Pb

Accu

De belangrijkste toepassing van lood is de accu. Een accu is (net als een batterij), een elektrochemische cel die chemische energie omzet in elektri­sche ener­gie. De loodaccu van traditionele auto's verzorgt de ondersteunende elektriciteitsvoorziening, zoals het aandrijven van de startmotor. De accu's van moderne elektrische en hybride auto's leveren elektriciteit voor de aandrijving. Dit zijn meestal nikkel-metaalhydride of lithium-ion accu's.

Een traditionele loodaccu bestaat uit een aantal cellen, die ieder een spanning van ongeveer 2 V leveren. Een serie geschakelde cellen levert zo een spanningsbron van de gewenste spanning (bijv. 6 of 12 V).

Elke cel is opge­bouwd uit twee loodplaten waarvan er één bedekt is met een laag lood(IV)oxi­de. Als elektrolyt (stroomgeleider tussen de twee platen) dient verdund zwavelzuur (ca. 32 %). Bij stroom­le­vering in een loodaccu treden de volgende reacties op:

Pb  +  SO₄^2-                             -->  PbSO₄  +  2 e^-

PbO₂ + 4 H⁺  +  SO₄^2- +  2 e^-  -->  PbSO₄  +  2 H₂O

Deze reacties zijn omkeerbaar, zodat de accu ook weer met behulp van een uitwendige stroombron (dynamo) is op te laden. Daarbij wordt dus weer lood en lood­(IV)oxide gevormd.

De hardheid en corrosie­bestendig­heid van de loodplaten in de accu is te vergroten door legering met antimoon (tot ca. 9%). Tegenwoordig gebruikt men ook calcium en tin voor dit doel.

Stralingsbescherming

Lood is een zeer ge­schikt metaal voor bescherming tegen g-straling. Het heeft een hoge dichtheid, en hoe hoger de dichtheid van een materiaal, hoe geringer de transparantie voor deze straling. Bovendien is lood relatief goedkoop.

Dakbedekking

Lood is gemakkelijk te verwerken. Het is eenvoudig in de juiste vorm te 'kloppen' (hameren) en be­schadigt niet bij uitzetten en krimpen. Bovendien is het zeer corrosiebestendig. Door deze combinatie van eigenschappen is het een populair waterkerend bouwmateriaal. Het verzorgt de afvoer van regenwater bij dakaansluitingen, spouwmuren, dakkapellen en schoorstenen.

Voor dakbedekking wordt ook gebruik gemaakt van staalplaat bedekt met een laag lood-tinlegering (15 - 20 % tin). Vanwege het lage smeltpunt (328 °C) is deze legering gemakkelijk met een gewone gasvlam te lassen of zelfs te gieten.

Springstof

Loodazide, Pb(N₃)₂, kan als explosief gebruikt worden in detona­to­ren voor vele soorten munitie.

Menie

Menie is een roestwerende laag die op staal wordt aange­bracht. In zogenaamde loodmenie is loodoxide (Pb₃O₄) verwerkt.

Deze laag is in staat zowel katho­disch als anodisch te beschermen, omdat er Pb²⁺- en Pb⁴⁺- ionen in voorkomen. Ook Ca₂PbO₄ wordt als roestwerende stof in verf (primer) toegepast. Overigens is het gebruik van lood in bedrijfsmatig toegepaste meniesoorten verboden.

Kristalglas

Bij het bereiden van kristalglas wordt, naast de gewone componenten (zie 19 - Kalium) minstens 24 % loodoxide (PbO) of een andere loodverbinding toegevoegd. Dit resulteert in een glasstructuur die na slijpen een prachtige schittering geeft. Dit (lood)glas heeft een hoge brekingsindex en wordt daarom ook gebruikt voor speciale lenzen.

Bepaling ouderdom botten

Aan de hand van onderzoek naar de isotopen ²¹⁰Pb en ²¹⁰Po (met een halveringstijd van  22 jaar respectievelijk 134 dagen) is het mogelijk om de ouderdom van relatief jonge botten (50-100 jaar) vast te stellen. De C14-methode (zie element 6 - koolstof) is hiervoor minder geschikt.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

• geluidsisolatie
• orgelpijpen (met Sn)
• zekeringen (met Bi)

In verbindingen

• email, glazuur                                                            PbS
• halfgeleiders                                                              PbS, PbSe, PbTe
• katalysator bij de polymerisatie van polyurethaan     PhPb(OAc)₃
• keramiek                                                                    PbSi₂O₅
• toevoeging aan verf voor zeeschepen                       Ph₃Pb(OAc)
• vuurwerk (oxidator)                                                    PbO₂

Naam

De naam lood is waarschijnlijk afgeleid van het Keltische loud, het Ierse luaide of van het Sanskriet loka. dat rood­ach­tig betekent. Dit vanwege de roodachtige kleur van het oxide (menie). Het symbool Pb is afkomstig van de Latijnse naam voor lood, plumbum (nog wel gebruikt in wetenschappelijke benamingen).

Ontdekking

Lood was reeds in de Oudheid bekend. In het bijbelboek Exodus is al sprake van lood; in het bijbelboek Job wordt het genoemd als schrijfmateriaal. Dit gebruik is ook nog terug te vinden in het woord 'potlood'.

In Egypte gebruikte men omstreeks 3000 v. Chr. loodver­bin­dingen bij het glazuren van aardewerk en voor cosmetica. Voor deze laatste toepassing dienden onder andere de mineralen galena en cerussiet. In alabaster potjes in de Egyptische koningsgraven zijn laurioniet (PbOHCl) en fosgeniet (Pb₂Cl₂CO₃) aangetroffen. Deze verbindingen werden gemaakt uit het rode loodoxide, gemalen loodmineralen en koolzuurrijk zeewater.

De Romeinen produceerden naar schatting tot wel 80.000 ton lood per jaar. Ze pasten het toe in standaardgewichten en munten en in allerlei gebruiksvoorwerpen zoals borden, drinkbekers en kookpotten. De Romeinen waren hun tijd ver vooruit met een drinkwatervoorziening waarbij ze loden pijpen gebruikten. (Van het gebruik bij waterleidingen - en de wijze van verwerking - is het woord loodgieter afkomstig).

De Romeinen pasten loodoxide veelvuldig toe als pigment en gebruikten waarschijnlijk loodverbindingen als zoetstof en conserveringsmiddel. Dit was allemaal niet ongevaarlijk: bepaalde beschrijvingen van ziektebeelden in die tijd doen denken aan de symptomen van loodvergiftiging. Sommige historici schrijven de teloorgang van het Romeinse rijk (voor een deel) toe aan het veelvuldig toepassen van lood.

De Grieken wonnen looderts op Rho­dos (ca. 550 v.Chr.), de Romeinen hadden loodmijnen in Italië Spanje en Frank­rijk.

Voorkomen

Lood komt op vele plaatsen op aarde voor. Met een aandeel van 1,4.10^-3 % van de aardkost (op gewichtsbasis) staat het op plaats 36 in lijst van meest voorkomende elementen.

De belangrijkste mineralen zijn:

• anglesiet (foto)                                    PbSO₄
• cerussiet                                             PbCO₃
• cotunniet                                             PbCl₂                                           
• crocoïet                                              PbCrO₄
• galena, loodglans of loodspies           PbS
• litharge                                               PbO
• menie                                                 Pb⁺²₂Pb⁺⁴O₄                          
• penfieldiet                                           Pb₂Cl₃(OH)
• pyromorfiet                                         Pb₅(PO₄)₃Cl
• raspiet                                                PbWO₄
• vanadiniet                                           Pb₅(VO₄)₃Cl

Winning

De belangrijkste wingebieden­ liggen in Australië, China, de Verenigde Staten van Amerika, Rusland, Canada, Mexico, Peru, het voormalig Joegoslavië, Bulgarije en Marokko. In Polen, Duitsland en Oostenrijk wordt op bescheiden schaal looderts gewon­nen.

Vroeger

Lood werd bereid door het roosten van loodglans, gevolgd door reductie van het ontstane oxide met kool.

Tegenwoordig

Lood is te bereiden door galena of loodglans te roosten (op 100 °C), Het verkregen loodoxide wordt vervolgens in een hoogoven gereduceerd met cokes:

PbO  +  C        -->  Pb  +  CO

PbO  +  CO     -->  Pb  +  CO₂

Het zo verkregen vloeibare materiaal bevat diverse verontrei­ni­gingen.

Koper is te verwij­deren door de smelt tot net boven het smeltpunt af te koelen. Daarbij ontstaat een vaste koek die van de vloeistof is af te halen.

Tin, arseen en antimoon wor­den geoxideerd, waarbij een slak van oxiden ontstaat.

Door toevoegen van zink, gevolgd door langzaam afkoelen zijn zilver, goud en bismut te verwijderen. Deze metalen lossen op in het zink en na verloop van tijd vormt zich een makkelijk te verwijderen slak met veront­reinigd zink bovenop de vloeistof.

Het uiteindelijk verkregen lood is nog verder te zuiveren via vacuümdestillatie, of door elektrolyse met ruw lood als anode en PbSiF₆ als elektrolyt. Op de kathode vormt zich dan 99,99 % zuiver lood.

Lood is ook te verkrijgen door loodoxide en -sulfide in de juiste verhou­ding te smelten:

PbS  +  2 PbO -->  3  Pb   +  SO₂