text: Blei ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Pb () und der Ordnungszahl 82. Es ist ein giftiges Schwermetall und steht in der 4. Hauptgruppe bzw. der 14. IUPAC-Gruppe (Kohlenstoffgruppe) und 6. Periode des Periodensystems. Blei ist leicht verformbar und hat einen vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt. Die Isotope 206Pb, 207Pb und 208Pb sind die schwersten stabilen Atome, Blei ist damit das Element mit der höchsten Massen- und Ordnungszahl, das noch stabil ist. Alle Bleiisotope haben die magische Protonenzahl 82, die diese Stabilität bewirkt. Bei 208Pb liegt sogar ein so genannter doppelt magischer Kern vor, weil er zusätzlich die magische Neutronenzahl 126 aufweist. Da die Bleiisotope -206, -207 und -208 die Endprodukte der drei natürlichen Zerfallsreihen radioaktiver Elemente sind, ist relativ viel Blei entstanden; es kommt deshalb in der Erdkruste im Vergleich zu anderen schweren Elementen (Quecksilber, Gold u. a.) häufig vor. Geschichte Der bisher älteste Fund von metallischem Blei wurde in Çatalhöyük, etwa 50 km südöstlich von Konya auf dem Anatolischen Plateau, gemacht. Er besteht aus Bleiperlen zusammen mit Kupferperlen, die auf etwa 6500 vor Christus datiert wurden. In der frühen Bronzezeit wurde Blei neben Antimon und Arsen verwendet, um aus Legierungen mit Kupfer Bronzen zu erzeugen, bis sich Zinn weitgehend durchsetzte. Bereits die Babylonier kannten Vasen aus Blei. Die Assyrer mussten Blei (abāru) einführen, was von Tiglat-pileser I. unter anderem als Tribut von Melid belegt ist. Im antiken Griechenland wurde Blei hauptsächlich in Form von Bleiglanz abgebaut, um daraus Silber zu gewinnen. Im römischen Reich dagegen wurde der Stoff für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen genutzt. Von besonderer Bedeutung war das Blei beispielsweise in der Architektur, wo Steinblöcke mithilfe von Bleiklammern aneinander befestigt wurden. So wurden für die Errichtung der Porta Nigra schätzungsweise sieben Tonnen Blei verbaut. Weitere wichtige Einsatzbereiche waren die Verkleidung von Schiffsrümpfen zum Schutz vor Schädlingsbefall und die Herstellung von innerstädtischen Wasserleitungen. Hinzu kam die Nutzung von Blei als Rohstoff für die Herstellung von Gefäßen, als Material von Schreibtafeln oder für die sogenannten Tesserae, die zum Beispiel als Erkennungs- oder Berechtigungsmarke dienten. Kleine Bleistücke, die sogenannten „Schleuderbleie“, dienten im römischen Heer als Schleudergeschoss. Aufgrund des hohen Bedarfs fand auch ein Handel mit Blei über weite Strecken statt, der sich unter anderem durch Inschriften auf römischen Bleibarren nachweisen lässt. In der antiken Literatur war man der Ansicht, Blei und Zinn seien zwei Erscheinungsformen des gleichen Stoffes, sodass man Blei im Lateinischen als (von ), Zinn als (von ) bezeichnete. Daher ist oft unklar, ob ein antiker Text mit plumbum Blei oder Zinn meint. Schon der römische Autor Vitruv hielt die Verwendung von Blei für Trinkwasserrohre für gesundheitsschädlich und empfahl, stattdessen nach Möglichkeit Tonrohre zu verwenden. Trotzdem waren Trinkwasserrohre aus Blei bis in die 1970er Jahre gebräuchlich, was beispielsweise auch in dem englischen Wort zum Ausdruck kommt. Aus heutiger Sicht besonders bedenklich war auch die Zugabe von Blei als Süßungsmittel zum Wein (sogenannter „Bleizucker“, siehe Blei(II)-acetat). Die häufige Nutzung von Blei in Rohren und im Wein wurde teilweise auch als Grund für den Untergang des Römischen Reiches diskutiert, eine Hypothese, die heutzutage in der Forschung allerdings abgelehnt wird. In Westfalen gewannen die Römer bis zu ihrem Rückzug nach der Varusschlacht Blei. Die für unterschiedliche Fundstellen typische Zusammensetzung der Isotope zeigt, dass das Blei für die Herstellung römischer Bleisärge, die im Rheinland gefunden wurden, aus der nördlichen Eifel stammt. Die römische Bleiverarbeitung hat zu einer bis heute nachweisbaren Umweltverschmutzung geführt: Eisbohrkerne aus Grönland zeigen zwischen dem 5. Jahrhundert v. Chr. und dem 3. Jahrhundert n. Chr. einen messbaren Anstieg des Bleigehalts in der Atmosphäre. Auch später hatte Blei (von ) eine wichtige Bedeutung. Es wurde beispielsweise zum Einfassen von Bleiglasfenstern, beispielsweise in Kirchen oder für das Eindecken von Bleidächern verwendet. Besonders wichtig wurde Blei vor allem nach Erfindung der Feuerwaffen für das Militär als Material für Projektile von Handfeuerwaffen. Da die Soldaten ihre Geschosse selbst herstellten, war es nicht unüblich, dass sie alles Blei stahlen, das sie finden konnten, um Geschosse daraus anzufertigen. Blei spielte auch in der Alchemie eine wichtige Rolle. Auf Grund seiner Ähnlichkeit zu Gold (ähnlich weich und schwer) galt Blei als guter Ausgangsstoff für die Goldsynthese (Synthese als Farbumwandlung von Grau nach Gelb). Das alchemistische Symbol für Blei ist eine stilisierte Sichel (♄), da es bereits seit dem Altertum als Planetenmetall dem Gott und Planeten Saturn (lateinisch Saturnus) zugeordnet wurde. Mit Beginn der industriellen Revolution wurde Blei dann in großen Mengen für die chemische Industrie, zum Beispiel für die Schwefelsäureproduktion im Bleikammerverfahren oder die Auskleidung von Anlagen zur Sprengstoffherstellung, benötigt. Es war damals das wichtigste Nichteisenmetall. Beim Versuch, das Alter der Erde durch Messung des Verhältnisses von Blei zu Uran in Gesteinsproben zu bestimmen, stellte der US-amerikanische Geochemiker Clair Cameron Patterson etwa 1950 fest, dass die Gesteinsproben ausnahmslos mit großen Bleimengen aus der Atmosphäre verunreinigt waren. Als Quelle konnte er das als Antiklopfmittel in Kraftstoffen verwendete Tetraethylblei nachweisen. Nach Pattersons Befunden enthielt die Atmosphäre vor 1923 fast überhaupt kein Blei. Aufgrund dieser Erkenntnisse kämpfte er zeit seines Lebens für die Verringerung der Freisetzung von Blei in die Umwelt. Seine Bemühungen führten schließlich dazu, dass 1970 in den USA der Clean Air Act mit strengeren Abgasvorschriften in Kraft trat. 1986 wurde der Verkauf verbleiten Benzins in den Vereinigten Staaten, in der Bundesrepublik Deutschland durch das Benzinbleigesetz schrittweise ab 1988, in der EU ab 2001 völlig verboten. Daraufhin sank der Bleigehalt im Blut der Amerikaner fast sofort um 80 Prozent. Da Blei jedoch in der Umwelt praktisch ewig erhalten bleibt, hat dennoch heute jeder Mensch etwa 600-mal mehr von dem Metall im Blut als vor 1923. Pro Jahr wurden um das Jahr 2000 immer noch legal etwa 100.000 Tonnen in die Atmosphäre freigesetzt. Die Hauptverursacher sind Bergbau, Metallindustrie und produzierendes Gewerbe. Im Jahr 2009 lag die Menge des gewonnenen Bleis bei den Nichteisenmetallen an vierter Stelle nach Aluminium, Kupfer und Zink. Es wird vor allem für Autobatterien (Bleiakkumulatoren) verwendet (60 % der Gesamtproduktion). Allgemein wird versucht, die Belastung von Mensch und Umwelt mit Blei und damit Bleivergiftungen zu verringern. Außer dem Verbot von verbleiten Benzins wurde ab 2002 durch die RoHS-Richtlinien die Verwendung von Blei in Elektro- und Elektronikgeräten eingeschränkt. 1989 wurden bleihaltige Anstriche und Beschichtungen vollständig verboten, der Einsatz von bleihaltiger Munition wurde ab 2005 in einigen Bundesländern teilweise verboten. Als Material für Wasserrohre wurde Blei schon 1973 verboten; in Deutschland vorhandene Bleirohre müssen bis zum 12. Januar 2026 ausgetauscht werden, wobei die Frist in Ausnahmefällen verlängert werden kann. Seit 1. März 2018 ist das Verwenden (Lagern, Mischen, Gebrauchen zur Herstellung u. a.) und Inverkehrbringen von Blei – massiv (zum Beispiel als Barren oder Pellets) oder als Pulver – ähnlich wie schon länger bei vielen Bleiverbindungen in der EU von wenigen Ausnahmen abgesehen regelmäßig verboten, wenn das zum Verkauf an die breite Öffentlichkeit bestimmt ist und die Bleikonzentration darin 0,3 % oder mehr beträgt; im Übrigen muss der Lieferant gewährleisten, dass das vor dem Inverkehrbringen als „nur für gewerbliche Anwender“ gekennzeichnet ist. Vorkommen Blei kommt in der Erdkruste mit einem Gehalt von etwa 0,0018 % vor und tritt eher selten gediegen, das heißt in elementarer Form auf. Dennoch sind weltweit inzwischen rund 200 Fundorte für gediegen Blei bekannt (Stand: 2017), so unter anderem in Argentinien, Äthiopien, Australien, Belgien, Brasilien, Volksrepublik China, Deutschland, Finnland, Frankreich, Georgien, Griechenland, Grönland, Italien, Kanada, Kasachstan, Kirgisistan, Mexiko, der Mongolei, Namibia, Norwegen, Österreich, Polen, Russland, Schweden, Slowenien, Tschechien, der Ukraine, den US-amerikanischen Jungferninseln, im Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten von Amerika (USA). Auch in Gesteinsproben des mittelatlantischen Rückens, genauer am nordöstlichen Rand der „Markov-Tiefe“ innerhalb der „Sierra-Leone-Bruchzone“ (Sierra-Leone-Schwelle), sowie außerhalb der Erde auf dem Mond im Mare Fecunditatis konnte Blei gefunden werden. An jedem Fundort weicht die Isotopenzusammensetzung geringfügig von den oben angegebenen Mittelwerten ab, so dass man mit einer genauen Analyse der Isotopenzusammensetzung den Fundort bestimmen und bei archäologischen Fundstücken auf alte Handelswege schließen kann. Zudem kann Blei ebenfalls fundortabhängig verschiedene Fremdbeimengungen wie Silber, Kupfer, Zink, Eisen, Zinn und/oder Antimon enthalten. In Bleierzen ist Blei zumeist als Galenit (Bleisulfid PbS, Bleiglanz) zugegen. Dieses Mineral ist auch die bedeutendste kommerzielle Quelle für die Gewinnung neuen Bleis. Weitere Bleimineralien sind Cerussit (Blei(II)-carbonat, PbCO3, auch Weißbleierz), Krokoit (Blei(II)-chromat, PbCrO4, auch Rotbleierz) und Anglesit (Blei(II)-sulfat, PbSO4, auch Bleivitriol). Die Bleiminerale mit der höchsten Bleikonzentration in der Verbindung sind Lithargit und Massicotit (bis 92,8 %) sowie Minium (bis 90,67 %). Insgesamt sind bisher 514 Bleiminerale bekannt (Stand: 2017). Die wirtschaftlich abbaubaren Vorräte werden weltweit auf 67 Millionen Tonnen geschätzt (Stand 2004). Die größten Vorkommen findet man in der Volksrepublik China, den USA, Australien, Russland und Kanada. In Europa sind Schweden und Polen die Länder mit den größten Vorkommen. Auch in Deutschland wurde in der nördlichen Eifel (Rescheid / Gruben Wohlfahrt und Schwalenbach; Mechernich / Grube Günnersdorf und auch Tagebau /Virginia; Bleialf), im Schwarzwald, im Harz (Goslar/Rammelsberg), in Sachsen (Freiberg/Muldenhütten), an der unteren Lahn (Bad Ems, Holzappel), sowie in Westfalen (Ramsbeck/Sauerland) in der Vergangenheit Bleierz abgebaut, verhüttet und veredelt. Die bedeutendste Quelle für Blei ist heute das Recycling alter Bleiprodukte. Daher bestehen in Deutschland nur noch zwei Primärhütten, die Blei aus Erz herstellen, die Bleihütte Binsfeldhammer in Stolberg (Rheinland) und Metaleurop in Nordenham bei Bremerhaven. Sämtliche andere Hütten erzeugen so genanntes Sekundärblei, indem sie altes Blei (insbesondere aus gebrauchten Autobatterien) aufarbeiten. Blei als Mineral Natürliche Vorkommen an Blei in seiner elementaren Form waren bereits vor der Gründung der International Mineralogical Association (IMA) bekannt. Als vermutliche Typlokalität wird die manganreichen Eisenerz-Lagerstätte Långban in Schweden angegeben, wo derbe Massen von bis zu 50 kg oder 60 kg gefunden worden sein sollen. Blei ist daher als sogenanntes grandfathered Mineral als eigenständige Mineralart anerkannt. Gemäß der Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage) wird Blei unter der System-Nummer 1.AA.05 (Elemente – Metalle und intermetallische Verbindungen – Kupfer-Cupalit-Familie – Kupfergruppe) beziehungsweise in der veralteten 8. Auflage unter I/A.03 (Zinn-Blei-Gruppe) eingeordnet. Die vorwiegend im englischsprachigen Raum verwendete Systematik der Minerale nach Dana führt das Element-Mineral unter der System-Nr. 01.01.01.04 (Goldgruppe). In der Natur tritt gediegen Blei meist in Form von zentimetergroßen Blechen und Platten sowie in körnigen, dendritischen, haar- oder drahtförmigen Aggregaten auf. Sehr selten finden sich auch oktaedrische, würfelige und dodekaedrische Bleikristalle, die meist winzig sind, aber gelegentlich eine Größe zwischen 4 cm und 6 cm erreichen können. Staaten mit der größten Förderung Die weltweit bedeutendsten Förderländer für Bleierz im Jahre 2020 waren die Volksrepublik China (1.900.000 Tonnen), Australien (494.000 Tonnen) und die USA (306.000 Tonnen), deren Anteil an den weltweit abgebauten 4,4 Millionen Tonnen zusammen etwa zwei Drittel betrug. In Europa sind Russland, Schweden, Polen und die Türkei als die größten Bleiproduzenten zu nennen. Die wichtigsten Produzenten von raffiniertem Blei (Hüttenblei mit 99,9 % Reinheit) sind die Volksrepublik China (1,8 Millionen Tonnen), die USA (1,2 Millionen Tonnen) und Deutschland (403.000 Tonnen), deren Anteil zusammen rund die Hälfte der weltweit erzeugten 6,7 Millionen Tonnen beträgt. Weitere bedeutende Produzenten von raffiniertem Blei in Europa sind Großbritannien, Italien, Frankreich und Spanien. Der weltweite Verbrauch bzw. Produktion von Blei stieg von etwa 7 Millionen Tonnen auf etwa 11 Millionen Tonnen in den Jahren 2013 bis 2016. Der Großteil des Bleis wird dabei für Bleiakkumulatoren verwendet. Ca. 92 % des 2021 in den USA gebrauchten Bleis wurden dieser Verwendung zugeführt. Gewinnung und Darstellung Das mit Abstand bedeutendste Bleimineral ist das Galenit. Dieses tritt häufig vergesellschaftet mit den Sulfiden anderer Metalle (Kupfer, Bismut, Zink, Arsen, Antimon u. a.) auf, die naturgemäß als Verunreinigung des Rohbleis bis zu einem Anteil von 5 % enthalten sind. Das durch Zerkleinerung, Klassierung und Flotation auf bis zu 60 % Mineralgehalt aufbereitete Erz wird in drei verschiedenen industriellen Prozessen in metallisches Blei überführt. Dabei treten die Verfahren der Röstreduktion und der Röstreaktion zunehmend in den Hintergrund und werden durch Direktschmelzverfahren ersetzt, die sich einerseits wirtschaftlicher gestalten lassen und die andererseits umweltverträglicher sind. Röstreduktionsarbeit Dieses Verfahren verläuft in zwei Stufen, dem Rösten und der Reduktion. Beim Rösten wird das fein zerkleinerte Bleisulfid auf einen Wanderrost gelegt und 1000 °C heiße Luft hindurchgedrückt. Dabei reagiert es mit dem Sauerstoff der Luft in einer exothermen Reaktion zu Blei(II)-oxid (PbO) und Schwefeldioxid. Dieses wird über die Röstgase ausgetrieben und kann für die Schwefelsäureproduktion verwendet werden. Das Bleioxid ist unter diesen Bedingungen flüssig und fließt nach unten. Dort kann es gesintert werden. (Röstarbeit) Anschließend erfolgt die Reduktion des Bleioxids mit Hilfe von Koks zu metallischem Blei. Dies geschieht in einem Schachtofen, ähnlich dem beim Hochofenprozess verwendeten. Dabei werden schlackebildende Zuschlagsstoffe wie Kalk beigefügt. (Reduktionsarbeit) Röstreaktionsarbeit Dieses Verfahren kommt vor allem bei hochgradig mit PbS angereicherten Bleierzen zum Einsatz und ermöglicht die Bleierzeugung in einem Schritt. Dabei wird das sulfidische Erz nur unvollständig geröstet. Anschließend wird das Bleisulfid/Bleioxid-Gemisch weiter unter Luftabschluss erhitzt. Dabei setzt das Bleioxid sich mit dem verbliebenen PbS ohne Zugabe eines weiteren Reduktionsmittels zu Blei und Schwefeldioxid um: (Röstarbeit), (Reaktionsarbeit). Direktschmelzverfahren Moderne Herstellungsverfahren für Blei basieren auf Direktschmelzverfahren, die auf Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit hin optimiert wurden (zum Beispiel das QSL-Verfahren). Vorteilhaft ist die kontinuierliche Prozessführung mit Beschränkung auf einen Reaktionsraum, der als einziger Emittent für Schadstoffe auftritt – im Vergleich dazu weisen die klassischen Produktionsverfahren das Sintern als zusätzlichen emittierenden Schritt auf. Das Rösten und die Reduktion finden parallel in einem Reaktor statt. Das Bleisulfid wird ähnlich wie beim Röstreaktionsverfahren nicht vollständig geröstet. Ein Teil des Bleis entsteht somit durch Reaktion des Bleisulfids mit Bleioxid. Da der Reaktor leicht geneigt ist, fließen Blei und bleioxidhaltige Schlacke ab. Diese passiert die Reduktionszone, in die Kohlenstaub eingeblasen und das Bleioxid so zu Blei reduziert wird. Beim Rösten wird statt Luft reiner Sauerstoff verwendet. Dadurch verringert sich das Volumen an Abgasen erheblich, die andererseits eine im Vergleich zu konventionellen Verfahren höhere Konzentration an Schwefeldioxid aufweisen. Deren Verwendung für die Schwefelsäureherstellung gestaltet sich somit einfacher und wirtschaftlicher. Raffination Das entstehende Werkblei enthält 2–5 % andere Metalle, darunter Kupfer, Silber, Gold, Zinn, Antimon, Arsen, Bismut in wechselnden Anteilen. Das Aufreinigen und Vermarkten einiger dieser Beiprodukte, insbesondere des bis zu 1 % im Werkblei enthaltenen Silbers, trägt wesentlich zur Wirtschaftlichkeit der Bleigewinnung bei. Die pyrometallische Raffination des Bleis ist ein mehrstufiger Prozess. Durch Schmelzen in Gegenwart von Natriumnitrat/Natriumcarbonat bzw. von Luft werden Antimon, Zinn und Arsen oxidiert und können als Bleiantimonate, -stannate und -arsenate von der Oberfläche der Metallschmelze abgezogen werden („Antimonabstrich“). Kupfer wie auch eventuell enthaltenes Zink, Nickel und Kobalt werden durch Seigern des Werkbleis aus dem Rohmetall entfernt. Dabei sinkt auch der Schwefelgehalt beträchtlich. Silber wird nach dem Parkes-Verfahren ggf. durch die Zugabe von Zink und das Ausseigern der sich bildenden Zn-Ag-Mischkristalle aus dem Blei abgeschieden („Parkesierung“), während die Bedeutung des älteren Pattinson-Verfahrens stark zurückgegangen ist (siehe auch Herstellung von Silber, Güldischsilber). Bismut kann nach dem Kroll-Betterton-Verfahren durch Legieren mit Calcium und Magnesium als Bismutschaum von der Oberfläche der Bleischmelze abgezogen werden. Eine weitere Reinigung kann durch elektrolytische Raffination erfolgen, jedoch ist dieses Verfahren bedingt durch den hohen Energiebedarf kostenintensiver. Blei ist zwar ein unedles Element, welches in der elektrochemischen Spannungsreihe ein negativeres Standardpotential als Wasserstoff aufweist. Dieser hat jedoch an Bleielektroden eine hohe Überspannung, so dass eine elektrolytische Abscheidung metallischen Bleis aus wässrigen Lösungen möglich wird, siehe elektrolytische Bleiraffination. Raffiniertes Blei kommt als Weichblei bzw. genormtes Hüttenblei mit 99,9- bis 99,97%iger Reinheit (zum Beispiel Eschweiler Raffiné) oder als Feinblei mit 99,985 bis 99,99 % Blei (DIN 1719, veraltet) in den Handel. Entsprechend dem Verwendungszweck sind auch Bezeichnungen wie Kabelblei für die Legierung mit ca. 0,04 % Kupfer verbreitet. Aktuelle Normen wie DIN EN 12659 kennen diese noch gebräuchlichen Bezeichnungen nicht mehr. Eigenschaften Physikalische Eigenschaften Blei ist ein unedles Metall mit einem Standardelektrodenpotential von etwa −0,13 V. Es ist allerdings edler als viele andere Gebrauchsmetalle, wie Eisen, Zink oder Aluminium. Es ist ein diamagnetisches Schwermetall mit einer Dichte von 11,3 g/cm3, das kubisch-flächenzentriert kristallisiert und damit eine kubisch dichteste Kugelpackung mit der aufweist. Der Gitterparameter beträgt bei reinem Blei 0,4950 nm (entspricht 4,95 Å) bei 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Darauf gründet die ausgeprägte Duktilität des Metalls und die geringe Mohshärte von 1,5. Es lässt sich daher leicht zu Blechen walzen oder zu Drähten formen, die jedoch wegen ihrer geringen Härte nur wenig beständig sind. Eine diamantartige Modifikation, wie sie von den leichteren Homologen der Gruppe 14 bekannt ist, tritt beim Blei nicht auf. Das liegt an der relativistisch bedingten Instabilität der Pb-Pb-Bindung und an der geringen Tendenz, vierwertig aufzutreten. Frische Bleiproben sind von grauweißer bis metallisch weißer Farbe und zeigen einen typisch metallischen Glanz, der aber durch oberflächliche Oxidation sehr schnell abnimmt. Die Farbe wechselt dabei ins Dunkelgraue und wird matt. Auf Papier hinterlässt das weiche Metall einen (blei)grauen Strich. Aus diesem Grund wurde früher mit Blei geschrieben und gemalt. Der Name „Bleistift“ blieb bis heute erhalten, obwohl man seit langem dafür Graphit benutzt. Der Schmelzpunkt des Bleis liegt bei 327 °C, sein Siedepunkt bei 1740–1751 °C (Werte in Fachliteratur unterschiedlich: 1740 °C, 1746 °C, 1751 °C). Blei leitet als typisches Metall sowohl Wärme als auch Strom, dies aber deutlich schlechter als andere Metalle (vgl. elektrische Leitfähigkeit Blei: 4,8 · 106 S/m, Silber: 62 · 106 S/m). Unterhalb von 7,196 K zeigt Blei keinen elektrischen Widerstand, es wird zum Supraleiter vom Typ I. Die Schallgeschwindigkeit in Blei liegt bei etwa 1200 m/s, in der Literatur streuen die Werte etwas, wahrscheinlich bedingt durch unterschiedliche Reinheit oder Bearbeitung. Chemische Eigenschaften An der Luft wird Blei durch Bildung einer Schicht aus Bleioxid passiviert und damit vor weiterer Oxidation geschützt. Frische Schnitte glänzen daher zunächst metallisch, laufen jedoch schnell unter Bildung einer matten Oberfläche an. In feinverteiltem Zustand ist Blei leichtentzündlich (pyrophores Blei). Auch in diversen Säuren ist Blei durch Passivierung unlöslich. So ist Blei beständig gegen Schwefelsäure, Flusssäure und Salzsäure, da sich mit den Anionen der jeweiligen Säure unlösliche Bleisalze bilden. Deshalb besitzt Blei für spezielle Anwendungen eine gewisse Bedeutung im chemischen Apparatebau. Löslich ist Blei dagegen in Salpetersäure (Blei(II)-nitrat ist wasserlöslich), heißer, konzentrierter Schwefelsäure (Bildung des löslichen Pb(HSO4)2-Komplexes), Essigsäure (nur bei Luftzutritt) und heißen Laugen. In Wasser, das keinen Sauerstoff enthält, ist metallisches Blei stabil. Bei Anwesenheit von Sauerstoff löst es sich jedoch langsam auf, so dass bleierne Trinkwasserleitungen eine Gesundheitsgefahr darstellen können. Wenn das Wasser dagegen viele Hydrogencarbonat- und Sulfationen enthält, was meist mit einer hohen Wasserhärte einhergeht, bildet sich nach einiger Zeit eine Schicht basischen Bleicarbonats und Bleisulfats. Diese schützt das Wasser vor dem Blei, jedoch geht selbst dann noch etwas Blei aus den Leitungen in das Wasser über. Isotope Natürlich vorkommendes Blei besteht im Mittel zu etwa 52,4 % aus dem Isotop 208Pb, zu etwa 24,1 % aus 206Pb, zu etwa 22,1 % aus 207Pb, und zu etwa 1,4 % 204Pb. Die Zusammensetzung ist je nach Lagerstätte geringfügig verschieden, so dass mit einer Analyse der Isotopenzusammensetzung die Bleiherkunft festgestellt werden kann. Das ist für historische Funde aus Blei und Erkenntnisse früherer Handelsbeziehungen von Bedeutung. Die drei erstgenannten Isotope sind stabil. Bei 204Pb handelt es sich um ein primordiales Radionuklid. Es zerfällt unter Aussendung von Alphastrahlung mit einer Halbwertszeit von 1,4 · 1017 Jahren (140 Billiarden Jahre) in 200Hg. 208Pb besitzt einen doppelt magischen Kern; es ist das schwerste stabile Nuklid. (Das noch schwerere, lange für stabil gehaltene 209Bi ist nach neueren Messungen instabil und zerfällt mit einer Halbwertszeit von (1,9 ± 0,2)· 1019 Jahren (19 Trillionen Jahre) unter Aussendung von Alphateilchen.) Die stabilen Isotope des natürlich vorkommenden Bleis sind jeweils die Endprodukte der Uran- und Thorium-Zerfallsreihen: 206Pb ist das Endnuklid der beim 238U beginnenden Uran-Radium-Reihe, 207Pb ist das Ende der beim 235U beginnenden Uran-Actinium-Reihe und 208Pb das Ende der beim 244Pu bzw. 232Th beginnenden Thorium-Reihe. Durch diese Zerfallsreihen kommt es zu dem Effekt, dass das Verhältnis der Bleiisotope in einer Probe bei Ausschluss eines stofflichen Austausches mit der Umwelt zeitlich nicht konstant ist. Dies kann zur Altersbestimmung durch die Uran-Blei- bzw. Thorium-Blei-Methode genutzt werden, die auf Grund der langen Halbwertszeiten der Uran- und Thoriumisotope im Gegensatz zur Radiokarbonmethode gerade zur Datierung von Millionen Jahre alten Proben tauglich ist. Außerdem führt der Effekt zu differenzierten Isotopensignaturen im Blei aus verschiedenen Lagerstätten, was zum Herkunftsnachweis herangezogen werden kann. Weiterhin existieren noch 33 instabile Isotope und 13 instabile Isomere von 178Pb bis 215Pb, die entweder künstlich hergestellt wurden oder in den Zerfallsreihen des Urans bzw. des Thoriums vorkommen, wie etwa 210Pb in der Uran-Radium-Reihe. Das langlebigste Isotop unter ihnen ist 205Pb mit einer Halbwertszeit von 153 Millionen Jahren. → Liste der Blei-Isotope Verwendung Die größten Bleiverbraucher sind die USA, Japan, Deutschland und die Volksrepublik China. Der Verbrauch ist stark von der Konjunktur in der Automobilindustrie abhängig, in deren Akkumulatoren etwa 60 % des Weltbedarfs an Blei verwendet werden. Weitere 