Apakah itu unsur Plumbum dan sifat-nya? Artikel ini akan membincangkan sifat, sejarah penghasilan plumbum dan kegunaannnya dalam kehidupan seharian kita
Pengenalan
Plumbum merupakan sejenis unsur kimia dengan simbol Pb di dalam jadual berkala unsur. Ia terletak dalam kumpulan 14 dan merupakan sejenis logam berat yang lebih tumpat berbanding logam logam lain. Plumbum merupakan sejenis unsur yang ‘lembut’ dan mulur oleh kerana takat leburnya yang rendah.
Plumbum merupakan sejenis logam yang berwarna kelabu kebiruan apabila baru dipotong dan akan bertukar kepada warna kelabu pucat apabila terdedah kepada udara. Plumbum juga mempunyai nombor atom yang paling tinggi dalam kalangan unsur-unsur kimia yang stabil. Ia mempunyai 4 isotop yang stabil.
Sifat Fizikal dan Sifat Kimia Plumbum
Plumbum mempunyai beberapa sifat dan ciri-ciri yang tersendiri. Sifat-sifat ini akan dikategorikan kepada sifat fizikal dan sifat kimia yang dapat membezakannya dengan unsur kimia yang lain.
Dari segi sifat fizikal, Plumbum wujud dalam fasa pepejal pada keadaan normal. Plumbum mempunyai 82 elektron dan dikategorikan sebagai elemen yang berat. Plumbum tulen mempunyai warna kelabu yang terang dengan sedikit tona kebiruan. Apabila terdedah kepada udara, ia akan teroksida dan warnanya akan berubah menjadi kelabu pudar. Walaupun ia sejenis logam, namun Plumbum merupakan sejenis unsur yang lembut sehinggakan ia boleh calar hanya dengan cakaran dengan kuku kita. Ciri-ciri lain ialah plumbum mempunyai ketumpatan yang tinggi, mulur, mudah ditempa dan tahan hakisan. Plumbum mempunyai takat lebur yang rendah berbanding logam lain iaitu 327.5 °C dan takat didih 1749 °C. Plumbum akan berubah menjadi superkonduktor pada suhu -265.96 °C.
Dari segi sifat kimia, Plumbum akan mudah teroksida apabila terdedah kepada udara. Serbuk plumbum halus menghasilkan tindak balas yang agresif apabila dikenakan sumber haba. Ia merupakan sejenis bahan piroforik dan menghasilkan api yang berwarna putih kebiruan apabila terbakar. Plumbum juga bertindak balas dengan kumpulan halida seperti fluorin bagi menghasilkan sebatian plumbum klorida (PbCl2). Plumbum dapat merintang asid seperti sulfurik dan fosforik tetapi tidak dapat merintang asid hidroklorik dan asid nitrik. Manakala alkali pekat pula akan dapat melarutkan plumbum bagi menghasilkan plumbit (PbO2-).
- Simbol: Pb
- Nombor atom: 82
- Berat atom: 206.14 gram/mol
- Kumpulan: 14
- Takat lebur: 327.5 °C
- Takat didih: 1749 °C
- Ketumpatan: 11.34 gram/cm3
- Konfigurasi elektron: [Xe] 4f 2 5d 10 6s2 6p2
Sejarah
Ahli kimia di serata dunia akan berusaha untuk mengkaji tentang unsur-unsur baru yang terdapat di Bumi. Oleh itu, banyak penemuan dan kemajuan baru dapat dicapai dalam bidang Kimia khususnya.
Menurut catatan sejarah, plumbum mendapat namanya dari bahsa Latin iaitu plumbum. Unsur Plumbum, ia telah ditemui sejak 7000-6500 tahun Sebelum Masihi lagi di Anatolia. Pada zaman Mesir Purba, plumbum telah digunakan sebagai bahan kosmetik dan ini merupakan suatu kemajuan yang hebat pada zaman itu. Selain itu, masyarakat Mesir Purba juga menggunakan plumbum untuk menghasilkan barangan kaca, enamel dan arca. Tamadun-tamadun lain seperti di Timur Tengah menggunakan plumbum sebagai bahan menulis, alat tukaran matawang dan bahan pembinaan. Manakala, catatan di Cina menunjukkan plumbum digunakan sebagai bahan pelali di Mahkamah Diraja dan ubat pencegah kehamilan.
Pada zaman moden, plumbum mula digunakan selepas era penjajahan orang Eropah. Lombong plumbum pertama ditemui pada tahun 1621 di Virginia. Ketika bermulanya revolusi industri pada abad ke-18, Britain merupakan pengeluar utama Plumbum sebelum dipintas oleh Jerman pada pertengahan abad ke-19. Pada tahun 1900, Amerika Syarikat merupakan pengeluar utama plumbum di Dunia. Pada hari ini, Cina merupakan pengeluar terbesar Dunia bagi plumbum.
Kaedah Penghasilan
Sejak tahun 2014, penghasilan plumbum meningkat di seluruh dunia kerana penggunaannya dalam bateri. Terdapat dua kaedah bagi menghasilkan plumbum. Pertama, dengan melombong bijih mineral dan kedua daripada bahan-bahan kitar semula yang mempunyai unsur plumbum. Pada tahun 2014, 4.58 juta metrik tan plumbum dihasilkan dari kaedah pertama manakala 5.64 juta metrik tan dihasilkan daripada kaedah kedua.
Bagi kaedah pertama, ianya kurang efisyen kerana bijih mineral mengandungi kandungan plumbum yang rendah iaitu hanya sekitar 3-8% sahaja. Bijih mineral ini akan dihancurkan, diasingkan kepada juzuk-juzuk yang berlainan sebelum dikeringkan. Proses ini akan meningkatkan kepekatan plumbum dalam sebatian berkenaan kepada 30-80%. Kaedah ini juga dikenali sebagi kaedah dua peringkat. Peringkat pertama, plumbum sulfida akan dipanaskan bagi menghasilkan plumbum oksida. Dalam proses ini, terdapat beberapa produk sampingan terhasil seperti campuran oksida, sulfat dan silikat.
2 PbS(s) + 3 O2(g) → 2 PbO(s) + 2 SO2(g)↑
Peringkat kedua bermula dengan memanaskan plumbum oksida tadi di dalam relau dengan campuran karbon. Terdapat lagi beberapa proses seterusnya bagi menghasilkan plumbum yang tulen. Proses ini dikenali sebagai pirometalurgi,
2 PbO(s) + C(s) → 2 Pb(s) + CO2(g)↑
Risiko Kesihatan
Plumbum merupakan sejenis logam berat yang sangat beracun sama ada ditelan atau dihidu. Ia akan menyebabkan kegagalan serta kerosakan pada organ dan tubuh manusia. Pada kepekatan 100 mg/m3, ia berbahaya kepada manusia dan boleh menyebabkan kematian. Plumbum ini akan meresap ke dalam salur darah dan seterusnya mengganggu fungsi enzim dalam badan manusia. Plumbum akan bergabung dengan kumpulan sulfihidril yang terdapat pada banyak jenis enzim. Selain itu, ia juga akan menggantikan logam lain yang memang semulajadi terdapat pada tindak balas enzim. Antara logam-logam yang berisiko untuk digantikan dengan plumbum ialah kalsium, besi dan juga zink. Plumbum juga akan menyebabkan kerosakan yang teruk pada otak dan buah pinggang manusia.
Antara tanda-tanda keracunan plumbum ialah seperti kesakitan pada abdomen badan, hilang upaya pada jari dan anggota, kenaikan tekanan darah dan penurunan kadar denyutan nadi. Bagi wanita hamil, pendedahan kepada plumbum boleh menyebabkan keguguran janin. Pendedahan plumbum yang serius pula akan merosakkan sistem peranakan manusia dan menyebabkan kemandulan.
Kegunaan dan Aplikasi dalam Kehidupan
1. Peluru
Plumbum merupakan bahan utama dalam pembuatan peluru untuk pistol dan senapang. Oleh kerana mempunyai ketumpatan yang tinggi dan takat lebur yang rendah, ia sesuai digunakan untuk menghasilkan peluru. Ketumpatannya yang tinggi akan menambahkan retensi kelajuan apabila menembak.
Takat leburnya yang rendah pula akan memastikan senjata berkenaan tidak memerlukan bahagian mekanikal yang terlalu kompleks. Plumbum pada masa kini kekal sebagai bahan utama dalam pembuatan peluru. Ia selalunya akan dicampur dengan logam lain bagi menambah kekukuhannya. Namun baru-baru ini, penggunaan peluru plumbum dikaitkan dengan pencemaran alam sekitar.
2. Bahan pembinaan
Plumbum juga digunakan dalam industri pembinaan. Kepingan plumbum digunakan untuk pembinaan bumbung. Oleh kerana sifatnya yang tahan karat, ia sesuai digunakan kerana dapat bertahan bertahun tahun lamanya tanpa rosak akibat dari hakisan dan proses pengoksidaan.
Selain itu, ia juga digunakan pada dinding bangunan, lantai dan juga siling. Oleh kerana plumbum merupakan suatu bahan yang dapat meyerap bunyi dan getaran, ia sangat sesuai digunakan lebih lebih lagi pada dinding bangunan yang memerlukan ciri-ciri kedap bunyi. Studio studio seperti studio musik dan filem banyak menggunakan kepingan plumbum pada struktur dinding mereka.
3. Bateri
Pada abad ke-21, plumbum paling banyak digunakan dalam pembuatan bateri. Bateri ini dikenali sebagai plumbum-asid bateri. Walaupun plumbum mempunyai risiko kesihatan yang serius, namun, oleh kerana penggunaannya dalam bateri tidak melibatkan sentuhan langsung, ia tidak berbahaya kepada pengguna.
Tindak balas kimia antara plumbum, plumbum dioksida dan juga asid sulfurik akan menghasilkan voltan. Di negara negara maju seperti Jepun dan Amerika Syarikat, bateri plumbum ini telah digunakan dalam superkapasitor yang beroperasi dalam skala kilowatt dan megawatt. Walaupun kecekapan bateri ini sedikit kurang berbanding bateri ion litium, namun, kos pembuatannya adalah jauh lebih murah dan mudah.
Unsur yang lain
Rujukan: