science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe lood werkt

Met een gewicht van 82 protonen, 82 elektronen en 125 neutronen op het periodiek systeem, lood is een veel verguisd metaal. Zie meer scheikunde foto's. © iStockphoto.com/David Freund

In een scène uit de film 'Superman' uit 1978, " de suave superheld probeert zijn röntgenvisie op Lois Lane te demonstreren, die achter een plantenbak staat. Wanneer het niet lukt, hij legt uit dat de plantenbak van lood moet zijn en dat hij moeite heeft om door de stof heen te kijken. Later in de film, slechterik Lex Luthor vangt Superman door het minerale kryptoniet in een loden doos te verbergen. Als Superman de doos opent, hij is blootgesteld aan kryptoniet, wat giftig voor hem is. Wat is deze stof die superhelden kan misleiden, en waarom is lood zo'n probleem voor gewone stervelingen, ook?

Lood is een element, specifiek een van de zware metalen. Het heeft de volgende eigenschappen:

  • Blauw-witte kleur
  • Vast bij kamertemperatuur
  • Dicht (11,4 keer dichter dan water)
  • Zacht
  • kneedbaar, of in staat om te worden gevormd
  • kneedbaar, of gemakkelijk in draad getrokken
  • Geleidt elektriciteit niet goed

chemisch, de meest voorkomende vorm van loodatoom heeft 82 protonen, 82 elektronen en 125 neutronen (ter opfrissing, zie Hoe atomen werken). Het heeft vier elektronen in zijn buitenste energieniveau of schelp , wat betekent dat het tot vier chemische bindingen kan vormen met andere elementen. In de aardkorst, lood wordt zelden gevonden als een puur metaal, maar eerder als loodverbindingen zoals loodsulfide, loodsulfaat of loodoxide. Deze loodverbindingen komen vaak voor bij zilver.

Lood speelt geen rol in het menselijk lichaam en, zoals je ongetwijfeld weet, is behoorlijk giftig. In de jaren zeventig, veel Amerikaanse kinderen leden aan loodvergiftiging door blootstelling aan loodverven. Dergelijke verven worden niet meer geproduceerd in de Verenigde Staten, en de incidentie van blootstelling aan lood via deze bron is gedaald, behalve in oudere huizen (gebouwd vóór 1978). Echter, In andere landen worden nog steeds loodverven gebruikt. Bijvoorbeeld, in 2007, lood kwam in het nieuws toen veel speelgoed uit China werd teruggeroepen omdat het op lood gebaseerde verven bevatte (zie Wat is er met China en loodvergiftiging?). Lood blijft wereldwijd een belangrijk gevaar voor het milieu. Hier, we bespreken de winning en raffinage van lood, zijn industriële toepassingen, en de nadelige gevolgen voor de gezondheid en het milieu.

Inhoud
  1. Loodhoudend gas en ander gebruik voor de zware metalen
  2. Hoe worden we blootgesteld aan leiden?
  3. Loodeffecten en behandeling

Loodhoudend gas en ander gebruik voor de zware metalen

Dit bordje zie je tegenwoordig niet meer op een benzinepomp, maar in de jaren 70, loodhoudend gas voor auto's was de norm. In feite, mensen noemden het gewoon gewone benzine, geen loodhoudende benzine. © iStockphoto.com/Katie Roberts

Sinds de oudheid, mensen hebben geweten over lood. Lood was oorspronkelijk een noviteit met weinig nut of waarde. Het eerste gebruik was voor kunstwerken. Maar ondernemende Romeinen gebruikten lood op grote schaal en profiteerden van de kneedbaarheid en weerstand tegen corrosie. Ze maakten loden leidingen om water te vervoeren en om rioolwater af te voeren. Ze gebruikten ook lood naar lijncontainers waarin water werd opgeslagen. Het Engelse woord "sanitair" en het chemische symbool voor lood (Pb) komen van het Latijnse woord lood , wat gewoon "leiden" betekent. Loodgieterswerk uit de Romeinse tijd overleeft vandaag de dag in Romeinse baden en structuren.

Afgezien van zijn rol in sanitair, lood is toegevoegd aan cosmetica, kleurrijke verven en pigmenten, glas, tinjuwelen en vaatwerk, munitie en aardewerk. In de 20ste eeuw, lood kan ook worden gevonden in huishoudelijke verven, loodgieter, kabelmantel en additieven voor benzine (tetraethyllood). Echter, toen gezondheidsfunctionarissen de toxische effecten van het metaal op de gezondheid van mens en milieu begonnen te erkennen, het gebruik van lood in deze gebieden is sterk verminderd, indien niet geëlimineerd.

Vandaag, vind je voornamelijk lood in loodzuuraccu's voor elektrische energie, zoals uw auto-accu. Volgens de International Lead Association, 70 procent van de loodzuuraccu's wordt gerecycled en gebruikt voor secundaire loodproductie.

Naast batterijen, je kunt lood vinden in dakbedekkingsproducten en stralingsafscherming - de hoge dichtheid van het element maakt het ideaal voor het absorberen van gammastraling en röntgenstralen. De meeste glazen kathodestraalbuizen (zoals die in computermonitoren) hebben glas in lood om de kijker te beschermen tegen straling die binnenin wordt gemaakt. U vindt er ook lood toegevoegd aan glas voor decoratief kristal. als laatste, loodsoldeer is goed voor het maken van elektrische verbindingen, en het element is ook handig voor keramische apparaten die worden gebruikt in de elektronica-industrie.

Waar komt al dat lood vandaan? Het is verborgen in de aardkorst, voornamelijk als een sulfide (PbS) in het mineraal loodglans . Momenteel, 75 procent van 's werelds lood komt uit China, de Verenigde Staten, Australië, Canada, Mexico en Peru [bron:International Lead Association]. Meer lood wordt secundair geproduceerd door loodschroot te recyclen.

Voordat lood in zijn voltooide vorm kan bestaan, je moet het looderts verwerken en verfijnen. De Romeinen gebruikten een proces genaamd cupellatie om zilver van lood te scheiden. Vandaag, de loodindustrie extraheert het element met behulp van de processen van roosteren en smelten, die vergelijkbaar zijn met de methoden die de Romeinen gebruikten.

1. roosteren :Galena wordt in lucht verwarmd om loodsulfide (PbS) om te zetten in loodoxide (PbO), plus zwaveldioxide.

2PbS + 3O 2 --> 2PbO + 2SO 2

2. smelten :Cokes (koolstof -- C) wordt toegevoegd aan loodoxide (PbO) en gemengd met lucht in een hoge temperatuur hoogoven om loodmetaal te verkrijgen. In de schacht van de oven, de koolstof verdringt het lood van loodoxide om kooldioxidegas te vormen (CO 2 ) en gesmolten lood (Pb).

2PbO + C --> 2Pb + CO 2

Het gesmolten lood zinkt naar de bodem van de oven, wordt overgeheveld en koelt af tot loden stenen of varkens (groot, langwerpige massa). slakken , een niet-metalen bijproduct van het smelten van metalen, scheidt van gesmolten lood, wordt overgeheveld, gekoeld en als afval gestort. Gesmolten lood gewonnen door smelten bevat vaak andere metaalonzuiverheden, zoals zink, arseen, koper, zilver, goud en bismut. Electrowinning verwijdert deze onzuiverheden met behulp van een elektrische stroom.

Naast het winnen van lood uit erts, het zware metaal kan ook worden geproduceerd uit secundaire bronnen zoals gebruikte batterijen en loodschroot. Secundaire extractie omvat ook de verwerking van de grondstoffen, smelten (of teruggewonnen lood omzetten in legeringen of zijn elementaire vorm), koelen en gieten. Voor een virtuele rondleiding door een secundaire loodsmelter en zijn omgevingscontroles, zie OSHA's Secondary Lead Smelter eTool.

Volgende, leer hoe lood in ons lichaam terechtkomt.

Hoe worden we blootgesteld aan leiden?

Amerikaanse senator Amy Klobuchar, D-Min., houdt een speelgoedtrein met loodverf vast terwijl ze voor het Congres in 2007 getuigt. Amerikaanse wetgevers grieven de topmanagers van toonaangevende Amerikaanse speelgoedbedrijven op de proef na productveiligheidsproblemen die verband houden met miljoenen in China gemaakt speelgoed. AFP/Getty Images

Hoewel volksgezondheidsfunctionarissen decennia geleden wijs werden over de toxiciteit van lood, lood blijft hangen in de verf en leidingen van oudere huizen en andere gebouwen (gebouwd vóór 1978). Op lood gebaseerde verfschilfers en schilfers die loskomen van de binnen- en buitenmuren zijn een bron van blootstelling. Water dat door loden leidingen stroomt en uitspoelt, is een andere bron. Sommige reparaties aan huis, zoals het verwijderen van geverfde gipsplaten, kan loodstof de lucht in sturen. In aanvulling, lood uit gesoldeerde metalen containers, loodgeglazuurd aardewerk, loodglaskristal en met lood geverfd speelgoed dienen als andere blootstellingsroutes in huis.

