Lood is een scheikundig element met symbool Pb en atoomnummer 82. De enkelvoudige stof is een donkergrijs hoofdgroepmetaal. Het symbool bevindt zich in groep IVa (14) of Koolstofgroep van het periodiek systeem.

Ontdekking

Lood wordt sinds 5000-4500 v.Chr. gebruikt omdat het wijdverspreid op aarde voorkomt en eenvoudig kan worden bewerkt. In het bijbelboek Exodus is er sprake van lood; in het bijbelboek Job wordt lood genoemd als schrijfmateriaal. Het gebruik van lood als schrijfmateriaal is terug te vinden in ons woord ” potlood”. In Egypte werden ca. 3000 v.Chr. loodverbindingen toegepast bij het glazuren van aardewerk. De vloeren van de hangende tuinen van Babel waren gemaakt van loden platen. In het Romeinse Rijk werden loden pijpen gebruikt om water te transporteren.

Naam

De naam lood is waarschijnlijk afgeleid van het Keltische "loud", het Ierse "lucide" of het Sanskriet "loka", wat roodachtig betekent en dat vanwege de rode kleur van het loodoxide.
Het symbool van lood Pb is afkomstig van de Latijnse naam "plumbum". Het Nederlandstalige lood komt van het Angelsaksische lead.

Voorkomen

Lood komt in de aardkorst (tot 16 km diepte) in een hoeveelheid van ca. 1,25.10^-3 massa% voor en is daarmee het 36^ste element in de rangorde van voorkomen.
De voornaamste mineralen zijn:
Galena, loodglans of loodspies (PbS), anglesiet (PbSO₄), cerusiet (PbCO₃), pyromorfiet (Pb₅(PO₄)₃Cl), crocoïet (PbCrO₄), litharge (PbO), menie (Pb₃O₄), pentfieldiet (Pb₄Cl₆(OH)₂), raspiet (PbWO₄), vanadiniet (Pb₅(VO₄)₃Cl). De meest voorkomende zijn vetjes weergegeven.
De belangrijkste wingebieden liggen in Australië, China, VSA, de voormalige Sovjet-Unie, Canada, Mexico, Peru, het voormalige Joegoslavië, Bulgarije en Marokko.

Isotopen

Isotoop	%	x
²⁰²Pb	synthetisch	52,5.103 j halveringstijd
²⁰⁴Pb	synthetisch	1,4.1017 j halveringstijd
²⁰⁵Pb	synthetisch	1,53.107 j halveringstijd
²⁰⁶Pb	24,1	stabiel met 124 neutronen
²⁰⁷Pb	22,1	stabiel met 125 neutronen
²⁰⁸Pb	52,4	stabiel met 126 neutronen
²¹⁰Pb	synthetisch	2,6 j halveringstijd

Op aarde komen drie stabiele loodisotopen voor, één radioactieve isotoop met een dusdanig lange halfwaardetijd dat het ook als stabiel kan worden beschouwd.

Fysische eigenschappen

Lood is een donkergrijs mat glanzend zacht (1,5 op de Mohsschaal) en zwaar metaal met r = 11350 kg/m³. Het smeltpunt bedraagt 327°C en het kookt bij 1751°C. Het laat zich gemakkelijk pletten en vervormen. Het is een goede warmtegeleider. Lood is een slechte geleider voor de elektrische stroom, maar bij -265,8°C wordt het een supergeleider. Het metaal is zeer corrosiebestendig.

Bereiding

Lood wordt op verschillende manieren uit zijn ertsen gewonnen.

Ertsen rijk aan lood (loodglans) kunnen met ijzer gesmolten worden:
PbS + Fe FeS + Pb
Het PbS kan eerst geroost worden tot het volledig in PbO is omgezet, dat dan door koolstof wordt gereduceerd:
2 PbS + 3 O₂ 2 PbO + 2 SO₂ en 2 PbO + C 2 Pb + CO₂
Men kan het sulfide ook gedeeltelijk roosten, zodat men een mengsel bekomt van PbS, PbO en PbSO4. Bij smelten in afwezigheid van lucht zal het overblijvend PbS het PbO en PbSO4 reduceren:
2 PbO + PbS 3 Pb + SO₂ en PbSO₄ + PbS 2 Pb + 2 SO₂
Arme ertsen met veel PbSO4, worden eerst door verhitten met zand omgezet tot silicaat, daarna met kalk tot PbO, dat dan met cokes wordt gereduceerd:
PbSO₄ + SiO₂ PbSiO₃ + SO₃ en PbSiO₃ + CaO CaSiO₃ + PbO

