Chì là gì? Tính chất hóa lý, điều chế, ứng dụng

Chì là gì?

Chì là một nguyên tố hóa học thuộc ô số 82 trong bảng tuần hoàn, có tên tiếng Anh là Lead. Đây là một kim loại mềm, dễ uốn và tạo hình. Khi mới cắt, chì có màu trắng ánh xanh, nhưng sau một thời gian tiếp xúc với không khí, bề mặt dần chuyển sang màu xám ánh kim. Ký hiệu hóa học của chì là Pb, bắt nguồn từ từ “plumbum” trong tiếng Latin, có nghĩa là “kim loại mềm.”

Đọc thêm: Phenol là gì? Tính chất hóa lý, điều chế, ứng dụng và lưu ý khi sử dụng

Tính chất hóa lý của chì

Tính chất hóa học của chì 

Chì là một kim loại có tính khử yếu, với hóa trị phổ biến là II, đôi khi có thể đạt đến IV. Các phản ứng hóa học của chì bao gồm:

Phản ứng với phi kim

• Khi tiếp xúc với oxy, chì bị oxy hóa trên bề mặt, tạo thành lớp chì oxit (PbO), giúp bảo vệ phần kim loại bên trong khỏi quá trình oxy hóa tiếp tục:
  

  2Pb + O₂ → 2PbO

• Chì phản ứng với khí flo, tạo thành chì(II) florua:
  

  Pb + F₂ → PbF₂

Phản ứng với dung dịch axit

• Chì có thế điện cực chuẩn thấp (E⁰Pb²⁺/Pb = -0,13V) và đứng sau hydro trong dãy hoạt động hóa học. Do đó, trong điều kiện thường, chì không phản ứng với dung dịch HCl và H₂SO₄ loãng. Tuy nhiên, khi gặp H₂SO₄ đặc, nóng hoặc HNO₃ đặc, chì bị oxy hóa:
  

  Pb + 3H₂SO₄ → Pb(HSO₄)₂ + SO₂ + 2H₂O
  

  3Pb + 8HNO₃ (loãng, nóng) → 3Pb(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Phản ứng với dung dịch kiềm

• Trong dung dịch kiềm đặc, chì phản ứng tạo muối natri plumbat và giải phóng khí hydro:
  

  Pb + 2NaOH (đặc) + 2H₂O → Na₂[Pb(OH)₄] + H₂

• Khi clo hóa dung dịch muối này, chì chuyển sang trạng thái oxy hóa +4, tạo ra chì dioxit:
  

  Pb(OH)₄²⁻ + Cl₂ → PbO₂ + 2Cl⁻ + 2H₂O

Tính chất vật lý của chì 

• Ngoại quan: Chì là một kim loại rắn, có màu xám ánh bạc và đặc biệt mềm, dễ dàng uốn cong, dát mỏng hoặc tạo thành nhiều hình dạng khác nhau. Khi mới cắt, bề mặt chì có màu bạc sáng, nhưng do tác động của không khí, nó nhanh chóng chuyển sang màu xám đen.

• Cấu trúc tinh thể: Chì kết tinh theo hệ lập phương tâm mặt.

• Nhiệt độ nóng chảy: 327,46°C.

• Nhiệt độ sôi: 1.749°C.

• Khối lượng riêng: 11,34 g/cm³ (ở 0°C và áp suất 101.325 kPa). Khi ở trạng thái lỏng, mật độ giảm xuống còn 10,66 g/cm³.

• Độ dẫn điện: Chì có khả năng dẫn điện kém so với nhiều kim loại khác.

• Khả năng cháy: Ở dạng bột mịn, chì có thể tự bốc cháy trong không khí, tạo ra ngọn lửa màu trắng xanh và sinh ra khói độc.

Đọc thêm: Data Center Cooling là gì? Giải pháp làm mát máy chủ hiệu quả cho doanh nghiệp

Quá trình điều chế chì

Chì được sản xuất thông qua quá trình tinh chế quặng, trong đó các quặng chì thường chỉ chứa dưới 10% chì, nhưng nếu hàm lượng chì đạt từ 3% trở lên, chúng có thể được khai thác thương mại. Quặng sau khi khai thác sẽ trải qua quá trình nghiền nhỏ và tuyển nổi bọt để cô đặc lượng chì.

Đối với các quặng sulfide, bước đầu tiên là nung để chuyển hóa thành chì oxit (PbO), đồng thời tạo ra hỗn hợp muối sulfat và silicat của chì cùng các kim loại khác có trong quặng. Sau đó, chì kim loại được thu hồi bằng cách khử PbO bằng than:

PbO + CO → Pb + CO₂

Chì có độc không? 

Đối với con người:

Việc tiếp xúc trực tiếp với chì có thể gây ra những tác động nghiêm trọng đến sức khỏe. Khi nhiễm độc chì, cơ thể có thể gặp phải các vấn đề như:

• Rối loạn tuần hoàn và ảnh hưởng đến hoạt động của não bộ.

• Tổn thương hệ thần kinh, làm suy giảm chức năng vận động và nhận thức.

• Tăng nguy cơ vô sinh ở cả nam và nữ.

• Chì tích tụ trong xương và mô mềm, dẫn đến tình trạng ngộ độc máu.

• Ở trẻ em, chì có thể làm giảm khả năng nhận thức và gây ra các vấn đề về phát triển trí tuệ.

Đối với môi trường:

Trong tự nhiên, chì có thể theo dòng nước lan rộng và dần thấm vào đất, gây ô nhiễm nguồn nước. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt mà còn tác động tiêu cực đến hệ sinh thái, làm suy giảm đa dạng sinh học và đe dọa sự phát triển của nhiều loài động thực vật.

Ứng dụng quan trọng của chì trong đời sống 

Hiện nay, việc khai thác và sử dụng chì ngày càng gia tăng trên toàn cầu, đặc biệt trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp và đời sống. Chì là kim loại có tính ứng dụng cao, được sử dụng rộng rãi trong các ngành sau:

• Sản xuất pin và ắc quy: Đây là ứng dụng quan trọng nhất của chì. Chì, cùng với oxit chì (PbO₂) và hợp kim chì-antimon hoặc chì-canxi, được dùng làm nguyên liệu chính trong các loại pin dự trữ thông thường.

• Chế tạo đạn dược: Trong quân sự, chì được sử dụng để sản xuất đạn nhờ mật độ cao và tính chất dễ gia công.

• Chất hàn và hợp kim: Chì là thành phần quan trọng trong chất hàn kim loại, cũng như trong các hợp kim chịu lực và hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.

• Giảm tiếng ồn và độ rung: Trong lĩnh vực công nghiệp nặng, các tấm chì hoặc các bộ phận có chứa chì được sử dụng để hạn chế rung động và giảm tiếng ồn trong máy móc.

• Lớp chắn bức xạ: Nhờ khả năng hấp thụ bức xạ điện từ có bước sóng ngắn, chì được dùng để chế tạo lớp bảo vệ trong các lò phản ứng hạt nhân, máy gia tốc hạt, thiết bị chụp X-quang và thùng chứa vật liệu phóng xạ.

• Ngành sơn và gốm sứ: Với đặc tính giữ màu bền, chì được sử dụng trong chế tạo phẩm màu để tráng men, đặc biệt tạo ra các màu đỏ và vàng, cũng như làm chất nhuộm trắng trong sơn.

• Sản xuất nhựa PVC: Chì đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất nhựa PVC, giúp tăng độ bền và khả năng chịu tác động của sản phẩm.

Biện pháp bảo vệ sức khỏe trước tác hại của chì

Để hạn chế ảnh hưởng tiêu cực của chì đến sức khỏe, mỗi người cần nâng cao ý thức và chủ động thực hiện các biện pháp phòng tránh. Những thói quen đơn giản trong cuộc sống hằng ngày có thể góp phần đáng kể trong việc giảm thiểu nguy cơ phơi nhiễm chì.

Các biện pháp bảo vệ sức khỏe:

• Hạn chế sử dụng sản phẩm chứa chì: Tránh dùng các vật dụng, đồ chơi, sơn hoặc đồ gia dụng có chứa chì.

• Bảo vệ môi trường: Kiểm soát và giảm thiểu việc thải bỏ các chất chứa chì để tránh gây ô nhiễm đất, nước và không khí.

• Kiểm tra nguồn nước: Đảm bảo nước sinh hoạt không nhiễm chì bằng cách kiểm tra định kỳ và sử dụng bộ lọc nước nếu cần thiết.

• Giữ vệ sinh cá nhân: Rửa tay thường xuyên, đặc biệt sau khi tiếp xúc với môi trường có nguy cơ nhiễm chì.

• Khám sức khỏe định kỳ: Theo dõi nồng độ chì trong cơ thể để phát hiện sớm và có biện pháp can thiệp kịp thời nếu cần.