Chumbo -...
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Divirta-se com o Clube da Química
www.clubedaquimica.com
Chumbo
Divirta-se com o Clube da Química propõe uma maneira divertida
de ensinar a química usando as palavras cruzadas e jogos como o Soduku,
caça palavras, dominox, etc.
Prof. Dr. Genilson Pereira Santana
contato:[email protected]
Produzido por
Genilson Pereira SantanaDoutor em Físico-Química pela UfmgProfessor da Universidade Federal do Amazonas
Genikele Pereira SantanaGraduanda em Engenharia Civil pela Unileste
Um pouco de história do chumbo
1
O chumbo foi um dos primeiros
metais conhecidos pelo homem.
Existem registros de que o chumbo já
utilizado no ano 6400 aC pelo povoado
neolítico Çatalhöyük (situado na
parte central da atual Turquia). Com
as palavras opheret e molybdos os
hebreus e antigos gregos faziam
r e f e r ê n c i a s a o c h u m b o ,
respectivamente. Esse elemento era
comumente utilizado em toda a
Antiguidade, por exemplo, acredita-
se que ele fazia parte dos Jardins
Suspensos da Babilônia para reter
umidade. A primeira civilização a
explorar extensivamente os depósitos
de chumbo foi o Império Romano no
século V a.C., utilizando as reservas
existentes na Península Ibérica para
variadas apl icações, como a
confecção de objetos (taças e
u t e n s í l i o s ) , f a b r i c a ç ã o d e
tubulações e torneiras, produtos de
beleza e até na correção da acidez do vinho, através da adição de óxido de chumbo, que
conferia à bebida um sabor adocicado. Incorporados ao padrão de vida do império romano,
estima-se que a confecção de produtos baseados no chumbo consumia de 80 mil a 100 mil
toneladas do metal por ano. O chumbo teve também papel crucial durante a Revolução
Industrial. O símbolo de chumbo Pb origina de seu nome latino, plumbum (oriundo das palavras
encanador e encanamento). Termo usado para se referir aos metais suaves de forma mais
geral. Na verdade, chumbo e estanho não eram claramente distinguidos até o século XVI; o
chumbo era referenciado como plumbum nigrum (cabo preto) e estanho como plumbum
candidumor (chumbo brilhante).
Dominox do chumbo
2
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C
C E
T
R
ARGENTINABOLIVIACANADACHUMBOCOBRECOQUEDESINTEGRACAOELEMENTARFERROFLOTACAOFORNOFUDENTEGALENAITALIAMETALICASMEXICOMINERALMINERIOSPERUPRATARADIOATIVARADIOISOTOPOSSERVIASUECIATORIOURANIOZINCO
3
Beethoven e o envenenamento por chumbo
O compositor alemão Ludwing
van Beethoven, considerado
um dos compositores mais
talentosos de todos os
tempos, morreu em 1827
inexplicavelmente, aos 57
anos de idade vítima de
doença hepática. Uma das
suspeitas sobre sua morte é a
exposição aos efeitos tóxicos
do chumbo. O diagnóstico da
doença ficou estabelecido a
partir de dores abdominal
g r a v e , d e p r e s s ã o e
i r r i t a b i l i d a d e , t o d o s
sintomas de intoxicação por chumbo. Esse metal tóxico era dissolvido da
tubulação de água feita de chumbo. Outra hipótese para a contaminação por
chumbo é por meio de recipientes de cerâmica que acondicionavam vinho. A
conclusão é do Centro de Estudos Beethovianos da Universidade da Califórnia,
nos Estados Unidos. Na década de 1990, uma análise do cabelo do músico
revelou indícios de contaminação por chumbo. O estudo descobriu
concentrações de chumbo mais de 100 vezes superiores à quantidade
encontrada em cabelo humano saudável. Os exames em fragmentos do
crânigo do compositor provam que a contaminação se deu por pelo menos 20
anos.
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C A E Z S O C I X O T E I B E D
O vinho pode ter derrubado um império
4
Ao contrário dos dias atuais, o
vinho foi responsável por
tragédias na humanidade.
Por ignorância, no Império
Romano era comum a
ingestão de al imentos,
especialmente de vinhos
contaminados por chumbo.
