Els empèdocles moderns – L’element 82 (Pb) – plom (niloctibi, Nob)

Ja des de l’antiguitat hom identifica el déu Κρόνος amb χρόνος (el temps, en el sentit de la durada i successió de les coses finites). Però aquesta identificació ha estat pràcticament descartada per la lingüística i la mitologia comparada. Cronos és identificat amb Saturn. El Cronos grec, però, és associat fonamentalment a dos actes terribles realitzats per aquesta divinitat. El primer és la rebel•lió contra el Pare, Urà, al qual castra i destrona. Esdevingut governant suprem (tirà, si es vol) del Cosmos, Cronos ha de realitzar ara el segon acte terrible, ja no contra el pare sinó contra els fills. Tan bon punt neixen, del si de la germana-muller Rea, Cronos se’ls empassa. Però no fem judicis precipitats. El mot Cronos podria provindre de l’arrel indogermànica “*ker”, que podria significar tallar. En tallar la capacitat genesíaca d’Urà, Cronos atura el període formatiu, allibera en certa manera la Terra d’un Cel biopoiètic. En les llengües indoiràniques, “*ker” també és “crear”, així com Indra fereix mortalment Vrtra, i hi talla un camí que obre el buit del cel. Pel que fa amb els fills, cal pensar una cosa. Cronos-Saturn és identificat amb l’Edat d’Or, amb la humanitat més feliç i innocent. Endarrerir les brutalitats del reialme de Zeus no sembla, doncs, una cosa tan dolenta. En la mitologia romana, Saturn, ja destronat i desplaçat per Júpiter, passa a ser una divinitat benefactora, que ensenya l’agricultura a la humanitat que ara sí ha de guanyar-se l’aliment. Són les dues cares de Saturn. És un déu cruel amb Urà? Sí, però s’aixeca impulsat per la Mare Terra, aclaparada per la generació inacabable de monstres. És un déu cruel amb els seus propis fills? Sí, però ell mateix és traït per Rea i el més petit de tots, substituït per una pedra, Zeus no farà més que revertir algunes decisions prudents de Cronos i de dur la humanitat mateix pel pedregar. Així segons la concepció de les “quatre edats metàl•liques” (or, argent, bronze, ferro), la de Saturn és l’Edat d’Or. Però, la identificació dels “set metalls clàssics”, fa correspondre a Cronos el plom, el més innoble dels metalls. Saturn és l’enyor del passat, la melangia, la bilis negra, el caràcter esplènic de la glòria perduda. Cronos és identificat amb la vellesa i la lentitud, i així també amb el planeta que solca el zodíac més a poc a poc. Saturn, com a planeta clàssic, és el planeta més allunyat, com si això també indiqués que el plom és el metall més allunyat de l’or. L’alquímia veurà en la conversió del plom en or, la transformació més radical de la matèria. En relació amb altres metalls baixos, el plom és força dens. Se’l va fer servir com a pes en balances, i també hom lligà peces de plom a les xarxes de pescador per fer-les afonar o als filats de caçar per impedir que s’envolessin amb el vent. De manera que esdevingué proverbial “allò més pesat que el plom”. Llull ens diu, a l’Arbre de les Ciències, que els antics filòsofs sostenien “que’n Saturnus és mal e ha’l plom el dissapte e és de la compleció de la terra”. Saturn, efectivament, és planeta malèfic. “Plom”, en aquest sentit més ample, es refereix a la direcció vertical, com la que assenyala l’instrument compost d’un tros de plom posat al cap d’un cordill (plom, plomada). El plom és la línia de terra, i d’ací que parlem de “saltar els ploms”, quan podríem dir millor que s’ha activat el diferencial automàtic per tallar el corrent d’una instal•lació elèctrica sobresaturada (a la qual no retorna el mateix corrent que s’injecta). Nosaltres arribem justament així al nombre 82 de la nostra sèrie.

Diagrama que disposa els elements metàl•lics segons l’electronegativitat (eix d’abscisses) i el punt de fusió (eix d’ordenades). Dels metalls clàssics, tres entren en la idea de “metalls monetaris” (or, argent, coure), tres en els “metalls post-transició” (estany, mercuri i plom) i un entre els “metalls intermedis” (ferro). Però de metalls, n’hi ha més. Davy mostrà a començament del segle XIX l’existència de metalls alcalins i alcalino-terris. En el centre del diagrama apareixen les terres rares i els actínids. El nombre de metalls intermedis augmentà a partir del segle XVIII. Fou llavors que hom tingué coneixement del platí, el més noble dels metalls. Els metalls refractaris, potser, serien els favorits pels vells alquimistes més pràctics, i és el tungstè qui corona tota aquesta família.

La descoberta del plom

Donada la distribució dels minerals de plom i la relativita facilitat d’extracció, hom assum que el plom és un dels metalls coneguts per la humanitats de bell antuvi, potser superat en aquest sentit únicament pel plom. És probable que ja es fongués plom en el VII mil•lenni a.n.e. per part d’algunes cultures. A Çatalhöyük (estrat X) hom ha trobat bales de plom datades devers l’any 6400 a.e.c. El plom era extret en forns de pedra, alimentats per la combustió de llenya i de carbó.

Entre les peces arqueològiques més antigues de plom conservades hi ha una estatueta, recuperada de l’antic temple d’Osiris, a Abdju (Egipte), de l’any 3800 a.e.c. En les cultures de l’anomenada Edat de Bronze, el plom era un dels metalls treballats. Pels minerals dels quals era extret, molt sovint trobem un plom aliat amb antimoni i arsènic. Alhora el plom també era usat deliberadament per a la confecció d’alguns aliatges. A Assur, en estrats corresponents al segle XIV a.e.c., hom troba una peça de plom de 400 kg.

Amb aquesta antiguitat, és normal que les diferents llengües utilitzin una gran diversitat de denominacions. Per exemple, l’arrel *bolub, probablement pre-indogermànica, hauria donat lloc a la forma grega (μολυβδος) però també, a través de *plonbho, a “plumbum” llatí, o al prpeni georgià (que s’aplica al plom i a l’estrany). Algunes d’aquestes formes (per exemple, el “beruna” basc) han estat relacionades amb el sànscrit “bahu-mala”, que vol dir “molt brut”. L’arrel germànica *blipia, que indicaria llum o lluïssor, hauria servit per forma “blei”, que en el sentit de “metall blavós” s’hauria aplicat al plom. L’arrel cèltica, *loud, vinculada al color rogenc, s’hauria aplicat al mineral (plom roig) i, per extensió al metall, donant lloc a formes com “lead” (en anglès). L’arrel bàltica “swins” ha estat incorporada també pel rus (свинец ), encara que altres llengües eslaves tenim “olovo”. En llengües iranianes trobem “sirb”, i en llengües indo-àries, “sisa”. En nàhuatl tenim “temetztli” i en quítxua “titi”, “waychi” o “antaki”. Totes aquestes denominacions assenyalen sovint no tan sols el plom, sinó també altres metalls (estany) i aliatges.

L’ambigüitat de la terminologia fa difícil d’interpretar documents antics. El plom és esmentat entre els remeis medicinals citats pel papir Ebers (segle XVI a.e.c.). En el Pentateuc, ja trobem l’expressió “צָלְלוּ, כַּעוֹפֶרֶת, בְּמַיִם, אַדִּירִים”, és a dir “enfonsar-se com el plom”. En el Llibre dels Nombres, el plom és esmentat com el darrer dels sis metalls (després de l’or, l’argent, el bronze, el ferro i l’estany).

Placa de plom de Castellet de Bernabé (Llíria), amb un text amb caràcters ibers. El plom pertany a un arxiu associat a un graner

Encara que no pas tant com altres metalls, el plom i els minerals de plom (“plumbago”) foren materials de comerç a grans distàncies. Ja en el segle V a.e.c. trobem prospeccions de plom a la Península Ibèrica, alimentades pel comerç fenici i grec. La producció de plom en el món mediterrani anava en clar augment, i les mines antigues anaven esgotant-se.

Pocs gràfics justifiquen com aquest el concepte d’Edat Mitjana en termes globals. L’estudi de nuclis de glaç de Groenlàndia, permet reconstruir les deposicions de plom en aquestes glaceres i avaluar indirectament la producció mundial de plom. A partir del segle V a.e.c. hi ha un fort augment, que assoleix un pic màxim amb l’inici de l’era comuna. Llavors comença a declinar fins a un mínim en el segle IX. Hi segueix després un augment més lent, però que es dispara ja en el segle XVII, de manera que a mitjan segle XVIII hom ja supera el pic de l’Alt Imperi romà.

Plini parla de plom (“plumbum”) en els capítols 47-56 del llibre XXXIV de la Història Natural. “Plumbum” apareix com una denominació genèrica de metalls i aliatges tous, amb baix punt de fusió. Primerament, Plini distingeix entre “plumbum album” i “plumbum nigrum”. El “plumbum album” és identificat amb el “cassiterum”, i per tant amb l’estany. El “plumbum nigrum” s’identifica amb el “molybdaenum”, i seria el plom en el sentit modern. Plini refereix els diferents orígens del plom, i relata diferents preparats d’ús medicinal. Bona part de la producció romana del plom negre era realment el subproducte de l’extracció d’argent de dipòsits de galena (“plom argentífer”).

Lingots de plom actualment exposats en el Museu de Wells and Mendip (Anglaterra). Duen la marca de l’emperador (IMP•VESPASIAN•AVG)

En el segle I e.c., la producció romana de plom arriba al pic, amb 80.000 tones anuals. Suposen el 40% de la producció mundial de l’època. Encara que inicialment eren un subproducte de l’activitat argentífera, aquest plom trobava un ric ventall d’aplicacions tècniques. La més emblemàtica eren les canonades de plom. També s’emprava plom fos per soldar els ferros que mantenien unides les pedres de grans construccions.

Canonada de plom en unes termes romanes en l’actual Bath (Somerset). L’ús de canonades de plom ja fou matèria de controvèrsia no tan sols en el món greco-llatí sinó també en el xinès. Nicandre, en el segle II a.e.c. ja havia identificat la intoxicació amb plom (plumbisme o saturnisme) amb símptomes digestius (còlic) i nerviosos (paràlisis). Dioscòrides, en el segle I e.c. assenyalava que la intoxicació crònica plom produïa alienació mental. Vitruvi desencoratjava l’ús de canonades de plom, per bé que s’utilitzaven a Roma des del segle V a.e.c, i les recomanava de ceràmica. Però l’exposició a plom també era el resultat de l’ús de remeis medicinals que l’incorporaven i, encara més particularment, del sucre de plom, emprat com a edulcorant del vi. Jerome Nriagu (1983) arribà a responsabilitzar el plom i la gota saturnina de la caiguda de l’Imperi Romà

Els alquimistes identificaren el plom amb Saturn, i el simbolitzaren amb la dalla (♄), símbol d’aquesta divinitat agrícola i que després seria símbol de la Mort. El plom era tingut com el més baix dels metalls, i per això mateix la pedra filosofal es proposava la transmutació del plom en or. Per l’ús de peces de plom en balances i en d’altres instruments, el plom s’identifica amb la gravidesa.

Ceràmica de la dinastia Tang (s. VIII e.c.), acolorit amb pigments de plom.

L’adveniment de la metal•lúrgia moderna a Europa clarifica la terminologia. Els mots com “plumbum”, “lead” o “blei” passen a designar específicament el “plumbum nigrum”, i es diferencien dels mots reservats a l’estany. La producció de plom torna a pujar amb claredat. Així s’amplia l’extracció de minerals de plom. A final del segle XVII, comencen a extreure minerals de plom els pobladors originaris de Missouri, producció que s’accelera a partir del 1719 després de l’expedició francesa de Philip François Renault.

En els anys 1760, George Baker (1722-1809) hipotetitzà que la malaltia coneguda com a “còlic de Devon” era deguda al contingut de plom de la sidra elaborada en aquesta contrada. La malaltia ja era coneguda cent anys abans, presentada en forma de còlic sever i ocasionalment letal. Ja de bell antuvi se sospitava que la causa era la forta acidesa de la sidra. Baker es basava en la similitud entre els símptomes del còlic de Devon i els de la intoxicació del plom. La cidra, realment, tenia un contingut detectable de plom, adquirit probablement a partir de les premses, que a més també es rentaven amb bales de plom. Hi seguí una agra polèmica per part dels fabricants de sidra, amb una refutació publicada per Thomas Alcock. Però, seguint els consells de Baker, hom eliminà el plom de les premses i la incidència del còlic davallà notablement.

La química moderna aclareix la natura d’alguns minerals coneguts com a plumbago. És el cas del grafit, que és identificat com un al•lòtrop del carbó i no pas un compost de plom. El “plomb” apareix com una de les substàncies “simples metàl•liques oxidables o acidificables” en el llistat de Lavoisier del 1789, ja clarament diferenciat de “l’etain”. El “plom vermell” és identificat com l’òxid de plom, i la galena com a sulfur de plom.

En el 1859, Gaston Planté presenta el disseny de la primera bateria elèctrica recarregable. Era una bateria de plom-àcid, consistent en dues làmines de plom separades per gomes i enrotllades en espiral i immergides en una solució aquosa d’àcid sulfúric. Amb la bateria descarregada, les superfícies de les plaques consisteixen el sulfat de plom, i la concentració d’àcid sulfúric baixa. La bateria es carrega amb alt voltatge, de manera que una de les plaques (negativa) guanya en plom metàl•lic, mentre que l’altra (positiva) guanya en òxid de plom, alhora que la concentració d’àcid sulfúric de la solució augmenta. La connexió de les dues plaques permetrà oferir de nou corrent. En el 1881, Camille Alphonse Faure substituí les plaques de plom per una graella de plom damunt de la qual s’imprimia una pasta d’òxid de plom. Amb aquest disseny bàsic, a partir del 1886, Henri Tudor i d’altres fabricants la produïen ja a gran escala.

Extracció de mineral de plom a l’Alt Mississippi, en un gravat del 1865

En “New System of Chemical Philosophy” (1808), de John Dalton el plom és simbolitzat amb una L (de l’anglès “lead”). En la simbologia proposada per Berzelius, en el 1813, el plom és simbolitzat amb les inicials del mot romà (“plumbum”), de vegades com a Pb i d’altres com a P. En fixar-se el símbol P per al fòsfor (que tenia prioritat, d’acord amb Berzelius, com a “metal•loid”), el plom es quedarà ja definitivament amb Pb.

Bales de diferents calibres d’un mosquetó Minié del 1843. Les primeres bales de fona eren esfèriques, fetes de pedra o d’argila. Però ja en l’antiguitat també en trobem de fetes de plom, esfèriques o el•lipsoidals. Les bales de plom, però, no es generalitzen fins a la introducció de les armes de foc. En les primeres dècades del segle XIX es dissenyen les primeres bales cilindro-conoidals, i les dissenyades per Claude-Étienne Minié tindran especial protagonisme en les guerres de Crimea (1853-1856) i de Secessió (1861-1865)

John Newlands féu en el 1865 un intent de sistematitzar els elements químics amb una llei d’octaus. El plom apareix com el tercer element més pesant, amb nombre atòmic de 54, dins del grup del carboni.

Dmitri Mendeleev, en el 1869, considerava el plom (Pb = 207) com el més pesant de tots els elements químics coneguts. El col•locava en el sisè període, dins del grup del calci, estronci i bari.

En la taula del 1871, Mendeleev ja considera que el bismut, el tori i l’urani superen en pes atòmic el plom. El plom passa en aquesta ocasió a l’onzè període i és adscrit al grup del carboni. En les dècades següents la taula patirà canvis, però el plom continuarà en el grup del carboni, si bé traslladat ja definitivament al període 6.

La consciència creixent de la toxicitat del plom reduí les seves aplicacions. Les pintures amb pigment de plom trobaven altres alternatives. Entrat el segle XX, les geishes, que havien emprat carbonat de plom per al seu maquillatge blanc per al rostre, el substituïren per farina d’arròs.

En els anys 1920, el tetraetilplom comença a utilitzar-se com a additiu en benzina per augmentar l’octanatge (i reduir el risc de pre-ignicions). Aquest i altres compostos de plom es generalitzarien després en els combustibles. En els anys 1970, la preocupació per les emissions de plom va promoure l’ús de procediments alternatius (“benzina sense plom”), que aniria desplaçant la benzina amb plom en les dècades següents

Diferents compostos de plom han estat utilitzats com a pesticides. L’arsenat de plom, per exemple, fou emprat en plantacions de fruiters contra la carpocapsa (Cydia pomonella) als Estats Units entre 1890 i 1940. Tollestrup et al. (1995) estudiaren una cohort de 1231 persones de Wenatchee (Washington) seleccionada en el 1938, i classificada segons si eren treballadors de les plantacions, intermediaris o consumidors. A partir dels anys 1950 aquest ús declinà, amb la introducció de nous pesticides.

