Ołów - doświadczenia chemiczne

Ołów jest jednym z najstarszych znanych metali. Ma srebrzystoszarą barwę, lecz na powietrzu szybko pokrywa się ciemnym nalotem. Ze względu na niską temperaturę topnienia i niewielką twardość obróbka ołowiu była możliwa już w starożytności. Ponieważ sam metal i jego związki są toksyczne, nie używa się go już powszechnie. Podczas przeprowadzania doświadczeń z ołowiem i jego solami należy zachować dużą ostrożność. Główne zastosowania metalicznego ołowiu to wytwarzanie akumulatorów, osłon kabli, amunicji oraz ekranów chroniących przed promieniowaniem. Związki ołowiu używane są jako dodatki przeciwstukowe do paliw, farby antykorozyjne oraz składniki szkieł optycznych i kryształowych.

W pierwszym eksperymencie dokonamy wytopu metalicznego ołowiu z jego rudy. Do doświadczenia potrzebne będą węgiel oraz tlenek ołowiu(II) PbO. Substraty reakcji mieszamy w parowniczce (fotografia 1) i wsypujemy do probówki, którą następnie umieszczamy w uchwycie statywu i rozpoczynamy ogrzewanie w płomieniu palnika (fotografia 2).

W temperaturze ok. 500ºC przebiega redukcja tlenku ołowiu(II) za pomocą węgla:

PbO + C → Pb + CO

2PbO + C → 2Pb + CO₂

Zawartość probówki wylewamy na metalową płytkę (fotografia 3). Wytopiony ołów natychmiast krzepnie w temperaturze otoczenia (fotografia 4 i 5).

W drugim doświadczeniu wykonamy ołowiany odlew. Ołów topi się w temperaturze zaledwie 327 ºC, nie sprawi więc trudności otrzymanie go w stanie płynnym, nawet w warunkach domowych. Po umieszczeniu kawałków metalu w parowniczce rozpoczynamy jej ogrzewanie na palniku kuchenki gazowej. Po chwili dochodzi do stopienia ołowiu. Srebrzystą powierzchnię ciekłego metalu częściowo pokrywa szarożółty nalot (fotografia 6). Jest to tworzący się w podwyższonej temperaturze tlenek ołowiu(II) PbO. Po całkowitym stopieniu ołowiu zawartość parowniczki wylewamy do uprzednio przygotowanej gipsowej formy (fotografia 7). Stopiony metal szybko krzepnie (fotografia 8), a po wyjęciu odlewu z formy możemy zobaczyć go w całej okazałości (fotografia 9). Odlany kształt tworzą złączone litery Pb – symbol ołowiu (łacińska nazwa metalu to Plumbum).

Trzeci eksperyment pozwoli otrzymać „ołowianą choinkę”, która imituje ośnieżone drzewko skrzące się w promieniach słońca. Do przeprowadzenia próby potrzebny jest roztwór dobrze rozpuszczalnego w wodzie octanu tego metalu (CH₃COO)₂Pb i wycięta w kształcie choinki blaszka cynkowa. Do roztworu soli ołowiu wkładamy przywiązaną na nitce blaszkę, która od razu zaczyna ciemnieć (fotografia 10). Zmiana barwy powierzchni figury spowodowana jest osadzaniem się na niej metalicznego ołowiu, wypartego z roztworu soli przez bardziej aktywny cynk:

Zn + Pb²⁺ → Zn²⁺ + Pb

Po chwili zaczynają się tworzyć błyszczące kryształy ołowiu, lepiej widoczne po oświetleniu roztworu światłem latarki (fotografia 11). Osadzony na powierzchni cynkowej blaszki ołów możemy dokładnie obejrzeć po wyjęciu choinki ze zlewki (fotografia 12).

Obejrzyj nasze filmy: