Blei

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP
²⁰²Pb	{syn.}	52500a	α ε	2,598 0,050	¹⁹⁸Hg ²⁰²Tl
²⁰³Pb	{syn.}	51,873 h	ε	0,975	²⁰³Tl
²⁰⁴Pb	1,4 %	>1,4 • 10¹⁷ a	α	2,186	²⁰⁰Hg
²⁰⁵Pb	{syn.}	1,53 • 10⁷ a	ε	0,051	²⁰⁵Tl
²⁰⁶Pb	24,1 %	Pb ist stabil mit 124 Neutronen
²⁰⁷Pb	22,1 %	Pb ist stabil mit 125 Neutronen
²⁰⁸Pb	52,4 %	Pb ist stabil mit 126 Neutronen
²⁰⁹Pb	{syn.}	3,253 h	β-	0,644	²⁰⁹Bi
²¹⁰Pb	{syn.}	22,3 a	α β-	3,792 0,064	²⁰⁶Hg ²⁰⁹Bi

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Blei (Pb, lat. plumbum, von plumbeus „bleiern“, „stumpf“, „bleischwer“) ist ein chemisches Element mit dem Symbol Pb und der Ordnungszahl 82. Es zählt zu den Schwermetallen. Das Metall steht in der 4. Hauptgruppe (Kohlenstoffgruppe) und 6. Periode des Periodensystems der Elemente.

Blei ist auf Grund seiner leichten Verformbarkeit und seines niedrigen Schmelzpunktes eines der am längsten verwendeten Metalle überhaupt. Es ist aber, wie viele Schwermetalle, sehr giftig.

Die stabilen Bleiisotope 206, 207 und 208 sind nach dem Bismutisotop 209 die schwersten stabilen Atomkerne. Sie treten als Endprodukte der natürlichen Zerfallsreihen der radioaktiven Elemente auf.

Geschichte

Der Name Blei ist indogermanischen Ursprungs und bedeutet soviel wie schimmernd, leuchtend oder glänzend. In der frühen Bronzezeit wurde Blei neben Antimon und Arsen verwendet, um Bronzen zu erzeugen, bis sich Zinn weitgehend durchsetzte. Bereits die Babylonier kannten Vasen aus Blei, die Römer verwendeten das Metall als Material für Gefäße, als Schleudergeschoss, für Plomben (Name) und Wasserleitungen. Aus heutiger Sicht besonders bedenklich war die Zugabe von Blei als Süßmittel zum Wein (sogenannter „Bleizucker“, siehe auch Bleiacetat). Die hohe Nachfrage nach Blei und vor allem Zinn wird sogar als ein Grund für die römische Besetzung Britanniens angeführt – in der südwestlichen Region Cornwall befanden sich damals bedeutende Erzvorkommen. Auch in Westfalen gewannen die Römer bis zu ihrem Rückzug nach der Varusschlacht Blei. Die römische Bleiverarbeitung hat zu einer bis heute nachweisbaren Umweltverschmutzung geführt: Eiskerne aus Grönland zeigen zwischen dem 5. Jahrhundert v. Chr. und dem 3. Jahrhundert n. Chr. einen messbaren Anstieg des Bleigehalts in der Atmosphäre. Auch später hatte Blei eine wichtige Bedeutung. Es wurde beispielsweise zum Einfassen von Fenstern, z. B. im Kirchen verwendet.

Besonders wichtig wurde Blei v. a. nach Erfindung der Feuerwaffen für das Militär als Material für Kugeln von Handfeuerwaffen. Da die Soldaten ihre Geschosse selbst herstellten, war es nicht unüblich, dass sie alles Blei stahlen, das sie finden konnten, um Munition daraus zu machen.

Blei spielte auch in der Alchimie eine wichtige Rolle. Auf Grund seiner Ähnlichkeit zu Gold (ähnlich weich und schwer) galt Blei als guter Ausgangsstoff für die Goldsynthese (Synthese als Farbumwandlung von grau nach gelb).

Mit Beginn der industriellen Revolution wurde Blei dann in großen Mengen für die chemische Industrie, z. B. für die Schwefelsäureproduktion im Bleikammerverfahren, benötigt. Es war damals das wichtigste Nichteisenmetall.

Heutzutage liegt Blei bei den Nichteisenmetallen in der Gewinnung mengenmäßig an vierzer Stelle nach Aluminium, Kupfer und Zink. Es wird vor allem für Autobatterien (Bleiakkumulatoren) verwendet (60 % der Gesamtproduktion).

Vorkommen

Blei kommt in der Erdkruste mit einem Gehalt von etwa 0,018 %^[1] vor. Gediegen tritt Blei sehr selten auf (z. B. in Schweden). In Bleierzen ist Blei zumeist als Bleisulfid (PbS, Bleiglanz) zugegen. Dieses Mineral ist auch die bedeutendste kommerzielle Quelle für die Gewinnung neuen Bleis. Weitere Bleimineralien sind Weißbleierz (PbCO₃, Cerussit), Rotbleierz (PbCrO₄, Krokoit) und Angelisit (PbSO₄). Natürlich vorkommende Bleiverbindungen sind stets zweiwertig.

Die wirtschaftlich abbaubaren Vorräte werden weltweit auf 67 Millionen Tonnen geschätzt (Stand 2005). Die größten Vorkommen findet man in China, den USA, Australien, Russland und Kanada. In Europa sind Schweden und Polen die Länder mit den größten Vorkommen.

Auch in Deutschland wurde in der Jülicher Börde, im Harz (Goslar/Rammelsberg), in Sachsen (Freiberg) sowie in Westfalen (Ramsbeck/Sauerland) in der Vergangenheit Bleierz abgebaut, verhüttet und veredelt.

Die bedeutendste Quelle für Blei ist heute das Recycling alter Bleiprodukte.

Die größten Fördernationen

Die weltweit bedeutendsten Fördernationen für Bleierz im Jahre 2004 sind die Volksrepublik China (950.000 Tonnen), Australien (642.000 Tonnen) und die USA (445.000 Tonnen), deren Anteil an den weltweit abgebauten 3,1 Millionen Tonnen etwa zwei Drittel beträgt. In Europa sind Irland, Schweden und Polen als die größten Bleiproduzenten zu nennen.

Die wichtigsten Produzenten von raffiniertem Blei (Hüttenblei mit 99,9 % Reinheit) sind die Volksrepublik China (1,8 Millionen Tonnen), die USA (1,2 Millionen Tonnen) und Deutschland (403.000 Tonnen), deren Anteil zusammen rund die Hälfte der weltweit erzeugten 6,7 Millionen Tonnen beträgt. Weitere bedeutende Produzenten von raffiniertem Blei in Europa sind Großbritannien, Italien, Frankreich und Spanien.

Die größten Fördernationen (2003)
Rang	Land	Fördermengen (in Tsd. t)	Rang	Land	Fördermengen (in Tsd. t)
1	Australien	677	11	Schweden	50,3
2	China	670	12	Marokko	50
3	USA	448,7	13	Kasachstan	38,2
4	Peru	308,9	14	Indien	34
5	Mexiko	144,3	15	Bulgarien	31,3
6	Kanada	77,1	16	Nordkorea	30
7	Polen	77	17	Griechenland	28,3
8	Russische Föd.	63	18	Iran	28
9	Südafrika	53	19	Rumänien	14,1
10	Irland	50,3	20	Namibia	13,4

Quelle: Handelsblatt - Die Welt in Zahlen (2005)

Gewinnung und Darstellung

Bleierze werden heute im Tagebau oder im Tiefbau gefördert. Die Verhüttung von reinem Erz kommt heute nur noch sehr selten vor. Fast ausschließlich wird das geförderte Erz zu einem Konzentrat angereichert. Aus diesem Konzentrat wird Blei auf zwei Wegen hergestellt.

Röst-Reduktions-Verfahren:

Dieser Vorgang verläuft in zwei Stufen, dem Rösten und der Reduktion. Beim Rösten wird das Bleisulfid in Bleioxid (PbO) umgewandelt, der Schwefel zu Schwefeldioxid oxidiert und über die Röstgase ausgetrieben. Es wird zum Teil für die Schwefelsäureproduktion verwendet.

\mathrm {2\ PbS+3\ O_{2}\rightarrow 2\ PbO+2\ SO_{2}}

.

Die Reaktion wird mit Sinteranlagen durchgeführt, da man für die nachfolgende Reduktion das Bleioxid in Stücken benötigt. Anschließend erfolgt die Reduktion des PbO zu metallischem Blei im Schachtofen mit Hilfe von Koks. Dieser Koks verbrennt zunächst zu CO (Kohlenmonoxid), welches das PbO dann reduziert.

\mathrm {PbO+CO\rightarrow Pb+CO_{2}}

.

Röst-Reaktions-Verfahren:

In den letzten Jahren wird ebenfalls das Röst-Reaktions-Verfahren (auch Reaktionsarbeit genannt) durchgeführt. Diese ermöglicht die Bleierzeugung in einem Schritt. Bei diesem Verfahren wird das PbS nur unvollständig geröstet. Anschließend wird das gebildetete PbO mit dem übriggebliebenem PbS unter Luftabschluß weiter erhitzt und dabei zu Blei und Schwefeldioxid umgesetzt.

\mathrm {2\ PbS+3\ O_{2}\rightarrow 2\ PbO+2\ SO_{2}}

.

\mathrm {PbS+2\ PbO\rightarrow 3\ Pb+SO_{2}}

Dieses Verfahren wird vor allem bei hochgradig mit PbS angereicherten Bleierzen zum Einsatz.

Raffination:

Das entstehende Werkblei (Rohblei) enthält 2-5 % Verunreinigungen, darunter oft Kupfer, Silber, Zinn, Antimon, Arsen und Bismut, teilweise auch Edelmetalle wie Gold. Die Reinigung des Rohbleis geschieht vorwiegend durch Schmelzen unter Luftzutritt. Dabei wandeln sich Antimon, Zinn und Arsen in die entsprechenden Bleiantimonate, -stannate und -arsenate um und können entfernt werden (Antimonabstrich). Auch Kupfer kann auf ähnliche Weise entfernt werden. Die Entsilberung von Rohblei ist eine wichtige Quelle von Silber. Sie und der Verkauf der anderen Beimischungen trägt wesentlich zur Wirtschaftlichkeit der Bleigewinnung bei. Dazu wird Zink zum Blei gegeben. Blei und Zink sind nahezu unlöslich ineinander, das Silber löst sich sehr gut im Zink. Dadurch bilden sich zwei Schichten und das Silber ist nur im Zink gelöst und kann abgetrennt werden. Für höhere Reinheiten sind auch elektrolytische Verfahren gebräuchlich.

Es entsteht genormtes handelsgängiges Hüttenblei (Weichblei) mit 99,9 % bis 99,97 % Reinheit (z. B. Eschweiler Raffiné) oder Feinblei mit 99,985 % bis 99,99 % (DIN 1719, veraltet). Entsprechend dem Verwendungszweck sind auch Bezeichnungen wie Kabelblei verbreitet. Aktuelle Normen wie DIN EN 12659 kennen diese noch gebräuchlichen Bezeichnungen nicht mehr.

Eigenschaften

physikalische Eigenschaften

Blei ist ein unmagnetisches Schwermetall (Dichte 11,3 g/cm^{3), das in einer kubisch-flächenzentrierten Kugelpackung kristallisiert. Eine diamantartige Form wie von Zinn und den leichteren Homologen der Gruppe 14 ist nicht bekannt. Es ist sehr weich und lässt sich leicht verformen (Mohs-Härte 2-2,5 ^[2]). Dadurch lässt es sich leicht zu Blechen walzen oder zu Drähten formen. Diese sind aber nicht sehr stabil. Blei ist von bläulich-weißer Farbe. Es hinterlässt auf Papier einen grauen Strich. Aus diesem Grund wurde früher mit Blei geschrieben. Bei der Entwicklung des Bleistiftes kam es deshalb zu einem Missverständnis, da man das dafür benutzte Graphit für ein Bleierz hielt. Der Schmelzpunkt von Blei liegt bei 327 °C, sein Siedepunkt bei 1746 °C ^[3]. Blei leitet als typisches Metall sowohl Wärme als auch Strom, dies aber deutlich schlechter als andere Metalle (vgl. elektrische Leitfähigkeit Blei: 4,8 · 10^{6 S/m^[4], Silber: 62 · 10⁶ S/m^[5]).}}