In het milieu, Op lood gebaseerde producten kunnen het element uitspoelen naar het water en de bodem. Bijvoorbeeld, water dat uit loden afvoerpijpen loopt of van muren loopt die zijn geverfd met verven op loodbasis, zal het metaal in de grond brengen. Afvalstortplaatsen waar loodbatterijen mogelijk niet op de juiste manier zijn weggegooid, kunnen ook lood in de grond uitlogen.

Hoe zit het met de lucht? In 1970, het grootste deel van de loodemissies (78 procent) was afkomstig van bronnen op de weg, zoals auto's met gelode benzine, volgens het Amerikaanse Environmental Protection Agency. Metaalverwerking -- herinner je je het smelten nog? -- droeg nog eens 11 procent bij, . Toen de EPA de cijfers ongeveer een kwart eeuw later liet zien, het bureau ontdekte dat de emissiebronnen drastisch waren veranderd. Metaalverwerking eiste nu 52 procent van de looduitstoot op, terwijl afvalverwerking (16 procent), brandstofverbranding (13 procent), non-road bronnen (13 procent) en andere bronnen (6 procent) bleven ver achter. De drastische verandering, natuurlijk, was te wijten aan het verbod op het gebruik van loodadditieven in motorbrandstoffen dat in februari 1996 van kracht werd. Veel andere landen hebben een soortgelijk verbod uitgevaardigd.

Lood in de lucht, water of huis kan zich op verschillende manieren in uw lichaam ophopen. Bijvoorbeeld, u zou besmet water kunnen drinken of loodstof kunnen inslikken. Je houdt er waarschijnlijk niet van om verfsnippers te eten of speelgoed met loodhoudende verf te likken, maar je kinderen misschien. Hoe dan ook, als het eenmaal is ingenomen, lood wordt opgenomen door de dunne darm en komt in de bloedbaan terecht.

Lood kan ook via de longen het lichaam binnendringen wanneer u loodstof of loodhoudende luchtvervuiling inademt. Werknemers in de metaalverwerkende industrie (smelterijen) en bouwvakkers kunnen worden blootgesteld aan loodstof en -dampen. Eenmaal ingeademd, lood wordt via haarvaten in de longen opgenomen en komt in de bloedbaan terecht. Mensen die met lood werken, kunnen het ook direct via de huid opnemen.

Artsen meten de blootstelling aan lood door een bloedmonster te nemen (vinger- of hielprik). Ze kunnen ook de blootstelling meten door de zink protoporfyrine niveaus in uw bloed. Deze zinkverbinding is een bijproduct van de afbraak van rode bloedcellen die wordt waargenomen bij hoge blootstelling aan lood; echter, deze test is niet zo gevoelig als de bloedloodtest.

Blijf lezen om te leren hoe u de leiding eruit kunt halen.

Hoe veel is te veel?

De Amerikaanse centra voor ziektebestrijding en -preventie hebben vastgesteld dat een bloedspiegel van meer dan of gelijk aan 5 microgram per deciliter zorgwekkend is bij jonge kinderen. Volwassenen kunnen een iets hogere blootstelling hebben.

Loodeffecten en behandeling

Kinderen lopen vooral risico op loodvergiftiging door bronnen zoals loodhoudende verf die op speelgoed wordt gebruikt, evenals op oude huizen en gebouwen. © iStockphoto.com/Glenn Bo

In tegenstelling tot zink of ijzer, zeggen, er is geen biologische rol voor lood in het lichaam. Het is gewoon een gif. Jouw lichaam, echter, behandelt lood als calcium, zodat het zich ophoopt op plaatsen waar calcium wordt opgeslagen, zoals je botten. Omdat calcium een ​​essentiële rol speelt in de communicatie tussen zenuwcellen, spiercontractie en hormonen, lood kan deze processen verstoren.

Lood tast de hersenen en het zenuwstelsel aan, hart en bloedvaten, nieren, spijsverteringsstelsel en voortplantingssysteem. Omdat het van invloed is op elk systeem, lood veroorzaakt een verscheidenheid aan symptomen.

