Membro più pesante del gruppo del carbonio
Nella tavola periodica degli elementi, il piombo di metalli pesanti appartiene al gruppo del carbonio insieme agli elementi carbonio, silicio, germanio e stagno. Nel gruppo del carbonio, il piombo con l'abbreviazione latina Pb per plumbum o il nome anglosassone ha la densità più alta con 11,34 grammi per centimetro cubo.
La maggior parte degli elementi con una densità maggiore ha proprietà che ne limitano notevolmente l'uso. Esempi sono la radioattività come l'uranio e il rodio, una tossicità molto elevata come il mercurio o il prezzo elevato dovuto alla rarità come l'oro e il titanio. Il piombo ha circa la metà della densità dell'elemento più denso conosciuto, l'osmio. Il piombo è meno tossico del mercurio.
Densità di elementi e materiali
I valori di densità di altri elementi e materiali noti e ricorrenti aiutano nel confronto e nella classificazione della densità del piombo. Sono espressi in kg / dm3 o, come qui, in g / cm³:
| Cognome | Abbreviazione | Densità in g / cm³ |
|---|---|---|
| calcestruzzo | - | Da 1.8 a 2.4 |
| Vetro al quarzo | - | 2.2 |
| grafite | C. | 2.25 |
| granito | - | 2.8 |
| cemento | - | 3.0 a 3.1 |
| diamante | C. | 3.51 |
| titanio | Ti | 4.5 |
| ruggine | Fe3O4 | 5.1 |
| zinco | Zn | 7.13 |
| lattina | Sn | 7.28 |
| Ferro acciaio | - | 7.7 |
| argento | Ag | 10.49 |
| piombo | Pb | 11.34 |
| oro | Au | 19.30 |
| osmio | Os | 22.61 |
Sfruttare la densità del piombo
Due dei modi più noti per sfruttare l'alta densità di piombo sono i pesi, ad esempio nella pesca o nella modellistica, e come protezione dalle radiazioni. In passato, il peso elevato e il volume ridotto venivano utilizzati anche per appesantire tende e drappeggi con una corda di piombo. Le proprietà tossiche del piombo hanno reso quasi del tutto scomparsi questi usi.
Nella modellistica, il piombo viene utilizzato principalmente per bilanciare strutture mobili e mobili come veicoli e aeroplani. Anche qui la densità gioca il ruolo decisivo. Anche piccole quantità di piombo con una dimensione di pochi centimetri cubi possono formare i contrappesi necessari. Un cubo di piombo con le dimensioni laterali di due centimetri pesa circa novanta grammi.
La densità è stata utilizzata anche per la compensazione del peso e la taratura dei cerchi delle auto. Questi contrappesi vengono sempre più sostituiti dai materiali non tossici acciaio e zinco. La loro densità inferiore, tuttavia, richiede circa un terzo di spazio in più o il numero di pesi individuali.
Proiettili e spari
Il piombo viene spesso utilizzato sotto forma di proiettili. Le munizioni più popolari sono i pallini di piombo. Pallini di forma diversa vengono utilizzati anche nel tiro sportivo. L'elevata densità del piombo garantisce traiettorie balistiche precise e prevedibili fino a una decina di metri.
Il piombo ha anche una durezza sufficiente per resistere al lancio indeformato. Ad esempio, è possibile eseguire e contare una svolta sugli obiettivi target. Come munizioni da caccia, il piombo è usato raramente a causa delle sue proprietà tossiche. Anche qui la densità garantisce proiettili penetranti.
L'alta densità funge da protezione dalle radiazioni
L'effetto protettivo contro i raggi X e altre sorgenti di radiazioni radioattive è dovuto principalmente alla struttura molecolare del piombo e alla sua densità. In parole povere, molti atomi che sono strettamente pressati insieme consentono il passaggio di meno raggi. Il piombo viene scelto principalmente perché alternative con valori di schermatura simili o migliori, ovvero densità, sono significativamente più costose. Esempi tipici sono rame, argento e oro.
Nonostante la sua densità, il piombo può “intercettare” solo una parte dei raggi, motivo per cui ancora oggi si cerca di limitare i raggi X al numero più necessario di applicazioni. Poiché alcuni minerali di piombo hanno isotopi radioattivi naturali, per la produzione di radioprotezione è necessario utilizzare piombo a bassa radiazione.
Diminuzione della densità quando riscaldato
Misurazioni scientifiche mostrano che la densità del piombo diminuisce quando viene riscaldata. Come con la maggior parte degli altri elementi, il riscaldamento porta a un maggiore movimento degli atomi o delle molecole. Questo crea spazi più ampi e la densità diminuisce. Nel caso del piombo, tuttavia, il cambiamento è significativo solo in senso scientifico e può essere trascurato nell'applicazione pratica.
| Riscaldamento in ° C | Densità in |
|---|---|
| 0 | 11.34 |
| 350 | 10.658 |
| 400 | 10.597 |
| 500 | 10.477 |
| 600 | 10.359 |
| 800 | 10.132 |
L'espansione spaziale media quando si riscalda il piombo è stimata al 3,44%. Il piombo caldo liquido ha bisogno di questo volume in più per mantenere lo stesso peso dopo che la densità è diminuita.
suggerimenti e trucchi
La densità del cosiddetto piombo di lavoro, che si ottiene dal minerale di piombo e funziona come materiale per tutti i tipi di applicazioni, è soggetta a leggere fluttuazioni, poiché c'è solo tra il 95 e il 98 percento di piombo puro. Se ti imbatti in piombo metallurgico o piombo fine, la purezza del materiale e quindi la densità originale è superiore al 99 percento.