chemische Eigenschaften

Blei ist ein unedles Metall mit einem Standardelektrodenpotential von etwa -0,13 V^[3]. Es ist allerdings edler als viele andere Gebrauchsmetalle, etwa wie Eisen, Zink oder Aluminium. An der Luft wird Blei durch Bildung einer Schicht aus Bleioxid passiviert und damit vor weiterer Oxidation geschützt. In feinverteiltem Zustand dagegen entzündet sich Blei an der Luft selbst (pyrophores Blei).

Blei ist in Wasser, das keinen Sauerstoff enthält, stabil. Bei Anwesenheit von Sauerstoff löst es sich jedoch langsam auf, was die Gefährlichkeit von Bleirohren in ihrer Verwendung als Trinkwasserleitungen begründet. Ist das Wasser dagegen sehr hart, d. h. enthält es sehr viel Calciumhydrogencarbonat und Calciumsulfat, bildet sich nach einiger Zeit eine dichte Schicht aus basischem Bleicarbonat und Bleisulfat. Diese Salze sind in Wasser nahezu unlöslich und verhindern so einen weiteren Angriff.

Blei ist durch Passivierung unlöslich in vielen Säuren. So ist Blei beständig gegen Schwefelsäure, Flusssäure und Salzsäure, da sich dichte Schichten der jeweiligen unlöslichen Bleisalze bilden. Deshalb besitzt Blei für spezielle Anwendungen eine gewisse Bedeutung im chemischen Apparatebau.

Löslich ist Blei dagegen in Salpetersäure (Pb(NO₃)₂ ist wasserlöslich), heißer, konzentrierter Schwefelsäure (Bildung des löslichen Pb(SO₄H)₂-Komplexes), Essigsäure (nur bei Luftzutritt) und heißen Laugen.

Isotope

Blei kommt natürlich in insgesamt vier verschiedenen Isotopen vor. Dies sind Pb 204 zu 1,4 %, Pb 206 zu 24,1 %, Pb 207 zu 22,1 % und Pb 208 zu 52,4 %. Pb 204 zerfällt davon mit einer Halbwertszeit von >1,4 · 10¹⁷ Jahren in Hg 200. Daneben gibt es noch insgesamt 28 instabile Isotope, die entweder künstlich hergestellt wurden oder in Zerfallsreihen von Uran oder Thorium enthalten sind (z. B. Pb 210 in der Uran-Radium-Reihe). Das stabilste Isotop ist dabei Pb 205 mit einer Halbwertszeit von 1,4 · 10⁷ Jahren.

Die verschiedenen Bleiisotope sind jeweils die Endprodukte der Uran- und Thorium- Zerfallsreihen. Pb 206 ist dabei das Endisotop der Uran-Radium-Reihe, die bei U 238 beginnt. Pb 207 ist das Ende der Uran-Actinium-Reihe, der Zerfallsreihe von U 235. Pb 208 schließlich ist das Endisotop der Thorium-Reihe des Isotops Th 232.

Durch diese Zerfallsreihen kommt es zu dem Effekt, dass das Verhältnis der Bleiisotope auf der Erde nicht immer gleich ist. Dadurch lassen sich durch den Vergleich der Isotopenzusammensetzung geologische Altersbestimmungen durchführen.

Verwendung

Die größten Bleiverbraucher sind die USA, Japan, Deutschland und die Volksrepublik China. Der Verbrauch ist stark von der Konjunktur in der Automobilindustrie abhängig, da etwa 60 % des Weltbedarfs auf die Produktion von Starterbatterien entfallen. Weitere 20 % werden in der chemischen Industrie verarbeitet. Die Weltmarktpreise für Blei sind seit Anfang des 21. Jahrhunderts wegen der starken Nachfrage in der Volksrepublik China gestiegen.