Essa contaminação era
muito comum na aristocracia
a m a n t e d e v i n h o . A
c o n t a m i n a ç ã o e r a
consequência da fervura
lenta do vinho em recipientes
feitos ou revestidos com
chumbo. Durante a fervura
ocorre a formação do acetato
de chumbo (o "açúcar do
chumbo") que ajuda na
preservação inibindo a ação do
crescimento de microrganismos, além de quebrar a acidez do vinho. Após a
fervura era formado um xarope espesso, doce, com forte aroma e cor acentuada
denominado "sapa" ou defrutum ou, ainda, caroenum. Os romanos
costumavam também preservar seus alimentos, principalmente frutas, com o
defrutum. Esse fato levou a hipótese de que o saturnismo tenha sido uma das
prováveis causas da queda do Império Romano. Evidências históricas mostram
que a maioria dos imperadores romanos entre 30 A.C. e 220 D.C tinham
sintomas de intoxicação crônica por chumbo. A contaminação coletiva por
chumbo em vinho ocorreu na França no final do século XIII. Na província de
Poitou ocorreu uma contaminação por chumbo no vinho conhecida como Colica
Pictonum, A contaminação por causa do tratamento dos vinhos com litargírio
(óxido de Pb), substância usada para adocicar e mascarar a acidez. Dessa
forma, os vinhos ficavam parecidos com os vinhos do Vale do Loire, mais caros
e melhores. Na Inglaterra, a classe nobre dos séculos XVIII e XIX foi também
contaminada por causa do consumo de vinhos fortificados importados do Porto.
5
As aplicações do chumbo
O interesse pelo chumbo ao longo da história e até os dias atuais deve-se às suas propriedades: boa maleabilidade, baixo p o n t o d e f u s ã o , resistência à corrosão, alta densidade, opacidade aos raios X e gama e estabilidade química no ambiente. Tais propriedades permitem seu uso em variadas tecnologias, como a fabricação de lâminas ou canos de alta flexibilidade e resistência, e m s o l d a s e r e v e s t i m e n t o s n a indústria automotiva, em placas protetoras contra radiações ionizantes em l i g a s m e t á l i c a s ,
revestimento de cabos, tintas, pigmentos e aditivos plásticos. Os seus compostos também possuem diversas atividades. Destacam-se acetato de chumbo, brometo de chumbo, cromato de chumbo, iodeto de chumbo, nitrato de chumbo sulfato de chumbo, óxido de chumbo usados como inseticida, impermeabilizante, verniz, pigmento, aditivo de plástico, catalisador de fotopolimerização, pigmento de tintas, borracha, plástico, cerâmica; ligas metálicas, tintas para impressão, fotografia, fixador em corantes, sensibilizador para fotografia, explosivos, baterias e acumuladores, cerâmicas, esmaltes, tintas, vernizes.
O perigo de fabricas de bateria
6
A Organização Mundial da
Saúde (OMS) estima que cerca de
800.000 crianças foram afetadas
pela exposição ao chumbo a cada
ano, sendo que 34% são crianças
chinesas. Um caso típico de
contaminação é do
hiperatividade. Um incidente semelhante foi
relatado na província de Guangdong no sul da
China. As informações revelam que pelo menos 25
crianças que viviam nas proximidades de uma
fábrica de baterias estavam com níveis de chumbo
em excesso em seus sangues.
condado
Huaining localizado na província de
Anhui da China. O governo
chinês teve que fechar uma
fábrica de baterias por causa do
número de contaminação por chumbo. A decisão foi tomada após constatar a
contaminação por chumbo no município de Gao. A agência de Notícias Xinhua
informou que um departamento de saúde Anhui tinha examinado 280 crianças,
das quais 23 foram hospitalizadas com sintomas de envenenamento por
chumbo, incluindo bebês de nove meses e jovens de 16 anos de idade. A fonte
poluidora era também a fábrica de bateria Borui Battery Co Ltda não possui
licenciada para funcionar. Huang Han foi um dos primeiros caso a ser
diagnosticado com níveis tóxicos de chumbo em seu sangue. Huang Han
apresentava s intomas de irr itação e
Chumbo e os aquedutos
7
O chumbo, um abundante
subproduto do ant igo
processo de fundição de
prata, foi produzido no
Império Romano, com um
pico de produção estimada
de 80.000 toneladas por
ano. Essa produção é
jus t i f i cada porque os
r omano s c on s t r u í r am
numerosos aquedutos para
levar água de fontes
distantes em suas cidades e
vilas, fornecendo banhos
p ú b l i c o s , l a t r i n a s ,
chafarizes e residências
privadas. As águas residuais
e r a m r e m o v i d a s p o r
complexos sistemas de esgoto e lançado em corpos de água próximos,
mantendo as cidades limpas e livres de efluentes. Aquedutos também
forneciam água para as operações de mineração, trituração, fazendas e
jardins. Primeiro aqueduto de Roma fornecia água de uma fonte localizada no
mercado de gado da cidade. No terceiro século dC, a cidade teve onze
aquedutos, sustentando uma população de mais de um milhão. Apesar do uso
comum de canos de chumbo, os romanos raramente eram envenenados. Ao
contrário de outras partes do mundo, a tubulação dos aquedutos romanos
raramente causava intoxicação por chumbo Na verdade a água dos romanos
continha uma camada de cálcio que formavam uma camada protetora que
impedia o contato da água com o chumbo.
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Dominox chumbo
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ABORTOAMOLECIMENTOCABELOCEFALEIACHUMBOCORESDENTESDEPOSITOSDORESEXPOSIÇAOFIOFISICOFORTEGASESINTOXICAÇÃOORAISPILHASPRATARENALRINSSERESSINTOMASSOLDATINTASULCERASUNHASUSO
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Bateria de chumbo
O acumulador de chumbo,
também conhecido como
bateria chumbo-ácida, foi
inventado pelo francês Gastón
Plante em1859. É uma
a s s o c i a ç ã o d e p i l h a s ,
chamadas de elementos, na
linguagem da indústria de
baterias, ligadas em série. A
tensão elétrica de cada pilha é
de aproximadamente 2 volts.
Uma bateria de pilhas, que é a
mais comum nos carros
modernos, fornece uma
tensão elétrica de 12V.
Associações ainda menores são
usadas em tratores, aviões e
em instalações fixas, como
centrais telefônicas e aparelhos
de PABX. A bateria de chumbo-
ácido é constituída de dois eletrodos; um de chumbo esponjoso e o outro de dióxido de
chumbo em pó, ambos mergulhados em uma solução de ácido sulfúrico dentro de uma
malha de liga chumbo-antimônio. Esta liga é mais resistente à corrosão que o chumbo
puro. Quando o circuito externo é fechado, conectando eletricamente os terminais, a
bateria entra em funcionamento (descarga), ocorrendo a semi-reação de oxidação no
chumbo e a de redução no dióxido de chumbo. No acumulador, o chumbo é o ânodo
enquanto que o dióxido de chumbo é o cátodo. Quando está descarregado, o acumulador
tem placas de sulfato de chumbo e o eletrólito diluído. Já quando está carregado, possui
placas de chumbo e óxido de chumbo, imersas em ácido sulfúrico aquoso. Durante o
funcionamento normal de um automóvel, a bateria fornece eletricidade para dar partida;
para acender os faróis; ligar o rádio, limpador de para-brisa, luzes de direção, buzina,
etc. e recebe energia do gerador para se recarregar
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O chumbo na gasolina
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Tetraetilchumbo ou
chumbo tetraetila é
u m a d i t i v o p a r a
gasolina (Pb(C H ) ) 2 5 4
usado para elevar a
o c t a n a g e m d a
g a s o l i n a . E s s e
c o m p o s t o l i b e r a
partículas de chumbo
que é tóxico. Por causa
desse problema, o
tetraetilchumbo foi
p r o i b i d o d e s e r
adicionado à gasolina
usada em automóveis
no Brasil e União
E u r o p e i a .
Alternativamente, uma
pequena quantidade de
álcool anidro é adicionada à gasolina brasileira. Infelizmente, o
tetraetilchumbo é ainda o único aditivo que é viável economicamente pois ele alcança um índice de octanagem maior que 100.Ele é um exemplo
de composto organo-metálico que contém um ou mais grupos
orgânicos ligados a um metal. O processo de melhoria da combustão
da gasolina pela octanagem depende dos grupos etilas presentes na
molécula de tetraetil-chumbo. Na câmara quente do motor de
combustão interna, as ligações entre carbono e chumbo são destruídas
liberando os grupos etilas e o chumbo. Os grupos etilas promovem a
queima suave da gasolina, enquanto o chumbo envenena tanto pessoas
quanto os catalisadores dos carros.
Saturnismo: intoxicação por chumbo
11
O saturnismo é o termo
conferido à doença causada
pela intoxicação por chumbo.
Esse termo se refere ao deus
romano Saturno. A população
da Roma antiga acreditava que
o chumbo, considerado por eles
o metal mais antigo, foi um
presente de Saturno. A primeira
d e s c r i ç ã o m o d e r n a d o
saturnismo foi feita em 1839
por Tanqurel. Existem duas
vias pelas quais o chumbo pode
entrar no organismo e causar o
saturnismo: Respiratória que
é a mais comum em ambientes
d e t r a b a l h o o n d e o s
empregados ficam expostos a
vapores de óxido de chumbo e
Digestiva: via mais comum.
Após a absorção do chumbo, este alcança a corrente sanguínea, sendo, então,
distribuído primeiramente para os tecidos moles, especialmente no epitélio dos túbulos
renais e fígado, com parte sendo excretada juntamente com a bile; uma segunda é
armazenada, enquanto uma terceira penetra na circulação na forma de fosfato de
chumbo. Posteriormente, este último será redistribuído para o organismo, sofrendo
deposição nos ossos, dentes e cabelo. Este metal também apresenta a capacidade de
transpor a barreira placentária, tornando os níveis sanguíneos de chumbo do feto iguais
aos da mãe. As manifestações clínicas ocorridas nos adultos são: mudança de
personalidade, presença de dores de cabeça, sabor metálico na boca, perda de
apetite e incômodos abdominais que culminam em vômitos e prisão de vente. Nessa
faixa etária, a lesão cerebral é pouco comum.
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Ocorrência natural de chumbo
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O chumbo raramente é encontrado no seu estado elementar. O mineral de chumbo mais comum é o sulfeto denominado de galena (com 86,6% deste metal). Outros minerais de importância comercial são o carbonato (cerusita) e o sulfato (anglesita), que são
mais raros. Geralmente é encontrado com minerais de zinco, prata e, em maior abundância, de cobre. Também é encontrado chumbo em vários minerais de urânio e de tório, já que vem diretamente da desintegração radioativa destes radioisótopos. Os minerais comerciais podem conter pouco chumbo (3%), porém o mais comum é em torno de 10%. Os minerais são concentrados até alcançarem um conteúdo de 40% ou mais de chumbo antes de serem fundidos. Através da ustulação do minério de chumbo, galena, obtém-se como produto o óxido de chumbo que, num alto forno, é reduzido com a utilização de coque, fundente e óxido de ferro. O chumbo bruto obtido é separado da escória por flotação. A seguir, é refinado para a retirada das impurezas metálicas, que pode ser por destilação. Desta forma pode-se obter chumbo com uma pureza elevada (99,99%). Os principais depósitos de minérios de chumbo estão localizados nos Estados Unidos, Austrália, Canadá, Peru, México, Bolívia, Argentina, África do Sul, Zâmbia, Espanha, Suécia, Alemanha, Itália e Sérvia, sendo os principais produtores os Estados Unidos, Austrália, Canadá, Peru e México
Ç
13
Gênios vítmas do chumbo
Cândido Portinari Francisco Goya
Ludwig van Beethoven
Vicente van Gogh
Saturnismo: alguns efeitos
A reciclagem do chumbo da bateria
14
Os métodos de reciclagem de
chumbo convenc iona is
u t i l i z a m p r o c e s s o s
pirometalúrgicos em fornos
tipos cuba, revérberos,
rotativos ou outros tipos de
fornos elétricos. As baterias
de automóveis, motos,
caminhões entre outras são
responsáveis pelo fornecido
de matéria-prima para a
indústria da reciclagem do
chumbo secundário. Chama a
atenção de que a grade das
baterias contém mais de 90%
de chumbo metálico cuja
recuperação é feita pela
f u s ã o . O u t r o d a d o
interessante é que mais de
70% da produção mundial de chumbo é consumida na manufatura de baterias de
chumbo. Como o alumínio, o chumbo pode ser reciclado seguidas vezes desde que
seja utilizada uma tecnologia apropriada. Em termos mundiais, a reciclagem de
chumbo chega a aproximadamente 60%. Dentre os quais, as baterias automotivas
representam a cerca de 95%; no Brasil a reciclagem está entre 70% e 80%.
Infelizmente, as indústrias da reciclagem de chumbo são potencialmente poluidoras.
As fontes de poluição são o ácido das baterias e dos metais nele contido. Durante o
processo de reciclagem ocorre a emissão de gases e particulados e a produção de
escória. Cerca de 25% da produção de chumbo reciclado é de borras metálicas. Para a
reciclagem ser ambientalmente correta é necessário usar métodos, como
neutralização do ácido e recuperação do chumbo nele contido; emprego de filtro para
retenção de gases e particulados; tratamento de neutralização da escória; deposição
da escória em aterro adequado; monitoramento das emissões de gases e
particulados no meio ambiente; monitoramento das condições do solo e das águas
subterrâneas e exames médicos periódicos dos funcionários.
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Jogo dos 7 erros
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D E U S O X I D O E L I B
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V R O N I N T N A S P
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S N O R I M U A
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B S C A E S N O
M O O R R T S I R
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C G T B E B O C A
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F A C A B E L O
D E N T E S T A N Q U R E L
I N T O X I C A C A O A M O R
14
A C I D O
H B
P I R O M E T A L U R G I C O S
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L F I L T R O N R A
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G Ç S O
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A L U M I N I O
12
R A D I O I S O T O P O S
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C H U M B O O X I D O U A
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R M I N E R A I S U F B
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S E S C O R I A T N
I U R A N I O F E R R O A
T O R I O C O B R E T
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G A L E N A F O R N O S
S U L F A T O Z I N C O