Chemische eigenschappen

Lood is in zijn verbindingen twee- of vierwaardig.
In de meeste verbindingen heeft het OG +II
Bijv. PbO (geel poeder), PbCl₂, PbS, PbSO₄, PbCO₃, Pb(NO₃)₂ en Pb(OH)₂. Dit laatste hydroxide is een amfoteer hydroxide wat betekent dat het zowel met zuren als met basen reageert:
Pb(OH)_2(s) + 2 H⁺_(aq) 2 H₂O + Pb²⁺_(aq)
Pb(OH)_2(s) + 2 OH^-_(aq) Pb(OH)₄^2-_(aq)
Lood komt ook in de OG +IV voor.
Bijv. PbO₂, PbCl₄ en Pb₃O₄ waarbij het middelste lood atoom OG +IV heeft en de beide uiterste OG +II.
Lood verbindt zich gemakkelijk met zuurstof, reeds bij kamertemperatuur. Zeer fijn verdeeld lood kan spontaan vuur vatten aan de lucht (pyrofoor lood). Massief lood bedekt zich met een afschermend oxidelaagje. Volkomen droge zuurstof tast lood niet aan, sporen vochtigheid blijken nodig.
Zuren die met loodoxide onoplosbare zouten vormen (zwavelzuur, zoutzuur, koolzuur) lossen lood niet op. Zuren die oplosbare zouten vormen (salpeterzuur, azijnzuur) lossen lood wel op.
Warm geconcentreerd zoutzuur reageert eveneens met lood met vorming van waterstofgas.
Daar het amfotere oxide ook oplost in basen wordt lood ook sterk aangetast door basen.
Zuurstofvrij gedemineraliseerd water tast lood niet aan. Zuurstofhoudend water kan geringe hoeveelheden lood oplossen onder de vorm van hydroxiden. Ook regenwater lost geringe hoeveelheden lood op. In CO₂-houdend of waterstofcarbonaat-houdend water vormt zich een onoplosbaar laagje loodcarbonaat dat verdere inwerking belet.

Toepassingen

Sinds het bekend worden van de schadelijkheid van lood voor het milieu, is het gebruik ervan sterk teruggedrongen. Tot die tijd waren de toepassingen legio:

De hoge buigzaamheid maakt lood geschikt om bij woningbouw kieren te dichten (loodslab).

Van deze eigenschap wordt ook gebruik gemaakt in ramen van glas en lood, waarbij het stukje glas in een loden vatting opgesloten zit en de loodstrippen aan elkaar gesoldeerd worden.

In oplaadbare loodaccu’s als elektrode.

In brandstoffen kan loodtetraethyl worden gebruikt als stabilisator. In de EU is dat sinds 1999 niet meer toegestaan.

Lood kan worden toegepast in verf om het beter bestendig te maken tegen weersinvloeden. Sinds 1990 is dat in de EU niet meer toegestaan. Als pigment werd loodwit (loodoxide) veel toegepast.

Omdat lood goede bescherming biedt tegen gammastraling worden loden omhulsels vaak gebruikt om radioactieve bronnen veilig te bewaren.

Nog enkele toepassingen als ontleedbare stof (verbindingen met lood)

pigment (loodgeel: chromaatgeel, PbCrO₄; o.a. voor verf t.b.v. wegmarkering)
pigment (loodgroen: chromaatgeel, PbCrO₄ gemengd met berlijns blauw (KFe(Fe(CN)₆))
pigment (loodwit, basisch loodcarbonaat 2 PbCO₃.Pb(OH)₂)
pigment (oranje/rood, PbMoO₄; wit, PbO)
bedrukken katoen (Pb(CH₃COO)₂)
kristalglas (PbO)
desinfectiemiddel (Pb(CH₃COO)₂)
toevoeging glas (PbF₂)
halfgeleiders (PbS, PbSe, PbTe)
schmink (PbS)
email, glazuur (PbS)
textielverf (Pb(NO₃)₂)
pigment glas, keramiek, porselein (PbO) ..,
lucifers (PbO; PbO₂; Pb₃O₄, samen met rode P; (Pb(SCN)₂)
oxidator in vuurwerk (PbO₂)
keramiek (PbSi₂O₅)
toevoeging benzine (Pb(CH₃)₄ en Pb(C₂H₅)₄)
stabilisator PVC (3 PbO . PbSO₄ . H₂O)
katalysator polymerisatie polyurethaan (PhPb(OAc)₃)
toevoeging verf voor zeeschepen (Ph₃Pb(OAc)
conservering hout (tributylloodacetaat)

Lood is schadelijk voor de mens!

De mens heeft in het lichaam geen lood nodig om te kunnen leven en het kan bij regelmatige inname schadelijk werken. De looddamp van gesmolten lood is niet giftig, echter wel het loodstof dat wordt ingeademd.

Ondanks een zeer strenge reglementering komt loodvergiftiging door langdurig contact (saturnisme) nog herhaaldelijk voor. De verschijnselen zijn dramatisch door de hevige zogenaamde loodkolieken veroorzaakt door darmontsteking (colitis) gepaard gaande met darmverstopping (obstipatie). Een karakteristieke loodverlamming aan de meest gebruikte spieren treedt vaak op. Soms is ook een zogenaamde metallische loodzoom aan de tanden waarneembaar. Merkwaardig is ook dat het lood zich in het organisme opstapelt, onder andere in de botten. De behandeling bestaat in de verwijdering van de zieke van de loodbron en het geven van injecties met dinatriumcalcium-EDTA, dat het lood in oplossing brengt en uitscheidt via de urine.

Bij teveel inname kan lood verder:

De biosynthese van hemoglobine verstoren en bloedarmoede veroorzaken.
Een verhoging van de bloeddruk veroorzaken.
Nieren en lever beschadigen.
Miskramen veroorzaken.
Het zenuwstelsel verstoren.
Hersenen beschadigen.
De vruchtbaarheid bij mannen doen dalen door beschadiging van het sperma.
De leermogelijkheden bij kinderen negatief beïnvloeden.
Gedragsstoornissen bij kinderen veroorzaken (= agressie, hyperactiviteit en impulsief gedrag).
Ernstige schade toebrengen aan het zenuwstelsel en de hersenen van een ongeboren kind, omdat lood via de placenta van de moeder bij de foetus komt.
Het IQ van kinderen negatief beïnvloeden omdat kinderen tot vier jaar zeer gevoelig zijn voor lood.

Aanvaardbare dagelijkse hoeveelheden

Voor lood zijn verschillende veiligheidsnormen vastgesteld: zowel voor de concentratie lood in het bloed (per liter, in microgrammen) als de concentratie lood per kilogram lichaamsgewicht. Bij deze concentraties is geen risico te verwachten. Volgens de subx Alimentarius is de maximaal te tolereren dagelijkse hoeveelheid lood die iemand mag binnenkrijgen 3,57 microgram per kilo lichaamsgewicht. Voor een volwassene van zeventig kilo komt dat neer op 250 microgram per dag.

De Wereldgezondheidsorganisatie WHO hanteert als veiligheidsgrens 250 microgram per liter bloed. In de Verenigde Staten heeft de Food and Drug Administration (FDA) niveaus van loodconcentraties in het bloed vastgesteld die geen risico opleveren. Deze concentraties geven nauwkeurig aan hoeveel lood iemand binnen heeft gekregen en wat de mogelijke effecten op de gezondheid kunnen zijn. De maximale concentraties per liter bloed zijn vertaald naar zogenaamde TDI’s (tolereerbare dagelijkse innames in microgrammen per persoon per dag). Deze zijn onderverdeeld naar bevolkingsgroepen. Daardoor ligt de norm voor een volwassene een stuk hoger dan bij de Codex Alimentarius. De TDI is berekend door de laagste dosis lood die een negatief effect had bij proefdieren, te delen door tien.

Toegestane loodconcentraties in de Verenigde Staten

V	microgram per liter bloed	TDI
Volwassenen	300	750
Kinderen van 1 jaar	100	60
Kinderen van 7 jaar	100	150
Zwangere vrouwen	100	250