Metall

Blei wird vorwiegend als Metall oder Legierung verwendet. Früher war Blei eines der wichtigsten Metalle, heute wird aber versucht, Blei durch andere, ungiftige Elemente oder Verbindungen zu ersetzen. Wegen seiner besonderen Eigenschaften hat es (trotz seiner Giftigkeit) aber immer noch eine große Bedeutung in der Industrie. Das meiste Blei wird heutzutage als chemische Energiespeicher in Bleiakkumulatoren (z. B. Autobatterien) verwendet. In die Herstellung von Bleiakkumulatoren gehen ca. 60 % der Weltproduktion an Blei. Eine Autobatterie besteht aus einer Bleielektrode, einer Blei(IV)-oxid- Elektrode und Schwefelsäure als Elektrolyt. Aus den bei der elektrochemischen Reaktion entstehenden Pb²⁺-Ionen entsteht mit der Elektrolyt- Schwefelsäure unlösliches Blei(II)-sulfat. Wiederaufladen ist durch Rückreaktion von Blei(II)-sulfat zu Blei und Blei(IV)-oxid möglich. Ein Vorteil des Bleiakkumulators ist die hohe Nennspannung von 2,06 Volt.

Da Blei eine hohe Wichte besitzt, wird es als Gewicht benutzt. Bleigewichte werden unter anderem als Ausgleichsgewichte zum Auswuchten von Autorädern benutzt. Dies ist aber seit dem 1. Juli 2003 bei PKW Neuwagen und seit dem 1. Juli 2005 bei allen PKW (bis 3,5 t) verboten, die Bleigewichte sind durch Zink- oder Kupfergewichte ersetzt worden. Weitere Anwendungen unter Ausnutzung der hohen Wichte sind: Bleiketten zur Straffung von Gardinen und Tauchgewichte, um beim Tauchen den Auftrieb von Taucher und Ausrüstung auszugleichen. Außerdem wird Blei als Schwingungsdämpfer in vibrationsempfindlichen (Auto-)Teilen, zur Stabilisierung von Schiffen und für Sonderanwendungen des Schallschutzes verwendet.

Wegen seiner Abschirmwirkung gegen hochenergetische Strahlung, z. B. Röntgenstrahlung und Elementarteilchen, wird es zum Schutz von Personen beispielsweise in Röntgengeräten, aber auch in Kathodenstrahlröhren (Computerbildschirme, Fernsehgeräte etc.), sowie für schärfere Röntgenbilder als Streustrahlenraster eingesetzt.

Da Blei chemisch sehr beständig ist und u. a. Schwefelsäure und Brom widersteht, wird es als Korrosionsschutz im Apparate- und Behälterbau eingesetzt. Eine früher wichtige Anwendung dieser Eigenschaft war das Bleikammerverfahren zur Schwefelsäureherstellung, da damals Blei das einzige bekannte Metall war, das den Schwefelsäuredämpfen widerstand. Blei wurde auch häufig zur Ummantelung von Kabeln zum Schutz vor Umwelteinflüssen benutzt. Heute ist Blei dabei meist durch Kunststoffe, z. B. PVC, abgelöst worden. Bis heute wird Blei zur Ummantelung von Kabeln in Raffinerien eingesetzt, da Blei gegen Kohlenwasserstoffe inert ist.

Da Blei leicht zu bearbeiten und zu gießen ist, wurde Blei früher häufig verwendet. Zu den wichtigsten Bleiprodukte zählten u. a. Rohre. Aufgrund der Toxizität des Bleis und seiner Verbindungen (Bleivergiftung) kommen Bleirohre aber seit den 1970er Jahren nicht mehr zum Einsatz. Trotz einer gebildeten Kalkschicht in den Rohren löst sich das Blei weiterhin im Trinkwasser. Erfahrungsgemäß wird bereits nach wenigen Metern der Grenzwert der geltenden Trinkwasserverordnung nicht eingehalten. Auch für Fensterfassungen wurde gerne Blei verwendet, wie man es an mittelalterlichen Kirchenfenstern oft noch erkennen kann. Weitere Verwendung im Gebäudebau fand Blei zur Verbindung von Steinen durch eingegossene Metallklammern oder Metalldübel und als Dachdeckung oder für Dachabschlüsse (z. B. bei den berühmten "Bleikammern", dem ehemaligen Gefängnis von Venedig).

