Por que é a sua massa atómica tão variável?
O chumbo tem quatro isótopos estáveis: 204, 206, 207 e 208. O insólito é de onde vêm três deles.
O chumbo 204 é primordial: existe desde a formação do sistema solar. Os outros três são radiogénicos, isto é, produtos finais de cadeias de desintegração.
urânio 238 → ... → chumbo 206
urânio 235 → ... → chumbo 207
tório 232 → ... → chumbo 208Cada série atravessa uma dúzia de etapas e termina quando chega a um núcleo estável, que nos três casos é chumbo.
A consequência é que a composição isotópica de uma amostra depende da história geológica da rocha. Uma galena formada junto a minerais de urânio acumula chumbo 206; uma associada a tório acumula chumbo 208.
A IUPAC publica um intervalo de 206,14 a 207,94 u, o mais largo em termos absolutos de toda a tabela periódica.
Essa variabilidade tem um uso extraordinário. Clair Patterson empregou-a em 1956 para determinar a idade da Terra medindo as relações isotópicas de chumbo no meteorito do Canyon Diablo. Obteve 4 550 milhões de anos, valor que continua a ser o aceite.
Por que é o último elemento estável?
Pela estrutura do núcleo. Tal como os eletrões se organizam em camadas, os protões e os neutrões também, e há números que completam uma camada: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Chamam-se números mágicos.
Um núcleo com um número mágico de protões ou de neutrões está especialmente ligado. O chumbo 208 tem 82 protões e 126 neutrões: é duplamente mágico, e é o núcleo estável mais pesado que existe.
A partir daí, a repulsão eletrostática entre tantos protões supera o que a força nuclear forte consegue compensar, e todos os elementos são radioativos.
⚠️ O bismuto, elemento 83, foi considerado estável durante quase dois séculos. Em 2003 mediu-se a sua desintegração alfa: tem um período de cerca de 2 × 10¹⁹ anos, mil milhões de vezes a idade do universo. É radioativo por definição e estável para todos os efeitos práticos.
Essa estabilidade nuclear explica também por que as cadeias radioativas terminam onde terminam. O chumbo é o fundo do poço.
Por que se usou tanto apesar de a toxicidade ser conhecida?
Porque é fácil de trabalhar. Funde a 327 °C, temperatura que uma fogueira bem alimentada atinge. É mole, molda-se, lamina-se e solda-se sem dificuldade. E resiste à corrosão formando uma camada de carbonato básico.
Os romanos usaram-no em canalizações — a palavra canalizador, plumbing em inglês, vem de plumbum —, em baixela, em cosméticos e como adoçante: o acetato de chumbo tem sabor doce e era adicionado ao vinho.
A toxicidade era conhecida. Vitrúvio, no século I antes da nossa era, escreveu que a água conduzida por canos de barro é mais saudável do que a conduzida por chumbo, e observou a palidez dos operários das fundições.
A razão de se ter continuado a usar é a de sempre: funcionava, era barato e o dano era lento e difuso.
O século XX multiplicou a exposição. O tetraetilchumbo na gasolina, introduzido em 1923, dispersou chumbo pela atmosfera de todo o planeta. A tinta com chumbo deixou resíduos em milhões de habitações. As soldaduras das latas de conserva e as canalizações domésticas acrescentaram mais.
Como foi eliminado da gasolina?
Graças a um geoquímico que procurava outra coisa.
Clair Patterson tentava datar a Terra e precisava de medir chumbo com precisão extrema. Deparou-se com amostras contaminadas por chumbo ambiental em quantidades que tornavam a análise impossível. Teve de inventar a sala limpa moderna para poder trabalhar.
Ao investigar a origem dessa contaminação, comparou testemunhos de gelo da Gronelândia de épocas distintas. O chumbo atmosférico tinha-se multiplicado por mais de duzentos desde o início da era industrial, e a subida mais acentuada coincidia com a introdução da gasolina com chumbo.
Publicou os resultados em 1965. A indústria química respondeu com pressão institucional, financiamento de estudos contrários e ataques à sua credibilidade; Patterson perdeu contratos de investigação.
A evidência acabou por se impor. Os Estados Unidos começaram a retirar o chumbo em 1975 e proibiram-no em 1996. O último país a abandoná-lo foi a Argélia, em julho de 2021.
⚠️ O efeito foi mensurável e rápido. A concentração média de chumbo no sangue das crianças norte-americanas caiu mais de 90 % entre 1976 e 1999. Vários estudos correlacionaram a exposição infantil ao chumbo com a evolução das taxas de criminalidade violenta com duas décadas de desfasamento, embora a causalidade continue em debate.
Para que se usa ainda?
O uso dominante, com mais de três quartos do consumo, são as baterias de chumbo-ácido.
É uma tecnologia de 1859 que continua em vigor porque faz algo que as outras não fazem: entregar muita corrente de uma vez a baixo custo. Arrancar um motor exige centenas de amperes durante segundos, e a bateria de chumbo fá-lo bem e barato.
A sua reciclagem é além disso excecional. Mais de 95 % do chumbo das baterias é recuperado em muitos países, e é um dos materiais com maior taxa de reciclagem do mundo.
Também se usa como blindagem contra radiação ionizante, porque a sua alta densidade e o seu número atómico elevado o tornam muito eficaz a absorver raios X e gama. Os aventais de radiologia e os contentores de material radioativo são de chumbo.
Em contrapesos, lastros e munições a sua densidade é a propriedade procurada, embora as munições de caça com chumbo tenham sido restringidas em muitos países pela intoxicação de aves aquáticas.
Os usos que implicavam contacto humano — canalizações, tinta, gasolina, soldadura de alimentos, cosmética — desapareceram da regulamentação da maioria dos países, embora os resíduos continuem presentes em edifícios antigos e em solos urbanos.