakce. Část olova je tedy vytvořena reakcí sulfidu olova s ​​oxidem olova. Protože je reaktor mírně nakloněný, odtéká struska obsahující olovo a olovo. To prochází redukční zónou, vháněno do uhelného prachu a oxid olovnatý je redukován na olovo. Při pečení se místo vzduchu používá čistý kyslík. Tím se podstatně snižuje objem výfukových plynů, které mají na druhé straně vyšší koncentraci oxidu siřičitého ve srovnání s konvenčními metodami. Jejich použití pro výrobu kyseliny sírové je tedy jednodušší a hospodárnější.

rafinace

Olověné válce, elektrolyticky rafinované, 99,989%

Výsledné olovo obsahuje 2-5% jiné kovy, včetně mědi, stříbra, zlata, cínu, antimonu, arsenu, bizmutu v různých poměrech. Čištění a uvádění na trh některých z těchto vedlejších produktů, zejména stříbra, které obsahuje až 1% v olověném olovu, významně přispívá k ekonomice regenerace olova.

Pyrometalická rafinace olova je vícestupňový proces. Tavením v přítomnosti dusičnanu sodného / uhličitanu sodného nebo vzduchu se antimon, cín a arsen oxidují a mohou být odečteny jako olověné antimonáty, stannáty a arsenáty z povrchu roztaveného kovu (antimonový nátěr). Měď a případně obsažený zinek, nikl a kobalt jsou ze surového kovu odstraňovány pomocí šňůry továrního olova. Obsah síry také značně klesá. V závislosti na Parkesově procesu může být stříbro vysráženo z olova přidáním zinku a srážením vznikajících směsných krystalů Zn-Ag („parkovací leptání“), zatímco význam staršího Pattinsonova procesu značně poklesl (viz také příprava) ze stříbra, stříbro). Vizmut může být odstraněn z povrchu olověné taveniny Kroll-Bettertonovým procesem legováním vápníkem a hořčíkem jako bizmutové pěny.

Další čištění může být provedeno elektrolytickým rafinací, ale tento proces je dražší kvůli vysoké energetické náročnosti. Ačkoli olovo je neušlechtilý prvek, má v elektrochemické řadě negativnější standardní potenciál než vodík. To však má vysoké přepětí na elektrodách olova, takže je možné elektrolytické nanášení kovového olova z vodných roztoků, viz rafinace elektrolytického olova.

Rafinované olovo se prodává jako olovo nebo standardizované metalurgické olovo s čistotou 99,9 až 99,97% (např. Eschweiler Raffiné) nebo jako jemné olovo s 99,985 až 99,99% olova (DIN 1719, zastaralé). Podle zamýšleného použití jsou také rozšířena označení, jako je kabel vedení pro slitinu s přibližně 0,04% mědi. Současné normy, jako je DIN EN 12659, již tyto běžné názvy neznají.

Fyzikální vlastnosti

Olovo je základní kov se standardním elektrodovým potenciálem asi -0,13 V. Je však vznešenější než mnoho jiných komoditních kovů, jako je železo, zinek nebo hliník. Je to diamagnetický těžký kov o hustotě 11,3 g / cm3, který krystalizuje krychlovou kubickou stěnu a má tedy kubickou hustou kouli naplněnou vesmírnou skupinou Fm3m (číslo vesmírné skupiny 225). Parametr mřížky pro čistý olovo je 0,4950 nm (ekvivalent 4,95 Å) pro jednotky vzorce 4 na jednotku buňky.

To je základ pro výraznou tažnost kovu a nízkou Mohsovu tvrdost 1,5. Je proto snadné válcovat plechy nebo formovat dráty, ale kvůli jejich nízké tvrdosti jsou jen mírně odolné. Diamantová modifikace, jak je známa z lehčích homologů skupiny 14, se v olovu nevyskytuje. Důvodem je relativistická nestabilita vazby Pb-Pb a nízká tendence být tetravalentní.

Čerstvé vzorky olova mají šedobílou až kovově bílou barvu a vykazují typicky kovový lesk, který díky povrchové oxidaci velmi rychle klesá. Barva se změní na tmavě šedou a matnou. Na papíře zanechává měkký kov (olověnou) šedou čáru. Z tohoto důvodu byl olovo dříve napsáno a namalováno. Název „tužka“ se dodnes zachoval, i když grafit se používá již dlouhou dobu.

Bod tání olova je 327 ° C, jeho teplota varu je 1740-1751 ° C (hodnoty se liší v technické literatuře: 1740 ° C, 1746 ° C, 1751 ° C). Olovo, jako typický kov, vede teplo i elektřinu, ale je to mnohem horší než ostatní kovy (viz elektrická vodivost olova: 4,8 · 106 S / m, Stříbro: 62 · 106 S / m). Pod 7,196 K, olovo nevykazuje žádný elektrický odpor, stává se supravodičem typu I. Rychlost zvuku v olovu je asi 1200 m / s, v literatuře hodnoty rozptylují něco, pravděpodobně kvůli odlišné čistotě nebo zpracování.

Chemické vlastnosti

Ve vzduchu je olovo pasivováno vytvořením vrstvy oxidu olovnatého a tím chráněno proti další oxidaci. Proto čerstvé řezy zpočátku lesknou metalicky, ale rychle začnou tvořit matný povrch. V jemně rozděleném stavu je olovo vysoce hořlavé (pyroforické olovo).

Olovo je také v různých kyselinách nerozpustné pasivací. Olovo je tedy odolné vůči kyselině sírové, kyselině fluorovodíkové a kyselině chlorovodíkové, protože nerozpustné olovnaté soli se tvoří s anionty příslušné kyseliny. Olovo pro určité aplikace má proto v konstrukci chemických přístrojů určitý význam.

Naproti tomu je olovo rozpustné v kyselině dusičné (dusičnan olovnatý (II) je ve vodě rozpustné), horká, koncentrovaná kyselina sírová (tvorba rozpustného komplexu Pb (HSO4) 2), kyselina octová (pouze v přítomnosti vzduchu) a horké alkálie.

Ve vodě, která neobsahuje kyslík, je kovové olovo stabilní. V přítomnosti kyslíku se však rozpouští pomalu, takže unikající potrubí pitné vody může představovat zdravotní riziko. Na druhou stranu, pokud voda obsahuje mnoho iontů hydrogenuhličitanu a síranu, což je obvykle spojeno s vysokou tvrdostí vody, vytvoří se po určité době vrstva základního uhličitanu olovnatého a síranu olovnatého. To chrání vodu před olovem, ale i pak některé olovo před čarami ve vodě.

izotop

Přirozeně se vyskytující olovo je v průměru asi 52,4% izotopu 208Pb, asi 22,1% 207Pb, asi 24,1% 206Pb a asi 1,4% 204Pb. Složení se mírně liší v závislosti na ložisku, takže může být stanovena analýza izotopového složení, vedoucího původu. To je důležité pro historické nálezy z vedení a znalost minulých obchodních vztahů.

První tři izotopy jsou stabilní. 204Pb je prvotní radionuklid. Rozkládá se emitováním alfa záření s poločasem 1,4 · 1017 let (140 quadrillion years) v 200Hg. 208Pb má dvojité magické jádro; je to nejtěžší stabilní nuklid. (Ještě těžší a dlouhotrvající 209Bi je podle posledních měření a rozpadů nestabilní s poločasem rozpadu (1,9 ± 0,2) 1019 let (19 bilionů let)) emitování alfa částic do 205Tl. Jeho velmi pomalý rozpad je způsoben skutečností, že s Z = 83 má pouze jeden proton více než magické protonové číslo 82 a magické neutronové číslo 126, které je velmi podobné dvojitému magickému vedoucímu jádru s 208 jádry).

Stabilní izotopy přirozeně se vyskytujícího olova jsou konečné produkty série rozpadu uranu a thoria: 206Pb je finální nuklid série uranu a radia začínající 238U, 207Pb je konec série uran-aktinium začínající na 235U a 208Pb je konec série Thoria začínající 244Pu nebo 232Th. Tato série rozpadů vede k tomu, že poměr izotopů olova ve vzorku není v průběhu času konstantní, pokud neexistuje výměna materiálu s prostředím. To lze použít pro stanovení věku metodou uran-olovo nebo thorium-olovo, což je vzhledem k dlouhým poločasům izotopů uranu a thoria na rozdíl od radiokarbonové metody vhodné pouze pro datování miliónů let vhodných vzorků. Kromě toho účinek vede k diferencovaným podpisům izotopů v olovu z různých ložisek, které lze použít jako důkaz původu.

Dále, nestabilní izotopy 33 a nestabilní izomery 13 existují od 178Pb do 215Pb, buď uměle vytvořené nebo nalezené v sérii rozpadu uranu nebo thoria, jako je 210Pb v sérii uranu a radia. Nejdlhší z nich žijící izotop je 205Pb s poločasem 153 milionů let.

Verwendung

Největšími vedoucími spotřebiteli jsou USA, Japonsko, Německo a Čínská lidová republika. Spotřeba je silně závislá na ekonomice v automobilovém průmyslu, kde se v jejích akumulátorech používá přibližně 60% světové poptávky. Další 20% se zpracovává v chemickém průmyslu.

radiační odstínění

Díky své vysoké atomové hmotnosti je olovo vhodné v dostatečně silných vrstvách nebo blocích pro stínění proti gama a X-záření; Velmi dobře absorbuje rentgenové a gama záření. Olovo je levnější a snáze zpracovatelné, například jako měkký plech, než dokonce „hustší kovy“ s vyšší hmotností. Proto se obecně používá v radiační ochraně (např. Nukleární medicína, radiologie, radioterapie) pro stínění. Jedním příkladem je olověná zástěra, kterou nosí lékaři a pacienti během rentgenového záření. Olovnaté sklo se také používá pro radiační ochranu.

V nemocničním sektoru, jako technická indikace pro konstrukční zařízení s funkcí stínění, jako jsou stěny, dveře, okna, je vyrovnávání tloušťky elektrody běžné a často se zapisuje, aby se vypočítala účinnost radiační ochrany a radiační expozice.

Olovo je tedy z. B. také se používá pro mřížku proti rozptylu.

Zvláštní aplikací je stínění gama spektrometrů pro přesnou dozimetrii, pro tento přívod s nejnižší možnou vlastní radioaktivitou. Přirozený obsah radioaktivní 210Pb je znepokojivý. Je nižší, čím delší je doba tavení, protože při tavení jsou mateřské nuklidy ze série uran-radium (společník v rudě) odděleny od olova. 210Pb se proto od doby tavení rozpadá s poločasem 22,3 let bez nové emulace. Proto se pro výrobu olova s ​​nízkým zářením pro výrobu takových štítů hledají historické olověné předměty, jako jsou obložení závaží z potopených lodí nebo historické dělové koule. Existují také jiné výzkumné instituce, které potřebují toto staré vedení z podobných důvodů.

Kov

Olovo se používá převážně jako kov nebo slitina. Na rozdíl od předchozích dob, kdy byl olovo jedním z nejdůležitějších a nejpoužívanějších kovů, dnes se člověk snaží nahradit olovo jinými netoxickými prvky nebo slitinami. Avšak vzhledem k důležitým vlastnostem, zejména odolnosti vůči korozi a vysoké hustotě, jakož i snadnosti výroby a zpracování, má v průmyslu stále velký význam. Například prvky podobné nebo dokonce vyšší hustoty jsou buď ještě problematičtější (rtuť, uran) nebo velmi vzácné a drahé (wolfram, zlato, platina).

elektrický

Olověná baterie pro motorová vozidla

Většina olova se dnes používá k ukládání chemické energie ve formě olověných baterií (např. Pro automobily). Autobaterie obsahuje olovo a olovo (IV) oxidovou elektrodu a zředěnou kyselinu sírovou (37%) jako elektrolyt. Ionty Pb2 + vytvořené v elektrochemické reakci tvoří nerozpustný síran olovnatý v kyselině sírové. Dobíjení je možné reverzní reakcí síranu olovnatého na oxid olovnatý a oxid olovnatý. Jednou z výhod olověných baterií je vysoké jmenovité napětí jednoho článku baterie 2,06 Volt.

Inženýrství

Protože olovo má vysokou hustotu, používá se jako hmotnost. Hovorově tedy existuje pro velmi těžké věci termín „těžký olovo“. Jako vyvažovací závaží se mimo jiné používají olověná závaží. Ale to je od 1. Červenec 2003 na nových vozech a od 1. Červenec 2005 zakázán na všech autech (až do 3,5 t); závaží olova byla nahrazena hmotností zinku nebo mědi. Další aplikace využívající vysokou hustotu jsou: olověné šňůry pro utahování záclon a ponořovací závaží pro vyvážení vztlaku potápěčů a vybavení při potápění. Kromě toho se olovo používá jako tlumič vibrací v částech citlivých na vibrace (auto), pro stabilizaci lodí a pro speciální aplikace zvukové izolace.

Apparatebau

Olovo je chemicky velmi rezistentní pasivací a kromě jiného odolává kyselině sírové a bromu. Používá se proto jako ochrana proti korozi při konstrukci zařízení a kontejnerů. Jednou z prvních důležitých aplikací byl proces výroby kyseliny sírové olovem, protože olovo byl jediný známý kov, který odolával parám kyseliny sírové. Ještě dříve byly rostliny a místnosti pro výrobu nitroglycerinu obloženy olovem na podlaze a stěně. Olovo se také široce používá k uzavření kabelů pro ochranu životního prostředí, jako jsou telefonní kabely. Dnes je olovo většinou z plastů, např. Jako PVC byl nahrazen, ale dnes se stále používá v kabelech v rafinériích, protože je necitlivý na uhlovodíky.

stavebnictví

Protože olovo se snadno zpracovává a vylévá, olovo se v minulosti často používalo pro kovové předměty. Mezi nejdůležitější olověné produkty patřily trubky. Kvůli toxicitě sloučenin olova, které mohou být tvořeny z olova (otrava olovem), se však olověné zkumavky nepoužívaly od 1970 let. I přes vytvořenou vrstvu uhličitanu v trubkách se olovo v pitné vodě nadále rozpouští. Zkušenost ukázala, že mezní hodnota příslušného nařízení o pitné vodě již není dodržována již po několika metrech.

Další použití v budově našlo olovo pro spojování kamenů zabudovanými kovovými konzolami nebo kovovými hmoždinkami, jako je například připevnění pantů k prahu kamenných dveří nebo železnému zábradlí na kamenném schodišti. Tato technika je stále hojně používána při restaurování. Například na vrcholu věže v katedrále sv. Štěpána ve Vídni nebo na mostě v Mostaru. Také pro okenní rámy, z. B. do oken středověkého kostela se často používaly olověné tyče. Olovo (válcované olovo) se také používá jako střešní krytina (např. Hlavní kopule Hagia Sophia) nebo pro uzavření střechy (např. Ve slavných „olověných komorách“, bývalém vězení v Benátkách a v Kolíně nad Rýnem), jakož i pro uzavření střešních otvorů. , Také v minulosti byly do olova přidávány barvy a antikorozní barvy, zejména barvy na kovové povrchy. Dokonce i dnes je olovo ve stávajících budovách znečišťující látkou, kterou je třeba brát v úvahu, protože ji lze stále nalézt v mnoha starších prvcích budov a zařízení.

pneumatické ovládací prvky

Zvláštní aplikace olověných trubek byla od konce 19. Století pneumatické ovládání orgánů (pneumatická akce), pneumatická pianina a jako zvláštní a velmi úspěšná aplikace ovládání trenažéru odkazů, prvního rozšířeného leteckého simulátoru. Výhody olověných trubek (levné, stabilní, flexibilní, malé nároky na prostor pro potřebné rozsáhlé svazky trubek, pájitelné, mechanicky snadno zpracovatelné, trvanlivé) byly rozhodující.

vojenská technika

Důležitým zákazníkem pro olovo byl a je armáda. Olovo slouží jako základní materiál pro střely, pro spřádání i pro střelné zbraně. Nasekané olovo bylo vypáleno v takzvané hroznové střele. Důvodem použití olova byla a je na jedné straně vysoká hustota a tedy vysoká penetrace a na druhé straně snadná výroba odlitím. V dnešní době je olovo obvykle obklopeno pláštěm (tedy „plášťem kulky“) vyrobeným ze slitiny mědi (Tombak). Výhodou je především vyšší dosažitelná rychlost střely, při které nemůže být nepotažená olověná střela užita kvůli své měkkosti, a zabránění usazování olova uvnitř hlavně střelné zbraně. K dispozici je však také bezolovnaté střelivo.

oprava tělo

Před příchodem moderních tmelů pro komponenty 2 byly olova nebo slitiny olova a cínu použity k vyplnění míst poškození a opravy karoserií vozidla kvůli jejich nízké teplotě tání. Za tímto účelem byl materiál pájen na poškozenou oblast pájecí hořačkou a tavidlem. Následně bylo místo pískováno jako při plnění. To má výhodu v tom, že olovo, na rozdíl od tmelu, pevné spojení s fólií vstupuje a spojuje se při tepelné expanzi svého podélného rozsahu. Protože výsledné páry a prach jsou toxické, tento proces se dnes sotva používá, s výjimkou restaurování historických vozidel.

celní

Starý zvyk věštců, který Římané používali k pěstování, je odlévání olova, ve kterém kapalné olovo (dnes také legované s cínem) tuhne ve studené vodě. Vyhlídky na budoucnost musí být učiněny na základě náhodných formulářů. Dnes je zvyk stále na Novém roce šťastně praktikován, aby se v nadcházejícím roce dostal (nemusí být nutně vážně) výhled.

voda

Při potápění se pro tárování používají olověné závaží; Přebytek vysoké hustoty (studna 10 g / cm3) ve srovnání s vodou poskytuje kompaktní přítlak, takže potápěč může plavat i v mělké vodě. Použití olova jako váhy také těží z relativně nízké ceny: Na základě cen na světových trzích pro kovy 2013 z července má olovo vynikající poměr cena / hmotnost. Používají se ve formě desek na podrážkách obrněného potápěčského obleku, se závity jako zaoblené bloky na širokém pasu nebo - moderně - jako brokovnice v kapsách kompenzátoru vztlaku. Otevření přezky nebo kapes (dole) umožňuje, aby předřadník v případě potřeby rychle upustil.

Kýlní zátěž plachetních jachet je s výhodou vyrobena z olova. Železný šrot je levnější, ale také méně hustý, což není optimální pro dnešní štíhlé kýly. Kromě hustoty je další výhodou, že olovo nehrdzaví a proto nedegeneruje ani při poškození kapotáže kapotáže.

Alloy komponenta

Olovo se také používá v některých důležitých slitinách. Při legování jiných kovů se mění v závislosti na kovu tvrdost, teplota tání nebo odolnost materiálu vůči korozi. Nejdůležitější slitinou olova je tvrdé olovo, slitina olova a antimonu, která je výrazně tvrdší, a proto mechanicky silnější než čisté olovo. Stopy některých dalších prvků (měď, arsen, cín) jsou obvykle obsaženy v tvrdém olova a také významně ovlivňují tvrdost a pevnost. Hartblei se používá například v přístrojové technice, kde závisí nejen na chemické odolnosti, ale také na stabilitě.

Další olovnatou slitinou je Letternmetall, olovnatá slitina obsahující olovo 60-90, které obsahuje antimon a cín jako další složky. Používá se pro dopisy v klasickém knihtiskovém tisku, ale dnes už nezáleží na hromadné výrobě tištěných materiálů, ale v nejlepším případě pro bibliofilská vydání. Olovo v ložiskách se navíc používá jako tzv. Ložiskový kov.

Olovo hraje roli jako legovaná součást v měkké pájce, která se mimo jiné používá v elektrotechnice. V měkkých pájkách je cín vedle olova nejdůležitější složkou. Používání olova v pájkách bylo kolem 1998 20.000 tun po celém světě. Směrnice EU 2002 / 95 / EG RoHS vylučuje vedení od července 2006 převážně z pájecí techniky. Pro speciální aplikace však existuje řada výjimek.

Olovo je běžná sekundární složka v mosazi. Obsah olova (až do 3%) pomáhá zlepšit obrobitelnost. Také v jiných slitinách, jako je. Jako gunmetal může být olovo zahrnuto jako vedlejší komponenta. Proto je vhodné po delším stání pít první vodu vycházející z mosazných tvarovek kvůli nějakému rozpuštěnému olovu.

bezolovnatý benzín

Produkty a aplikace obsahující olovo jsou buď zcela nahrazeny (jako je tetraethyl olovo v benzínu) nebo je obsah olova omezen limity na hodnotu odpovídající technické nečistotě (např. Cín a pájka). Tyto produkty se často nazývají „bez olova“. Meze existují mimo jiné v právních předpisech týkajících se tzv. RoHS (směrnice 2011 / 65 / EU), která stanoví 1000 ppm (0,1%). Strenger je limit pro balení 100 ppm (směrnice 94 / 62 / EC).

Politická vůle nahradit olovo platí také tam, kde by použití bylo technicky nebo ekonomicky atraktivní z důvodu vlastností, zdravotní riziko je nízké a bylo by možné recyklace s přiměřeným úsilím (např. Olovo jako zastřešení).

olovnaté sklo

Kvůli stínění efektu olova, kužel katodových trubic (tj. „Zadní“ část trubice) pro televizi, počítačové obrazovky atd., Je olovnaté sklo. Olovo absorbuje měkké rentgenové paprsky nevyhnutelně produkované v zkumavkách s katodovými paprsky. Za tímto účelem není olovo dosud bezpečné vyměnit, proto se zde směrnice RoHS neuplatňuje. Díky tomuto stínění se sklo s velmi vysokým obsahem olova také používá v radiologii a v radiační ochraně (například v okenních tabulích). Olověné sklo se navíc používá jako tzv. Olovnatý křišťál díky vysokému indexu lomu pro vysoce kvalitní sklo.

toxicity

Elementární olovo může být absorbováno plícemi, zejména ve formě prachu. Olovo se naopak kůží stěží absorbuje. Proto elementární olovo v kompaktní formě není pro člověka toxické. Kovové olovo vytváří ve vzduchu hustou, slabě rozpustnou ochrannou vrstvu uhličitanu olovnatého. Jedovaté jsou rozpuštěné sloučeniny olova a olovnatý prach, které mohou vstoupit do těla při požití nebo inhalaci. Zvláště toxické jsou organoblesné sloučeniny, např.. Jako tetraethylead, které jsou vysoce lipofilní a rychle se vstřebávají kůží.

Od doby, kdy byly inhalační frakce olova a anorganických sloučenin olova 2006 klasifikovány komisí MAK Deutsche Forschungsgemeinschaft jako karcinogenní:

Olovo arzeničnan a chroman olovnatý v kategorii 1 („Látky, které způsobují rakovinu u lidí a předpokládá se, že přispívají k riziku rakoviny.“ Epidemiologické studie poskytují přiměřený důkaz o souvislosti mezi expozicí člověka a nástupem rakoviny. „)
Olovo a jiné anorganické sloučeniny olova jiné než arzeničitan olovnatý a chroman olovnatý v kategorii 2 („Látky považované za karcinogenní pro člověka, protože se považují za dostatečné výsledky z dlouhodobých studií na zvířatech nebo důkazů ze studií na zvířatech a epidemiologických studií, které přispívají k Riziko rakoviny. “).

Olovo se hromadí v těle, i když přijímá nejmenší množství, která jsou odebírána po delší dobu stabilně, protože je z. B. je uložen v kosti a je vylučován jen velmi pomalu. Olovo může způsobit chronickou intoxikaci, včetně bolestí hlavy, únavy, emace a defektů v krvi, nervovém a svalovém systému. Otrava olovem je zvláště nebezpečná pro děti a těhotné ženy. Může také způsobit poškození ovoce a neschopnost produkce. V extrémních případech může otrava olovem vést k smrti. Toxicita olova je mimo jiné založena na poruše syntézy hemoglobinu. Inhibuje několik enzymů a brání tak začlenění železa do molekuly hemoglobinu. V důsledku toho je narušen přísun kyslíku do buněk těla.

Olověné sklo a olověná glazura nejsou vhodné k jídlu a pití nádob, protože ocet (kyselina) může rozpustit olovo jako ve vodě rozpustný octan olovnatý ze silikátového kompozitu. Když automobilové motory stále běžely na benzín s olovnatým tetraethyl, vegetace poblíž silnic a ve městech byla kontaminována olovem jako oxidový prach. Drsné a zapuštěné povrchy, jako je sběr kolem stonku jablka, jsou pastí na prach.

Znečištění životního prostředí olovem

Vzduch

Znečištění vzduchu olovem je způsobeno hlavně prachem obsahujícím olovo: hlavními zdroji jsou průmysl vyrábějící olovo, spalování uhlí a až do doby před několika lety zejména automobilový provoz spalováním olovnatých paliv v motorech automobilů - reakcí s halogenovanými uhlovodíky přidávanými do benzínu tetraetyl olovnatý přidaný navíc k nižším množstvím chloridu olovnatého a bromidu olovnatého, zejména oxidu olovnatého a oxidu olovnatého. V důsledku zákazu paliv obsahujících olovo se v posledních letech odpovídající znečištění ovzduší výrazně snížilo.

Kontaminace olova prachem olova je v současné době nejvyšší v práci v závodech na výrobu a zpracování olova. I při čištění a odstraňování starých obrazů Mennige pískováním dochází k olovnatému prachu. Vhodným filtrem lze redukovat prach z oxidu olovnatého vznikající při rafinaci olova a spalování uhlí. Dalším zdrojem, který je z hlediska množství zanedbatelný, je spalování domácího odpadu ve spalovnách odpadů.

Sportovci a další střelci jsou vystaveni značnému zatížení způsobenému (těžkými) kovy obsaženými v ohni v čenichu nebo rozbušce, včetně olova, antimonu, mědi a rtuti; [48] může být zajištěno provozováním vhodného odsávacího zařízení na střelnicích a použitím bezolovnatých Střelivo, které má být přijato.

Boden

Dokonce i půdy mohou být kontaminovány olovem. Průměrný obsah olova v kontinentální kůře je 15 mg / kg. Půdy přirozeně obsahují mezi 2 a 60 mg / kg olova; pokud jsou tvořeny z hornin obsahujících olovo, může být obsah výrazně vyšší. Většina kontaminace půd olovem je antropogenní, zdroje jsou rozmanité. Většina vstupu se provádí prostřednictvím olova ze vzduchu, který přichází s deštěm nebo suchým ukládáním v půdě. Pro Německo a rok 2000 byl atmosférický vstup do půdy odhadován na 571 t olova / rok. Dalším zdrojem je kontaminované hnojivo, a to jak minerální hnojivo (136 t Pb / a), zejména amonná sůl, tak hnoj (182 t Pb / a). Ke kontaminaci půd také přispívají splaškové kaly (90 t Pb / a) a kompost (77 t Pb / a). [51] Významný je také vstup střeliva z olověného střelu. Pro kontaminovaná místa, např. Stejně jako v bývalých lokalitách v průmyslech vyrábějících olovo nebo v blízkosti starých olověných kabelů, může mít půda také vysoké zatížení olovem. Ve městě Santo Amaro da Purificação v Brazílii je obzvláště velká diverzifikace olova.

Voda

Znečištění řek a jezer olovem je způsobeno především vyluhováním olova ze znečištěných půd. Uvolňování malého množství olova deštěm z olověných materiálů, jako jsou olověné desky, přispívá ke kontaminaci vod olovem. Na přímém znečištění vod olověným průmyslem a těžbou olova (přinejmenším v Německu) kvůli výstavbě čistíren odpadních vod již téměř nezáleží. Roční vstup olova do vody se v Německu snížil z asi 900 t v roce 1985 na asi 300 t v roce 2000. V Německu limit od 1. Prosinec 2013 10 μg / L (dříve 25 μg / L); základem měření je vzorek představující průměrnou týdenní spotřebu vody spotřebiteli (viz nařízení o pitné vodě).

jídlo

Díky působení olova ze vzduchu, půdy a vody kov vstupuje do potravinového řetězce lidí prostřednictvím hub, rostlin a zvířat. Obzvláště vysoké úrovně kontaminace olovem lze nalézt u různých hub. Na listech rostlin se olovo usazovalo jako prach, což bylo charakteristické pro prostředí silnic s velkým množstvím automobilové dopravy, protože benzin byl stále olovem. Tento prach lze odstranit opatrným omytím. U lovených zvířat mohou být použity další zdroje munice. Olovo se také může změnit z glazur keramických nádob obsahujících olovo na jídlo. U čerstvého ovoce a zeleniny není ve většině případů olovo a kadmium detekovatelné ani jen ve velmi malém množství.

Vodovodní potrubí vyrobené z olověných potrubí může znečistit pitnou vodu. Byly nainstalovány v Německu až do 1970 let. Olověné trubky se stále nacházejí, zejména ve starých budovách v některých oblastech severního a východního Německa. Podle Stiftung Warentest byly úrovně olova vodovodní vody nad současným zákonným limitem pro více než 5% vzorků vody z těchto budov. Totéž platí pro Rakousko a týká se domových přívodních vodovodů a vodovodů v domě, které jsou majetkem vlastníka domu. Z nádobí obsahujícího olovo může být olovo rozpuštěno kyselými potravinami (ovoce, víno, zelenina).

Armatury vodovodního potrubí (uzavírací kohouty, armatury, úhlové ventily, směšovače) jsou obvykle vyrobeny z mosazi nebo z bronzu. Mosaz se přidává pro dobrou obrobitelnost olova 3%, puška obsahuje 4-7%. Zda olovo a jiné ionty těžkých kovů (Cu, Zn, Ni) přecházejí do vody v příslušné míře, závisí na kvalitě vody: tvrdost vody, pH, kyslík, slanost. U 2013 byla mezní hodnota olova v pitné vodě snížena na 0,01 mg / L. V zásadě, po delším stání vody v potrubí, asi přes noc, spuštěním vodního potrubí asi jednu minutu (proplachování) před odstraněním pro účely pitné vody, může být obsah všech iontů migrovaných ze stěny potrubí snížen.

Analytik

Klasické kvalitativní stanovení olova
Důkaz krystalizací

Olovnaté ionty mohou být reprezentovány jako jodid olova (II) v mikroskopické detekční reakci. Vzorek se rozpustí ve zředěné kyselině chlorovodíkové a opatrně se odpaří ke krystalizaci. Zbytek se vyjme kapkou vody a poté krystalem ve vodě rozpustného jodidu, např.. Jako jodid draselný (KI), přidán. Po krátké době se vytvoří mikroskopické, žluté, hexagonální letáky jodidu olova (II).

Kvalitativní důkaz v procesu separace

Protože olovo se po přidání HC1 kvantitativně nesráží jako PbCl2, lze jej detekovat jak ve skupině HC1, tak ve skupině H2S. PbCl2 může být vysrážen přidáním jodidu draselného podle výše uvedené reakce jako žlutý PbI2, stejně jako s K2Cr2O7 jako žlutý olovnatý chromát, PbCrO4.

Po zavedení H2S do vzorku kyseliny chlorovodíkové se vysráží dvojmocné olovo ve formě černého PbS. Toto je detekováno po digesci (NH4) SX a přidání 4 M HNO3 jako PbI2 nebo PbCrO4.

Instrumentální kvantitativní analýza olova

Pro stopovou analýzu olova a jeho derivátů orgánů je k dispozici celá řada metod. V literatuře se však neustále objevují nové a vylepšené metody, také s ohledem na často vyžadovanou předkoncentraci. Problémem, který nelze podceňovat, je zpracování vzorků.
Atomová absorpční spektrometrie (AAS)

Mezi různými technikami AAS poskytuje technologie křemenných trubek a grafitových trubic nejlepší výsledky pro analýzu olova sloučenin olova. Olovo se často převádí na těkavý hydrid olova, PbH4, pomocí NaBH2. Ten se vede do křemenné kyvety a potom se elektricky zahřeje na teplotu vyšší než 900 ° C. Vzorek se atomizuje a absorbance při 283,3 nm se měří pomocí duté katodové lampy. Byl dosažen detekční limit 4,5 ng / ml. AAS také rád používá pro atomizaci vzduchovou acetylenovou baterku (F-AAS) nebo mikrovlnnou indukovanou plazmu (MIP-AAS).

Atomová emisní spektrometrie (AES)

V AES se pro atomizaci prokázala mikrovlnně indukovaná plazma (MIP-AES) a indukčně vázaná argonová plazma (ICP-AES). Detekce se provádí při charakteristických vlnových délkách 283,32 nm a 405,78 nm. Detekční limit 3 pg / g byl stanoven pro trimethyl olovo, (CH3) 0,19Pb + pomocí MIP-AES. [61] ICP-AES poskytuje detekční limit pro olovo v pitné vodě 15,3 ng / ml.

Hmotnostní spektrometrie (MS)

V přírodě se vyskytují čtyři stabilní izotopy při různých rychlostech olova. Pro hmotnostní spektrometrii se často používá izotop 206Pb. S pomocí kvadrupólové MS ICP lze tento izotop moče stanovit s detekčním limitem 4,2 pg / g.

fotometrie

Nejpoužívanější metodou pro fotometrickou detekci olova je tzv. Dithizonová metoda. Dithizon je bidentát, aromatický ligand a vytváří při pH 9-11,5 s ionty Pb2 + červený komplex, jehož absorbance při 520 nm (e = 6,9 104 l / mol · cm) se měří. Vizmut a thalium zasahují do stanovení a měly by být nejprve sráženy nebo extrahovány kvantitativně.

voltametrie

Subtraktivní anodická stripovací voltametrie (SASV) je ideální pro elektrochemické stanovení stop olova. Skutečnému voltametrickému stanovení předchází doba redukčního obohacení na rotující elektrodě z Ag-disku. Následuje skutečné stanovení měřením oxidačního proudu při skenování potenciálního okna od -800 mV do -300 mV. Následně se měření opakuje bez předchozího obohacení a výsledná křivka se odečte od prvního měření. Výška zbývajícího oxidačního píku při -480 mV koreluje s množstvím přítomného olova. Byl stanoven detekční limit olova 50 pM ve vodě.

Ceny olovnatého ingotu

Ceny za olověný šrot

Ceny za olověný koncentrát