Ein wichtiger Abnehmer für Bleimetall war und ist das Militär. Blei dient als Grundstoff für Geschosse, sowohl für Schleudern als auch für Feuerwaffen. In so genannten Kartätschen wurde gehacktes Blei verschossen. Der Grund für die Verwendung von Blei waren und sind einerseits die hohe Dichte und damit hohe Durchschlagskraft und andererseits die leichte Herstellung durch Gießen. Heutzutage wird das Blei meist in einen Mantel (daher „Mantelgeschoss“) aus einer Kupferlegierung eingebracht. Vorteile sind vor allem eine höhere Geschwindigkeit, da bei höheren Geschwindigkeiten im Lauf das Bleigeschoss nicht mehr in Rotation versetzt werden kann (geringe Härte). Auch würden die Kugeln bei hohen Drehzahlen auf Grund der Zentrifugalkraft in der Luft zerplatzen. Im Umgang sind härtere Geschosse natürlich auch unempfindlicher. Außerdem kommen die Soldaten nicht mehr direkt mit dem Blei in Kontakt (Giftigkeit).

Ein Brauchtum zu Silvester ist das Bleigießen, bei dem flüssiges Blei (heutzutage auch Zinn) in kaltem Wasser zum Erstarren gebracht wird. Anhand der zufällig entstehenden Formen wird über die Zukunft assoziiert

Legierungsbestandteil

Blei wird auch in einigen wichtigen Legierungen eingesetzt. Durch das Hinzufügen weiterer Metalle ändern sich je nach Metall die Härte, der Schmelzpunkt oder die Korrosionsbeständigkeit des Materials. Die wichtige Bleilegierung ist das sogenannte Hartblei, eine Blei-Antimon-Legierung, die erheblich härter und damit mechanisch belastbarer als reines Blei ist. Spuren einiger anderer Elemente (Kupfer, Arsen, Zinn) sind meist in Hartblei enthalten und beeinflussen die Härte. Verwendung findet Hartblei beispielsweise im Apperatebau, bei dem es neben der chemischen Beständigkeit auch auf Stabilität ankommt.

Eine weitere Bleilegierung ist das Letternmetall, eine Bleilegierung mit 60-90 % Blei, die als weitere Bestandteile Antimon und Zinn enthält. Es wird für Lettern im Buchdruck verwendet. Daneben wird Blei in Lagern als sog. Lagermetall verwendet.

Blei spielte eine Rolle als Legierungsbestandteil in Weichlot, das unter anderem in der Elektrotechnik verwendet. In Weichoten ist Zinn neben Blei der wichtigste Bestandteil. Die Verwendung von Blei in Loten betrug 1998 weltweit etwa 20.000 Tonnen. Die EG-Richtlinie 2002/95/EG RoHS verbannt Blei ab Juli 2006 weitgehend aus der Löttechnik.

Verbindungen

Auch Bleiverbindungen spielten lange Zeit eine wichtige Rolle. Ähnlich wie bei Bleimetall werden heute Bleiverbindungen möglichst durch andere (ungiftige) Verbindungen ersetzt. Die wichtigsten Verwendungen von Bleiverbindungen sind:

Aus Blei(IV)-oxid besteht eine der beiden Elektroden in Bleiakkumulatoren.
Mehrere Bleiverbindungen (z. B. Blei(II)-oxid, Blei(II)-sulfat) wurden früher als Farbpigmente (gelb, rot, weiß) benutzt. Heute sind sie meist durch andere, ungiftige Pigmente ersetzt (so Blei(II)-sulfat beispielsweise durch Titandioxid).
Mennige isteine beliebte Rostschutzfarbe.

Weitere Verwendungsmöglichkeiten werden bei den Einzelverbindungen aufgeführt.

Toxizität

Eine hohe akute Toxizität besitzen flüchtige Organobleiverbindungen, wie beispielsweise viele Trialkylbleiverbindungen. Ihre Handhabung erfordert einschlägige Sicherheitsvorkehrungen!

Bei einmaliger Aufnahme von metallischem Blei oder schwer löslicher Bleisalze ist nur bei hoher Dosierung eine Giftwirkung zu bemerken. Jedoch reichern sich selbst kleinste Mengen, über einen längeren Zeitraum stetig eingenommen, im Körper an, da sie z. B. in die Knochen eingelagert und nur sehr langsam wieder ausgeschieden werden. Blei kann so eine chronische Vergiftung hervorrufen, die sich unter anderem in Kopfschmerzen, Müdigkeit, Abmagerung und Defekten der Blutbildung, des Nervensystems und der Muskulatur zeigt. Blei kann auch Fruchtschäden und Zeugungsunfähigkeit bewirken. Im Extremfall kann die Bleivergiftung zum Tode führen. Die Giftigkeit von Blei beruht auf einer Störung der Hämoglobinsynthese. Es hemmt mehrere Enzyme und behindert dadurch den Einbau des Eisens in das Hämoglobinmolekül. Die Verwendung von Blei in Essgeschirren ist deshalb heute verboten, Zinngeschirre müssen bleifrei sein, ebenso viele weitere Gebrauchsgegenstände.

Weitere Details unter Bleivergiftung, auch: Gressenicher Krankheit, Dienerkrankheit und Bleikinder.

Bleifrei

Wegen seiner Toxizität ist die Verwendung von Blei, Bleilegierungen und Bleiverbindungen wachsenden gesetzlichen Einschränkungen unterworfen. Entsprechende Produkte und Anwendungen werden entweder vollständig ersetzt (wie Tetraethylblei im Benzin) oder der Bleigehalt durch Grenzwerte auf einen der technischen Verunreinigung entsprechenden Wert beschränkt (z. B. Zinn und Lot). Diese Produkte werden gern „bleifrei“ genannt. Grenzwerte gibt es u. a. in der Gesetzgebung um die so genannte RoHS (Richtlinie 2002/95/EG), die 1000 ppm (0,1 %) vorsieht. Strenger ist der Grenzwert für Verpackungen mit 100 ppm (Richtlinie 94/62/EG).

Der politische Wille zum Ersetzen des Bleis gilt auch dort, wo die Verwendung aufgrund der Eigenschaften technisch oder wirtschaftlich interessant wäre, die Gesundheitsgefahr gering und ein Recycling mit sinnvollem Aufwand möglich wäre (z. B. Blei als Dacheindeckung).

Nachweis

qualitativ

Die Flammenfärbung des Blei ist fahlblau.

Eine Möglichkeit, eine mikroskopische Nachweisreaktion für Blei-Ionen durchzuführen, ist der Nachweis als Blei(II)-iodid. Dabei wird die Probe in verdünnter Salzsäure gelöst und vorsichtig bis zur Kristallisation eingedampft. Der Rückstand wird mit einem Tropfen Wasser aufgenommen und anschließend mit einem Kristall Kaliumiodid versetzt. Es entstehen nach kurzer Zeit gelbe hexagonale Blättchen des Blei(II)-iodids, die zwischen gekreuzten Polarisatoren intensive Interferenzfarben zeigen. Nach einiger Zeit kommt es zur Wiederauflösung der anfänglich gelben Kristalle, und es entsteht das farblose Kaliumtetraiodoplumbat(II).

$\mathrm {Pb^{2+}+2I^{-}\ \longrightarrow \ PbI_{2}\downarrow }$

$\mathrm {PbI_{2}+2I^{-}\ \longrightarrow \ [PbI_{4}]^{2-}}$ .

Bleikationen in Lösung weist man alternativ mit Lösungen von Sulfiden nach. Dabei fällt schwarzes Bleisulfid PbS aus:

$\mathrm {Pb^{2+}+S^{2-}\ \longrightarrow \ PbS\downarrow }$

Der Nachweis wird jedoch durch andere Schwermetall-Kationen gestört.

Mit Dichromatlösung (orange, sauer) fällt gelbes Bleichromat, auch bekannt als Gelbpigment „Chromgelb“ PbCrO₄.

quantitativ

Mögliche quantitative Bestimmungsmöglichkeiten sind gravimetrische Fällungen von Bleiionen als Blei(II)-sulfat oder Blei(II)-chromat.