En el 1956, Clair Cameron Patterson desplegà l’ús d’un mètode de datació basat en els quocients entre els diferents isòtops estables del plom. Aquests isòtops, tret del plom-204, són radiogènics, és a dir que resulten de la desintegració d’elements radioactius (l’urani). Patterson aplicà aquesta tècnica a meteorits de ferro procedents del Gran Cràter d’Arizona. En la troilita d’aquests meteorits determinà la que seria la relació isotòpica primitiva del Sistema Solar, i la comparà amb d’altres materials terrestres. Estimà, així, l’edat de la Terra i dels altres planetes del Sistema Solar en 4,55±0,07 milers de milions d’anys

En llengües com l’anglès del professional de la instal•lació i manteniment de xarxes de canonades se’n diu “plumber”, en referència justament a l’ús històric del plom en aquestes instal•lacions. En català, el mot “lampista” es referia qui posta o adoba instal•lacions d’enllumenament (pres del francès, lampiste, al seu torn pres de “lamp”, làmpada), però després s’ha desplaçat a les xarxes de canonades d’aigua i a les instal•lacions de calefacció, mentre que “electricista” era reservat a les instal•lacions elèctriques. També hom utilitza fontaner (manllevat del castellà, fontanero) per referir-se al professional de les instal•lacions de distribució d’aigua

La preocupació per l’exposició ambiental a plom va anar en creixement durant el segle XX, a mesura que hom relacionava més l’exposició crònica del plom amb problemes de desenvolupament infantil, manifestats en l’aprenentatge. Entre els esforços de legislació podem esmentar els del congressista nord-americà Henry Waxman, que promogué una “Lead-Free Toys Act”, per limitar el contingut de plom en joguines (2008). En un sentit similar, el programa ABLES monitoritzà als Estats Units els nivells sanguinis de plom, i establí en el 2009 com a preocupant tota concentració superior a 10 μg/dL.

La relació de Superman amb el plom és ambivalent. La visió de raigs X de Superman, que li permet veure a través de tota mena d’objectes, no pot amb el plom. Ara bé un revestiment de plom, amb un sistema televisiu per seguir el món exterior, li pot ser útil justament perquè el protegeix de l’acció afeblidora de la criptonita

El plom: isòtops i abundància

La massa atòmica estàndard del plom és de 207,2 uma, valor que resulta de la mitjana ponderada dels seus isòtops naturals (208Pb, 206Pb, 207Pb, 204Pb). La llista completa d’isòtops coneguts és:
– plom-178 (178Pb; 178,003830 uma). Nucli format per 82 protons i 96 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 2,3•10-4 s.
– plom-179 (179Pb; 179,00215 uma). Nucli format per 82 protons i 97 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,003 s.
– plom-180 (180Pb; 179,997918 uma). Nucli format per 82 protons i 98 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,0045 s.
– plom-181 (181Pb; 180,99662 uma). Nucli format per 82 protons i 99 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,045 s. Decau normalment (98%) a mercuri-177 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (2%), a tal•li-181 (amb emissió d’un positró).
– plom-182 (182Pb; 181,992672 uma). Nucli format per 82 protons i 100 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,06 s. Decau normalment (98%) a mercuri-178 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (2%), a tal•li-182 (amb emissió d’un positró).
– plom-183 (183Pb; 182,99187 uma). Nucli format per 82 protons i 101 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,535 s. Decau majoritàriament (94%) a mercuri-179 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (6%), a tal•li-183 (amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (183mPb) a 94 keV, que té una semivida de 0,415 s, i que decau normalment a mercuri-179 o, rarament, a tal•li-183.
– plom-184 (184Pb; 183,988142 uma). Nucli format per 82 protons i 102 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,49 s. Decau normalment a mercuri-180 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, rarament, a tal•li-184 (amb emissió d’un positró).
– plom-185 (185Pb; 184,987610 uma). Nucli format per 82 protons i 103 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6,3 s. Decau normalment a mercuri-181 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, rarament, a tal•li-185 (amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (185mPb) a 60 keV, que té una semivida de 4,07 s, i que decau bé a tal•li-185 (rarament) o, normalment, a mercuri-181.
– plom-186 (186Pb; 185,984239 uma). Nucli format per 82 protons i 104 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4,82 s. Decau bé a mercuri-182 (56%; amb emissió d’un nucli d’heli-4) o a tal•li-186 (44%; amb emissió d’un positró).
– plom-187 (187Pb; 186,983918 uma). Nucli format per 82 protrons i 105 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 15,2 s. Decau bé a tal•li-187 (amb emissió d’un positró) o a mercuri-183 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (187mPb) a 11 keV, que té una semivida de 18,3 s, i que decau bé a tal•li-187 (98%) bé a mercuri-183 (2%).
– plom-188 (188Pb; 187,980874 uma). Nucli format per 82 protons i 106 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 25,5 s. Decau majoritàriament (91,5%) a tal•li-188 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (8,5%), a mercuri-184 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix dos estats metastables, un a 2578,2 keV (188m1Pb; que té una semivida de 8,3•10-7 s) i un altre a 2800 keV (188m2Pb; que té una semivida de 7,97•10-7 s).
– plom-189 (189Pb; 188,98081 uma). Nucli format per 82 protons i 107 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 51 s. Decau a tal•li-189, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (189mPb) a 40 keV, que té una semivida de 60 s, i que decau bé a tal•li-189 (99,6%) o a mercuri-185 (0,4%; amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– plom-190 (190Pb; 189,978082 uma). Nucli format per 82 protons i 108 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 71 s. Decau normalment (99,1%) a tal•li-190 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,9%), a mercuri-186 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix tres estats metastables, un a 2614,8 keV (190m1Pb; que té una semivida de 1,5•10<sup-7 s), un altre a 2618 keV (190m2Pb; que té una semivida de 2,5•10-5 s) i un tercer a 2658,2 keV (190m3Pb; que té una semivida de 7,2•10-6 s).
– plom-191 (191Pb; 190,97827 uma). Nucli format per 82 protons i 109 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 79,8 s. Decau normalment (99,987%) a tal•li-191 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,013%), a mercuri-187 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (191mPb) a 20 keV, que té una semivida de 131 s, i que decau a tal•li-191 (99,98%) o a mercuri-187 (0,02%).
– plom-192 (192Pb; 191,975785 uma). Nucli format per 82 protons i 110 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 210 s (4 minuts). Decau normalment (99,99%) a tal•li-192 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,0061%), a mercuri-188 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix tres estats metastables, un a 2581,1 keV (192m1Pb; que té una semivida de 1,64•10-7 s), un altre a 2625,1 keV (192m2Pb; que té una semivida de 1,1•10-6 s) i un tercer a 2743,5 keV (192m3Pb; que té una semivida de 7,56•10-7 s).
– plom-193 (193Pb; 192,97617 uma). Nucli format per 82 protons i 111 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 300 s (5 minuts). Decau a tal•li-193, amb emissió d’un positró. Posseeix dos estats metastables, un a 130 keV (193m1Pb; que té una semivida de 350 s i que decau a tal•li-193) i un altre a 2612,5 keV, que té una semivida de 1,35•10-7 s.
– plom-194 (194Pb; 193,974012 uma). Nucli format per 82 protons i 112 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 720 s (12 minuts). Decau normalment a tal•li-194 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,0000073%), a mercuri-190 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– plom-195 (195Pb; 194,974542 uma). Nucli format per 82 protons i 113 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 900 s (15 minuts). Decau a tal•li-195, amb emissió d’un positró. Posseeix dos estats metastables, un a 202,9 keV (195m1Pb; que té una semivida de 900 s, i que decau a tal•li-195) i un altre a 1759 keV (195m2Pb; que té una semivida de 1•10-5 s).
– plom-196 (196Pb; 195,972774 uma). Nucli format per 82 protons i 114 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2200 s (37 minuts). Decau normalment a tal•li-196 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,00003%), a mercuri-192 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix quatre estats metastables, un a 1049,20 keV (196m1Pb; que té una semivida de menys de 10-7 s), un altre a 1738,27 keV (196m2Pb; que té una semivida de menys de 10-6 s), un tercer a 1797,51 keV (196m3Pb; que té una semivida de 1,4•10-7 s) i un quart a 2693,5 keV (196m4Pb; que té una semivida de 2,7•10-7 s).
– plom-197 (197Pb; 196,973431 uma). Nucli format per 82 protons i 115 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 490 s (8 minuts). Decau a tal•li-197, amb emissió d’un positró. Posseeix dos estats metastables, un a 319,31 keV (197m1Pb; que té una semivida de 2570 s, i que decau a l’estat basal (19%) o a tal•li-197 (81%) o mercuri-193 (0,0003%; amb emissió d’un nucli d’heli-4)) i un altre a 1914,10 keV (197m2Pb; que té una semivida de 1,15•10-6 s).
– plom-198 (198Pb; 197,972034 uma). Nucli format per 82 protons i 116 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 8600 s (2 hores). Decau a tal•li-198, amb emissió d’un positró. Posseeix tres estats metastables, un a 2141,4 keV (198m1Pb; que té una semivida de 4,19•10-6 s), un altre a 2231,4 keV (198m2Pb; que té una semivida de 1,37•10-7 s) i un tercer a 2820,5 keV (198m3Pb; que té una semivida de 2,12•10-7 s).
– plom-199 (199Pb; 198,972917 uma). Nucli format per 82 protons i 117 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 5400 s (90 minuts). Decau a tal•li-199, amb emissió d’un positró. Posseeix dos estats metastables, un a 429,5 keV (199m1Pb; que té una semivida de 732 s, i que decau a l’estat basal (93%) o directament (7%) a tal•li-199) i un altre a 2563,8 keV (199m2Pb; que té una semivida de 1,01•10-5 s).