  • Cardiovasculair systeem:hoge bloeddruk, vergroot hart, elektrische geleidingsproblemen
  • Spijsverteringsstelsel:pijn, constipatie of diarree, gebrek aan eetlust
  • Zenuwstelsel:hoofdpijn, humeurigheid, prikkelbaarheid, vermoeidheid, geheugenverlies
  • Niersysteem:nierfalen, verhoogde ureumspiegels in het bloed, Bloedarmoede
  • Voortplantingssysteem:verminderde seksuele drift en steriliteit/onvruchtbaarheid bij beide geslachten
  • Skeletsysteem:pijn in botten en gewrichten als lood zich ophoopt in deze gebieden

Deze symptomen zullen gemakkelijk worden opgemerkt in gevallen van acute loodvergiftiging met relatief hoge bloedloodspiegels. Maar ze zijn misschien niet merkbaar in minder acute gevallen, alleen aan de oppervlakte tijdens chronische blootstelling als de bloedloodspiegels geleidelijk stijgen.

Het overheersende effect van loodvergiftiging bij kinderen is op hun hersenen. Het brein van een kind is niet helemaal "bedraad" zoals je huis. In plaats daarvan, naarmate de hersenen van een kind zich ontwikkelen, nieuwe neurale circuits vormen in reactie op nieuwe ervaringen, leren en herinneringen (neurowetenschappers noemen dit vermogen om nieuwe verbindingen te vormen) plasticiteit ). Bij deze circuits zijn een of meer neuronen betrokken die met anderen in verschillende delen van de hersenen communiceren door het verzenden en ontvangen van chemische berichten, genaamd neurotransmitters . De nieuwe circuits gebruiken de neurotransmitter, glutamaat .

Nu, omdat het lichaam lood niet goed van calcium onderscheidt, de lead kan interfereren met de glutamaatafgifte uit de presynaptische cel en een speciale receptor in de postsynaptische cel, de NMDA-receptor. Deze interferentie verstoort de plasticiteit die zo belangrijk is in de zich ontwikkelende hersenen van kinderen.

De beste behandeling voor loodvergiftiging is preventie. De Amerikaanse centra voor ziektebestrijding en -preventie beveelt aan dat alle kinderen van 6 jaar en jonger op lood worden getest. Als u potentiële bronnen van lood in uw huis heeft - afbladderende verf op loodbasis of loden leidingen - dan moet u of een professional proberen deze te verwijderen (door professionele reiniging, over oude verf heen schilderen of gevaarlijke stoffen verwijderen).

Als het loodgehalte in het bloed hoog is, voorgeschreven medicijnen zoals Succimer kunnen bloedlood verminderen. In extreme gevallen van blootstelling aan lood, zoals een bedrijfsongeval, dan kunnen giftige niveaus van lood worden verwijderd door: chelatietherapie . Bij deze therapie een chelaatvormer zoals ethyleendiaminetetra-azijnzuur (EDTA) wordt in de bloedstroom toegediend. De agent bindt zich aan de lead. De nieren scheiden vervolgens het aan lood gebonden EDTA uit. Opnieuw, deze behandeling is meestal gereserveerd voor extreme gevallen van loodvergiftiging.

We zijn niet de enige lichamen die negatief worden beïnvloed door lood. Lood komt in het milieu terecht via verontreinigd water -- water afkomstig van loden afvoerleidingen, loodhoudend regenwater van luchtverontreiniging of regenwater dat door verontreinigde grond filtert. Het verontreinigde water komt terecht in grondwater en aquatische ecosystemen. Lood heeft een nadelige invloed op de organismen in de lagere delen van de voedselketen in deze aquatische ecosystemen, zoals plankton (microscopische planten en dieren) en weekdieren. Wanneer deze organismen sterven, ze ontleden en geven hun lood weer af aan het milieu. Wanneer ze worden gegeten door organismen hoger in de voedselketen, zoals vissen, zeezoogdieren, vogels en mensen, dan hoopt het lood zich op in de weefsels van deze hogere organismen, waardoor er meer nadelige effecten ontstaan.

Blijf lezen voor meer informatie over deze heavy metal en gerelateerde verhalen.

Hoe zenuwcellen communiceren

Je hersenen en zenuwstelsel zijn gemaakt van zenuwcellen of neuronen (voor meer informatie, lees Hoe je brein werkt). Net als draden in het elektrische systeem van uw huis, zenuwcellen maken verbindingen met elkaar in circuits die neurale paden . In tegenstelling tot draden in uw huis, zenuwcellen raken elkaar niet aan, maar kom dicht bij elkaar bij synapsen . Bij de synaps, de twee zenuwcellen worden gescheiden door een kleine opening of synaptische spleet . Het zendende neuron heet de presynaptisch cel, terwijl de ontvangende de wordt genoemd postsynaptisch cel. Zenuwcellen sturen neurotransmitters in eenrichtingsrichting over de synaps van presynaptische cel naar postsynaptische cel.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Wat is er met China en loodvergiftiging?
  • Hoe je hersenen werken
  • Is het menselijk brein nog in ontwikkeling?
  • Hoe aluminium werkt
  • Hoe metaaldetectoren werken
  • Hoe batterijen werken
  • Hoe atomen werken
  • Hoe röntgenstralen werken
  • Hoe kunststoffen werken

Meer geweldige links

  • Amerikaanse EPA Lead-website
  • Internationale Lead Association

bronnen

  • Agentschap voor Toxische Stoffen en Ziekteregister, Ministerie van Volksgezondheid en Human Services. "Casestudies in milieugeneeskunde:loodtoxiciteit." 20 augustus 2007. (26 september, 2008). http://www.atsdr.cdc.gov/csem/lead/pbcover_page2.html
  • Agentschap voor Toxische Stoffen en Ziekteregister, Ministerie van Volksgezondheid en Human Services. "Toxicologisch profiel voor lood." Augustus 2007. (26 sept. 2008) http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp13.html
  • Agentschap voor Toxische Stoffen en Ziekteregister, Ministerie van Volksgezondheid en Human Services. "Wat is lood?" 15 september 2008 (26 september, 2008) http://www.atsdr.cdc.gov/substances/lead/index.html#
  • Ernesto Orlando Lawrence Berkeley Nationaal Laboratorium. "Lead Hazard Communications-webtrainingssite." 6 aug. 2004. (26 september, 2008) http://www.lbl.gov/ehs/lead/index.shtml
  • International Lead Association homepage. (26 sept. 2008) http://www.ila-lead.org/index.html
  • Internationale Lead Association. "Leid:de feiten." Hoofdstuk vier. (26 sept. 2008) http://www.ila-lead.org/Pb_facts_chpt_4.html
  • Lidsky, TI en J.S. Schneider. "Lead Neurotoxicity in Children-Basic Mechanisms and Clinical Correlaten." Hersenen 126:5-19, januari 2003. (26 september 2008) http://brain.oxfordjournals.org/cgi/content/full/126/1/5
  • Khan, Ali Nawaz. "Loodvergiftiging." e-geneeskunde. 15 mei 2007. (26 september, 2008) http://www.emedicine.com/radio/TOPIC386.HTM
  • Kovarik, William en Matthew E. Hermes. "Brandstoffen en samenleving - 60 jaar tetraethyllood." ChemCases.com. (26 sept. 2008) http://chemcases.com/tel/index.htm
  • Veiligheid van loodgevaar. "Gezondheidseffecten." (26 sept. 2008) http://www.onlinetrainingsys.com/TRAIN/mod29/pg5.htm
  • Merck Manual Home-editie. "Loodvergiftiging." februari 2003. (26 sept. 2008) http://www.merck.com/mmhe/sec24/ch297/ch297i.html
  • Het Museum van Loodmijnen. "Educatieve rondleiding." Zomer 2007. (26 sept. 2008) http://www.leadminingmuseum.co.uk/educationpage.htm
  • Bedrijfsveiligheid en gezondheidsadministratie, Amerikaanse ministerie van arbeid. "Lead Secundaire Smelter eTool." (26 sept. 2008) http://www.osha.gov/SLTC/etools/leadsmelter/index.html
  • Spivey, EEN . "Het gewicht van lood:effecten optellen bij volwassenen." Perspectieven voor de gezondheid van het milieu 115 (1) 2007. (26 september, 2008) http://www.ehponline.org/members/2007/115-1/focus.html
  • Amerikaanse Environmental Protection Agency. "Lood in verf, Stof en aarde." 9 september 2008. (26 september, 2008) http://www.epa.gov/lead/
  • winter, Markering. "Lead:de essentie." WebElementen. 2008. (26 september, 2008) http://www.webelements.com/lead/

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Typen morfologie
  2. Een ellebooggewricht bouwen Model
  3. Waarvan zijn nucleïnezuren gemaakt?
  4. De nadelen van gelelektroforese
  5. 10 onderzoeken die compleet bizarre dingen met elkaar verbinden
  6. Kan een hersenscan je vertellen of je een crimineel gaat worden?
  7. Wat is de structurele classificatie van het zenuwstelsel?
  8. De controverse over de menselijke hersenen die nieuwe cellen maken
  9. Zijn mannelijke Y-chromosomen korter dan X-chromosomen?

Wetenschap