20 % werden in der chemischen Industrie verarbeitet. Strahlenabschirmung Wegen seiner hohen Atommasse eignet sich Blei in ausreichend dicken Schichten oder Blöcken zur Abschirmung gegen Gamma- und Röntgenstrahlung; es absorbiert Röntgen- und Gammastrahlung sehr wirksam. Blei ist hierfür billiger und leichter zu verarbeiten, etwa als weiches Blech, als noch „atom-schwerere“, dichtere Metalle. Deshalb wird es ganz allgemein im Strahlenschutz (zum Beispiel Nuklearmedizin, Radiologie, Strahlentherapie) zur Abschirmung benutzt. Ein Beispiel ist die Bleischürze, welche Ärzte und Patienten bei Röntgenaufnahmen tragen. Bleiglas wird ebenfalls zum Strahlenschutz verwendet. Im Krankenhausbereich ist als technische Angabe bei baulichen Einrichtungen mit Abschirmfunktion wie Wänden, Türen, Fenster der Bleidickegleichwert üblich und oft angeschrieben, um die Wirksamkeit von Strahlenschutz und Strahlenbelastung berechnen zu können. Blei wird deshalb zum Beispiel auch für Streustrahlenraster eingesetzt. Einen besonderen Anwendungsfall stellt die Abschirmung von Gamma-Spektrometern für die Präzisionsdosimetrie dar. Hierfür wird Blei mit möglichst geringer Eigen-Radioaktivität benötigt. Der natürliche Gehalt an radioaktivem 210Pb wirkt sich störend aus. Er fällt umso niedriger aus, je länger der Verhüttungszeitpunkt zurückliegt, denn mit der Verhüttung werden die Mutter-Nuklide aus der Uran-Radium-Reihe (Begleiter im Erz) vom Blei abgetrennt. Das 210Pb zerfällt daher vom Zeitpunkt der Verhüttung an mit seiner Halbwertszeit von 22,3 Jahren, ohne dass neues nachgebildet wird. Deshalb sind historische Bleigegenstände wie etwa Trimmgewichte aus gesunkenen Schiffen oder historische Kanonenkugeln zur Gewinnung von strahlungsarmem Blei für die Herstellung solcher Abschirmungen begehrt. Auch gibt es noch andere Forschungseinrichtungen, die aus ähnlichen Gründen dieses alte Blei benötigen. Metall Blei wird vorwiegend als Metall oder Legierung verwendet. Im Gegensatz zu früheren Zeiten, als Blei eines der wichtigsten und meistverwendeten Metalle war, versucht man heute, Blei durch andere, ungiftige Elemente oder Legierungen zu ersetzen. Wegen seiner wichtigen Eigenschaften, vor allem seiner Korrosionsbeständigkeit und hohen Dichte sowie seiner einfachen Herstellung und Verarbeitung, hat es aber immer noch eine große Bedeutung in der Industrie. Elemente mit einer ähnlichen oder noch höheren Dichte beispielsweise sind entweder noch problematischer (Quecksilber, Uran) oder sehr selten und teuer (Wolfram, Gold, Platin). Elektrotechnik Das meiste Blei wird heutzutage für chemische Energiespeicher in Form von Bleiakkumulatoren (zum Beispiel für Autos) verwendet. Ein Autoakku enthält eine Blei- und eine Blei(IV)-oxid-Elektrode sowie verdünnte Schwefelsäure (37 %) als Elektrolyt. Aus den bei der elektrochemischen Reaktion entstehenden Pb2+-Ionen bildet sich in der Schwefelsäure unlösliches Blei(II)-sulfat. Wiederaufladen ist durch die Rückreaktion von Blei(II)-sulfat zu Blei und Blei(IV)-oxid möglich. Ein Vorteil des Bleiakkumulators ist die hohe Nennspannung einer Akkuzelle von 2,06 Volt. Maschinenbau Da Blei eine hohe Dichte besitzt, wird es als Gewicht benutzt. Umgangssprachlich gibt es deshalb die Bezeichnung „bleischwer“ für sehr schwere Dinge. Bleigewichte wurden unter anderem als Ausgleichsgewichte zum Auswuchten von Autorädern benutzt. Dies ist aber seit dem 1. Juli 2003 bei PKW-Neuwagen und seit dem 1. Juli 2005 bei allen PKW (bis 3,5 t) verboten; die Bleigewichte sind durch Zink- oder Kupfergewichte ersetzt worden. Weitere Anwendungen unter Ausnutzung der hohen Dichte sind: Bleiketten zur Straffung von Gardinen und Tauchgewichte, um beim Tauchen den Auftrieb von Taucher und Ausrüstung auszugleichen. Außerdem wird Blei als Schwingungsdämpfer in vibrationsempfindlichen (Auto-)Teilen, zur Stabilisierung von Schiffen und für Sonderanwendungen des Schallschutzes verwendet. Apparatebau Blei ist durch Passivierung chemisch sehr beständig und widersteht u. a. Schwefelsäure und Brom. Daher wird es als Korrosionsschutz im Apparate- und Behälterbau eingesetzt. Eine früher wichtige Anwendung war das Bleikammerverfahren zur Schwefelsäureherstellung, da damals Blei das einzige bekannte Metall war, das den Schwefelsäuredämpfen widerstand. Auch frühere Anlagen und Räume zur Herstellung von Nitroglyzerin wurden an Boden und Wand mit Blei ausgekleidet. Blei wurde auch häufig zur Ummantelung von Kabeln zum Schutz vor Umwelteinflüssen benutzt, beispielsweise bei Telefonkabeln. Heute ist Blei dabei meist durch Kunststoffe, zum Beispiel PVC, abgelöst worden, wird aber bis heute bei Kabeln in Raffinerien eingesetzt, da es auch gegen Kohlenwasserstoffe unempfindlich ist. Bauwesen Da Blei leicht zu bearbeiten und zu gießen ist, wurde Blei in der Vergangenheit häufig für metallische Gegenstände verwendet. Zu den wichtigsten Bleiprodukten zählten u. a. Rohre. Aufgrund der Toxizität der aus dem Blei evtl. entstehenden chemischen Verbindungen (Bleivergiftung) kommen Bleirohre aber seit den 1970er Jahren nicht mehr zum Einsatz. Trotz einer gebildeten Karbonatschicht in den Rohren löst sich das Blei weiterhin im Trinkwasser. Erfahrungsgemäß wird bereits nach wenigen Metern der Grenzwert der geltenden Trinkwasserverordnung nicht mehr eingehalten. Weitere Verwendung im Hochbau fand Blei zur Verbindung von Steinen durch eingegossene Metallklammern oder Metalldübel, etwa um Scharniere an einen steinernen Türstock zu befestigen oder ein Eisengeländer an einer Steintreppe. Diese Verbleiungstechnik ist in der Restaurierung noch weit verbreitet. So an der Turmspitze im Wiener Stephansdom oder der Brücke in Mostar. Auch für Fensterfassungen, zum Beispiel an mittelalterlichen Kirchenfenstern, wurden oft Bleiruten verwendet. Blei (Walzblei) findet auch Verwendung als Dachdeckung (zum Beispiel die Hauptkuppeln der Hagia Sophia) oder für Dachabschlüsse (zum Beispiel bei den berühmten „Bleikammern“, dem ehemaligen Gefängnis von Venedig und im Kölner Dom) sowie zur Einfassung von Dachöffnungen. Auch wurde früher Farben und Korrosionsschutzanstrichen Blei beigemischt, insbesondere bei Anstrichen für Metalloberflächen. Noch heute stellt Blei bei Gebäuden im Bestand einen zu berücksichtigenden Gebäudeschadstoff dar, da es in vielen älteren Bau- und Anlageteilen weiterhin zu finden ist. Pneumatiksteuerungen Ein spezieller Anwendungsbereich von Bleirohren waren ab dem späten 19. Jahrhundert pneumatische Steuerungen für Orgeln (pneumatische Traktur), pneumatische Kunstspielklaviere und, als ein spezieller und sehr erfolgreicher Einsatzfall, die Steuerung der Link-Trainer, des ersten weitverbreiteten Flugsimulators. Die Vorteile von Bleirohren (billig, stabil, flexibel, kleiner Platzbedarf für die nötigen umfangreichen Rohrbündel, lötbar, mechanisch leicht zu verarbeiten, langlebig) waren dafür ausschlaggebend. Militärtechnik Ein wichtiger Abnehmer für Bleimetall war und ist das Militär. Blei dient als Grundstoff für Geschosse, sowohl für Schleudern als auch für Feuerwaffen. In sogenannten Kartätschen wurde gehacktes Blei verschossen. Der Grund für die Verwendung von Blei waren und sind einerseits die hohe Dichte und damit hohe Durchschlagskraft und andererseits die leichte Herstellung durch Gießen. Heutzutage wird das Blei meist von einem Mantel (daher „Mantelgeschoss“) aus einer Kupferlegierung (Tombak) umschlossen. Vorteile sind vor allem eine höhere erreichbare Geschossgeschwindigkeit, bei der ein nicht ummanteltes Bleigeschoss aufgrund seiner Weichheit nicht mehr verwendet werden kann, und die Verhinderung von Bleiablagerungen im Inneren des Laufes einer Feuerwaffe. Bleifreie Munition ist jedoch auch verfügbar. Karosseriereparatur Vor dem Aufkommen moderner 2-Komponenten-Spachtelmasse wurden Blei oder Blei-Zinn-Legierungen aufgrund ihres geringen Schmelzpunktes zum Ausfüllen von Schad- und Reparaturstellen an Fahrzeugkarosserien genutzt. Dazu wurde das Material mit Lötbrenner und Flussmittel auf die Schadstelle aufgelötet. Anschließend wurde die Stelle wie beim Spachteln verschliffen. Dies hat den Vorteil, dass das Blei im Gegensatz zu Spachtelmasse eine feste Bindung mit dem Blech eingeht und bei Temperaturschwankungen auch dessen Längenausdehnung mitmacht. Da die entstehenden Dämpfe und Stäube giftig sind, wird dieses Verfahren heute außer bei der Restaurierung historischer Fahrzeuge kaum noch verwendet. Brauchtum Ein alter Orakel-Brauch, den bereits die Römer pflegten, ist das Bleigießen, bei dem flüssiges Blei (heutzutage auch in Legierung mit Zinn) in kaltem Wasser zum Erstarren gebracht wird. Anhand der zufällig entstehenden Formen sollen Weissagungen über die Zukunft getroffen werden. Heute wird der Brauch noch gerne zu Neujahr geübt, um einen (nicht unbedingt ernst genommenen) Ausblick auf das kommende Jahr zu bekommen. Wassersport Beim Tauchen werden Bleigewichte zum Tarieren verwendet; der hohe Dichteüberschuss (gut 10 g/cm3) gegenüber Wasser liefert kompakt den Abtrieb, so dass ein Taucher auch in geringer Wassertiefe schweben kann. Für die Verwendung von Blei als Gewicht ist ferner der vergleichsweise niedrige Preis begünstigend: Ausgehend von den Weltmarktpreisen für Metalle vom Juli 2013 hat Blei ein hervorragendes Preis-Gewichts-Verhältnis. Die Verwendung erfolgt in Form von Platten an den Schuhsohlen eines Panzertauchanzugs, als abgerundete Blöcke aufgefädelt auf einem breiten Hüftgurt oder – modern – als Schrotkugeln in Netzen in den Taschen einer Tarierweste. Öffnen der Gurtschnalle oder der Taschen (unten) erlaubt es, den Ballast notfalls rasch abzuwerfen. Der Kielballast von Segelyachten besteht bevorzugt aus Blei. Eisenschrot ist zwar billiger, aber auch weniger dicht, was bei den heute üblichen schlanken Kielen nicht optimal ist. Neben der Dichte ist ein weiterer Vorteil, dass Blei nicht rostet und daher auch bei einem Schaden in der Kielverkleidung nicht degeneriert. Legierungsbestandteil Blei wird auch in einigen wichtigen Legierungen eingesetzt. Durch das Zulegieren weiterer Metalle ändern sich je nach Metall die Härte, der Schmelzpunkt oder die Korrosionsbeständigkeit des Materials. Die wichtigste Bleilegierung ist das Hartblei, eine Blei-Antimon-Legierung, die erheblich härter und damit mechanisch belastbarer als reines Blei ist. Spuren einiger anderer Elemente (Kupfer, Arsen, Zinn) sind meist in Hartblei enthalten und beeinflussen ebenfalls maßgeblich die Härte und Festigkeit. Verwendung findet Hartblei beispielsweise im Apparatebau, bei dem es neben der chemischen Beständigkeit auch auf Stabilität ankommt. Eine weitere Bleilegierung ist das Letternmetall, eine Bleilegierung mit 60–90 % Blei, die als weitere Bestandteile Antimon und Zinn enthält. Es wird für Lettern im klassischen Buchdruck verwendet, spielt heute allerdings in der Massenproduktion von Druckgütern keine Rolle mehr, sondern allenfalls für bibliophile Editionen. Daneben wird Blei in Lagern als so genanntes Lagermetall verwendet. Blei spielt eine Rolle als Legierungsbestandteil in Weichlot, das unter anderem in der Elektrotechnik Verwendung findet. In Weichloten ist Zinn neben Blei der wichtigste Bestandteil. Die Verwendung von Blei in Loten betrug 1998 weltweit etwa 20.000 Tonnen. Nach der EG-Richtlinie 2002/95/EG RoHS ist Blei seit Juli 2006 weitgehend in der Löttechnik verboten; Ausnahmen gelten für spezielle Anwendungen. Blei ist ein häufiger Nebenbestandteil in Messing. Dort hilft ein Bleianteil (bis 3 %), die Zerspanbarkeit zu verbessern. Auch in anderen Legierungen, wie zum Beispiel Rotguss, kann Blei als Nebenbestandteil enthalten sein. Daher ist es ratsam, nach längerem Stehen das erste aus Messingarmaturen kommende Wasser wegen etwas herausgelösten Bleis eher nicht zu trinken. Bleifrei Mit Ausnahme von AvGas für spezielle Flugzeugmotoren werden bleihaltige Produkte und Anwendungen entweder vollständig ersetzt (wie bei der Verwendung bleifreier Munition oder wie das Tetraethylblei im Benzin; siehe dazu auch Entwicklung der Ottokraftstoffe#Bleifrei), oder der Bleigehalt wird durch Grenzwerte auf einen der technischen Verunreinigung entsprechenden Wert beschränkt (zum Beispiel Zinn und Lot). Diese Produkte werden gern „bleifrei“ genannt. Grenzwerte gibt es u. a. in der Gesetzgebung um die so genannte RoHS (Richtlinie 2011/65/EU), die 1000 ppm (0,1 %) vorsieht. Strenger ist der Grenzwert für Verpackungen mit 100 ppm (Richtlinie 