Chumbo - Blog do Clube da Química
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Divirta-se com o Clube da Química Chumbo www.clubedaquimica.com 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 Santana Doutor em Físico-Química pela Ufmg Professor da Universidade Federal do Amazonas Genikele Pereira Santana Graduanda em Engenharia Civil pela Unileste Um pouco de história do chumbo 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 referências ao chumbo, respectivamente. Esse elemento era comumente utilizado em toda a Antiguidade, por exemplo, acreditase 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 va r i a d a s aplicações, confecção de utensílios), objetos como (taças fabricação a e de 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). 1 Dominox do chumbo T I C C E T R 2 ARGENTINA BOLIVIA CANADA CHUMBO COBRE COQUE DESINTEGRACAO ELEMENTAR FERRO FLOTACAO FORNO FUDENTE GALENA ITALIA METALICAS MEXICO MINERAL MINERIOS PERU PRATA RADIOATIVA RADIOISOTOPOS SERVIA SUECIA TORIO URANIO ZINCO Beethoven e o envenenamento por chumbo M O R R E U L S I S E R O T I S O P M O C O S A T N E M A R R E F A T U P M O C A A B P N R I I F M A C I T A P E H I L D S E R R B S J L A V A D I O G I N A R C W S Z A B D O M I N A L A O A D G S O A O A E S J I Q T I C O N C E N T R A C O E S C R O A T A N A D O E Z A E D I F Q S R O H P C C A E O E D A D I L I B A T I R R I P E I E L E P R D S T R E I T S O E L E A A D X R E R E W I E S S O T N E M G A R F S E O A N E T O A C A C I X O T N I N A I D N T M T R C A B E L O S O I I Z A O H N I V E I O R O P A M C A R B O N O H E L F S E I C S F R I G E U A N T E N E V O H T E E B A O S S D I N S H R U M E N T O S T E L E O S A T U B U L A C A O E M E T S E R O D 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 grave, depressão e irritabilidade, todos 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. 3 O vinho pode ter derrubado um império Ao contrário dos dias atuais, o vinho foi responsável por tragédias na humanidade. Por ignorância, no Império R o m a n o e ra c o m u m a ingestão de alimentos, especialmente de vinhos contaminados por chumbo. Essa contaminação era muito comum na aristocracia amante de vinho. A contaminação era 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. 4 As aplicações do chumbo O interesse pelo chumbo ao longo da história e até os dias atuais deve-se às suas propriedades: boa m a l e a b i l i d a d e , b a i xo ponto de fusão, 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 revestimentos na indústria automotiva, em placas protetoras contra radiações ionizantes em ligas metálicas, 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. 5 O perigo de fabricas de bateria 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 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 sintomas de irritação e 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. 6 Chumbo e os aquedutos R O M A N O C I N A Q U E D U T O S M U S Q R K G A E F L U E N T E S I U Q L A E A L A T R I N A S E I C R S O A C I D N U F F R A S J S O D A N E N E V N E E R C F U A A D M I N E R A C A O W G S S A T A L R U H I N E S O R C U S E D A D I C E N P T G C J A R D I N S A E D I F U S A B O O O A E A O T G M S A S E Z I R A F A H C A N E R M N O D T U B U L A C A O L R A A R E R E S I D E N C I A S I D N I V A D S E L I M H E E Q O L U X A O A S O N A C E N A P I R D A S A D N E Z A F Z A T I H C P D A R R O C A L C I O A S N O H E L U S E A R O A M I G E R A N T L O I R E P M I U S R S O T O G S E M A U M E A T E N B L P E C V I L A S I S R O M A R B A N H O S I P O chumbo, um abundante subproduto do antigo 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 justificada porque os romanos construíram numerosos aquedutos para l e va r á g u a d e f o n t e s distantes em suas cidades e vilas, fornecendo banhos públicos, latrinas, chafarizes e residências privadas. As águas residuais eram removidas por 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. 