Lead

Chumbo (símbolo Pb, do latim plumbum) é um elemento químico de número atômico 82. É um metal pesado, mais denso que a maioria dos materiais comuns, e é macio, maleável e derrete a uma temperatura relativamente baixa. Quando cortado ou derretido recentemente, tem uma aparência brilhante e prateada com um tom azulado, mas rapidamente adquire uma cor cinza opaca ao ser exposto ao ar. O chumbo possui o maior número atômico entre todos os elementos estáveis, e três de seus isótopos naturais são os produtos finais das principais séries de decaimento radioativo envolvendo elementos mais pesados. Como um metal de pós-transição, o chumbo é relativamente pouco reativo. Sua natureza metálica fraca se manifesta em seu comportamento anfótero — o chumbo e seus óxidos reagem tanto com ácidos quanto com bases — e ele tende a formar ligações covalentes. Os compostos de chumbo ocorrem mais frequentemente no estado de oxidação +2, em vez do estado +4 comum entre elementos mais leves do grupo do carbono, exceto em compostos organometálicos de chumbo. Assim como os membros mais leves do grupo, o chumbo pode se ligar a si mesmo, formando cadeias e estruturas poliédricas. Por ser fácil de extrair de seus minérios, o chumbo era conhecido por povos pré-históricos do Oriente Próximo. Seu principal minério, a galena, frequentemente contém prata, e o desejo por prata impulsionou a mineração e o uso generalizado do chumbo na Roma Antiga. Após a queda de Roma, a produção de chumbo declinou e não se recuperou até a Revolução Industrial. O chumbo foi crucial para a imprensa, pois os tipos móveis podiam ser facilmente fundidos a partir de ligas de chumbo. Em 2022, a produção anual global foi de cerca de doze milhões de toneladas, aproximadamente dois terços provenientes de reciclagem. A alta densidade, o baixo ponto de fusão, a ductilidade e a resistência à oxidação do chumbo o tornam útil. Essas características, juntamente com sua relativa abundância e baixo custo, levaram ao seu uso extensivo na construção civil, encanamentos, baterias, balas, chumbo de caça, pesos, soldas, estanho, ligas fusíveis, tintas de chumbo, gasolina com chumbo e blindagem contra radiação. O chumbo é uma neurotoxina que se acumula em tecidos moles e ossos. Ele danifica o sistema nervoso, interfere em enzimas biológicas e pode causar distúrbios neurológicos que variam de problemas comportamentais a danos cerebrais, além de afetar os sistemas cardiovascular e renal. Sua toxicidade foi observada por escritores da Grécia e Roma Antigas, mas só foi amplamente reconhecida na Europa no final do século XIX. Propriedades físicas Atômico Um átomo de chumbo tem 82 elétrons, dispostos como [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p². A energia combinada necessária para remover seus dois elétrons 6p (primeira e segunda energias de ionização) é semelhante à do estanho, o elemento diretamente acima dele no grupo do carbono. Isso é incomum porque as energias de ionização geralmente diminuem ao longo de um grupo à medida que os elétrons externos se afastam do núcleo e são mais blindados. No entanto, a soma das primeiras quatro energias de ionização do chumbo é maior que a do estanho, contrariando as tendências periódicas. Essa anomalia vem de efeitos relativísticos, que se tornam significativos em átomos pesados. Esses efeitos contraem os orbitais s e p, dando aos elétrons 6s do chumbo energias de ligação mais fortes que seus elétrons 5s. Isso leva ao efeito do par inerte, onde os elétrons 6s têm menos probabilidade de se ligar, estabilizando o estado de oxidação +2 e causando distâncias excepcionalmente longas entre átomos vizinhos no chumbo cristalino. Elementos mais leves do grupo do carbono formam alótropos estáveis ou metaestáveis com uma estrutura cúbica de diamante tetraedricamente coordenada e ligada covalentemente. Nesses elementos, os níveis de energia dos orbitais s e p são próximos o suficiente para se misturar em quatro orbitais híbridos sp³. No chumbo, o efeito do par inerte aumenta a separação entre os orbitais s e p tanto que a energia ganha com a hibridização não consegue superar a lacuna. Em vez de um arranjo cúbico de diamante, o chumbo forma ligações metálicas onde apenas os elétrons p são deslocalizados e compartilhados entre íons Pb²⁺. Como resultado, o chumbo adota uma estrutura cúbica de face centrada, como os metais divalentes cálcio e estrôncio. Em massa O chumbo puro tem uma aparência cinza brilhante com um leve tom azul. Ele mancha em ar úmido, desenvolvendo uma superfície opaca cuja cor depende das condições. O chumbo é caracterizado por alta densidade, maleabilidade, ductilidade e resistência à corrosão devido à passivação. Sua estrutura cúbica de face centrada compacta e alta massa atômica conferem ao chumbo uma densidade de 11,34 g/cm³, maior que metais comuns como ferro (7,87 g/cm³), cobre (8,93 g/cm³) e zinco (7,14 g/cm³). Essa alta densidade é a origem da expressão "ir como um balão de chumbo". Alguns metais mais raros são mais densos: tungstênio e ouro têm ambos 19,3 g/cm³, enquanto o ósmio — o metal mais denso conhecido — tem 22,59 g/cm³, quase o dobro da densidade do chumbo. O chumbo é macio, com dureza Mohs de 1,5, e pode ser riscado com uma unha. É muito maleável e moderadamente dúctil. Seu módulo de compressibilidade — uma medida de resistência à compressão — é de 45,8 GPa, em comparação com 75,2 GPa para o alumínio, 137,8 GPa para o cobre e 160–169 GPa para o aço doce. A resistência à tração do chumbo é baixa, de 12–17 MPa (cerca de seis vezes menor que a do alumínio, dez vezes menor que a do cobre e quinze vezes menor que a do aço doce). Sua resistência pode ser aumentada pela liga com pequenas quantidades de cobre ou antimônio. O chumbo derrete a 327,5 °C (621,5 °F), um ponto de fusão relativamente baixo em comparação com a maioria dos metais, e ferve a 1749 °C (3180 °F), o mais baixo entre os elementos do grupo do carbono. Sua resistividade elétrica a 20 °C é de 192 nanoohm-metros, quase dez vezes maior que a de bons condutores como cobre (15,43 nΩ·m), ouro (20,51 nΩ·m) e alumínio (24,15 nΩ·m). O chumbo se torna um supercondutor abaixo de 7,19 K, a temperatura crítica mais alta entre os supercondutores tipo I e a terceira mais alta entre os supercondutores elementares. O chumbo natural consiste em quatro isótopos estáveis.