94/62/EG). Der politische Wille zum Ersetzen des Bleis gilt auch dort, wo die Verwendung aufgrund der Eigenschaften technisch oder wirtschaftlich interessant wäre, die Gesundheitsgefahr gering und ein Recycling mit sinnvollem Aufwand möglich wäre (zum Beispiel Blei als Dacheindeckung). Bleiglas Wegen der abschirmenden Wirkung des Bleis besteht der Konus von Kathodenstrahlröhren (d. h. der „hintere“ Teil der Röhre) für Fernsehgeräte, Computerbildschirme etc. aus Bleiglas. Das Blei absorbiert die in Kathodenstrahlröhren zwangsläufig entstehenden weichen Röntgenstrahlen. Für diesen Verwendungszweck ist Blei noch nicht sicher zu ersetzen, daher wird die RoHS-Richtlinie hier nicht angewendet. Glas mit sehr hohem Bleigehalt wird wegen dieser Abschirmwirkung auch in der Radiologie sowie im Strahlenschutz (zum Beispiel in Fensterscheiben) verwendet. Ferner wird Bleiglas wegen seines hohen Brechungsindexes für hochwertige Glaswaren als sogenanntes Bleikristall verwendet. Toxizität Elementares Blei kann vor allem in Form von Staub über die Lunge aufgenommen werden. Dagegen wird Blei kaum über die Haut aufgenommen. Daher ist elementares Blei in kompakter Form für den Menschen nicht giftig. Metallisches Blei bildet an der Luft eine dichte, schwer wasserlösliche Schutzschicht aus Bleicarbonat. Toxisch sind gelöste Bleiverbindungen sowie Bleistäube, die durch Verschlucken oder Einatmen in den Körper gelangen können. Besonders toxisch sind Organobleiverbindungen, zum Beispiel Tetraethylblei, die stark lipophil sind und rasch über die Haut aufgenommen werden. Seit 2006 werden einatembare Fraktionen von Blei und anorganische Bleiverbindungen von der MAK-Kommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft als krebserzeugend eingestuft: Bleiarsenat wird aufgrund seines Arsen- und Bleichromat aufgrund seines Chrom(VI)-Gehaltes in der Kategorie 1 (Substanzen, die sich beim Menschen oder im Tierversuch als krebserzeugend erwiesen haben), Blei und andere anorganische Bleiverbindungen außer Bleiarsenat und Bleichromat in der Kategorie 4 (Stoffe, mit krebserzeugenden Eigenschaften). Blei reichert sich selbst bei Aufnahme kleinster Mengen, die über einen längeren Zeitraum stetig eingenommen werden, im Körper an, da es zum Beispiel in Knochen eingelagert und nur sehr langsam wieder ausgeschieden wird. Blei kann so eine chronische Vergiftung hervorrufen, die sich unter anderem in Kopfschmerzen, Müdigkeit, Abmagerung und Defekten der Blutbildung, des Nervensystems und der Muskulatur zeigt. Bleivergiftungen sind besonders für Kinder und Schwangere gefährlich. Es kann auch Fruchtschäden und Zeugungsunfähigkeit bewirken. Im Extremfall kann die Bleivergiftung zum Tod führen. Die Giftigkeit von Blei beruht unter anderem auf einer Störung der Hämoglobinsynthese. Es hemmt mehrere Enzyme und behindert dadurch den Einbau des Eisens in das Hämoglobinmolekül. Dadurch wird die Sauerstoff-Versorgung der Körperzellen gestört. Bleiglas und Bleiglasur eignen sich nicht für Ess- und Trinkgefäße, da Essig(säure) Blei als wasserlösliches Bleiazetat aus dem Silikatverbund herauslösen kann. Als Automotoren noch mit Benzin mit Bleitetraethyl liefen, war die Vegetation in der Nähe von Straßen und in den Städten mit Blei, als Oxidstaub, belastet. Raue und vertiefte Oberflächen, etwa die Einziehung rund um den Stängel eines Apfels, sind Fallen für Staub. Der Zusatz bleihaltiger Antiklopfmittel im Autobenzin hat nach einer 2022 in der PNAS veröffentlichten Studie der Duke und der Florida State University seit den frühen Sechzigerjahren 170 Millionen Amerikaner um durchschnittlich fast fünf IQ-Punkte dümmer gemacht. Wer Mitte der Sechzigerjahre und vor dem Verbot bleihaltigen Benzins 1996 geboren wurde, hat im Schnitt sogar einen bis zu sechs Punkte niedrigeren IQ, als wenn er in einer Welt ohne Blei in der Umwelt aufgewachsen wäre. Der norwegische Umweltökonom und Berater der Weltbank Bjorn Larsen referierte auf der 5. Weltchemikalienkonferenz (September 2023 in Bonn) zu Blei. Er sagte, die Sterblichkeit sei sechsmal höher als bislang angenommen und schätzte die ökonomischen Schäden für das Jahr 2019 auf 6 Billionen US-Dollar. Bleibelastung der Umwelt Luft Die Bleibelastung der Luft wird hauptsächlich durch bleihaltige Stäube verursacht: Hauptquellen sind die Blei-erzeugende Industrie, die Verbrennung von Kohle und bis vor einigen Jahren vor allem der Autoverkehr durch die Verbrennung bleihaltiger Kraftstoffe in Automotoren – durch Reaktion mit dem Benzin zugesetzten halogenierten Kohlenwasserstoffen entstand aus dem zugesetzten Tetraethylblei neben geringeren Mengen an Blei(II)-chlorid und Blei(II)-bromid vor allem Blei und Blei(II)-oxid. Infolge des Verbotes bleihaltiger Kraftstoffe ist die entsprechende Luftbelastung in den letzten Jahren deutlich zurückgegangen. Am höchsten ist die Bleibelastung durch Bleistäube derzeit bei der Arbeit in Blei-produzierenden und -verarbeitenden Betrieben. Auch beim Reinigen und Entfernen alter Mennige-Anstriche durch Sandstrahlen entsteht Bleistaub. Die bei der Bleiraffination und der Verbrennung von Kohle entstehenden Bleioxidstäube konnten durch geeignete Filter verringert werden. Eine weitere Quelle, die mengenmäßig aber kaum ins Gewicht fällt, ist die Verbrennung von Hausmüll in Müllverbrennungsanlagen. Sport- und andere Schützen sind erheblichen Belastungen durch im Mündungs- bzw. Zündfeuer enthaltene (Schwer)metalle ausgesetzt, darunter neben Antimon, Kupfer und Quecksilber eben auch Blei; Vorsorge kann durch den Betrieb entsprechender Absauganlagen auf Schießständen sowie durch den Gebrauch bleifreier Munition getroffen werden. Boden Auch Böden können mit Blei belastet sein. Der mittlere Bleigehalt der kontinentalen Erdkruste liegt bei 15 mg/kg. Böden enthalten von Natur aus zwischen 2 und 60 mg/kg Blei; wenn sie aus bleierzhaltigen Gesteinen entstanden sind, kann der Gehalt deutlich höher sein. Der Großteil der Bleibelastung von Böden ist anthropogen, die Quellen dafür sind vielfältig. Der Großteil des Eintrags erfolgt über Bleistäube aus der Luft, welche mit dem Regen oder durch trockene Deposition in die Böden gelangen. Für Deutschland und das Jahr 2000 wurde der atmosphärische Eintrag in Böden auf 571 t Blei/Jahr geschätzt. Eine weitere Quelle ist belasteter Dünger, sowohl Mineraldünger (136 t Pb/a), insbesondere Ammonsalpeter, als auch Wirtschaftsdünger (182 t Pb/a). Klärschlämme (90 t Pb/a) und Kompost (77 t Pb/a) tragen ebenfalls zur Bleibelastung der Böden bei. Ein erheblicher Eintrag erfolgt auch durch Bleischrot-Munition. Bei Altlasten, wie zum Beispiel an ehemaligen Standorten von bleiproduzierenden Industriebetrieben oder in der Umgebung von alten bleiummantelten Kabeln, kann der Boden ebenfalls eine hohe Bleibelastung aufweisen. Eine besonders große Bleiverseuchung hat beispielsweise im Ort Santo Amaro da Purificação (Brasilien) zu hohen Belastungen bei Kindern geführt. Wasser Die Bleibelastung der Gewässer resultiert hauptsächlich aus dem Ausschwemmen von Blei aus belasteten Böden. Dazu tragen auch geringe Mengen bei, die der Regen aus Bleiwerkstoffen wie Dachplatten löst. Die direkte Verschmutzung von Gewässern durch die Bleiindustrie und den Bleibergbau spielt (zumindest in Deutschland) auf Grund des Baus von Kläranlagen fast keine Rolle mehr. Der Jahreseintrag von Blei in Gewässer ist in Deutschland von ca. 900 t im Jahr 1985 auf ungefähr 300 t im Jahr 2000 zurückgegangen. In Deutschland beträgt der Grenzwert im Trinkwasser seit dem 1. Dezember 2013 10 μg/l (früher 25 μg/l); die Grundlage der Messung ist eine für die durchschnittliche wöchentliche Wasseraufnahme durch Verbraucher repräsentative Probe (siehe Trinkwasserverordnung). Nahrung Durch die Bleibelastung von Luft, Boden und Wasser gelangt das Metall über Pilze, Pflanzen und Tiere in die Nahrungskette des Menschen. Besonders hohe Bleibelastungen können in verschiedenen Pilzen enthalten sein. Auf den Blättern von Pflanzen lagert sich Blei als Staub ab, das war charakteristisch für die Umgebung von Straßen mit viel Kfz-Verkehr, als Benzin noch verbleit wurde. Dieser Staub kann durch sorgfältiges Waschen entfernt werden. Zusätzliche Quellen können bleihaltige Munition bei gejagten Tieren sein. Blei kann auch aus bleihaltigen Glasuren von Keramikgefäßen in Lebensmittel übergehen. In frischem Obst und Gemüse ist in den allermeisten Fällen Blei und Cadmium nicht oder nur in sehr geringen Spuren nachweisbar. Wasserleitungen aus Bleirohren können das Trinkwasser belasten. Sie sind in Deutschland erst seit den 1970er Jahren nicht mehr verbaut worden. Besonders in Altbauten in einigen Regionen Nord- und Ostdeutschlands sind Bleirohre immer noch anzutreffen. Bei über 5 % der Proben des Wassers aus diesen Gebäuden lagen die Bleiwerte des Leitungswassers laut Stiftung Warentest über dem aktuellen gesetzlichen Grenzwert. Gleiches gilt für Österreich und betrifft Hauszuleitungen der Wasserversorgers und Leitungen im Haus, die Sache des Hauseigentümers sind. Aus bleihaltigem Essgeschirr kann Blei durch saure Lebensmittel (Obst, Wein, Gemüse) herausgelöst werden. Wasserleitungsarmaturen (Absperrhähne, Formstücke, Eckventil, Mischer) sind meist aus Messing oder Rotguss. Messing wird für gute Zerspanbarkeit 3 % Blei zugesetzt, Rotguss enthält 4–7 %. Ob Blei- und andere Schwermetallionen (Cu, Zn, Ni) in relevantem Ausmaß ins Wasser übertreten, hängt von der Wasserqualität ab: Wasserhärte, pH-Wert, Sauerstoff, Salzgehalt. Grundsätzlich kann nach längerem Stehen des Wassers in der Leitung, etwa über Nacht, durch Laufenlassen der Wasserleitung von etwa einer Minute (Spülen) vor der Entnahme für Trinkwasserzwecke der Gehalt aller aus der Leitungswandung eingewanderten Ionen reduziert werden. Rechtliche Regelung In der EU wurde der Grenzwert für Blei in Trinkwasser 1998 durch die Richtlinie 98/83/EG (ersetzt durch Richtlinie (EU) 2020/2184) – allerdings mit einer Übergangsfrist von 15 Jahren – auf 10 μg/L festgelegt. Die Höchstmengen an Blei in Lebensmitteln werden durch die Verordnung (EG) Nr. 1881/2006 geregelt. Die jeweiligen Höchstgrenzen hängen dabei vom Erzeugnis ab und orientieren sich auch daran, was durch gute Herstellungspraxis oder gute landwirtschaftliche Praxis erreichbar ist. Der niedrigste Wert wird für Säuglingsnahrung und Lebensmitteln für Säuglinge und Kleinkinder mit 0,010 mg/kg vorgeschrieben. 0,10 mg/kg ist der Grenzwert etwa für Fleisch, Wurzel- und Knollengemüse, Zuckermais, Wein (ab 2022er Weinlese), Honig oder viele Früchte. Für Krebstiere gilt ein Grenzwert von 0,50 mg/kg, für Muscheln ein Grenzwert von 1,50 mg/kg. In Rindengewürzen und Fleur de Sel sind maximal 2,0 mg/kg und in Nahrungsergänzungsmittel sogar 3,0 mg/kg erlaubt. Analytik Klassische qualitative Bestimmung von Blei Nachweis durch Kristallisation Bleiionen können in einer mikroskopischen Nachweisreaktion als Blei(II)-iodid dargestellt werden. Dabei wird die Probe in verdünnter Salzsäure gelöst und vorsichtig bis zur Kristallisation eingedampft. Der Rückstand wird mit einem Tropfen Wasser aufgenommen und anschließend mit einem Kristall eines wasserlöslichen Iodids, zum Beispiel Kaliumiodid (KI), versetzt. Es entstehen nach kurzer Zeit mikroskopisch kleine, gelbe, hexagonale Blättchen des Blei(II)-iodids. Qualitativer Nachweis im Trennungsgang Da Blei nach Zugabe von HCl nicht quantitativ als PbCl2 ausfällt, kann es sowohl in der HCl-Gruppe als auch in der H2S-Gruppe nachgewiesen werden. Das PbCl2 kann sowohl durch Zugabe von Kaliumiodid gemäß obiger Reaktion als gelbes PbI2 gefällt werden, als auch mit K2Cr2O7 als gelbes Bleichromat, PbCrO4. Nach Einleiten von H2S in die salzsaure Probe fällt zweiwertiges Blei in Form von schwarzem PbS aus. Dieses wird nach Digerieren mit (NH4)SX und Zugabe von 4 M HNO3 als PbI2 oder PbCrO4 nachgewiesen. Instrumentelle quantitative Analytik des Bleis Für die Spurenanalytik von Blei und seinen Organoderivaten steht eine Reihe von Methoden zur Verfügung. Allerdings werden in der Literatur laufend neue bzw. verbesserte Verfahren vorgestellt, auch im Hinblick auf die oft erforderliche Vorkonzentrierung. Ein nicht zu unterschätzendes Problem besteht in der Probenaufarbeitung. Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) Unter den verschiedenen Techniken der AAS liefert die Quarzrohr- und die Graphitrohrtechnik die besten Ergebnisse für die Spurenanalytik von Bleiverbindungen. Häufig wird Blei mit Hilfe von NaBH4 in das leicht flüchtige Bleihydrid, PbH2, überführt. Dieses wird in eine Quarzküvette geleitet und anschließend elektrisch auf über 900 °C erhitzt. Dabei wird die Probe atomisiert und es wird unter Verwendung einer Hohlkathodenlampe die Absorbanz bei 283,3 nm gemessen. Es wurde eine Nachweisgrenze von 4,5 ng/ml erzielt. Gerne wird in der AAS auch eine Luft-Acetylenfackel (F-AAS) oder mikrowelleninduziertes Plasma (MIP-AAS) zur Atomisierung eingesetzt. Atomemissionsspektrometrie (AES) In der AES haben sich das mikrowelleninduzierte Plasma (MIP-AES) und das induktiv gekoppelte Argon-Plasma (ICP-AES) zur Atomisierung bewährt. Die Detektion findet bei den charakteristischen Wellenlängen 283,32 nm und 405,78 nm statt. Mit Hilfe der MIP-AES wurde für Trimethylblei, (CH3)3Pb+, eine Nachweisgrenze von 0,19 pg/g ermittelt. Die ICP-AES ermöglicht eine Nachweisgrenze für Blei in Trinkwasser von 15,3 ng/ml. Massenspektrometrie (MS) In der Natur treten für Blei insgesamt vier stabile Isotope mit unterschiedlicher Häufigkeit auf. Für die Massenspektrometrie wird häufig das Isotop 206Pb genutzt. Mit Hilfe der ICP-Quadrupol-MS konnte dieses Isotop im Urin mit einer Nachweisgrenze von 4,2 pg/g bestimmt werden. Photometrie Die am weitesten verbreitete Methode zur photometrischen Erfassung von Blei ist die sog. Dithizon-Methode. Dithizon ist ein zweizähniger, aromatischer Ligand und bildet bei pH 9–11,5 mit Pb2+-Ionen einen roten Komplex dessen Absorbanz bei 520 nm (ε = 6,9·104 l/mol·cm) gemessen wird. Bismut und Thallium stören die Bestimmung und sollten vorher quantitativ gefällt oder extrahiert werden. Voltammetrie Für die elektrochemische Bestimmung von Spuren von Blei eignet sich hervorragend die subtraktive anodische Stripping-Voltammetrie (SASV). Dabei geht der eigentlichen voltammetrischen Bestimmung eine reduktive Anreicherungsperiode auf einer rotierenden Ag-Disk-Elektrode voraus. Es folgt die eigentliche Bestimmung durch Messung des Oxidationsstroms beim Scannen eines Potentialfensters von −800 mV bis −300 mV. Anschließend wird die Messung ohne vorangehende Anreicherung wiederholt und die so erhaltene Kurve von der ersten Messung subtrahiert. Die Höhe des verbleibenden Oxidationspeaks bei −480 mV korreliert mit der Menge an vorhandenem Blei. Es wurde eine Nachweisgrenze von 50 pM Blei in Wasser ermittelt. Bleiverbindungen → :Kategorie:Bleiverbindung Bleiverbindungen kommen in den Oxidationsstufen +II und +IV vor. Aufgrund des relativistischen Effekts ist die Oxidationsstufe +II dabei – im Gegensatz zu den leichteren Homologen der Gruppe 14, wie Kohlenstoff und Silicium – stabiler als die Oxidationsstufe +IV. Der Sachverhalt der Bevorzugung der um 2 erniedrigten Oxidationsstufe, findet sich in analoger Weise auch in anderen Hauptgruppen und wird Effekt des inerten Elektronenpaares genannt. Blei(IV)-Verbindungen sind deshalb starke Oxidationsmittel. In intermetallischen Verbindungen des Bleis (Plumbide: MxPby), vor allem mit Alkali- und Erdalkalimetallen, nimmt es auch negative Oxidationsstufen bis −IV an. Viele Bleiverbindungen sind Salze, es gibt aber auch organische Bleiverbindungen, die kovalent aufgebaut sind. Ebenso wie bei Bleimetall wird heutzutage versucht, Bleiverbindungen durch andere, ungiftige Verbindungen zu substituieren. So wurde „Bleiweiß“ (basisches Blei(II)-carbonat) als Weißpigment durch Titan(IV)-oxid ersetzt. Oxide Blei(II)-oxid PbO tritt in zwei Modifikationen, als rote Bleiglätte und als gelbes Massicolit, auf. Beide Modifikationen wurden früher als Pigmente verwendet. Es dient als Ausgangsstoff für andere Bleiverbindungen. Blei(II,IV)-oxid Pb3O4, auch Mennige genannt, ist ein leuchtend rotes Pulver, das früher verbreitet als Pigment und Rostschutzfarbe verwendet wurde. Es ist in Deutschland, seit 2005 auch in der Schweiz, als Rostschutz verboten. Pb3O4 wird in der Glasherstellung für die Bereitung von Bleikristall verwendet. Blei(IV)-oxid PbO2 ist ein schwarz-braunes Pulver, das als Elektrodenmaterial in Bleiakkumulatoren und als Oxidationsmittel in der chemischen Industrie (zum Beispiel Farbstoffherstellung) verwendet wird. Schwefelverbindungen Blei(II)-sulfid PbS ist als Galenit (Bleiglanz) das wichtigste Bleimineral. Es dient vor allem zur Herstellung metallischen Bleis. Blei(II)-sulfat PbSO4 kommt als Anglesit ebenfalls in der Natur vor und wurde als Weißpigment verwendet. Weitere Bleisalze Blei(II)-acetat Pb(CH3COO)2 · 3H2O, auch Bleizucker genannt, war früher ein Zuckerersatzstoff zum Beispiel für das Süßen von Wein. Aufgrund der Giftigkeit von Bleizucker starben früher Menschen an solcherart vergiftetem Wein. Blei(IV)-acetat (Pb(CH3COO)4) bildet farblose, an feuchter Luft nach Essig riechende Kristallnadeln. Mit Wasser zersetzt es sich zu Blei(IV)-oxid und Essigsäure. Es dient in der Organischen Chemie als starkes Oxidationsmittel. Bleiweiß, basisches Bleicarbonat 2 PbCO3 · Pb(OH)2, war früher ein beliebtes Weißpigment; es ist heute meist durch Titanoxid abgelöst. Blei(II)-nitrat Pb(NO3)2 ist ein giftiges, weißes Pulver, das für Sprengstoffe und zur Herstellung von Streichhölzern verwendet wurde. Blei(II)-chlorid PbCl2 dient als Ausgangsstoff zur Herstellung von Bleichromat. Blei(II)-chromat PbCrO4 ist ein orange-gelbes Pulver, welches früher als Pigment diente und heute wegen seiner Giftigkeit nicht mehr eingesetzt wird. Bleiazid Pb(N3)2 ist ein wichtiger Initialsprengstoff. Organische Bleiverbindungen Organische Bleiverbindungen liegen fast immer in der Oxidationsstufe +4 vor. Deren bekannteste ist Tetraethylblei Pb(C2H5)4 (TEL), eine giftige Flüssigkeit, die als Antiklopfmittel Benzin zugesetzt wurde. Heute wird Tetraethylblei nur noch in Flugbenzin verwendet. Literatur Gerhart Jander, Ewald Blasius: Einführung in das anorganisch-Chemische Praktikum. 14. Auflage. S. Hirzel, Leipzig 1995, ISBN 3-7776-0672-3. William H. Brock: Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg, Braunschweig 1997, ISBN 3-540-67033-5. Stefan Meier: Blei in der Antike. Bergbau, Verhüttung, Fernhandel. Dissertation. Zürich, Universität 1995. Raymund Gottschalk, Albrecht Baumann: Material provenance of late-Roman lead coffins in the Rheinland, Germany. In: European Journal of Mineralogy. 13, Stuttgart 2001, S. 197–200. Heiko Steuer, Ulrich Zimmermann: Alter Bergbau in Deutschland. (= Archäologie in Deutschland. Sonderheft). Konrad Theiss, Stuttgart 1993, ISBN 3-8062-1066-7. Weblinks Mineralienatlas:Blei (Wiki) MATERIAL ARCHIV: Blei – Umfangreiche Materialinformationen und Bilder Lead Poisoning: A Historical Perspective – Historische Perspektive zur Bleivergiftung (englisch) (2001, PDF, S. 215–226; 1,37 MB) TRGS 505-Technische Regeln für Gefahrstoffe-Blei (PDF; 186 kB) Einträge von Blei in die Umwelt (PDF; 3,9 MB) (PDF; 48 kB) Molekulare Ursache für Bleivergiftungen Lead and Human Health, Environmental Health & Toxicology, Specialized Information Services, United States National Library of Medicine (en.) Blei – Informationen des Bundesamts für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen Einzelnachweise Grandfathered Mineral Kubisches Kristallsystem Elemente (Mineralklasse) Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 30 Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 63 Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 72


source: wikipedia

text: Brom [] ( „Gestank“) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Br und der Ordnungszahl 35. Im Periodensystem steht es in der 7. Hauptgruppe, bzw. der 17. IUPAC-Gruppe und gehört damit zusammen mit Fluor, Chlor, Iod, Astat und Tenness zu den Halogenen. Elementares Brom liegt unter Normbedingungen (Temperatur = 0 °C und Druck = 1 atm) in Form des zweiatomigen Moleküls Br2 in flüssiger Form vor. Brom und Quecksilber sind die einzigen natürlichen Elemente, die unter Normbedingungen flüssig sind. In der Natur kommt Brom nicht elementar, sondern nur in verschiedenen Verbindungen vor. Die wichtigsten Verbindungen sind die Bromide, in denen Brom in Form des Anions Br− auftritt. Die bekanntesten Bromide sind Natriumbromid und Kaliumbromid. Bromide sind ein Bestandteil des Meerwassers und besitzen einige biologische Funktionen. Entdeckung Brom wurde 1826 durch den französischen Chemiker Antoine-Jérôme Balard aus Meeresalgen der Salzwiesen bei Montpellier gewonnen und von diesem als bisher unbekannter Stoff erkannt. Bereits zwei Jahre vor Balard stellte der deutsche Chemiker Justus von Liebig 1824 unwissentlich elementares Brom her. Er hatte den Auftrag, die Salzsolen von Salzhausen zu analysieren, da die Stadt ein Kurbad plante. Bei der Untersuchung dieser Sole fand Liebig eine neue Substanz, die er als Iodchlorid deutete. 13 Jahre später gab er zu, dass ihn seine nachlässige Analyse um die Entdeckung eines neuen Elements gebracht habe. Liebig schrieb dazu: „Ich kenne einen Chemiker, der, als er in Kreuznach war, die Mutterlaugen der Saline untersuchte.“ Im Weiteren beschrieb er dann sein Missgeschick und schloss mit den Worten: „Seit dieser Zeit hat er keine Theorien mehr aufgestellt, wenn sie nicht durch unzweifelhafte Experimente unterstützt und bestätigt wurden; und ich kann vermelden, dass er daran nicht schlecht getan hat.“ Auch Karl Löwig hat sich mit Brom befasst, das er bereits vor 1825 durch Einleiten von Chlor in Kreuznacher Solewasser gewann, jedoch kam Balard ihm mit der Publikation seiner Entdeckung zuvor. Eine industrielle Produktion erfolgte ab 1860. Aufgrund seines stechenden Geruchs schlug Joseph Louis Gay-Lussac den Namen „Brom“ (griech. für „Bocksgestank der Tiere“) vor. Vorkommen Brom kommt in Form von Bromiden, den Salzen der Bromwasserstoffsäure, vor. Mengenmäßig finden sich die größten Vorkommen als gelöste Bromide im Meerwasser. Auch Vorkommen natürlicher Salzlagerstätten (Stein- und Kalisalze) enthalten geringe Anteile an Kaliumbromid und Kaliumbromat. Brom kann auch in der Atmosphäre in der Form von molekularem Brom und Bromoxid vorkommen und kann die atmosphärische Ozonchemie maßgeblich beeinflussen und dabei über weite Distanzen transportiert werden. Während des polaren Frühlings zerstören regelmäßig größere Konzentrationen (>10ppt) BrO fast das gesamte troposphärische Ozon. Diese Ereignisse sind mittels der DOAS-Methode auch von Satelliten zu beobachten. In tropischen Regionen mit hoher Bioaktivität wurden starke Emissionen halogenierter Kohlenwasserstoffe beobachtet, die letztendlich durch Photolyse zur Bildung von BrO und zur Ozonzerstörung beitragen können. Brom ist für Tiere in Spuren essenziell. Bromid fungiert als Cofaktor bei einer Stoffwechsel-Reaktion, die notwendig zum Aufbau der Kollagen-IV-Matrix im Bindegewebe ist. Gewinnung und Darstellung Die industrielle Herstellung elementaren Broms erfolgt durch Oxidation von Bromidlösungen mit Chlor. Durch Oxidation von Kaliumbromid durch Chlor entstehen Brom und Kaliumchlorid Als Bromidquelle nutzt man überwiegend Sole und stark salzhaltiges Wasser aus großer Tiefe sowie Salzseen, vereinzelt auch Meerwasser. Eine Gewinnung aus den Restlaugen der Kaligewinnung ist nicht mehr wirtschaftlich. Seit 1961 hat sich die jährlich gewonnene Menge an Brom von rund 100.000 Tonnen auf über eine halbe Million Tonnen mehr als verfünffacht. Die größten Brom-Produzenten sind die Vereinigten Staaten, China, Israel, sowie Jordanien. Es wird geschätzt, dass alleine das Tote Meer ungefähr 1 Milliarde Tonnen Brom enthält und sämtliche Meere der Erde ungefähr 100 Billionen Tonnen. Die globalen Abbaumengen verteilen sich, wie folgt: Im Labor kann Brom durch Umsetzung von Natriumbromid mit Schwefelsäure und Braunstein in der Hitze dargestellt werden. Das Brom wird dabei durch Destillation abgetrennt. Aus Natriumbromid, Mangan(IV)-oxid und Schwefelsäure entstehen Brom, Mangan(II)-sulfat, Natriumsulfat und Wasser. Eigenschaften Physikalische Eigenschaften Die Dichte von Brom beträgt 3,12 g/cm3. Die schwere rotbraune Flüssigkeit bildet chlorähnlich riechende Dämpfe, die giftiger sind als Chlor. Festes Brom ist dunkel, bei weiterer Abkühlung hellt es auf. In Wasser ist es mäßig, in organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen, Kohlenstoffdisulfid oder Tetrachlorkohlenstoff sehr gut löslich. In Wasser gelöstes Brom reagiert langsam unter Zwischenbildung von Hypobromiger Säure (HBrO) und Sauerstoffabgabe zu Bromwasserstoff (HBr). Die kinetisch gehemmte Reaktion wird durch (Sonnen-)Licht beschleunigt, Bromwasser wird daher in braunen, wenig lichtdurchlässigen Flaschen aufbewahrt. Chemische Eigenschaften Brom verhält sich chemisch wie das leichtere Chlor, reagiert aber im gasförmigen Zustand weniger energisch. Feuchtigkeit erhöht die Reaktivität des Broms stark. Mit Wasserstoff reagiert es im Gegensatz zum Chlor erst bei höheren Temperaturen unter Bildung von Bromwasserstoff (farbloses Gas). Mit vielen Metallen (z. B. Aluminium) reagiert es exotherm unter Bildung des jeweiligen Bromids. Feuchtem Brom widerstehen nur Tantal und Platin. Verwendung Chemisches Polieren von Galliumarsenid (als Lösung in Methanol) mehrfach bromierte Biphenyle bzw. Diphenylether als Flammschutzmittel in Verbundwerkstoffen wie FR-4, wie sie bei Leiterplatten eingesetzt werden. Im Jahr 2000 wurden 38 % des Broms für die Herstellung von bromierten Flammschutzmitteln verwendet. Methylbromid als Schädlingsbekämpfungsmittel Desinfektionsmittel (milder als Chlor) in Form von Bromiden, beispielsweise Kaliumbromid, als nebenwirkungsreiches Arzneimittel (Narkose-, Beruhigungs- und Schlafmittel; Behandlung therapieresistenter Epilepsien mit generalisiert tonisch-klonischen Anfällen, früher – etwa auch zur Behandlung der „Hysterie“ – sehr beliebt; heute obsolet). 1928 wurde eins von fünf Rezepten in den USA für bromhaltige Medikamente ausgestellt. Fotoindustrie (Silberbromid als Bestandteil der lichtempfindlichen Suspension) Alkali-Hypobromite als Bleichmittel im Labor als Indikator (ungesättigte Kohlenstoffverbindungen entfärben Bromwasser, d. h. Addition von Brom) im Chemieunterricht zur experimentellen Veranschaulichung von Additionsreaktionen und Substitutionsreaktionen Bromate als Oxidationsmittel bromhaltiger Kautschuk zur Herstellung „luftdichter“ Reifen Tränengas, z. B. in Form von Monobromaceton in Mitteln zum Schutz gegen das Nervengas Soman bei US-Soldaten im Irak-Krieg Früher in Form von Alkylbromiden als Scavenger zum Entfernen des Bleis aus Zylindern bei der Nutzung von verbleitem Benzin Nachweis Bromidionen können qualitativ mit Hilfe von Chlorwasser und Hexan nachgewiesen werden. Zum nasschemischen Nachweis der Bromidionen kann man sich auch wie bei den anderen Nachweisreaktionen für Halogenide die Schwerlöslichkeit des Silbersalzes von Bromid zu Nutze machen. Das Gleiche gilt für die volumetrische Bestimmung der Halogenide durch Titration. Zur Spurenbestimmung und Speziierung von Bromid und Bromat wird die Ionenchromatografie eingesetzt. In der Polarografie ergibt Bromat eine kathodische Stufe bei −1,78 V (gegen SCE, in 0,1 mol/l KCl), wobei es zum Bromid reduziert wird. Mittels Differenzpulspolarografie können auch Bromatspuren erfasst werden. Sicherheitshinweise Elementares Brom ist sehr giftig und stark ätzend, Hautkontakt führt zu schwer heilenden Verätzungen. Inhalierte Bromdämpfe führen zu Atemnot, Lungenentzündung und Lungenödem. Auch auf Wasserorganismen wirkt Brom giftig. Im Labor wird beim Arbeiten mit Brom meist eine dreiprozentige Natriumthiosulfatlösung bereitgestellt, da sie verschüttetes Brom oder Bromwasserstoff sehr gut binden kann. Hierbei bilden sich Natriumbromid, elementarer Schwefel und Schwefelsäure. Durch die entstehende Säure kann weiteres Thiosulfat zu Schwefel und Schwefeldioxid zerfallen: Die Aufbewahrung von Brom erfolgt in Behältern aus Glas, Blei, Monel, Nickel oder Teflon. Verbindungen → Kategorie: Bromverbindung Brom bildet Verbindungen in verschiedenen Oxidationsstufen von −1 bis +7. Die stabilste und häufigste Oxidationsstufe ist dabei −1, die höheren werden nur in Verbindungen mit den elektronegativeren Elementen Sauerstoff, Fluor und Chlor gebildet. Dabei sind die ungeraden Oxidationsstufen +1, +3, +5 und +7 stabiler als die geraden. Bromwasserstoff und Bromide Anorganische Verbindungen, in denen das Brom in der Oxidationsstufe −1 und damit als Anion vorliegt, werden Bromide genannt. Diese leiten sich von der gasförmigen Wasserstoffverbindung Bromwasserstoff (HBr) ab. Diese ist eine starke Säure und gibt in wässrigen Lösungen leicht das Proton ab. Bromide sind in der Regel gut wasserlöslich, Ausnahmen sind Silberbromid, Quecksilber(I)-bromid und Blei(II)-bromid. Besonders bekannt sind die Bromide der Alkalimetalle, vor allem das Natriumbromid. Auch Kaliumbromid wird in großen Mengen, vor allem als Dünger und zur Gewinnung anderer Kaliumverbindungen, verwendet. Bleibromid wurde früher in großen Mengen bei der Verbrennung von verbleitem Kraftstoff freigesetzt (wenn dem Benzin Dibrom-Ethan zugesetzt war um das Blei flüchtig zu machen, siehe Tetraethylblei#Antiklopfmittel für Motorenbenzin). Bromoxide Es ist eine größere Anzahl Verbindungen von Brom und Sauerstoff bekannt. Diese sind nach den allgemeinen Formeln BrOx (x = 1–4) und Br2Ox (x = 1–7) aufgebaut. Zwei der Bromoxide, Dibromtrioxid (Br2O3) und Dibrompentaoxid (Br2O5) lassen sich als Feststoff isolieren. Bromsauerstoffsäuren Neben den Bromoxiden bilden Brom und Sauerstoff auch mehrere Säuren, bei denen ein Bromatom von einem bis vier Sauerstoffatomen umgeben ist. Dies sind die Hypobromige Säure, die Bromige Säure, die Bromsäure und die Perbromsäure. Sie sind als Reinstoff instabil und nur in wässriger Lösung oder in Form ihrer Salze bekannt. Interhalogenverbindungen Brom bildet vorwiegend mit Fluor, zum Teil auch mit den anderen Halogenen eine Reihe von Interhalogenverbindungen. Bromfluoride wie Bromfluorid und Bromtrifluorid wirken stark oxidierend und fluoriend. Während Brom in den Fluor-Brom- und Chlor-Brom-Verbindungen als elektropositiveres Element in Oxidationsstufen +1 im Bromchlorid bis +5 im Brompentafluorid vorliegt, ist es in Verbindungen mit Iod der elektronegativere Bestandteil. Mit diesem Element sind die Verbindungen Iodbromid und Iodtribromid bekannt. Organische Bromverbindungen Eine Vielzahl von organischen Bromverbindungen (auch Organobromverbindungen) wird synthetisch hergestellt. Wichtig sind die Bromalkane, die Bromalkene sowie die Bromaromaten. Eingesetzt werden sie unter anderem als Lösungsmittel, Kältemittel, Hydrauliköle, Pflanzenschutzmittel, Flammschutzmittel oder Arzneistoffe. Zu den Organobromverbindungen gehören auch die polybromierten Dibenzodioxine und Dibenzofurane. Literatur Weblinks Einzelnachweise


text: Die Botanik (, von botáne ‚Weide-, Futterpflanze‘ [epistéme -Wissenschaft], auch Phytologie und Pflanzenkunde) erforscht die Pflanzen. Sie befasst sich mit dem Lebenszyklus, Stoffwechsel, Wachstum und Aufbau der Pflanzen; ferner mit ihren Inhaltsstoffen (siehe Heilkunde), ihrer Ökologie (siehe Biozönose) und ihrem wirtschaftlichen Nutzen (siehe Nutzpflanze) sowie ihrer Systematik. In jüngerer Zeit wird die Botanik im akademischen Bereich in Anlehnung an den internationalen Sprachgebrauch („Plant Science“) vermehrt als Pflanzenwissenschaft bezeichnet. So wurde beispielsweise das führende universitäre Lehrbuch der Botanik, das auf Eduard Strasburger zurückgeht, ab der 37. Auflage (2014) in Lehrbuch der Pflanzenwissenschaften umbenannt, und auch einige Botanik-Studiengänge werden im deutschen Sprachraum heute als Studiengang der Pflanzenwissenschaft geführt. Geschichte In ihren Ursprüngen geht die Botanik auf das medizinisch/heilkundliche Befassen mit Heilpflanzen zurück. Von einer ersten abstrakt-wissenschaftlichen Untersuchung und Systematisierung des Pflanzenreiches zeugen die Schriften von Theophrastos aus dem 3. und 2. Jahrhundert v. Chr. Der Grieche Dioskurides beschrieb im 1. Jahrhundert zahlreiche Heilpflanzen. Seine genauen, in fünf Bücher (griechisch ὑλικά) aufgeteilten Pflanzenbeschreibungen wurden, insbesondere von arabischsprachigen Autoren, bis in die Neuzeit benutzt. Zuvor verfassten Diokles von Karystos (im 4. Jahrhundert v. Chr.) und Krateuas (im 1. Jahrhundert v. Chr.) vergleichbare Werke (Kräuterbücher). Im Gegensatz zu den eher (natur)philosophisch geprägten Betrachtungen etwa des Aristoteles stellte Dioskurides in seiner um das Jahr 60 entstandenen Materia medica den Nutzen und die genaue Beschreibung unter anderem der Pflanzen in den Vordergrund und ist mit einem etwa 512 verfassten Manuskript die erste noch erhaltene abendländische Abhandlung über Heilpflanzen. Die moderne wissenschaftliche Botanik wurde im 16. Jahrhundert durch Konrad Gesner und Leonhard Fuchs begründet. Zu den herausragenden Botanikern des 17. und 18. Jahrhunderts gehörten etwa der Arzt Nehemiah Grew in England und Carl von Linné in Schweden sowie der Universalgelehrte Albrecht von Haller in der Schweiz. Abgrenzung Zu den Pflanzen im engeren Sinne zählen neben den Gefäßpflanzen auch die Moose und Grünalgen. Früher wurden auch Pilze, Flechten und die Prokaryoten (Bakterien und Archaeen) als Pflanzen angesehen. Obwohl man heute erkennt, dass diese (ebenso wie alle Algen außer den Grünalgen) phylogenetisch nicht näher mit den Pflanzen verwandt sind, werden Algengruppen wie Rotalgen, Braunalgen, Kieselalgen sowie Pilze und Flechten weiter in der Botanik behandelt. Prokaryoten (einschließlich der darin enthaltenen Cyanobakterien, früher als Blaualgen bezeichnet), sind – zusammen mit anderen Mikroorganismen – seit längerem Objekte einer eigenen Disziplin, der Mikrobiologie. Fachgebiete Kerngebiete Aufgrund der unterschiedlichen Fragestellungen und Methoden haben sich im Kern folgende Teilgebiete der Botanik entwickelt: Pflanzenmorphologie – Erforschung der Struktur und Form der Pflanzen mit den Teilgebieten Morphologie im engeren Sinne – äußerer Bau der Pflanzen Anatomie – innerer Bau der Pflanzen Histologie – Gewebelehre Zytologie – Feinbau der Zelle Pflanzenphysiologie – Erforschung der allgemeinen Funktionsabläufe der Pflanzen mit den Teilgebieten Stoffwechselphysiologie Reiz- und Bewegungsphysiologie Entwicklungsphysiologie Ökophysiologie der Pflanzen – beschäftigt sich mit Anpassungen der Pflanzenphysiologie aus ökologischer Sicht Pflanzensystematik – Beschreibung und Ordnung der Pflanzenwelt mit den Teilgebieten Taxonomie Paläobotanik Geobotanik – Erforschung der Pflanzen unter Konkurrenzbedingungen sowie deren Abhängigkeit vom Standort. Teilgebiete sind: Vegetationskunde (synonym sind Pflanzensoziologie, Phytocoenologie) – befasst sich mit Aufbau und Struktur der Pflanzendecke Arealkunde oder Chorologie – untersucht die Verbreitung der Pflanzensippen historisch-genetische Geobotanik – erforscht die Verbreitung der Pflanzensippe in der Vergangenheit Pflanzenökologie – untersucht die Beziehungen der Pflanzen und Pflanzengemeinschaften zu ihrer Umwelt Feldbotanik – Sammeln von Arten bei Exkursionen und Anlegen von Vergleichssammlungen zur Bestimmung der Flora in einem Gebiet Angewandte Botanik / Angewandte Pflanzenwissenschaft – Erforschung der Anwendungsmöglichkeiten pflanzenwissenschaftlicher Grundlagenerkenntnisse für menschliche Lebensbereiche: Nutzung von Pflanzen in Land- und Forstwirtschaft, Gartenbau, Arzneipflanzenbau und Landschaftsarchitektur, pflanzliche Lebensmittelverarbeitung und Lebensmittelsicherheit, Einsatz von Pflanzen in Umweltschutz und Biomonitoring, Pflanzenbiotechnologie, Medizinische Botanik als Erforschung der Anwendung von Pflanzenwirkstoffen in der Human- und Veterinärmedizin. Vielfach gibt es auch die Einteilung in Allgemeine und Spezielle Botanik, wobei sich die Allgemeine Botanik mit den pflanzenbiologischen Grundlagen befasst, die sich über das Pflanzenreich erstrecken, während die Spezielle Botanik vertiefendes Wissen über die Biologie ausgewählter Sippen der pflanzlichen Systematik vermittelt. Spezialgebiete und angrenzende Disziplinen Algologie (Phykologie) Archäobotanik Biochemie Biophysik Cecidologie Ethnobotanik Forstbotanik Genetik Gentechnik (Gentechnologie) Geobotanik (Phytogeographie) Heilpflanzenkunde (Phytopharmakognosie) Holzbiologie Karpologie Mikrobiologie Molekularbiologie Mykologie Pflanzenzüchtung Phytomedizin Renaturierungsökologie Botanische Florilegia Literatur Agnes Arber: Herbals. Their Origin and Evolution. A chapter in the history of botany. 1912; 2. Auflage Cambridge 1938; Neudruck ebenda 1953. Hermann Fischer: Mittelalterliche Pflanzenkunde. München 1929 (= Geschichte der Wissenschaften. Geschichte der Botanik. Band 2); Neudruck (mit einem Vorwort von Johannes Steudel) Hildesheim 1967. Andreas Held: Prüfungs-Trainer Biologie der Pflanzen. Elsevier/Spektrum Akademischer Verlag, 2004, ISBN 3-8274-1472-5. Herder Lexikon der Biologie. Verlag Herder, 1996, ISBN 3-86025-156-2. Eckehart Johannes Jäger, Stefanie Neumann, Erich Ohmann: Botanik. 5. neu bearbeitete Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/Berlin 2003, ISBN 3-8274-0921-7. Hermann Karsten (Botaniker): Illustrirtes Repetitorium der pharmaceutisch-medicinischen Botanik und Pharmacognosie, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg 1886, ISBN 978-3-642-91788-2. Robin Wall Kimmerer: Geflochtenes Süßgras: Die Weisheit der Pflanzen. Übersetzt von Elsbeth Ranke, Aufbau Verlag, 2021, ISBN 978-3-351-03873-1. Karl Mägdefrau: Geschichte der Botanik. Leben und Leistung großer Forscher. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart 1973, ISBN 3-437-20489-0. Ernst H. F. Meyer: Geschichte der Botanik. Bornträger Verlag, Königsberg 1854–1857; Neudruck Amsterdam 1965. Anna Pavord: Wie die Pflanzen zu ihren Namen kamen. Eine Kulturgeschichte der Botanik. Berlin 2008. Rudolf Schubert, Günther Wagner: Botanisches Wörterbuch. 12. Auflage. Verlag Eugen Ulmer, 2000, ISBN 3-8001-2742-3. Jerry Stannard: Botanical Data in the late Mediaeval “Rezeptliteratur”. In: Gundolf Keil (Hrsg.), mit Peter Assion, Willem Frans Daems und Heinz-Ulrich Roehl: Fachprosa-Studien. Beiträge zur mittelalterlichen Wissenschafts- und Geistesgeschichte. Berlin 1982, S. 371–395. Eduard Strasburger: Lehrbuch der Botanik für Hochschulen. Fischer, Jena 1894. Joachim W. Kadereit et al.: Strasburger – Lehrbuch der Pflanzenwissenschaften. Springer Spektrum, 37. vollständig überarbeitete & aktualisierte Auflage, Berlin & Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-54434-7 (Print), ISBN 978-3-642-54435-4 (E-Book). Weblinks Peter von Sengbusch: Botanik online (1996–2004) Virtual Library of Botany (Linkverzeichnis) (in Englisch) Botanische Museen bei webmuseen.de Einzelnachweise Biologische Disziplin


text: Das Barn b (engl. für ‚Scheune‘) ist eine Maßeinheit der Fläche, die zur Angabe von Wirkungsquerschnitten in der Atom-, Kern- und Teilchenphysik verwendet wird. Das Barn ist keine SI-Einheit. Es ist in den Staaten der EU und in der Schweiz eine gesetzliche Einheit für die Angabe von Wirkungsquerschnitten, also keine allgemeingültige Flächenmaßeinheit. Ein Barn liegt in der Größenordnung des geometrischen Querschnitts schwerer Atomkerne wie etwa Uran. Die Definition ist: 1 b = 10−24 cm2 = 10−28 m2 = 100 fm2. Übliche dezimale Teile Kleine Wirkungsquerschnitte werden in Millibarn (mb), Mikrobarn (μb), Nanobarn (nb) oder Pikobarn (pb) angegeben. Beispielsweise ist 1 pb = 10−12 b = 10−40 m2. Shed Die Einheit Shed (engl. für ‚Schuppen‘) war zur Beschreibung sehr kleiner Wirkungsquerschnitte, vor allem von Neutrino-Reaktionen, gedacht, konnte sich aber nie richtig durchsetzen. Es gilt 1 shed = 10−24 b = 10−52 m2. Inverse Barn Bei Experimenten mit kollidierenden Teilchenstrahlen verwendet man als Maß für die über die Zeit aufsummierte (integrierte) Luminosität oft den Kehrwert der Einheit, insbesondere inverse Pikobarn und inverse Femtobarn: , . Wortherkunft Die Bezeichnung barn für die bereits übliche Wirkungsquerschnitt-Einheit 10−24 cm2 wurde im Dezember 1942 von zwei Wissenschaftlern der Purdue University eingeführt, die an der US-amerikanischen Kernwaffenentwicklung (Manhattan-Projekt) mitwirkten. Dabei spielte es eine Rolle, dass ein Wirkungsquerschnitt dieser Größe für Kernreaktionen erschien. Einzelnachweise Kernphysik Flächeneinheit Maßeinheit (Physik)


text: Bar steht für: Bar (Lokal), Gaststätte für Getränke Bar (Einheit), Maß für Druck Bar (Maßeinheit), altes Gewichts- und Volumenmaß im Raum des Indischen Ozean verwendete alte Gewichtseinheiten, siehe Bahār Bar (Schiff), Bootstyp im Alten Ägypten Bar (Meistergesang), musikalische und lyrische Strophenform eine Textzeile im Hip-Hop, siehe Hip-Hop-Jargon Bar (Vorname), männlicher und weiblicher Vorname Bar (Familienname) – dort auch zu Namensträgern Bar (Adelsgeschlecht), niedersächsische Uradelsfamilie Bar ist der Name folgender geographischer Objekte: Verwaltungsgebiete: Arrondissement Bar-le-Duc, Département Meuse, Frankreich Arrondissement Bar-sur-Aube, Département Aube, Frankreich Rajon Bar, Ukraine Orte: Bar (Corrèze), Gemeinde im Département Corrèze, Frankreich Bar-le-Duc, Stadt im Département Meuse, Frankreich Bar-lès-Buzancy, Gemeinde im Département Ardennes, Frankreich Bar-sur-Aube, Stadt im Département Aube, Frankreich Le Bar-sur-Loup, Gemeinde im Département Alpes-Maritimes, Frankreich Bar-sur-Seine, Stadt im Département Aube, Frankreich Bar (Iran), Stadt im Iran Bar (Montenegro), Hafenstadt in Montenegro Bar (Lwiw), Dorf in der Oblast Lwiw, Rajon Lwiw, Ukraine Bar (Schmerynka), Stadt in der Oblast Winnyzja, Rajon Schmerynka, Ukraine Bár, Gemeinde im Komitat Baranya, Ungarn historisch: Herzogtum Bar, historisches Herzogtum in Lothringen sowie: Bar (Fluss), linker Nebenfluss der Maas, Frankreich Bar (Fluss in der Ukraine), Fluss in der Oblast Lwiw, Ukraine Bar Branch – mehrere Flüsse Bar Island – mehrere Inseln Bar Rock – mehrere Inseln Bar Lake – mehrere Seen bar steht für: mit Papier-/Münzeld bezahlen, siehe Bargeld unbekleidet oder unverhüllt, siehe Nacktheit bar, in der Programmierung eine metasyntaktische Variable -bar, Endsilbe, die auf eine Möglichkeit hinweist Bairische Dialekte, nach dem SIL-Code BAR steht als Abkürzung für: Bangor and Aroostook Railroad, ehemalige amerikanische Eisenbahngesellschaft Barbados (Länderkürzel bei Olympischen Spielen) Bardiani CSF, ein italienisches UCI-Radsportteam Landkreis Barnim, Kfz-Kennzeichen Kennzeichen im Bereich des Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Eberswalde Baruch, Buch der Bibel Berliner Außenring, Eisenbahnring um das ehemalige West-Berlin Bester verfügbarer Preis im Hotelwesen Biologischer Arbeitsstoff-Referenzwert, arbeitsmedizinischer Vergleichswert British American Racing, ehemaliges Formel-1-Team (B.A.R.) British Archaeological Reports, archäologische Fachzeitschrift Browning Automatic Rifle, Maschinengewehr der US Army Bundesamt für äußere Restitutionen Bundesarbeitsgemeinschaft für Rehabilitation, deutsche Verbände-Repräsentanz Schweizerisches Bundesarchiv, Bern Siehe auch: Baar Bahr (Begriffsklärung) Barr (Begriffsklärung) Bars Abkürzung


text: Becquerel [], Einheitenzeichen Bq, ist die SI-Einheit der Aktivität einer bestimmten Menge einer radioaktiven Substanz. Angegeben wird die mittlere Anzahl der Atomkerne, die pro Sekunde radioaktiv zerfallen: 1 Bq = 1 s−1 (d. h. ein Becquerel entspricht einem radioaktiven Zerfall pro Sekunde) Da 1 Bq eine extrem geringe Aktivität ist, treten in der Praxis sehr große Zahlenwerte auf. Daher verwendet man oft Vorsätze für die Größenordnung (Mega-, Giga-, Tera-, ...). Zum Beispiel enthält ein menschlicher Körper bei Erwachsenen je nach Geschlecht, Größe und Gewicht rund 4 kBq radioaktives 40K. Die Einheit ist nach dem französischen Physiker Antoine Henri Becquerel benannt, der 1903 zusammen mit Pierre Curie und Marie Curie den Nobelpreis für die Entdeckung der Radioaktivität erhielt. Geschichte Das Becquerel wurde 1975 auf dem 15. Treffen der Generalkonferenz für Maß und Gewicht als abgeleitete SI-Einheit mit besonderem Namen in das Internationale Einheitensystem aufgenommen. Dass ein eigener Einheitenname geschaffen werden sollte, wurde unter anderem damit begründet, dass das einfache „s−1“ bei der Verwendung von SI-Präfixen zu Verwirrung führen könnte. Zum Beispiel ist ein Kilobecquerel (kBq) eine inverse Millisekunde (ms−1), d. h., ein verkleinerndes Präfix bei s−1 kennzeichnet ein Vielfaches der Aktivität. Bezug zu anderen Einheiten Die Einheit Becquerel ersetzt im Internationalen Einheitensystem (SI) das Curie, das zwar nie Teil des SI war, aber bis 1998 noch als „temporär zugelasse Einheit“ galt. Zwischen diesen beiden Einheiten besteht folgender Zusammenhang: 1 Ci = 3,7 · 1010 Bq 1 Bq = 2,7027 · 10−11 Ci Außerdem gilt folgender Zusammenhang: 1 Bq = 60 dpm („disintegrations per minute“, Zerfälle pro Minute) Die Einheiten Rutherford (1 rd = 106 Bq) und Stat (1 Stat = 1,345 · 104 Bq) sind weitere veraltete, nicht SI-konforme Einheiten für die Aktivität. Auf den ersten Blick scheint das Becquerel identisch mit der Einheit Hertz zu sein, beide sind definiert als s−1. Der Unterschied zwischen beiden ist, dass in Becquerel die mittlere Häufigkeit eines zufälligen Ereignisses (wie des radioaktiven Zerfalls), in Hertz hingegen eine nichtzufällige, periodische Größe (wie die Frequenz einer Radiowelle) gemessen wird. Einzelnachweise Radioaktivitätseinheit Henri Becquerel


text: Das Barrel (; : , Fass) ist die gebräuchlichste Einheit für Rohöl und beschreibt ein historisches Fass mit ca. 159 Litern. Es ist eine Maßeinheit des Hohlraums, siehe Raummaß. Man unterscheidet zwischen dem gebräuchlichen US-amerikanischen Barrel und dem Imperialen (d. h. britischen), beide gibt es für Erdölprodukte und Bier mit unterschiedlichen Maßen. Geschichte des Barrels Erdölindustrie Der Ort im europäischen Kulturkreis, an dem zuerst Erdöl gewonnen wurde, war Pechelbronn im Elsass. Die dortige Erdpechquelle ist seit 1498 belegt. Das aus den so genannten Pechelbronner Schichten stammende Erdöl wurde zunächst medizinisch bei Hauterkrankungen benutzt. Die kommerzielle Nutzung aber begann 1735 und endete 1970. Generationen von Technikern besuchten das Gebiet, um das Fördern und Raffinieren von Erdöl zu lernen. Von dort stammt auch die Methode, Erdölprodukte (Rohprodukte, medizinische Produkte, Lampenöl, Schmieröl) in Fässer abzufüllen. Unter den im Großhandel genormten Fässern wählte man nicht Wein- oder Bierfässer, sondern gereinigte Heringstonnen. Gesalzener Hering wurde damals in großen Mengen in Fässern ins Binnenland verkauft, so dass diese Fässer günstig erworben werden konnten. Um Verwechslungen und spätere Befüllung mit Nahrungsmitteln zu verhindern, wurde der Fassboden blau gestrichen. Mit zunehmender Produktion wurden bei örtlichen Küfern Fässer der eingeführten Größe bestellt. Nachdem 1858/59 in Wietze und anschließend 1859 in den USA in Titusville, Pennsylvania die ersten Erdölquellen erbohrt wurden, übernahmen die Unternehmer nicht nur die Techniken aus Pechelbronn, sondern ließen auch von örtlichen Küfern Tonnen aus Eichenholz in den Abmessungen wie in Pechelbronn herstellen. Neben den alten Maßen der Heringstonne von 158,987 Litern übernahmen die US-Produzenten auch die Angewohnheit, den Fassboden blau zu streichen. Die zwei massiven Eisenringe um das Fass werden „Sicken“ genannt, auf ihnen konnten „Rollsickenfässer“ gerollt werden. Komplexität und Vielfalt alter Fassgrößen Die Komplexität und Vielfalt der damaligen Maßsysteme mit unterschiedlichen Maßen (Fassgrößen) für verschiedene Flüssigkeiten, die sich auch von Land zu Land unterschieden, zeigt der folgende Eintrag in der Oeconomischen Encyclopädie: Hier geht es um das englische Muid. Die Vergleichsmaße im Zitat unterscheiden sich von Land zu Land und sogar von Region zu Region stärker noch als das Barrel. Das Muid (lat. ‚reichlich‘) reichte von 268 Liter in Paris bis 1500 Liter in Skandinavien. Gebräuchlich ist das Muid heute nur noch als die 1300-Litergröße in Châteauneuf-du-Pape. Begriffe, Einheiten und Umrechnungsfaktoren Die Einheitenzeichen für Barrel sind: bl., bbl. (US-Volumen) bzw. bl. Imp., bbl. Imp. (Imperial-Volumen). Die Abkürzung bbl. steht für blue barrel, ein blau gekennzeichnetes Fass mit genormtem Inhalt. Erdöl- und Gasindustrie Im internationalen Gebrauch wird das US-amerikanische Barrel mit 158,987 Litern verwendet. Das imperiale Barrel wird nicht verwendet. Erdöl bbl = One Barrel of Oil = 1 Barrel Öl Mbbl = One Thousand Barrels = 1000 Barrel. M steht hier für mille (lat. 1000). MMbbl = Million barrels = Millionen Barrel bpd oder bopd (barrels of oil per day (Barrel pro Tag), kurz b/d) wird zum Beispiel für die Menge Rohöl genommen, die eine Ölquelle oder ein Ölfeld pro Tag fördert. Mbpd = One thousand barrels of oil per day = 1000 Barrel Öl pro Tag MMbpd = One million barrels of oil per day = 1 Million Barrel Öl pro Tag Gas Mcf = Thousand Standard Cubic Feet = Tausend Kubikfuß (cft) MMcf = Million Standard Cubic Feet = Million Kubikfuß BCF = Billion Standard Cubic Feet = Milliarde Kubikfuß TCF = Trillion Standard Cubic Feet = Billion Kubikfuß Mcfpd = Thousand Standard Cubic Feet per day = Tausend Kubikfuß pro Tag MMcfpd = Million Standard Cubic Feet per day = Million Kubikfuß pro Tag Barrels of oil equivalent (BOE) boe (BOE) (barrels of oil equivalent) wurde eingeführt, um eine Möglichkeit zu haben, Öl-, Gas- und Flüssiggasmengen in Bezug auf ihren Energiegehalt miteinander zu vergleichen. Dabei wird berücksichtigt, dass die Masseeinheit Erdgas und Erdöl unterschiedlich viel Verbrennungsenergie liefert. Man rechnet: 5,5–6 Mcf Gas = 1 Barrel-Öl-Äquivalent (BOE). Vergleiche: Öleinheit. boepd = Barrels of oil equivalent per day = Barrel-Öl-Äquivalent pro Tag MMBOE = Million barrels of oil equivalent = Millionen Barrel-Öl-Äquivalent MMBOEpd = Million barrels of oil equivalent per day = Millionen Barrel-Öl-Äquivalent pro Tag Umrechnung Erdöl 1 bbl. = 158,987294928 Liter (l) 1 bbl. = 42 liquid gallons (gal) 1 bbl. = 336 pint (pt) 1 bbl. = 9702 cubic inch (cin) 1 bbl. ≈ 0,137 metrische Tonnen Erdöl (bei einer Dichte von ≈ 0,8617 t/m3) 7,3 bbl. ≈ 1 Tonne Erdöl 1 bbl. Imp. = 159,113159869818 Liter 1 bbl. Imp. = 35 gallons (Imp.) 1 bbl. Imp. = 280 pint (Imp.) 1 bbl. Imp. = 9709,68075 cubic inch 1 bbl. Imp. ≈ 1,00079 bbl. 24000 bbl. Imp. = 24019 bbl. Gas 1 Mcf = 1000 cft = 1000 Kubikfuß Gas = 28,316846592 Kubikmeter Gas 1 Kubikmeter Gas ≈ 35,315 Kubikfuß Gas 1 MMcf = 1000 Mcf 1 BCF = 1000 MMcf 1 TCF = 1000 BCF 1 Kubikfuß Gas liefert eine Energiemenge zwischen 1010 BTU und 1070 BTU, was ungefähr 1065 bis 1129 Kilojoule entspricht. Definiert ist ein Barrel of oil equivalent BOE mit: 1 boe = 5800000 BTU = 6117863,2 Kilojoule Demnach entsprechen: 1 boe ≈ 5421 bis 5743 Kubikfuß Gas ≈ 153 bis 163 Kubikmeter Gas 1 MMBTU = 1 Million BTU = 1054804 Kilojoule ≈ 935 bis 990 Kubikfuß Gas ≈ 26,5 bis 28 Kubikmeter Gas Andere Flüssigkeiten Für Bier, Wein und ähnliches gelten folgende Umrechnungsfaktoren: 1 bl. (Imp.) = 163,6593 Liter 1 bl. (Imp.) = 36 Gallonen (Imp.) 1 bl. (Imp.) = 288 Pint (Imp.) 1 bl. (Imp.) = 9987,1002 Kubikzoll 1 bl. (U.S.) = 119,2405 Liter 1 bl. (U.S.) = 31,5 Gallonen (U.S.) 1 bl. (U.S.) = 252 Pint (U.S.) 1 bl. (U.S.) = 7276,5 Kubikzoll 1 bl. (Imp.) ≈ 1,3725 bl. (U.S.) 17.500 bl. (Imp.) = 24.019 bl. (U.S.) Barrel als historisches Flüssigkeitsmaß in England Weinmaß Reichsmaß 1 Barrel Wein = 31 1⁄2 Gallons = 63 Pottles = 126 Quarts = 252 Pints = 7212 1⁄2 Pariser Kubikzoll = 143 Liter altes Weinmaß 1 Barrel = 7052 1⁄4 Pariser Kubikzoll = 139 3⁄4 Liter 2 Barrels = 1 Hogshead 4 Barrels = 1 Pipe 8 Barrels = 1 Tonne (Tun) Biermaße neueres Reichsmaß 1 Barrel (Ale oder weißes ungehopftes Bier) = 32 Gallons = 64 Pottles = 128 Quarts= 256 Pints = 7327 Pariser Kubikzoll = 145 1/5 Liter altes Weißbiermaß 1 Barrel = 7164 1/5 Pariser Kubikzoll = 142 3/20 Liter 1 Barrel = 1 1⁄2 Hogshead altes Reichsmaß 1 Barrel (gehopftes Bier oder Braunbier oder Porter) = 36 Gallons =72 Pottles = 144 Quarts = 288 Pints = 8242 4/5 Pariser Kubikzoll = 163 1⁄3 Liters altes Biermaß 1 Barrel = 8059 3/5 Pariser Kubikzoll = 159,7 Liter 1 Barrel = 1 1⁄2 Hogshead, 3 Barrels = 1 Pipe (Butt) 6 Barrels = 1 Tonne (Tun) Handelsgewicht Das Barrel als Masseneinheit (Handelsgewicht) hatte für viele Produkte unterschiedliche Werte. Beispiele: 1 Barrel Butter = 101,605 Kilogramm 1 Barrel Mehl = 88,904 Kilogramm 1 Barrel Pech = 128,594 Kilogramm 1 Barrel Pottasche = 93,719 Kilogramm 1 Barrel Rosinen = 50,802 Kilogramm 1 Barrel Salz = 127,000 Kilogramm 1 Barrel Salz, gestoßen = 25,4 Kilogramm 1 Barrel Schießpulver = 11,34 Kilogramm 1 Barrel Seife = 116,120 Kilogramm Zählmaß Als britisches Zählmaß für Heringe 1 Barrel = 10 Hundreds = 1200 Stück Siehe auch Tonne (Hohlmaß) Barräle Literatur Johann Friedrich Krüger: Vollständiges Handbuch der Münzen, Maße und Gewichte aller Länder der Erde, Verlag Gottfried Basse, Quedlinburg und Leipzig 1830, S. 16. Oeconomische Encyclopädie von J. G. Krünitz, ein 242-bändiges Werk, erschienen von 1773 bis 1858 und wichtigste Quelle der deutschen Industriegeschichte Weblinks Deutsches Erdölmuseum Wietze Museé de Petrole, Merkwiller-Pechelbronn Einzelnachweise/Anmerkungen Erdölwirtschaft Altes Maß oder Gewicht (Vereinigtes Königreich) Hohlmaß (Essen und Trinken) Ölmaß Weinmaß Biermaß Salzmaß (Masse) Lebensmittelmaß (Vereinigte Staaten) Lebensmittelmaß (Vereinigtes Königreich)


text: Das Bushel ist eine von den Britischen Inseln stammende angloamerikanische Maßeinheit zur Bestimmung des Volumens von Waren. Das Wort Bushel ist eine Anglifizierung des altfranzösischen und „Fässchen“. Abgekürzt wird diese Einheit mit bu oder bsh. Eine typologisch vergleichbare Maßeinheit ist das Scheffel. Obwohl das Bushel eigentlich ein Raummaß ist, wurde es auch als äquivalentes Gewichtsmaß für bestimmte Waren benutzt, beispielsweise für Äpfel. Hierzu wurden Umrechnungstabellen erlassen, die – je nach Art der Ware – das bushel weight festlegten, also die Masse, die einem Bushel einer bestimmten Warenart entsprach. Heutzutage wird das Bushel nur noch als äquivalentes Getreidemaß in den Vereinigten Staaten verwendet; eine andere Anwendung hat diese Einheit praktisch nicht mehr. Es gibt das – mittlerweile historische – britische Bushel (imp bu) mit grob 36,4 Liter und das US-amerikanische Bushel (US bu), welches mit grob 35,2 Liter ca. 3 % kleiner ist. Britisches Bushel 1 bu = 36,3687 l Mit dem Weights and Measures Act von 1963 und 1976 wurde das britische Hohlmaßsystem bereinigt und unter anderem auch das Bushel abgeschafft. Definiert wurde dieses Bushel im Weights and Measures Act von 1824 als das achtfache einer Gallone. Das britische Imperial Bushel wurde nur bei Schüttgütern (z. B. Getreide, Kohle, Obst) eingesetzt, obwohl es aus der Gallone abgeleitet wurde, die sowohl bei Schüttgütern als auch bei flüssigen Waren anwendbar ist. US-amerikanisches Bushel 1 bu = 35,23907016688 l In den USA hat das Bushel seinen Ursprung im historischen englischen Winchester bushel, welches zum Zeitpunkt der Abschaffung 1824 in England einem zylindrischen Volumen mit 181⁄2 Zoll Durchmesser und 8 Zoll Höhe entsprach. Aus dieser Einheit wurde das US-Bushel abgeleitet und mit exakt 2150,42 Kubikzoll definiert, welches damit um ca. 1,1 Liter kleiner ist als das mittlerweile abgeschaffte britische Bushel und im Gegensatz zu diesem in keinem Verhältnis zur Gallone steht. Das amerikanische Bushel wird nur für Schüttgüter verwendet und ist das Grundmaß für das heutzutage ungebräuchliche Hohlmaßsystem für Schüttgüter (dry measure). Nutzung als Verrechnungseinheit für Getreide in den USA Im Handel (z. B. an Warenterminbörsen) wird das Bushel heute als äquivalentes Gewichtsmaß verwendet. Die Masse eines Bushels hängt von Art und Feuchte des Getreides ab. Da die USA zu den größten Getreideerzeugern zählen, ist die Einheit „bushel“ als Maß zur Bestimmung der Masse einer Getreidemenge weltweit von Bedeutung. Wenn heutzutage Getreidepreise pro Scheffel angegeben werden, ist damit dieses „bushel“ gemeint. Ein „bushel“ (als Masseneinheit) einer bestimmten Getreideart entspricht der Masse, die eine Getreidemenge mit dem Volumen eines „bushel“ (als Volumeneinheit) aufweist, unter der Voraussetzung einer definierten Feuchtigkeit. Die Masse, die der Menge eines „bushel“ Getreide entspricht, wird bezeichnet als „standard weight per bushel“ oder als „standard bushel weight“ oder auch als „standard weight“. Die Basisfeuchte (= Bezugsfeuchte), bei der das „standard bushel weight“ festzustellen ist, wird als „standard moisture“ bezeichnet. Im metrischen Maßsystem ist die Verrechnungseinheit „bushel“ (als Maß für die Bestimmung einer Getreidemenge) vergleichbar mit der sogenannten Trockenmasse bei Getreide, die anhand der tatsächlichen Masse und Feuchtegehalts sowie der Basisfeuchte der Trockenmasse berechnet wird. Bestimmung der Verrechnungsmenge in Bushel Um die Verrechnungsmenge von Getreide in „bushel“ festzustellen, wird das Getreide gewogen und die Feuchtigkeit gemessen. Sofern die tatsächliche Feuchtigkeit höher als die Basisfeuchtigkeit („standard moisture“) der jeweiligen Getreideart ist, muss die äquivalente Trockenmasse wie folgt berechnet werden: {| class="wikitable" |- class="hintergrundfarbe5" ! Trockenmasse bei Bezugsfeuchte = Masse × (100 % – % Feuchte) / (100 % – % Bezugsfeuchte) |} Anmerkung: Die prozentuale Getreidefeuchte ist definiert als das Verhältnis der Masse des in der Getreideprobe enthaltenen Wassers zur Gesamtmasse der Getreideprobe. Im nächsten Schritt wird die Trockenmasse durch das „standard weight per bushel“ dividiert und man erhält die Anzahl der „bushel“. Beispiel: Wie viele Gewichtseinheiten „bushel“ ergeben 1000 pounds Mais (≈ 453,6 kg) bei einer festgestellten Getreidefeuchte von 30 %? Zunächst ist die Trockenmasse für die bei Mais gültige Bezugs- oder Basisfeuchte von 15,5 % zu bestimmen: 1000 pounds × (100 % – 30 %) / (100 % – 15,5 %) = 828,4 pounds (≈ 375,8 kg) Trockenmasse Aus der Trockenmasse ergibt sich die Verrechnungseinheit „bushel“, indem durch das sogenannte „standard weight/bu“ von Mais (= 56 pounds) dividiert wird: 828,4 pounds / 56 pounds = 14,8 bushel Mais oder abgekürzt: 14,8 bu Mais. Bushel als Grundlage zur Bestimmung der Schüttdichte von Getreide Der Getreidepreis für eine bestimmte Menge ist nicht nur abhängig von der Trockenmasse (bezogen auf eine Basisfeuchte), sondern unter anderem auch von der Schüttdichte, die bei Getreide im deutschen Sprachraum als Hektolitergewicht bezeichnet wird. Die Feststellung der Schüttdichte ist die einzige Anwendung, bei der die Maßeinheit „bushel“ als Raummaß verwendet wird. Hier wird ein Hohlmaß mit dem Rauminhalt von einem „bushel“ mit Getreide gefüllt, das die Basisfeuchte aufweist. Das festgestellte Gewicht ergibt ein Maß für die Schüttdichte und wird als „test weight/bu“ oder auch als „test weight“ bezeichnet. Im Idealfall stimmt das „test weight/bu“ mit dem „standard weight/bu“ überein. Bushel als Grundlage von Flächenerträgen In Nordamerika wird der Flächenertrag (Englisch: „yield“) von Getreide als „bushel/acre“ angegeben. Bei der Umrechnung von „bushel/acre“ zur metrischen Flächenertragseinheit „dt/ha“ ist zu beachten, dass dies zunächst für die angegebene Basisfeuchte („standard moisture“) der jeweiligen Getreideart gilt und bei anderen Basisfeuchten für die Zieleinheit „dt/ha“ entsprechend umzurechnen ist. Bushel als Grundlage von Preisangaben In den Vereinigten Staaten von Amerika wird der Preis für Getreide aller Arten in $/bu angegeben. Der an der Chicago Board of Trade ermittelte Getreidepreis in $/bu ist ein weltweit beachteter Preisindikator. Gesetzliche Festlegungen Gesetzliche Definitionen der Masse je Bushel finden sich sowohl auf Bundesebene als auch bei einzelnen Staaten, bspw. in Illinois. Zur Festlegung der Basisfeuchte von Mais ist ein Bundesgesetz vorhanden, doch generell ergeben sich die Basisfeuchten aus den im Getreidehandel herrschenden Usancen. Einzelnachweise Altes Maß oder Gewicht (Vereinigtes Königreich) Getreidemaß (Amerika) Vereinigte Staaten Angloamerikanische Volumeneinheit


text: Die British thermal unit ist eine Einheit der Energie. Ihr Einheitenzeichen ist Btu oder BTU, ihr Formelzeichen W. Die Btu gehört nicht zum internationalen Einheitensystem (SI), sondern zum Angloamerikanischen Maßsystem. Definition Ein BTU ist definiert als die Wärmeenergie , die benötigt wird, um ein britisches Pfund Wasser um 1 Grad Fahrenheit zu erwärmen. Aufgrund der temperaturabhängigen spezifischen Wärmekapazität ist diese Energie je nach Temperatur des Wassers unterschiedlich. Daher wurde eine spezifische Wärmekapazität von exakt festgelegt, was einer Temperatur von ca. 55 °F entspricht. Zusammen mit = 1 pound = 0,45359237 kg und = 1 °F = K ergibt sich: Die International (Steam) Table-Btu wurde daher mit 1055,05585262 Joule definiert. Die Definition einer Btu folgt dem gleichen Prinzip wie die Definition der Kalorie: nur die Masse des zu erwärmenden Wassers und die Temperaturdifferenz unterscheiden sich. Von Btu abgeleitet sind die Einheiten Quad (quadrillion British thermal units) und Therm. Anwendungen und weitere Umrechnungen Erdgas Der Erdgas-Verbrauch wird manchmal in MMBtu angegeben (million British thermal units; MM kommt von tausend tausend). 1 MMBtu entspricht 26,4 Kubikmeter Gas, basierend auf einem Energieinhalt von 40 MJ/m3 (11 kWh/m3). Ungefähre Wärmemengen für Strom und Wärmegehalt von Strom Ungefähre Wärmemengen für fossile Brennstoffe Wärmepumpen Bei der Spezifizierung von Wärmepumpen (speziell Klimaanlagen) wird bei Importgeräten oft die Kühlleistung in BTU pro Stunde (BTU/h) angegeben. Als Umrechnung ergibt sich: also ≈ 293 W. Weblinks Einzelnachweise Energieeinheit