Blei, Ordnungszahl 82 im Periodensystem, ist ein metallisches Element mit dem chemischen Symbol Pb, das für Plumbum steht, die lateinische Bezeichnung für das Element. Es ist ein weiches, biegsames Metall, das frisch geschnitten eine silbrig-weiße Farbe hat, aber an der Luft durch die Bildung einer Oxidschicht schnell ein mattgraues Aussehen erhält. Obwohl es gelegentlich in elementarem Zustand vorkommt, ist das wichtigste Bleierz Bleiglanz oder Bleisulfid (PbS); andere Bleierze sind Cerussit – Bleikarbonat (PbCO3) – und Anglesit – Bleisulfat (PbSO4). Historisch gesehen haben die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Blei es zu einem sehr nützlichen Element gemacht, aber seit dem späten 20. Jahrhundert hat seine Verwendung aufgrund seiner Toxizität abgenommen. Blei hat jedoch noch eine Reihe wichtiger Anwendungen – zum Beispiel in Blei-Säure-Batterien, zum Strahlenschutz und als flexibles, belastbares Dachmaterial.
Das Metall schmilzt bei 622.4 ° F (328 ° C) und siedet bei 3,164 ° F (1,740 ° C). Die vier stabilen Bleiisotope sind die Endprodukte des Zerfalls verschiedener natürlich vorkommender radioaktiver Elemente wie Uran und Thorium in mehreren Schritten. Blei ist das schwerste stabile Element, eine Unterscheidung, die früher zu Wismut gehörte – Element Nummer 83 -, bis sich herausstellte, dass es sehr schwach radioaktiv war. Eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Blei ist seine Fähigkeit, hochfrequente elektromagnetische Strahlung wie Röntgen- und Gammastrahlen zu absorbieren. Dies liegt an seiner hohen Dichte und der großen Anzahl von Elektronen im Bleiatom.
Blei gehört zur gleichen Gruppe wie Kohlenstoff, Silizium, Germanium und Zinn. Diese Elemente werden mit zunehmendem Atomgewicht metallischer, und während die chemischen Eigenschaften von Blei denen der anderen Mitglieder der Gruppe ähnlich sind, ist es dem Metall Zinn chemisch am ähnlichsten. Blei hat in seinen Verbindungen meist die Oxidationsstufe +2, was bedeutet, dass es zwei Elektronen an andere Atome oder Moleküle abgibt. Seltener kann es eine Oxidationsstufe von +4 haben.
Das Metall verbindet sich mit Sauerstoff zu mehreren Oxiden. „Rotes Blei“, das durch Erhitzen von Blei in Luft gebildet wird, hat die Formel Pb3O4, wird aber als Verbindung aus Bleioxid (PbO) und Bleidioxid (PbO2) angesehen. Bleioxid, auch als Bleiglanz bekannt, entsteht, wenn das Metall an der Luft stark erhitzt wird und kann die Form eines gelben Pulvers oder eines roten kristallinen Materials annehmen.
„Weißes Blei“ ist basisches Bleikarbonat (2PbCO3·Pb(OH)2). Früher wurde es aufgrund seiner starken weißen Farbe häufig in Lacken verwendet, bevor es weitgehend durch ungiftiges Titandioxid ersetzt wurde. Abgesehen von seiner Toxizität bestand ein Problem bei Bleiweiß darin, dass es dazu neigte, langsam mit Spuren von Schwefelwasserstoff (H2S) in der Luft zu schwarzem Bleisulfid zu reagieren. Dies ist ein guter Test für H2S, aber es bedeutete, dass alte Gemälde mit der Zeit dazu neigten, dunkler zu werden.
Blei ist gegen die meisten Säuren korrosionsbeständig, da die meisten Bleisalze wenig oder gar nicht in Wasser löslich sind und eine Schicht bilden, die das Blei vor weiteren Einwirkungen schützt. Es reagiert jedoch mit Essig- und Salpetersäure, da die bei diesen Reaktionen gebildeten Salze – Bleiacetat bzw. Bleinitrat – sehr löslich sind. Blei reagiert mit „hartem“ Wasser zu unlöslichem basischen Bleikarbonat, bildet aber mit weichem Wasser lösliche Verbindungen, so dass Bleiwasserleitungen in Weichwassergebieten ein erhöhtes Risiko für Bleivergiftungen darstellen.
Die wohl bekannteste Eigenschaft von Blei ist seine Toxizität. Fälle von akuter Bleivergiftung sind selten, aber es handelt sich um ein kumulatives Gift, und eine chronische Exposition gegenüber niedrigen Bleikonzentrationen kann zu einer Vielzahl schwerwiegender Symptome führen. Es deaktiviert die Enzyme, die Hämoglobin herstellen, was zu einer Ansammlung der Vorläuferchemikalie führt – dies kann den Darm lähmen, was zu Verstopfung und Bauchschmerzen führt und eine Ansammlung von Flüssigkeit im Gehirn verursacht, die Kopfschmerzen verursacht. Es verursacht über einen längeren Zeitraum Blutarmut und neurologische Probleme.
Chronische Bleivergiftung ist aufgrund der weit verbreiteten Verwendung von Blei in Anwendungen, bei denen es in die Umwelt gelangt ist, ein erhebliches Problem. Zum Beispiel wurde früher metallisches Blei in Wasserleitungen verwendet und Bleiverbindungen wurden in Farben verwendet. Diese Verwendungen wurden in den meisten Ländern eingestellt und Bleirohre durch ungiftige Alternativen ersetzt. Die größte Bleiquelle in der Umwelt ist das zusammengesetzte Tetraethylblei, das Benzin zugesetzt wurde, um eine sanftere Verbrennung zu erreichen. Aufgrund von Bedenken hinsichtlich der gesundheitlichen Auswirkungen von Blei auf die Umwelt, insbesondere auf Kinder in städtischen Gebieten, wurde in vielen Ländern auch verbleites Benzin aus dem Verkehr gezogen.