Chumbo (Pb)

O chumbo (Pb) é um metal de elevada densidade e altamente tóxico. Sua toxicidade é explicada pela sua capacidade de se acumular no organismo, principalmente nos ossos, e de ser transferido por meio da cadeia alimentar.

As principais fontes de contaminação por chumbo são os ambientes industriais que manipulam esse elemento, as tintas, os cosméticos, os esmaltes e alguns rejeitos de mineração.

Pelo fato de o chumbo ser maleável, dúctil e ter alta resistência à oxidação, possui várias aplicações industriais, sendo a fabricação de baterias automotivas a principal delas.

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Resumo sobre chumbo

• O chumbo é um metal pesado de elevada densidade, macio e resistente à oxidação.
• O chumbo sofre imediata oxidação quando exposto ao ar atmosférico, adquirindo coloração cinza-prateada.
• O chumbo é altamente tóxico e pode se acumular no organismo durante anos. Também, pode ser transferido pela cadeia alimentar entre os animais.
• A intoxicação por chumbo causa danos neurológicos graves e pode interferir no crescimento das crianças e na sua capacidade cognitiva.
• O chumbo é encontrado na natureza em combinação com outros elementos, principalmente na forma do minério galena (PbS).
• O principal uso do chumbo é na fabricação de baterias automotivas, mas também é empregado em tintas, cosméticos, blindagem de radiação.

Propriedades do Chumbo

• Símbolo: Pb
• Número atômico: 82
• Massa atômica: 207,2 u
• Configuração eletrônica: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p²
• Estado físico: sólido (20 °C)
• Ponto de fusão: 327,5 °C
• Ponto de ebulição: 1749 °C
• Densidade: 11 g/cm³
• Eletronegatividade: 1,8 (escala de Pauling)
• Série química: elemento representativo
• Localização na Tabela Periódica: grupo 14, período 6, bloco p.
• Isótopos: ²⁰⁴Pb (1,4%), ²⁰⁶Pb (24,1%), ²⁰⁷Pb (22,1%), ²⁰⁸Pb (52,4%).

Características do chumbo

O chumbo é um metal pesado caracterizado pela sua elevada densidade (11 g/cm³), superior à maioria dos elementos químicos. Seu nome deriva do termo em latim Plumbum, que explica o seu símbolo Pb.

O chumbo naturalmente possui coloração cinza-azulada, e, ao entrar em contato com o ar atmosférico, adquire coloração cinza-prateada de aspecto opaco em razão da formação do monóxido de chumbo (PbO).

A imediata formação do PbO quando exposto à atmosfera é o processo conhecido como passivação e é responsável pela alta resistência à corrosão desse elemento.

O chumbo é sólido à temperatura ambiente e capaz de liberar vapores tóxicos, sendo esta ação uma das formas de contaminação por esse metal. Apesar de ser um elemento metálico, suas características metálicas são discretas, sendo um mau condutor elétrico e possuindo ponto de fusão relativamente baixo.

Isso pode ser explicado pelo seu caráter anfótero, em que esse elemento reage tanto com ácidos como com bases, com tendência à formação de compostos covalentes. No entanto, conserva as características dos metais de maleabilidade e ductibilidade, podendo facilmente ser transformado em folhas ou chapas.

Em contato com o ácido sulfúrico e com o ácido clorídrico, o chumbo forma produtos de reação insolúveis em sua superfície, impedindo a continuidade da própria reação química, a saber, cloreto de chumbo (PbCl₂) e sulfato de chumbo (PbSO₄) respectivamente. Na presença de ácido nítrico, o chumbo é dissolvido.

O estado de oxidação +2 é a forma mais comum de ocorrência do chumbo em compostos químicos, podendo assumir estado de oxidação +4 em compostos formados com elementos do grupo 14.

O chumbo possui quatro isótopos naturais com números de massa de 204, 206, 207 e 208 e é o elemento mais pesado cujos isótopos são ainda considerados estáveis. Isso significa que os elementos que vêm após o chumbo na Tabela Periódica são radioativos, sofrendo decaimento para outras espécies mais estáveis.

Em razão da alta estabilidade dos isótopos do chumbo, essas espécies são os produtos das cadeias de decaimento do urânio-238, urânio-235 e tório-232. A datação urânio-chumbo empregada na análise da idade de rochas e meteoritos se baseia na cadeia de decaimento do urânio para o chumbo.

O chumbo apresenta as características de ser bioacumulado, podendo ficar retido nos organismos vivos por longos períodos ou até mesmo permanentemente. Esse elemento também passa pelo processo de biomagnificação, indicando a capacidade de se acumular ao longo da cadeia alimentar, podendo ser transferido entre espécies por meio da alimentação. Esses dois mecanismos explicam a alta toxicidade do chumbo.

Onde se encontra o chumbo?

A disponibilidade de chumbo na crosta terrestre é baixa, cerca de 0,002%. Apesar disso, em algumas regiões do planeta, existem jazidas que concentram maior teor desse elemento. O chumbo é encontrado na natureza associado a outros elementos químicos, sob a forma de diferentes minerais, contendo de 3% a 8% dele.

Entre esses minerais, a galena (PbS) é a fonte principal de extração do chumbo no planeta e se apresenta sob a forma de cristais cúbicos de brilho metálico. Esse mineral é composto por quase 87% de chumbo e é comum ocorrer com a prata e, em menor proporção, com outros elementos, como o cobre, o ouro, o zinco e o antimônio. Outros minerais que contêm chumbo em sua composição são a anglesita (PbSO₄) e a cerussita (PbCO₃).

Atualmente, a maior fração do chumbo utilizado no setor industrial deriva da recuperação da sucata, isto é, de objetos que tiveram seu uso descontinuado e que possuem chumbo em sua composição, tais como baterias.

No Brasil, o estado de Minas Gerais detém a maior reserva de minérios de chumbo. Em nível mundial, as reservas de chumbo do Brasil representam menos de 1% do total. Os maiores produtores de minério de chumbo no mundo são a Austrália, a China e os Estados Unidos.

Como se obtém o chumbo?

O beneficiamento de minerais ― geralmente a galena (PbS) ― para a obtenção do chumbo metálico é realizado em diferentes etapas, iniciando pela britagem e moagem, para reduzir os minerais a partículas menores. Em seguida, são efetuadas etapas de flotação e filtração, visando à redução do teor de impurezas.

Então o minério é tratado termicamente em alto-fornos em um processo denominado ustulação, em que o sulfeto de chumbo é aquecido em alta temperatura, na presença de gás oxigênio, de acordo com a reação:

Posteriormente, ainda no alto-forno, o óxido de chumbo formado reage com o carbono, em temperatura de aproximadamente 1000 °C, sendo reduzido a chumbo metálico fundido:

O chumbo metálico fundido é resfriado e moldado em lingotes de chumbo, os quais servem como base para as aplicações industriais.

Para que serve o chumbo?

O chumbo possui muitas aplicações no setor industrial, mas, aproximadamente, 90% desse elemento são empregados na fabricação de dispositivos de armazenamento de energia, como as baterias automotivas.

O chumbo possui a característica de absorver de maneira efetiva a radiação eletromagnética de curtos comprimentos de onda, sendo empregado como uma barreira radiológica e funcionado para blindar da radiação proveniente de equipamentos de raios X, recipientes de armazenamento de material radioativo, reatores nucleares e aceleradores de partículas.

Aproveitando as características de maleabilidade e maciez do chumbo, são confeccionadas lâminas para o revestimento de paredes, roupagens revestidas em chumbo para pacientes e profissionais e lençóis desse mesmo elemento, visando à blindagem da radiação.

O chumbo é empregado na fabricação de munições e de soldas industriais em razão de sua baixa temperatura de fusão. Já no setor de maquinário industrial e de peças pesadas, esse elemento é empregado em razão da sua maciez, agindo na amenização de vibrações e ruídos.

A elevada resistência química do chumbo a processos corrosivos torna-o um elemento interessante para o uso em revestimentos de cabos elétricos, tubulações e estruturas metálicas enterradas em solos ou submersas em água.

Em 2021, alguns países do mundo ainda utilizavam chumbo na gasolina como mistura antidetonante, sob a forma do composto orgânico tetraetilchumbo Pb(C₂H₅)₄. No Brasil, essa prática foi banida, há algumas décadas, em razão do movimento criado, em meados de 1980, pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA), no sentido de eliminar o chumbo dos combustíveis, de acordo com a ampliação da consciência ambiental e melhoria da saúde da população. No país, o chumbo foi substituído pelo etanol.

Muitas tintas possuem chumbo em sua composição. A função desse elemento nelas é fixar melhor a cor, aumentar a durabilidade, acelerar o processo de secagem e evitar a corrosão. O risco do uso de chumbo em tintas é mais sério quando a pintura é desgastada com o tempo e começa a liberá-lo para o ambiente.

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Ocorrência do chumbo

O chumbo ocorre de forma natural em alguns minerais, como a galena. A partir da extração do elemento, ele é empregado em diversas aplicações industriais, como as baterias e as tintas.

Além disso, o chumbo pode ser encontrado na natureza por meio de resíduos gerados. Isso porque tanto a mineração como os processos industriais que o envolvem geram resíduos, os quais são uma séria fonte de contaminação ambiental, caso não sejam adequadamente tratados ou descartados de forma regular. Os processos de mineração de outros minerais também podem gerar resíduos contaminados por chumbo.

Intoxicação com chumbo

O chumbo não possui função fisiológica conhecida, e seus efeitos sobre os animais e humanos são prejudiciais, podendo atingir muitos órgãos do corpo.

As principais vias de absorção do chumbo são a respiratória e a gastrointestinal. A via respiratória é alcançada pela inalação de vapores contendo chumbo, e a via gastrointestinal é atingida, principalmente, pela ingestão de água e alimentos contaminados, como peixes, frutos do mar e vegetais.

Como o chumbo não é metabolizado pelos organismos vivos, ocorre a sua bioacumulação, que se dá principalmente nos ossos, de modo que os ossos atuam como “depósito” de chumbo em organismos expostos de forma constante e por período prolongado a ele.

O íon chumbo II (Pb²⁺) possui alta capacidade de se ligar a estruturas biológicas, competindo pelos sítios de ligação com outros cátions divalentes, como o Fe²⁺ e o Zn²⁺, causando alterações de funcionamento dos sistemas biológicos.

A intoxicação crônica por chumbo recebe o nome de saturnismo, e uma das formas de  identificá-la, além de exames médicos, é pelo aparecimento de manchas escuras nas gengivas. Os efeitos da intoxicação por chumbo afetam principalmente os tecidos moles do corpo, como o fígado, os rins e o tecido cerebral.

Alguns sintomas da intoxicação por chumbo podem se manifestar por alterações do sistema nervoso central e periférico, manifestando-se por meio de alterações de memória, depressão, irritabilidade, fadiga, dificuldade de concentração, alterações neuromusculares, alterações de percepção visual e de coordenação motora. Outros sintomas podem ser dores abdominais intensas, dor nas pernas, anemia hipocrômica, náuseas, vômito, constipação intestinal e diarreia. 

Crianças também podem ser contaminar com chumbo por meio de brinquedos e contato com substâncias que contenham esse elemento. A presença de chumbo no organismo infantil é grave, pois leva a dificuldades de aprendizagem, déficit de atenção, redução da taxa de crescimento e dos níveis de audição, baixo rendimento intelectual, anemia, problemas nos rins e no cérebro e até mesmo a morte.