7 Dominox chumbo ABORTO AMOLECIMENTO CABELO CEFALEIA CHUMBO CORES DENTES DEPOSITOS DORES EXPOSIÇAO FIO FISICO FORTE GASES INTOXICAÇÃO ORAIS PILHAS PRATA RENAL RINS SERES SINTOMAS SOLDA TINTAS ULCERAS UNHAS USO 8 Bateria de chumbo G W C S A H L I P O E L E T R I C A N I T A N O D O N O M I L E A C U M U L A D O R S O R A N T C A T O D O N T S O F R O M A T R A T O R E S A Q I O A S O R R O C A P O A A G E R A D O R N E M I C E U Q A T L N M O T I E O A C U R T L E V O M O T U A L O A B A T E R I A D R A N I Z U B O R N I N D U S T R I A I C A J N A R A L P P T G R E P A M A R E L O T S O T N E M E L E A A R W T L I M P A D O R E S I A M I A A S U L F U R I C O L S O D O R T E L E C O O X I D A C A O T H I R A D I O C O R A B R I N Z A P D C A O T I L O R T E L E S M R I F A R O I S E R P E S W S O N A M U U A V I O E S X S T O D I X O I D M G I P H C L I A N T I M O N I O S O A S N E T O C O acumulador de chumbo, também bateria conhecido como chumbo-ácida, foi inventado pelo francês Gastón Plante em1859. associação de É uma pilhas, 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 modernos, tensão nos carros fornece elétrica de uma 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 9 O chumbo na gasolina Tetraetilchumbo ou chumbo tetraetila é um aditivo para gasolina (Pb(C 2 H 5 ) 4 ) usado para elevar a octanagem da gasolina. Esse composto libera partículas de chumbo que é tóxico. Por causa desse problema, o tetraetilchumbo foi proibido de ser 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. 10 Saturnismo: intoxicação por chumbo D I G E S T I V A N O O B M U H C A D D I E I S A R T U R N O I S A R B P A O C E N U A T E R I A P R I M A I O D A G I F N T S R T E C I D O S F F E L E A R V R R T O O A B N O M I N A I S T I O G I T N A E X I N D E D A D I L A N O S R E P O P C S I O T A F S O F E Z A E D O D I D N U F A C X E O A C A Z I L A O A C R O S B A P T A I R P L A C E N T A R I A O E L E A C A C D G A P E T I T E O I L E T I P E T A N A O A C T E C N O L O G R A T S A G S B Q O Z C S A G U I N E A G O S S O S C I E U E E E Y O C I L A T E M E R I C A B A L R A L B S R I G E S A T U R N I S M O N O E M I A B S D P R E C I S A O N T O C E E L O B C A T R E S P I R A T O R I A A R O R R 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 descrição moderna do 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 de trabalho onde os 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. 11 Ocorrência natural de chumbo Ç 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 podese 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 12 Gênios vítmas do chumbo Cândido Portinari Francisco Goya Saturnismo: alguns efeitos Vicente van Gogh Ludwig van Beethoven 13 A reciclagem do chumbo da bateria Os métodos de reciclagem de chumbo convencionais utilizam processos 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 Ç baterias contém mais de 90% de chumbo metálico recuperação fusão. é feita Outro cuja pela dado 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. 14 Jogo dos 7 erros 15 Respostas 2 1 H E B R E U K A N T U B C E Y I A N O L N C H O A I L N D L A I S O I T A R O A C S C A E T O T O H U C Z S N R A E O A Q L D D T U U I B S I B C Y E A U A L T O O H N O B M U H C S R AD I O I S O T I E L E M E N T I A N L E I F E R R O A O A R L N F COQU E N C ANAD A E N S P RA T A E S O P O S E A R U R A R G E N D T M E X I S N I A N T U E C I G E R V I A G T C H U RAD I O A T I V A L R O E I N B O L I V I A A H P O X I D O T N E M L O E A T L I N E R E T M M S A E U N T I C A D A A N C I J A R D I N S I V E R O M A N O P L U M B U M O A C U L O V E E R 3 T E R E O R G N R E E I G C R O A A S N D M I U D R U G M I O N R Z N I O N C O C C O B R E A A F L M B O I T N A E C R A I O O M E T A L I C A S 4 I M P E R I O R O M A N O I M H A S C V P L O H R N I U Ç A A A M U P R L A C A O E D T A D O T N A A E F E O R O I T R X I O I P T I S O A A L I G L A T C R O R M O R R E U S E R O T I S O P M O A C A C I T A P E H A B D O M I N A L O G I N A R C C E R A M I C A T A L E N T O S O S C O N C E N T R A C O E S E D A D I L I B A T I R R I S O T N E M G A R F O A C A C I X O T N I S S E R P E D S O C I X O T C A B E M L U O H O H N I V 5 I R C N E F L G F E C C M E G D V I U R R O I R S R E E R A A I D M V U I R A E A T N R N D E C N H O E Z N T U R A T U M R E I O N N Ç A C C I A A T O T O S A I S M S A T N I T C R E S C I M E N T O S A N I M A L M A L E A B I L I D A D E O T E D O I N O P S A I C H U S O P A C I D A D S E A R O T E O T O R P B A C R F O L M E E X T I O B I L S I O D T A N D E E M G O I D P I X G O L O N M B O S S U L F A T O C A O A S U F S C P O R L T O A N M S E A T M T I I O C E T O D S S A E O D V E T I E D A L R A R I D T B I I A S N T N S E T E D L O S H I S T O R I A A C E T A T O A I C N E T S I S E R N E V O H T E E B T U B U L A C A O S E R O D Respostas 6 C R I A N Ç A S S B E D H O P S A H N N A I E X E I N O U N A O H U N B P P P T L L O N V U D T E O A E A M I N U I D O G O V E B A T T O X I E S A N I X I N E C H U O M A S S F S I Ç A R T A M R A T I A R R E C G H M G A O E V Ç A N R O U U B A B C N I A O R O G I A S N E I A Z O A O Ç R I H I T O D A 9 G A N O S D A O H L I P E L E T R I C A A C U M U L A D O R S T R A T O R C E A S T O D O O A S O R R O C 8 7 O N L I G A S O R N U X D L I G B U F D E A S U A R T T L R C A E R I I A D R I M C O O I A P O R A A O D S T O O R I L A S R D A L E N O O D O V I T R I R O Z N T O T M U E E E O B M L L T E E E U P L A C A S P L A N T E O B M G U A N G D O N G C N I R R I T A Ç A O A A D E R O M A N O E F L U A E Q N U T E E D S U T O S L A A T R M I I N S N A O E S D R A A N C E A N O E O V A N C E I D N U F U G A J A R D I N S S E D A D I C S E Z I R A F A H C T U B U L A C A O R E S I D E N C I A S P R S A D N E Z A F C A L C I O S O N A C H U A O T O G S E V I L A S R O M A O I B R A E N P H M B O I S T O N E L A D A S 10 R A V F I A O R E O S I S C A N T I M O O N D I I O X O O I A D S N E T U H C 11 D I G E S T I V A E U S S A R T U R N O T E C I D O S A B N O M I N A I S E D A D I L A N O O B S M O O R U D G E H A I P C G T I N F A D E N T E S I N T O X I O X I D T A P A F L P S A E O C T F E I N T T E A O O R I A I L C A E R T O I S P B E A C A T A N C A C A O A C S A G U I N E A E L I B E B A C O C I L A T E M O S S O S B S I A B E L Q U R O A R E S S P A I T R U A R T N O I R S I M A O C A N E R O E L M O R 12 R E C E R U S I T A G S A D I O L E M E H U M B P R M I N E S T U L E S C O U R A N O R I O N G L E A L E N U L F A I N O A R A R I C S A T S T O T A Ç I O O I O O A X A I A A F B T F 14 T O P O R C S I DOU Q L S U F O E E T E RRO R E A O RNO Z I N C S C A R B O N A T O S O T E C N O L O G I A P I R O M E E E S C O R I I C L B A T E R G E E C M U P E F I L T R A Ç A L U M I N I O A C I D H T A L U R G M A B O M O E I A S T A I F U S A O R O N P O L U I S O B I C O S R R A A T O S U T O M O O A T T I E V R A D O R A S O