– plom-200 (200Pb; 199,971827 uma). Nucli format per 82 protons i 118 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 7,74•104 s (22 hores). Decau a tal•li-200, amb emissió d’un positró.
– plom-201 (201Pb; 200,972885 uma). Nucli format per 82 protons i 119 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,36•104 s (9 hores). Decau normalment a tal•li-201 (99% per captura electrònica; 1% amb emissió d’un positró). Posseeix dos estats metastables, un a 629,14 keV (201m1Pb, que té una semivida de 61 s) i un altre a 2718,5 keV (201m2Pb, que té una semivida de 5,08•10-7 s).
– plom-202 (202Pb; 201,972159 uma). Nucli format per 82 protons i 120 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,66•1012 s (52500 anys). Decau normalment (99%) a tal•li-202 (per captura electrònica) o, alternativament (1%), a mercuri-198 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix tres estats metastables, un a 2169,83 keV (202m1Pb; que té una semivida de 1,27•104 s, i que decau a l’estat basal (90,5%) o directament (9,5%) a tal•li-202), un altre a 4142,9 keV (202m2Pb; que té una semivida de 1,1•10-7 s) i un tercer a 5345,9 keV (202m3Pb; que té una semivida de 1,07•10-7 s).
– plom-203 (203Pb; 202,973391 uma). Nucli format per 82 protons i 121 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,8674•105 s (52 hores). Decau a tal•li-203, per captura electrònica. Posseeix tres isòtops inestables, un a 825,20 keV (203m1Pb; que té una semivida de 6,21 s), un altre a 2923,4 keV (203m3Pb; que té una semivida de 1,22•10-7 s) i un tercer a 2949,47 keV (203m2Pb; que té una semivida de 0,48 s).
– plom-204 (204Pb; 203,9730436 uma). Nucli format per 82 protons i 122 neutrons. Teòricament, decau a mercuri-200, amb emissió d’un nucli d’heli-4. Ho faria, però, amb una semivida tan llarga (4,42•1024; set ordres de magnitud superior a l’edat actual de l’univers) que, a efectes observacionals, és un isòtop estable. La freqüència és de 1,4% (1,04%-1,65%). És l’únic isòtop estable exclusivament primordial (no-radiogènic) del plom, i en aquest sentit és emprat en el mètode de datació de plom-plom. Posseeix tres estats metastables, un a 1274 keV (204m1Pb; que té una semivida de 2,65•10-7 s), un altre a 2185,79 keV (204m2Pb; que té una semivida de 4030 s) i un tercer a 2264,33 keV (204m3Pb; que té una semivida de 4,5•10-7 s).
– plom-205 (205Pb; 204,9744818 uma). Nucli format per 82 protons i 123 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4,83•1014 s (15,3 milions d’anys). Decau a tal•li-205, per captura electrònica. En estat d’ionització completa (205Pb205+) esdevé observacionalment estable. Posseeix tres estats metastables, un a 2,329 keV (205m1Pb; que té una semivida de 2,42•10-5 s), un altre a 1013,839 keV (205m2Pb; que té una semivida de 333 s) i un tercer a 3195,7 keV (205m3Pb; que té una semivida de 2,17•10-7 s).
– plom-206 (206Pb; 205,9744653 uma). Nucli format per 82 protons i 124 neutrons. Teòricament, decauria a mercuri-202 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Ho faria, però, amb una semivida tan llarga que, a efectes observacionals, és un isòtop estable. La freqüència isotòpica és de 24,1% (20,84%-27,48%). És el producte final de la desintegració de l’urani-238. Abans de la seva identificació química, fou designat com a radi-G. Com a isòtop radiogènic, és un dels emprats en el mètode de datació plom-plom. Posseeix dos estats metastables, un a 2200,14 keV (206m1Pb; que té una semivida de 1,25•10-4 s) i un altre a 4027,3 keV (206m2Pb; que té una semivida de 2,02•10-7 s).
– plom-207 (207Pb; 206,9758969 uma). Nucli format per 82 protons i 125 neutrons. Teòricament, decauria a mercuri-203, amb emissió d’un nucli d’heli-4. Ho faria, però, amb una semivida tan llarga que, a efectes observacionals, és un isòtop estable. La freqüència isotòpica és de 22,1% (17,62%-23,65%). És producte final de la desintegració d’urani-235. Fou identificat originàriament com a actini D, en tant que producte de la desintegració de l’actini. Com a isòtop radiogènic, és un dels emprats en el mètode de datació plom-plom. Posseeix un estat metastable (207mPb) a 1633,368 keV, que té una semivida de 0,806 s, i que decau a l’estat basal.
– plom-208 (208Pb; 207,9766521 uma). Nucli format per 82 protons i 126 neutrons. Teòricament, decauria a mercuri-204 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Ho faria, però, amb una semivida tan llarga (6•1026 s; nou ordres de magnitud superior a l’edat actual de l’univers) que, a efectes observacionals, és un isòtop estable. És l’isòtop més pesant del qual no s’ha detectat desintegració. La freqüència isotòpica, és de 52,4% (51,28%-56,21%). És producte final de la desintegració de tori-232. Fou identificat originàriament com a tori-D, en tant que producte de la desintegració del tori (en alguns minerals de tori, la freqüència isotòpica pot arribar al 90%). La baixa secció transversal de captura de neutrons, el fa interessant en refrigeració de reactors nuclears ràpids. Posseeix un estat metastable a 4895 keV (208mPb), que té una semivida de 5•10-7 s.
– plom-209 (209Pb; 208,9810901 uma). Nucli format per 82 protons i 127 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,171•104 s. Decau a bismut-209, amb emissió d’un electró. Producte de la desintegració de l’urani-235, és present a la natura en forma de traça.
– plom-210 (210Pb; 209,9841885 uma). Nucli format per 82 protons i 128 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 7,01•108 s (22 anys). Decau normalment a bismut-210 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (0,0000019%), a mercuri-206 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). És present a la natura en forma de traça, com a producte de la desintegració de l’urani-238. Fou originàriament descrit en 1906 per Hahn, com a producte de la desintegració del radi, amb el nom de radi D. Més tard seria identificat químicament com a plom, i és en aquest sentit el “radioplom” o “plom radioactiu” per antonomàsia. Posseeix un estat metastable (210mPb) a 1278 keV, que té una semivida de 2,01•10-7 s.
– plom-211 (211Pb; 210,9887370 uma). Nucli format per 82 protons i 129 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2170 s (36 minuts). Decau a bismut-211, amb emissió d’un electró. És present a la natura en forma de traça, com a producte de la desintegració d’urani-235. Fou descrit originàriament per Debierne en el 1904, com a producte de desintegració de l’actini, amb el nom d’actini B.
– plom-212 (212Pb; 211,9918975 uma). Nucli format per 82 protons i 130 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,830•104 s (11 hores). Decau a bismut-212, amb emissió d’un electró. És present a la natura en forma de traça, com a producte de la desintegració del tori-232. Fou descrit originàriament per Ernst Rutherford en 1904, com un dels productes de la desintegració del tori, i denominat tori-B. Posseeix un estat metastable (212mPb) a 1335 keV, que té una semivida de 5•10-6 s.
– plom-213 (213Pb; 212,996581 uma). Nucli format per 82 protons i 131 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 612 s (10 minuts). Decau a bismut-213, amb emissió d’un electró.
– plom-214 (214Pb; 213,9998054 uma). Nucli format per 82 protons i 132 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1610 s (27 minuts). Decau a bismut-214, amb emissió d’un electró. És present a la natura en forma de traça, com a producte de la desintegració de l’urani-238. Fou descrit originàriament per Ernst Rutherford en 1904, com un dels productes de la desintegració del radi, i denominat radi-B.
– plom-215 (215Pb; 215,00481 uma). Nucli format per 82 protons i 133 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 36 s.

