Plumb

Plumbul este elementul chimic cu numărul 82 în tabelul periodic al elementelor.

Plumbul este un metal greu, de culoare gri-argintie cu densitatea foarte mare. Datorită densității ridicate, plumbul și-a găsit utilizarea la protecția contra radiației ionizante. De asemenea, plumbul este folosit la fabricarea de greutăți cu volum mic dar cu mase mari. Acest metal este toxic pentru organismul uman, intoxicația numindu-se saturnism. Oxizii de plumb (miniu, litargă) se utilizează la fabricarea vopselelor protectoare și a chiturilor de miniu și de litargă. De asemenea, plăcuțele de plumb se utilizează la fabricarea acumulatorilor pentru autoturisme. În trecut, plumbul era folosit la tuburi pentru alimentarea cu apă potabilă, lucru grav, din cauza toxicității sale ridicate. Sărurile de plumb nu se prea utilizează, acetatul utilizându-se în laboratoarele de microbiologie la fabricarea unor medii de cultură (geloză cu plumb). Datorită punctului de fuziune scăzut, plumbul se utilizează la băi cu metale topite în laborator și la fabricarea aliajelor de lipit în electrotehnică (aliaje staniu-plumb). Acesta colorează flacăra în albastru-verzui.

Plumbul metalic obținut din cuptoare, proaspăt tăiat, are o culoare albăstruie, dar se pătează imediat cum este expus la aer, căpătând o culoare griulie, mată. Când este topit capătă un luciu strălucitor, cromargintiu.

Plumbul în natură

Plumbul metalic, pur, apare și el în natură, dar este foarte rar. În schimb, plumbul sub formă de minereuri apare frecvent, împreună cu alte metale cum ar fi zincul, argintul (cel mai adesea) și cuprul, și este extras împreună cu aceste metale. Cel mai răspândit mineral în care apare plumbul în natură este galena, sau sulfura de plumb (PbS), care conține 86% plumb în greutate (raportul atomilor este însă 1:1). Alte minerale cu plumb sunt ceruzitul, sau carbonatul de plumb (PbCO3) și anglezita, sau sulfatul de plumb (PbSO4).

În România printre cele mai importante mine de extragere a minereurilor de plumb au fost minele de plumb de la Baia Sprie și Cavnic de lângă Baia Mare.

Obținerea plumbului din minereu Cele mai multe minereuri conțin mai puțin de 10% plumb, dar minereuri cu numai 3% plumb pot fi încă exploatate din punct de vedere economic. Minereul este zdrobit și concentrat prin tehnica de separare cu ajutorul apei, o tehnică veche de separare. Astfel se separă mineralele metalice de restul materiilor ce intră în minereu (ganga), cum ar fi cuarțul, care reprezintă roca în care se găsesc cristalele.

Cristalele de galenă (sulfură de plumb) sunt ulterior prăjite, proces în care sulfura de plumb se transformă în oxid de plumb, rezultând și sulfați și silicați de plumb, precum și alte metale din minereu. Oxidul de plumb este apoi redus la plumb metalic în furnale care folosesc cocsul.

În acest proces, plumbul devine un lichid topit, fierbinte. Apar și alte materii care se separă și plutesc în straturi deasupra plumbului metalic topit: silcați cu 1,5% plumb și arsenuri de fier și cupru. Aceste deșeuri conțin cupru, zinc, cadmiu, bismut și plumb neredus care pot fi recuperate economic.

Plumbul metalic care rezultă din prăjire și furnale încă conține cantități însemnate din alte metale, cum ar fi arsenic, stibiu, bismut, zinc, cupru, argint și aur. Topitura este tratată cu aer, abur și sulf care oxidează metalele acestea cu excepția argintului, aurului și bismutului. Oxizii astfel formați sunt separați prin adăugarea de hidroxid de sodiu ce îi face să plutească deasupra topiturii și apoi să fie smântâniți. Aurul, argintul și bismutul sunt îndepărtați prin diverse procese. Plumbul foarte pur poate fi obținut prin tratarea plumbului obținut pe calea metalurgică clasică mai departe într-un proces de electroliză, care este însă scumpă.

Folosirea plumbului de-a lungul istoriei Plumbul este unul din cele șapte metale cunoscute de oameni din cele mai vechi timpuri. Datorită faptului că este un metal moale care poate fi îndoit și lucrat cu ușurință, și în același timp este un metal foarte greu i s-au dat întrebuințări multiple. Se cunoaște că egiptenii pescari se foloseau de greutăți făcute din plumb la năvoade astfel încât acestea să atârne în jos, încă din mileniul al doilea înainte de Hristos.

Folosirea plumbului în perioada Vechiului Testament Plumbul este folosit curent de mii de ani, deoarece a putut fi ușor de găsit în natură, ușor de obținut și de lucrat cu el. Este foarte maleabil și, de asemenea, ușor de topit, fapt ce au făcut să fie folosit încă din cele mai vechi timpuri, cu 3500 de ani înainte de Hristos. În acea perioadă el era folosit sub forma minereului de plumb care conținea și stibiu (antimoniul) și arseniu.

Plumbul este unul din cele șase metale menționate în Vechiul Testament în cartea Numerii, la capitolul 31, vers. 22, lucru ce atestă folosirea diverselor obiecte din plumb: Aurul, argintul, arama, fierul, plumbul, cositorul și tot ce trece prin foc, să le treceți prin foc, ca să se curețe; afară de aceasta, și cu apă de curățire să le curățiți... Plumbul mai este pomenit în cartea Ieremia în capitolul 6, vers. 29: Foalele s-au ars, plumbul s-a topit de foc și turnătorul în zadar a topit...

Folosirea plumbului în Imperiul Roman

Cel mai mare producător din epoca preindustrială a fost imperiul Roman, cu o producție anuală maximă estimată de 80.000 de tone de plumb (80 de mii de tone). Cifra mare se datorează și faptului că plumbul se obținea și ca subprodus în procesul de obținere a argintului.

Activitățile miniere în perioada romană se desfășurau cu precădere în Europa Centrală, Britania Romană, Balcani, Grecia și Asia Mică. Provincia Hispania singură furniza 40% din producția mondială de plumb de la acea vreme.

Conductele de alimentare cu apă în Imperiul Roman

Una din cele mai însemnate întrebuințări ale plumbului în imperiul roman a fost la facerea conductelor de alimentare cu apă. Romanii au dezvoltat vaste rețele de aducere a apei în orașe, construind numeroase apeducte chiar și de sute de kilometri lungime care traversau văi și munți, iar în orașe existau instalații din plumb. Romanii au construit apeducte pe tot întinsul imperiului, din Germania până în Africa și mai ales la Roma. Aici ele totalizau 415 km. Apeductele furnizau apă pentru băile publice și pentru băut, în orașele de pe întinsul imperiului și au impus un standard de inginerie care nu a fost întrecut 1000 de ani.

În imperiul Roman, plumbul a fost folosit împreună cu alte materiale în vasta rețea de furnizare a apei, și anume la fabricarea conductelor de apă, în zonele urbane. Metoda prin care se fabricau țevile de plumb a fost descrisă de Vitruvius și Frontinus. Plumbul era turnat în foi uniforme de 3 metri lungime, care erau apoi îndoite pentru a forma un cilindru, plumbul fiind foarte maleabil, și sudate la cusătură. Țevile de plumb puteau varia în mărime: de la aproximativ 1,3 cm diametru până la mai mult de 57 cm diametru, în funcție de debitul de apă.

Conductele de plumb romane adesea purtau insigna împăraților romani. Cercetătorii au ajuns la concluzia că inscripționarea se făcea prin folosirea unor stanțe. O stanță care avea textul scris în relief era presat pe stratul de nisip ușor umed sau cel de argilă ce urmau a folosi ca matriță, producându-se o imagine în oglindă a textului. Plumbul topit era turnat în foaie peste această matriță, iar inscripția apărea astfel în relief pe suprafața foii de plumb, în imagine corectă a textului.

Instalațiile din plumb au continuat în Europa și după Theodoric cel Mare, secolul V-VI, după căderea imperiului Roman de Apus, până în secolul XX.

În engleză, termenii instalație, instalator (plumbing, plumber) vin de la cuvântul latin plumbum ("metal moale").

Romanii foloseau plumbul topit și pentru a asigura boldurile care țineau la un loc mari blocuri de calcar în diferitele construcții monumentale.

Condimente, conservanți, îndulcitori pe bază de plumb în Imperiul Roman

În imperiul roman, pe lângă instalații, plumbul a fost folosit și ca conservant pentru mâncăruri și băuturi. De asemenea, romanii foloseau acetatul de plumb (zahărul plumbului) ca conservant și îndulcitor al vinurilor și mâncărurilor (Nu exista zahărul pe vremea aceea).

Când plumbul metalic este încălzit în contact cu aerul, se formează la suprafața lui cristale gălbui-roșiatice. Acestea sunt oxidul de plumb sau litarga.

Litarga a fost întrebuințată de romani la prepararea “zahărului plumbului”. Praful acesta de litargă (oxid de plumb) reacționează cu acizii rezultând o substanță care se numește zahărul plumbului (acetat de plumb), care este dulce.

Plumbul transformă sucul în sirop. Romanii obișnuiau să fiarbă must (suc de struguri) în vase de plumb până la obținerea unui lichid vâscos și dulce care se cheamă șapa ce conținea aproximativ 1 gram de “zahar de plumb” la litru de suc. Acest sirop folosea ca îndulcitor în multe rețete și ca conservant al vinului.

Acest îndulcitor se folosea în multe rețete deoarece se obținea foarte ușor și era ușor de manevrat ca sirop.

Pe vremea aceea romanii nu cunoșteau zahărul iar mierea era scumpă. De asemenea, acest sirop se obținea foarte simplu, era dulce și se conserva bine. Romanii foloseau atât zahărul plumbului cât și litarga ca conservant al vinului. Înainte de inventarea sticlelor sigilate și a dopurile de plută și altor tehnici de sigilare, vinul era descoperit, și astfel expus oxidării. Microbii transformau astfel alcoolul din vin în oțet. Oxidul de plumb conserva vinul acționând pe două căi: prin neutralizarea oțetului (acidului) care se formase deja, formând zahărul plumbului, dar și prin omorârea microbilor.

Necesitatea conservării vinului (băutură de bază de-a lungul perioadelor istorice) a fost atât de puternică încât, chiar și după ce s-a elucidat definitiv toxicitatea litagăi în secolul 18 folosirea ei a continuat. Doar aplicarea pedepsei cu moartea a oprit folosirea ligargăi.

Mulți istorici leagă căderea aristocrației romane de daunele neurologice majore pe care le-ar fi cauzat expunerea la plumb. Unii cercetători chiar merg mai departe afirmând ca posibil ca nebunia unor împărați precum Caligula, Nero și Commodus să fie rezultat al folosirii în exces a vinului astfel conservat și a îndulcitorilor cu plumb în general.

Folosirea plumbului de după căderea Imperiului Roman de Apus până în secolul XX

Până în secolul 17, cositorul (staniul) nu era adesea deosebit de plumb: plumbul se numea plumbum nigrum, iar cositorul plumbum candidum, adică deschis la culoare. Această nedeosebire se poate vedea în Europa și la alte popoare: “olovo” însemnând plumb în cehă, și cositor în rusă ("олово"). În latină plumbum era un termen care se refera la metalele moi.

Plumbul a continuat să fie folosit în instalații la conductele pentru apă de atunci și până în anii 1970'. În anii 1970' el era folosit pentru a lega conductele de apă care erau fabricate din fier, și, de asemenea, tot plumbul se folosea ca material din care se confecționau țevile de apă de diametru mai mic.

Plumbul este metalul tradițional care se folosea la confecționarea orgilor de-a lungul secolelor, în amestec cu diverse cantități de cositor pentru a controla tonalitatea tuburilor.

Decorarea vaselor ceramice cu emailuri

Compușii cu plumb sunt folosiți ca element decorativ în emailarea vaselor ceramice, mai ales cu culorile roșu și galben. Tehnica emailării vaselor ceramice, și nu numai a acestora este o tehnică foarte veche. Emailul poate fi colorat, ca în vasul din poză, sau poate fi transparent, care nu conține plumb.

Vitralii și sticlă colorată

Se mai folosește pentru a forma dâre strălucitoare la vitralii sau alte geamuri colorate. Este folosit tot mai puțin din motive stilistice. Sticla cu plumb, un alt obiect cu plumb, conține 12-28% oxid de plumb. Plumbul modifică proprietăților optice ale sticlei, reducênd transmisia radiației.

Plumbul este încă folosit pe scară largă la statui și sculpturi.

Colica din Devon