Possíveis tratamentos para remover o chumbo do organismo, ou diminuir a sua concentração, envolvem o uso de agentes quelantes — compostos capazes de se ligar ao chumbo, inibindo a sua atuação no organismo — e, claro, o afastamento da fonte de contaminação.

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Precauções com chumbo

A contaminação por chumbo pode ocorrer em ambientes em que existe a manipulação de compostos derivados de desse elemento, como minas de exploração, indústrias de beneficiamento, de tintas e pigmentos, de plásticos, de fabricação e reciclagem de baterias, entre outras.

Como o chumbo possui a capacidade de se acumular em organismos vivos, acidentes ambientais envolvendo esse metal são muito graves, com consequências ambientais que se perpetuam por décadas.

Em 2015 e em 2019, o rompimento das barragens de mineração de ferro nas cidades de Mariana e Brumadinho, ambas no estado de Minas Gerais, foi um dos maiores desastres ambientais do país.

Nesses episódios, milhares de litros de rejeitos tóxicos foram despejados no ambiente, contendo metais pesados, entre eles o chumbo, contaminando os rios, a vegetação, os animais e a população.

Em relação às crianças, precauções devem ser adotadas em relação à origem dos brinquedos, os quais podem conter tintas à base de chumbo. O cuidado com as tintas contendo chumbo também se estende aos parquinhos ao ar livre e até mesmo à pintura de edifícios antigos, uma vez que as crianças têm o hábito de levar a mão e objetos à boca.

É importante ter cuidado com produtos de beleza, como maquiagens, cosméticos, esmaltes, tinturas de cabelo e, inclusive, joias e bijuterias, que também podem conter chumbo em sua composição ou revestimento, sendo outra fonte comum de contaminação por esse elemento e demandando atenção.

Portanto, para evitar qualquer tipo de exposição ao chumbo, é aconselhável consultar os rótulos dos produtos, de modo a se certificar de que não há chumbo e derivados na composição dos produtos. É interessante, também, conhecer as marcas dos produtos de beleza e de tintas e optar pelas confiáveis.

História do chumbo

O chumbo foi um dos primeiros metais manipulados pelos homens. Artefatos produzidos com ele são conhecidos desde antes de Cristo, de acordo com objetos ornamentais, utensílios de cozinha e moedas encontrados em registros dos povos egípcios, assírios, babilônios, fenícios e chineses.

Existem registros de cerca de 200 a.C. do uso de chumbo em tintas e pigmentos. A forma como esse elemento foi extraído dos minérios naquela época ainda não foi bem entendida.

O povo romano foi um dos pioneiros na exploração do chumbo, utilizando-o na construção da rede de encanamento da cidade, por meio da fabricação de chapas de chumbo. Essa, possivelmente, foi uma fonte de contaminação por chumbo da população romana que pode ter culminado em muitos casos de alterações neurológicas.

O chumbo também foi empregado pelos romanos para a confecção de taças e outros utensílios (em combinação com a prata), na fabricação de cosméticos da época e para o ajuste do sabor do vinho e de outras bebidas.

Na segunda metade do século XVIII, durante a Revolução Industrial, a demanda por chumbo aumentou em razão do seu uso na construção de encanamentos e na fabricação de pigmentos.

Nessa mesma época, começou a se notar os problemas de saúde dos que manipulavam chumbo nas indústrias. Os estudos clínicos se seguiram pelo século XIX, de modo que foram comprovados os danos gerados pelo envenenamento por chumbo, e, então, procedimentos de segurança foram desenvolvidos a fim de evitar a incidência de contaminação dos trabalhadores.

O último registro de grande exposição de populações ao chumbo foi pela prática de adição de compostos orgânicos de chumbo à gasolina. Com o tempo, foi comprovado que os vapores de chumbo são tão tóxicos como a exposição cutânea. Assim, nas últimas décadas, foi implementada a substituição de compostos de chumbo nos combustíveis por outros aditivos devido a sua toxicidade.

Créditos de imagem

[1] Wikimedia Commons (reprodução)