L’àtom neutre de plom conté 82 electrons, amb una configuració basal d’escorça de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p2. És, doncs, l’element del període 6 del grup 14 (el grup del carboni, cristal•lògens), dins del bloc p. És considerat un metall de post-transició. L’estat d’oxidació més habitual és +2 (cations Pb2+, per ionització dels electrons del nivell 6p), per bé que també el podem trobar en +4, +3, +1 i 0. El radi atòmic és de 1,75•10-10 m.

Nòduls de plom pur (99,989%), amb una certa oxidació superficial, al costat d’un cub de plom pur (99,989%)

En condicions estàndards de pressió i de temperatura, el plom elemental es presenta en forma de sòlid metàl•lic, brillant i d’aspecte argentí, amb una certa tonalitat blava. És un metall dens (11340 kg•m-3), tou (1,5 en l’escala de Mohs), dúctil i mal•leable. La resistivitat elèctrica és prou elevada per a un metall (208 nΩ•m). L’al•lòtrop més comú, l’estable en condicions estàndards, segueix una estructura cristal•lina centrada en les cares.

En condicions estàndards de pressió, el plom elemental fon a 600,61 K. La densitat del plom líquid en el punt de fusió és de 10660 kg•m-3. El plom líquid, exposat a l’aire, s’oxida a PbO.

En condicions estàndards de pressió, el plom elemental bull a 2022 K.

Encara que relativament resistent a la corrosió, en condicions ambientals damunt del plom s’hi forma una capa superficial d’òxid, també rica en carbonats i hidroxicarbonats (més com més elevat sigui el grau d’humitat). És atacable per àcids, si bé sovint, en formar sals insolubles, no s’hi dissol. Reacciona fàcilment amb compostos orgànics, i és solunble en àcids orgànics. El plom en pols és pirofòric i, a la flama, emet un llum blau-blanc.

Entre els compostos de plom podem esmentar:
– halurs: PbF2 (sòlid blanc inodor; s’hi pot formar a temperatura ambient per la reacció de plom amb fluor), PbCl2 (per a la reacció del plom amb el clor cal una temperatura de 600 K), PbI2 (sòlid de color groc), PbBr2 (sòlid de color blanc), PbF4 (sòlid groc inestable).
– òxids: PbO (amb dos polimorfs: la forma vermella α-PbO tetragonal o litargiri i la forma groga β-PbO ortoròmbica o massicot), Pb3O4 (plom roig), PbO2 (sòlid de color negre).
– plumbits: PbO2 (catió plumbit).
– sulfur: PbS (sòlid de color negre).
– carbonat: PbCO3 (“blanc de plom”, de 6582 kg•m-3).
– sulfat: PbSO4 (sòlid blanc, de 6290 kg•m-3).
– nitrat: Pb(NO3)2) (sòlid blanc)
– compostos organoplúmbics: tetrametilplom, tetraetilplom, hexaetildiplom.

Plom roig, òxid de plom (II,IV)

L’abundància atòmica del plom en l’univers depèn dels processos de nucleosíntesi, de l’estabilitat dels seus isòtops i de les rutes de desintegració d’elements més pesants (urani, tori). Alguns isòtops de plom són el producte final quasiestable de diferents rutes de desintegració, i és això fonamentalment el que explica la gran abundància de plom respecte a la posició que ocupa en la taula periòdica. El plom supera en abundància el beril•li (l’element 3) i tots els elements de nombre atòmic superior a 41.

El plom és detectable en les atmosferes d’estels, inclosa la del nostre Sol, si bé assoleix la major abundància en estels subnans de tipus O-B.

En la Terra, l’abundància global de plom és de 0,23 ppm en termes de massa (0,029 ppm en termes atòmics). Element calcòfil, és molt més concentrat en l’escorça terrestre on arriba a 14 ppm. Rarament el trobem en forma elemental (plom metàl•lic). El més habitual és trobar-lo en minerals de coure, però també de zinc, argent, etc. Dels minerals amb més contingut de plom podem citar la galena (PbS; 86,6% en termes de massa), la cerussita (PbCO3) o l’anglesita (PbSO4).

Cristalls de galena (sulfur de plom). La galena és un semiconductor i es pot emprar en la construcció de receptors de radioones (ràdio de galena)

La concentració de plom en la hidrosfera varia segons el context geològic i l’activitat industrial. En l’oceà, la concentració típica és de 30 μg•m-3.

El plom és present en l’atmosfera en forma de traça, de manera transitòria.

El plom no és, pel que se sap, bioelement per a cap organisme. El cations Pb2+ són incorporats per a la biosfera i interfereixen amb el metabolisme. En l’organisme humà se’l troba en concentracions típiques de 1,7 ppm en termes de massa (0,045 ppm en termes atòmics), la qual cosa equival a un contingut total de 120 mg.

Hi ha organismes que són activament captadors de Pb2+, com Aspergillus versicolor o tot un seguit de bacteris que són capaços de reduir-lo (Desulfovibrio, Desulfotomaculum). Això és interessant en bioremediació en sòls i ecosistemes aquàtics contaminats. Per a la descontaminació de sòls, hom també ha pensat en l’ús d’ossos de peix que, rics en apatita, poden captar plom donant lloc a piromorfita que, com a mineral estable, no és absorbit en el tub digestiu d’animals.

La toxicitat del plom és general, però la diana més destacada és el sistema nerviós. L’exposició crònica a quantitats elevades de plom es manifesta en pèrdua de capacitats cognitives, còlics abdominals i nefropaties. Les intoxicacions més freqüents són deguda a la ingesta d’aliments o aigua contaminats amb plom, però també aparegué històricament com a malaltia professional (el còlic del pintor, provocat per l’ús de pigments de plom).

La toxodinàmia dels cations Pb2+ s’ha explicat a partir d’alguns mecanismes d’acció específics, com l’antagonització de neuroreceptors NMDA de glutamat o la inhibició d’enzims (com ara la porfobilinogen-sintasa i la ferroquelatasa, implicades en la síntesi del grup hemo). Aquestes accions s’explicarien pel fet que els cations de plom actuarien com un anàleg de Ca2+.

Per al tractament d’intoxicacions de plom, especialment les agudes, s’empren agents quelants com el dimercaprol o el succimer.

Economia del plom

El plom és un dels principals metalls industrials. La producció mundial anual és de 8 milions de tones, de les quals procedeixen del reciclatge. Del plom primari, bàsicament resulta com a subproducte de l’explotació de minerals de coure, zinc o argent. De fet, ja és rendible l’explotació de minerals que tinguin un 3% de plom. La majoria no arriben al 10%, per bé que hom històricament ha explotat dipòsits de galena pel seu valor argentífer.

Els minerals són esmicolats. La concentració per flotació permet arribar a un contingut de plom de més del 70%, fonamentalment en forma de sulfur de plom. Torrats, el sulfur es transforma principalment en òxid de plom, amb quantitats menors de sulfats i silicats de plom. Aquesta barreja és reduïda en alts fons fins a aconseguir-ne plom metàl•lic. De l’escòria en resulten materials encara amb un contingut de plom, i que es poden aprofitar per recuperar-hi coure, zinc, antimoni, cadi, bismut i compostos de plom. El plom metàl•lic és encara depurat amb un forn reverberatori o, si cal amb altres procediments (procés de Betts).

Malgrat el pes creixent del reciclatge, la demanda de plom fa que continuï augmentant l’extracció. Les reserves conegudes podrien esgotar-se en 20-40 anys, la qual cosa pressionaria a favor d’optimitzar el reciclatge i de trobar alternatives tecnològiques.

Un factor a favor del reciclatge és el que el plom primari, degut sobretot a plom-210, té uns nivells de radioactivitat. El plom antic pràcticament ja no presenta plom-210. En qualsevol cas, es tracta d’activitats baixes, per bé que en certs dissenys experimentals hom cerca precisament plom antic per evitar interferències.

Globalment, la humanitat té mobilitzats en ús gairebé 60 milions de tones. Això suposa uns 8 kg per càpita, valor que es dispara de fet en els països més avançats a 20-150 kg.

En metal•lúrgia el plom és cercat com a metall dens, de baix punt de fusió i dúctil. Les propietats de plom poden variar dràsticament per la presència de metalls aliats. Fins i tot a baixa quantitat, l’antimoni o el coure, fan el plom més fort i més resistent a la corrosió química. L’addició de cadmi, estany o tel•luri prevenen la fatiga. En el plom industrial hom limita el contingut de bismut al 0,1%, ja que el bismut, com el zinc, el fan menys resistent a la corrosió. Inversament, el plom és evitat en aliatges industrials, per bé que de vegades hom empra petites quantitats de plom per fer acers més dúctils, o en llautó per reduir-ne el desgast.

El plom és utilitzat en la indústria de construcció (sostres, revestiments, canonades, juntes, etc.).

De plom es fan habitualment els tubs d’orgue, per bé gairebé sempre se l’utilitza aliat amb estany (que n’augmenta la rigidesa) i amb quantitats traça de l’antimoni i coure

El baix punt de fusió és una de les raons de l’ús històric del plom en munició, així com el seu baix preu i l’elevada densitat. El “plom curt”, amb un cert contingut d’arsènic, facilita l’elaboració de projectils rodons (perdigons). Progressivament, hom ha limitat l’ús de munició de plom, especialment per a la pràctica de caça i de tir, pensant en l’impacte ambiental del plom en el medi natural.

El plom és utilitzat en navegació per la seva alta densitat. De plom es fan els pesos que, com el de la imatge, es col•loquen els submarinistes per poder davallar més fàcilment

Quantitativament, la indústria automobilística és la que encapçala la demanda de plom (més de la meitat). Apareix sobretot en els elèctrodes de les bateries de plom-àcid.

Bateria de plom-àcid

El plom és el material d’elecció en revestiments opacs a raigs X i a altres radiacions.

El plom o un aliatge eutèctic plom-bismut, en estat líquid, és utilitzat com a refrigerant primari en alguns reactors nuclears (esquema), com els de submarins soviètics de classe Alfa (anys 1970) o el projectat MYRRHA. La baixa absorció de neutrons per part dels nuclis de plom permet un desacceleració dels neutrons emesos pel reactor.

El plom és utilitzat en elèctrodes en processos electrolítics de la indústria química. És utilitzat com a material de revestiment en cables d’alt voltatge.

Un flascó de Swarovski. La casa Swarovski, fundada en el 1895, és un dels productors més reputats de vidre de plom. El vidre de plom substitueix el contingut de calci per aquest metall, amb un contingut de PbO que pot variar del 18% al 40%. Fou George Ravenscroft qui, en el 1674, desenvolupà l’addició d’òxid de plom al vidre millorant-ne l’aparença, fent-lo més fàcil de fondre i allargant el període de treball durant la fusió

En el 1973, Andrew Oddy, dissenyà un test en el Museu Britànic per a avaluar la qualitat de materials de construcció de cara a la conservació de les col•leccions. Els materials de construcció poden emetre petites quantitats d’àcids, aldehids i d’altres substàncies químiques que poden conduir a una degradació d’objectes de metall. Per això una mostra de material és continguda en un recipient amb aigua destil•lada, i del qual pengen unes peces de coure, argent i plom.

L’ús del plom en la indústria electrònica, per soldar, es troba en retrocés. No obstant, guanyen aplicacions semiconductors de plom, com el PbTe o el PbSe, utilitzats en cèl•lules fotovoltaiques i en detectors d’infraroig.

L’ús de compostos de plom com a pigments es troba fa dècades en retrocés, amb normatives cada vegada més restrictives.

Les relacions entre els diferents isòtops estables de plom i de radioplom (plom-210) són utilitzades en diversos sistemes de datació (urani-plom, plom-plom).

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: