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Blei

Bist du neugierig auf Blei? Lerne mehr über dieses faszinierende Metall, seine Herkunft, seine Eigenschaften und wie es gewonnen wird. Entdecke seine Position im Periodensystem, wichtige Bleiminerale und die Methoden zur Bleiextraktion aus seinen Erzen. Interessiert? All das und noch vieles mehr erfährst du im folgenden Text!

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Die Autor*innen
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André Otto
Blei
lernst du in der Unterstufe 4. Klasse - Oberstufe 5. Klasse

Blei Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Blei kannst du es wiederholen und üben.
  • Charakterisiere das Element Blei.

    Tipps

    Der lateinische Name von Blei ist Plumbum.

    Elemente der vierten Hauptgruppe haben vier Außenelektronen.

    Sie können also höchstens vier Elektronen abgeben.

    Lösung

    Schaut man in ein Periodensystem der Elemente, so erkennt man, dass Blei zur Kohlenstoff- und somit zur vierten Hauptgruppe gehört. Sein Formelzeichen Pb lässt sich vom lateinischen Wort Plumbum ableiten. Aus einigen Periodensystemen kann man entnehmen, dass Blei zu den Metallen gehört. Gekennzeichnet wird dies durch verschiedene Farben. Ebenfalls wichtig sind die Oxidationszahlen, die das Element haben kann. Bei Blei sind es +2 und +4.

  • Gib Verwendungsmöglichkeiten von Blei an.

    Tipps

    Blei kommt sowohl in der Automobilindustrie als auch in der Medizin zum Einsatz.

    Werden Bleifarben heute noch verwendet?

    Lösung

    Blei ist ein wichtiger Bestandteil der Medizin, denn er bietet Schutz vor Strahlung beim Röntgen. Diese Funktion ist bereits bei geringer Dicke gegeben. Ebenfalls von Vorteil ist, dass dieses Material gut verformbar ist.

    Ein größerer Anwendungsbereich für das Element Blei ist die Technik. So kommt es auch beim Militär in Projektilen zum Einsatz. Neben Legierungen und Lagermetallen findet man Blei auch in Akkumulatoren (also Batterien). Neben Blei ist Schwefelsäure eine weitere Komponente eines Bleiakkus.

  • Bestimme die Namen der Bleiverbindungen.

    Tipps

    Carbonate sind Salze der Kohlensäure.

    Sulfate sind Salze der Schwefelsäure.

    Lösung

    $PbS$ kommt in der Natur sehr häufig in Form des Minerals Galenit vor. Es ist schwarz, fest und nur schwer löslich in Wasser. Ein weiteres Mineral ist das Blei(II)-carbonat, auch bekannt als Cerussit. Dieser Stoff mit der Formel $PbCO_3$ ist ebenfalls fest, aber weiß und giftig. Das dritte Mineral ist Anglesit, welches auch Blei(II)-sulfat ($PbSO_4$) genannt wird. Es ist ein festes, kristallines Salz der Schwefelsäure. Das letzte Mineral nennt sich Crocoit und wird auch als Blei(II)-Chromat ($PbCrO_4$) bezeichnet. Es ist fest und fast nicht in Wasser zu lösen.

  • Formuliere Reaktionsgleichungen von Blei mit Säuren.

    Tipps

    Du hast richtig ausgeglichen, wenn auf beiden Seiten des Reaktionspfeils dieselbe Anzahl der jeweiligen Atome steht.

    Bei der Reaktion von Blei mit Salpetersäure entsteht unter anderem Stickstoffmonoxid.

    Lösung

    Zu den wenigen Säuren, die mit Blei reagieren, gehören Essigsäure und Salpetersäure.

    Erstere reagiert bei Anwesenheit von Sauerstoff mit Blei. Dabei wird zuerst Blei(II)-oxid gebildet. Von der Zahl in diesem Namen lässt sich die Oxidationsstufe ableiten: +2. Da Sauerstoff (fast) immer die Oxidationszahl -2 hat und die Summe Null ergeben muss, lautet die Formel des Produktes $PbO$.
    Bei der zweiten Reaktionsgleichung sind bereits ein Edukt (1 Mol Blei(II)-oxid) und ein Produkt (1 mol Bleiacetat) vorgegeben. Zuerst betrachten wir das Acetat. Aus ihm ist zu entnehmen, dass zwei Acetat-Ionen vorliegen. Somit müssen zwei Mol Essigsäure an der Reaktion beteiligt sein und als Lösung für die Lücke bei den Edukten ergibt sich $2~CH_3COOH$. Nun betrachten wir die Sauerstoff- und Wasserstoffatome. Auf der Seite der Edukt sind acht Wasserstoff- und fünf Sauerstoffatome zu zählen. Bei den Produkten zählt man sechs Wasserstoff- und vier Sauerstoffatome. Daraus ergibt sich, dass als Nebenprodukt ein Mol Wasser $(H_2O)$ entstehen muss.

    Salpetersäure kann auf zwei Weisen mit Blei reagieren. Bei der Ersten reagiert sie direkt mit Blei, wobei sich das Nitrat, Wasser und Stickstoffmonoxid bilden. Bei Variante b) reagiert die Säure mit Blei(II)-oxid zu Blei(II)-nitrat. Die Formel der Salpetersäure lautet $HNO_3$. Da das Hauptprodukt keine Wasserstoffatome enthält und in dem einen Wassermolekül zwei enthalten sind, muss die Lücke bei den Edukten mit $2~HNO_3$ gefüllt werden. Blei(II)-acetat setzt sich zusammen aus einem Bleiatom und zwei Nitrationen $(Pb(NO_3)_2)$.

  • Nenne wichtige Eigenschaften von Blei.

    Tipps

    Die Dichte hat das Formelzeichen: $\rho$.

    Lösung

    Eine wichtige Eigenschaft von Blei ist die Dichte $(\rho)$. Sie ist mit $11,3 ~g/cm^3$ hoch. Daraus resultiert, dass Blei zu den Schwermetallen gehört.
    Im Gegensatz dazu ist die Moshärte mit einem Wert von $1,5$ recht gering. Damit wird angezeigt, dass Blei ein weiches Metall ist.
    Für ein Metall schmilzt es schon bei relativ niedrigen Temperaturen, bei $327~°C$.
    Zum Schluss bleibt noch das Standardelektrodenpotential ($E_0$), welches mit einem Wert von $-0,13~V$ leicht negativ ist. Somit ist Blei ebenso wie Aluminium, Zink und Eisen unedel.

  • Erkläre die Funktionsweise eines Bleiakkus.

    Tipps

    Um auszugleichen, musst du die jeweilige Anzahl der Atome auf beiden Seiten des Reaktionspfeils beachten.

    Der Minuspol ist beim Entladen die Anode. Dies ist der Ort der Oxidation.

    Lösung

    Mit Hilfe der Reaktionsgleichungen soll nachvollzogen werden, wie der Bleiakku elektrische Energie erzeugt. Dafür betrachten wir zuerst den Pluspol.
    Vorhanden sind bereits die zwei Elektronen und das Sulfat-Ion. Bekannt ist auch, dass Bleisulfat $(PbSO_4)$ entstehen soll. Da links vom Reaktionspfeil nur ein Schwefelatom steht und rechts vom Reaktionspfeil ebenfalls nur eines stehen darf, ist dies auch die Lösung. Nun wissen wir, dass bei den Produkten nur ein Bleiatom zu finden ist. Somit darf bei den Edukten ebenfalls nur eines vorhanden sein und es ergibt sich als Lösung $PbO_2$. Auf der rechten Seite vom Reaktionspfeil sind 12 Wasserstoffatome zu zählen. Bekannt ist bereits, das Hydronium-Ionen ($H_3O^+$) an der Reaktion beteiligt sind. Aus diesen Zahlen (12:4) ergibt sich die Lösung für die letzte Lücke: $4~H_3O^+$.

    Am Minuspol reagieren nur Blei und Sulfat-Ionen. Um diese Reaktionsgleichung aufzustellen, kann ähnlich vorgegangen werden wie bei der ersten Reaktionsgleichung: Man betrachtet erst die Anzahl der Bleiatome bei den Produkten und dann bei den Edukten. Nachdem dasselbe mit den Schwefelatomen erfolgt ist, trägt man als zweites Edukt $2~e^-$ ein. Es sind die Elektroden, welche in Gleichung eins zuvor verbraucht wurden.

    $Pb + {SO_4}^{2-} \longrightarrow~PbSO_4 + 2~e^-$

    Die letzte Reaktionsgleichung ergibt sich durch die Betrachtung der ersten beiden Reaktionsgleichungen und durch die Vervollständigung der Gesamtgleichung. Somit ergibt sich:

    $Pb + PbO_2 + 2~H_2SO_4 \longrightarrow~2~PbSO_4 + 2~H_2O$.