Ołów (Pb, ) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 82. Należy do metali ciężkich, jest miękki i kowalny, ma też względnie niską temperaturę topnienia. Świeżo cięty jest białawo-niebieski, na powietrzu matowieje do matowej szarości. Ma najwyższą liczbę atomową ze wszystkich stabilnych pierwiastków, kończy trzy szeregi rozpadu cięższych pierwiastków promieniotwórczych.
Jest względnie niereaktywnym metalem grup głównych. Jego słaby metaliczny charakter ilustrują właściwości amfoteryczne; ołów i tlenki ołowiu reagują z kwasami i zasadami, ma on tendencję do tworzenia wiązań kowalencyjnych. Związki chemiczne zazwyczaj zawierają ołów na stopniu utlenienia raczej +2 niżeli +4, częstszym u lżejszych przedstawicieli węglowców. Wyjątki ograniczają się głównie do związków organicznych. Może tworzyć łańcuchy, pierścienie i struktury wielościenne.
Ołów łatwo otrzymać z rudy, wiedziano o tym już w prehistorycznej Azji Zachodniej. Główna ruda ołowiu, galena, często zawiera srebro, zainteresowanie którym pomogło zapoczątkować szeroko rozpowszechnione wydobycie i użytkowanie ołowiu w Starożytnym Rzymie. Produkcja ołowiu spadła po upadku Cesarstwa, nie osiągając porównywalnych poziomów aż do rewolucji przemysłowej. W 2014 globalna roczna produkcja wyniosła około 10 milionów ton, z czego ponad połowa pochodziła z recyklingu. Wysoka gęstość ołowiu, niska temperatura topnienia, przewodność i względnie mała podatność na utlenianie stanowią o jego użyteczności. Cechy te, w połączeniu z jego względną obfitością i niskimi kosztami, skutkowały jego powszechnym użyciem w budowlach, hydraulice, bateriach, nabojach i śrucie, wagach, lutownictwie, pewterze i innych stopach, białych farbach, benzynie i osłonach przed promieniowaniem.
Pod koniec XIX wieku odkryto zatrucie ołowiem. Od tego czasu ołów wycofano z wielu zastosowań. Ołów jest neurotoksyną, akumuluje się w tkankach miękkich i kościach, uszkadza układ nerwowy i krew. Szczególnie szkodzi dzieciom: nawet w przypadku znormalizowanego w wyniku leczenia stężenia we krwi może dojść do trwałego uszkodzenia mózgu.
Właściwości fizyczne Atomowe Atom ołowiu liczy 82 elektrony o konfiguracji [Xe]4f145d106s26p2. Połączone pierwsza i druga energia jonizacji – całkowita energia potrzebna do usunięcia dwóch elektronów z orbitalu 6p – leży blisko analogicznej wartości dla cyny, węglowca leżącego w układzie okresowym pierwiastków nad ołowiem. Nie jest to częste zjawisko, zazwyczaj energia jonizacji spada wraz ze schodzeniem w dół danej grupy, kiedy to zewnętrzne elektrony kolejnych pierwiastków leżą coraz dalej od jądra atomowego i są coraz bardziej ekranowane przez bliższe orbitale. Podobieństwo energii jonizacji spowodowane jest kontrakcją lantanowców – spadkiem promienia atomu od lantanu (o liczbie atomowej 57) do lutetu (71) – i względnie małymi promieniami pierwiastków po hafnie (72). Wynika to ze słabego ekranowania jądra przez elektrony 4f lantanowców. Dodane pierwsze cztery energie jonizacji ołowiu przekraczają rzeczoną wartość dla cyny, co stoi w sprzeczności do przewidywań na podstawie układu okresowego. Do tego efektu przyczyniają się efekty relatywistyczne, odgrywające znaczniejszą rolę w cięższych pierwiastkach. Około 10% kontrakcji lantanowców przypisano takim właśnie efektom. Należy do nich inert pair effect: elektrony 6s ołowiu niechętnie tworzą wiązania chemiczne, co czyni odległości pomiędzy najbliższymi sobie atomami w sieci krystalicznej niezwykle długimi.
Lżejsi od ołowiu członkowie jego grupy tworzą stabilne bądź metastabilne odmiany alotropowe o tetraedrycznej powiązanej kowalencyjnie strukturze przestrzennej diamentu. Poziomy energetyczne ich zewnętrznych orbitali s i p leżą wystarczająco blisko, by umożliwić hybrydyzację do orbitali sp³. W przypadku ołowiu inert pair effect zwiększa rozdział między orbitalami s i p. Przerwa między nimi nie może zostać przezwyciężona przez energię, która wydzieli się przez tworzenie dodatkowych wiązań dzięki hybrydyzacji. Raczej niż przestrzenna struktura diamentu, w ołowiu wytwarzają się wiązania metaliczne, w których jedynie zdelokalizowane elektrony p są dzielone między jonami Pb2+. W efekcie ołów przyjmuje układ regularny, jak podobnej wielkości atomy dwuwartościowych metali wapń czy stront. Tetraedryczna forma alotropowa cyny zwie się cyną α lub szarą i jest stabilna jedynie w temperaturze ≤ 13,2 °C. Powyżej tej wartości stabilną jest forma β, biała cyna o zniekształconej strukturze układu regularnego, którą można wyprowadzić poprzez zgniecenie czworościanu cyny szarej wzdłuż osi sześciennych. Cyna biała ma efektywnie strukturę pośrednią między tetraedryczną strukturą cyny szarej i regularną strukturą ołowiu, zgodnie z ogólnym trendem zwiększania się własności metalicznych w dół grupy. Kwazikrystaliczna cienkowarstwowa forma alotropowa ołowiu o symetrii pentagonalnej odkryta została w 2013. Uzyskano ją przez odkładanie atomów ołowiu na powierzchni ikozaedrycznego kwazikryształu srebra, indu i iterbu. Nie odnotowano przewodnictwa tej postaci.
Makroskopowe Czysty ołów jest jasno-srebrny z nutą niebieskiego. W kontakcie z wilgotnym powietrzem matowieje, przyjmując matową barwę o odcieniu zależnym od warunków. Charakterystyczne cechy ołowiu obejmują wysoką gęstość, kowalność i małą podatność na korozję z powodu pasywacji.
thumb|left|Grudka ołowiu po kondensacji ze stanu płynnego Ciasno upakowana regularna struktura i wysoka masa atomowa stanowią o gęstości ołowiu wynoszącej 11,34 g/cm³, przekraczającej gęstość popularnych metali, takich jak żelazo (7,87 g/cm³), miedź (8,93 g/cm³) i cynk (7,14 g/cm³). Gęstość ta stała się źródłem anglojęzycznego idiomu to go over like a lead balloon, w wersji brytyjskiej to go down like a lead balloon (spadać jak ołowiany balon). Gęstsze są niektóre rzadsze metale: wolfram i złoto osiągają 19,3 g/cm³, a osm – najgęstszy z metali o znanej gęstości – 22,59 g/cm³, prawie 2 razy tyle, co ołów.
Jest to miękki metal, któremu przypisuje się twardość w skali Mohsa 1,5. Można zarysować go paznokciem. Jest dość kowalny i nieco elastyczny (kowalność oznacza łatwość deformacji przy ściskaniu, elastyczność natomiast przy rozciąganiu). Współczynnik sprężystości objętościowej, miara łatwości kompresji, wynosi dla ołowiu 45,8 GPa. Dla porównania dla glinu jest on równy 75,2 GPa, dla miedzi 137,8 GPa, a dla stali niskowęglowej 160–169 GPa. Wytrzymałość na rozciąganie przy 12–17 MPa jest niska (sześciokrotnie mniejsza od aluminiowej, dziesięciokrotnie od miedziowej, a 15 razy od wytrzymałości stali niskowęglowej). Można go wzmocnić, dodając niewielką ilość miedzi bądź antymonu.
Temperatura topnienia ołowiu wynosi 327,5 °C, co w porównaniu z wieloma innymi metalami czyni ją wielce niską. Mokry palec wkładano do roztopionego ołowiu bez oparzenia. Temperatura wrzenia wartości 1749 °C jest najniższa wśród węglowców. Oporność elektryczna w 20 °C to 192 nanoomometr, prawie rząd wielkości więcej, iż u innych metali przemysłowych (miedź ma 15,43 nΩm; złoto 20,51 nΩm, a glin 24,15 nΩm). Ołów zyskuje zdolności nadprzewodnika w temperaturach niższych od 7,19 K, jest to najwyższa temperatura krytyczna wszystkich nadprzewodników typu I i trzecia wśród nadprzewodników pierwiastkowych.
Izotopy Naturalny ołów składa się z czterech stabilnych izotopów o liczbach masowych 204, 206, 207 i 208 oraz śladowych ilości pięciu izotopów o krótkim okresie półtrwania. Wysoka liczba izotopów zgadza się z parzystą liczbą atomową ołowiu (parzysta liczba protonów lub neutronów zwiększa stabilność jądra, żaden pierwiastek o nieparzystej liczbie atomowej nie posiada więcej niż dwa stabilne izotopy, te o parzystych liczbach mają zaś wiele stabilnych izotopów, np. cyna o liczbie atomowej 50 posiada ich najwięcej, aż 10). Ołów ma magiczną liczbę protonów (82), dla której model powłokowy jądra atomowego trafnie przewiduje szczególną stabilność jądra. Izotop 208 ma 126 neutronów, co może wyjaśniać, czemu jest niezwykle stabilny.
Ze swą wysoką liczbą atomową, ołów jest najcięższym pierwiastkiem, którego naturalne izotopy uznaje się za stabilne. Izotop 208 ma najcięższe stabilne jądro. Tytuł ten poprzednio przysługiwał bizmutowi o liczbie atomowej 83, nim wykryto powolny rozpad jego jedynego uznawanego za stabilny izotopu 209 w 2003. Określony eksperymentalnie okres połowicznego zaniku wyniósł 1,9 lat. Kilogram naturalnego bizmutu miałby więc aktywność szacunkowo 0,003 bekereli (rozpadów na s), podczas gdy aktywność naturalnego promieniowania w ciele ludzkim wynosi około 65 Bq/kg. 4 stabilne izotopy ołowiu mogą teoretycznie przechodzić rozpad alfa do izotopów rtęci z uwolnieniem energii, jednak dotychczas przemian takich nie zaobserwowano. Przewidywane okresy półtrwania mieszczą się w zakresie od 1035 do 10189 lat.
Trzy ze stabilnych izotopów leżą w trzech z czterech głównych łańcuchach rozpadów promieniotwórczych: 206, 207 i 208 są izotopami kończącymi rozpad uranu 238, uranu 235 i toru 232. Łańcuchy te nazywa się serią uranową, aktynową i torową. Stężenie izotopów w skałach naturalnych zależy w dużym stopniu od obecności wspomnianych izotopów uranu i toru. Przykładowo względna obfitość ołowiu 208 może sięgać od 52% w zwykłych próbkach do 90% w rudach toru. Z tej przyczyny standardowa masa atomowa ołowiu podawana jest z tylko jednym miejscem po przecinku. Z biegiem czasu iloczyn ilości izotopów 206 i 207 w stosunku do 204 narasta, jako że dwa pierwsze są uzupełniane przez rozpad radioaktywny cięższych pierwiastków, w przeciwieństwie do ołowiu 204. Pozwala to na datowanie metodą ołów-ołów. Gdy uran rozpada się do ołowiu, względna ilość tego ostatniego rośnie. Stanowi to z kolei podstawę metody datowania uran-ołów.
thumb|left|Meteoryt Holsinger, największy kawał meteorytu Canyon Diablo. Datowanie metodą uran-ołów i ołów-ołów pozwolił na dokładniejsze określenie wieku Ziemi na 4,55 miliarda ± 70 milionów lat Poza stabilnymi izotopami, z których składa się prawie cały występujący naturalnie ołów, istnieją również śladowe ilości kilku izotopów promieniotwórczych. Należy do nich ołów 210; chociaż jego okres półtrwania wynosi jedynie 22,3 roku, niewielkie jego ilości występują w naturze, gdyż powstaje on w długiej serii rozpadów rozpoczynającej się uranem 238, obecnym na Ziemi od miliardów lat. Izotopy 211, 212 i 214 obecne są w łańcuchach odpowiednio rozpadu uranu 235, toru 232 i uranu 238, wobec czego śladowe ilości wszystkich trzech występują naturalnie. Niewielkie ślady ołowiu 209 powstają z bardzo rzadkiego rozpadu klasterowego radu 223, którego jednym z produktów jest naturalny uran 235. Ołów 210 jest szczególnie użyteczny w identyfikacji wieku próbek poprzez pomiar jego stosunku do ołowiu 206 (oba izotopy występują w jednym łańcuchu rozpadu).
W sumie zsyntetyzowano 43 izotopy ołowiu o liczbach masowych 178–220. Najstabilniejszym z nich jest ołów 205 o okresie połowicznego rozpadu 15 milionów lat. Rozpada się on wyłącznie przez wychwyt elektronu, co oznacza, że kiedy nie ma dostępnych żadnych elektronów i atom jest w pełni zjonizowany (jądro bez żadnego z 82 elektronów), nie może się rozpaść. W pełni zjonizowany tal 205, do którego rozpada się ołów 205, nie jest stabilny i może rozpadać się dalej do ołowiu 205. Drugi najbardziej stabilny jest ołów 202 o czasie połowicznego zaniku 53000 lat, a więc dłuższym, niż ma którykolwiek z naturalnych śladowych radioizotopów.
Chemia thumb|Ołów barwi płomień na bladoniebiesko Bryła ołowiu wystawiona na działanie wilgotnego powietrza wytwarza ochronną warstwę zewnętrzną o zmiennym składzie. Często należy doń węglan ołowiu(II), siarczan ołowiu(II) i chlorek ołowiu(II) również mogą się wytworzyć w miastach nad morzem. Warstwa ta czyni ołów chemicznie niereaktywnym w stosunku do powietrza. Sproszkowany na drobno, jak wiele metali, jest piroforyczny – spala się niebieskawobiałym płomieniem.