$\mathrm {Pb^{\operatorname {2+} }+SO_{4}^{\operatorname {2-} }\longrightarrow PbSO_{4}\downarrow }$

$\mathrm {Pb^{\operatorname {2+} }+CrO_{4}^{\operatorname {2-} }\longrightarrow PbCrO_{4}\downarrow }$

Auch die komplexometrische Titration mit EDTA gegen Erio T als Indikator ist möglich.

Bleiverbindungen

Bleiverbindungen kommen in den Oxidationsstufen +II und +IV vor. Die Oxidationsstufe +II ist dabei - im Gegensatz zu den leichteren Elementen der Gruppe 14, wie Kohlenstoff und Silizium - stabiler als die Oxidationsstufe +IV. Viele Bleiverbindungen sind Salze, es gibt aber auch organische Bleiverbindungen, die kovalent aufgebaut sind.

Oxide

Blei(II)-oxid PbO, das in zwei Modifikationen als rote Bleiglätte und als gelbes Massicolit auftritt. Beide Modifikationen wurden früher als Pigmente verwendet. Es ist auch der Ausgangsstoff für weitere Bleisalze.

Blei(II,IV)-oxid Pb₃O₄, auch Mennige genannt, ein leuchtend rotes Pulver, dass als Pigment und Rostschutzfarbe verwendet wird. Pb₃O₄ wird auch in der Glasherstellung für Bleikristall verwendet

Blei(IV)-oxid PbO₂, ein schwarz-braunes Pulver, das als Elektrodenmaterial in Bleiakkumulatoren und als Oxidationsmittel in der chemischen Industrie (z. B. Farbstoffherstellung) verwendet wird.

Datei:Mennige.JPG

Mennige

Schwefelverbindungen

Blei(II)-sulfid PbS ist als Bleiglanz das wichtigste Bleimineral. Es dient v. a. zur Herstellung metallischen Bleis.

Blei(II)-sulfat PbSO₄ kommt ebenfalls in der Natur vor (als Anglesit). Es wird als Weißpigment gebraucht.

weitere wichtige Bleisalze

Blei(II)-acetat (Pb(CH₃COO)₂ · 3H<;sub>2O), auch Bleizucker genannt, war früher ein Zuckerersatzstoff z. B. für das Süßen von Wein. Aufgrund der Giftigkeit von Bleizucker starben früher Mensche an solcherart vergiftetem Wein.

Bleiweiß, basisches Bleicarbonat 2 PbCO₃ · Pb(OH)₂ war früher ein beliebtes Weißpigment, heute meist durch Titanoxid abgelöst.

Blei(II)-nitrat Pb(NO₃)₂, ein giftiges weißes Pulver, das für Sprengstoffe und zur Herstellung von Streichhölzern verwendet wird.

Blei(II)-chlorid PbCl₂, das als Ausgangsstoff zur Herstellung von Bleichromat verwendet wird.

Blei(II)-chromat PbCrO₄, ein orange-gelbes Pulver, dass früher als Pigment gedient hat (heute wegen Giftigkeit selten)

Bleiazid Pb(N₃)₂, der wichtigste Initialsprengstoff.

organische Bleiverbindungen

Tetraethylblei (TEL) C₈H₂₀Pb, giftige Flüssigkeit die als Additiv, als Antiklopfmittel in Benzin verwendet wurde. Heute wird Tetraethylblei allerdings nur noch in Flugbenzin verwendet.

Literatur

Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie, Band 1, dtv-Verlag ,9. Auflage 2000 ISBN 3-432-03217-0
Hollemann-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Verlag de Gruyter, Berlin, 101. Auflage (1995) ISBN 3-11-012614-9
Jander, Blasius: Einführung in das anorganisch-Chemische Praktikum, S.Hirzel Verlag, Leipzig, 14. Auflage (1995) ISBN 3-7776-0672-3
William H. Brock: Viewegs Geschichte der Chemie, Vieweg Verlag ISBN 3-540-67033-5