Thành viên:Thuyhung2112/nháp

Chì

Trang này viết về nguyên tố kim loại chì. Đối với chất liệu của lõi bút chì, xem Than chì.

Chì là một nguyên tố hóa học có ký hiệu là Pb (từ tiếng Latinh: plumbum) và số hiệu nguyên tử là 82. Nó là một kim loại nặng có khối lượng riêng lớn hầu hết vật liệu thông thường khác. Chì mềm, dễ uốn và có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp. Chì khi mới cắt có màu bạc pha chút xanh lam, và bị xỉn màu xám khi tiếp xúc với không khí. Chì có số hiệu nguyên tử cao nhất trong các nguyên tố ổn định, và ba trong số các đồng vị của nó là sản phẩm cuối cùng từ chuỗi phân rã hạt nhân chính của các nguyên tố nặng hơn.

Chì là một kim loại hậu chuyển tiếp hoạt động hóa học tương đối kém. Đặc trưng kim loại yếu của nó được thể hiện thông qua tính lưỡng tính; chì và các oxide của chì phản ứng với acid và base và thường tạo thành liên kết cộng hóa trị. Trong các hợp chất, chì thường có trạng thái oxy hóa +2 thay vì trạng thái +4 thường gặp ở các nguyên tố nhẹ hơn của nhóm carbon, ngoại trừ ở một số hợp chất hữu cơ. Giống như các nguyên tố nhẹ hơn trong nhóm, chì thường liên kết với chính nó; nó có thể tạo chuỗi, vành và cấu trúc đa diện.

Chì dễ được chiết tách từ quặng chứa nó; người tiền sử ở Tây Á đã biết đến nó. Galen, loại khoáng vật chính của chì, thường chứa thêm bạc; nguồn lợi to lớn của nó đã góp phần khởi động công cuộc khai thác và sử dụng chì ở La Mã cổ đại. Sản lượng chì bắt đầu sụt giảm sau khi đế chế La Mã sụp đổ và không thể đạt mức tương đương như cũ cho đến cuộc cách mạng công nghiệp. Năm 2017, sản lượng sản xuất chì trên toàn cầu ước tính khoảng hơn 10 triệu tấn, hơn một nửa trong đó là từ tái chế. Khối lượng riêng lớn, nhiệt độ nóng chảy thấp, độ dẻo cùng tính chống oxy hóa tương đối tốt góp phần làm cho chì trở nên hữu ích. Những đặc tính này, cùng với độ phổ biến và chi phí thấp đã khiến chì được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: xây dựng, làm đường ống, sản xuất pin, đạn, dây chì, hợp kim hàn, hợp kim thiếc, hợp kim dễ chảy, sơn chì, xăng pha chì, và che chắn bức xạ.

Cuối thế kỷ 19, độc tính của chì đã được công nhận, dẫn đến nó bị loại bỏ khỏi nhiều ứng dụng thực tế. Chì là một chất độc tích tụ trong các mô mềm và xương, đóng vai trò là chất độc thần kinh làm tổn thương hệ thần kinh và can thiệp vào hoạt động của các enzym sinh học. Nó đặc biệt nguy hại với trẻ em: ngay cả khi nồng độ máu kịp thời trở lại mức bình thường qua điều trị, các rối loạn thần kinh chẳng hạn như tổn thương não và vấn đề hành vi vẫn có thể xảy ra.

Tính chất vật lý

Nguyên tử

Nguyên tử chì có 82 electron, được sắp xếp thành cấu hình electron là [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p². Tổng năng lượng ion hóa thứ nhất và thứ hai—năng lượng cần thiết để loại bỏ hai electron phân lớp 6p—gần bằng với mức của thiếc, nguyên tố đứng ngay trên chì trong nhóm carbon. Đó là điều bất thường; năng lượng ion hóa thường sẽ giảm dần từ trên xuống dưới trong cùng một nhóm nguyên tố, do các electron ngoài cách xa hạt nhân nguyên tử hơn và được che chắn nhiều hơn bởi các orbital nhỏ hơn. Hiện tượng năng lượng ion hóa gần bằng nhau có nguyên nhân là do hiệu ứng co lanthanide—sự suy giảm bán kính nguyên tử từ lanthan (số nguyên tử 57) đến luteti (71), cùng với bán kính tương đối nhỏ của các nguyên tố đứng sau hafni (72), do sự che chắn hạt nhân kém của các electron phân lớp 4f trong các nguyên tố họ Lanthan. Tổng bốn năng lượng ion hóa đầu tiên của chì lớn hơn mức của thiếc, trái ngược với kết quả dự đoán theo các xu hướng tuần hoàn trong bảng tuần hoàn. Các hiệu ứng tương đối, với ảnh hưởng càng lớn khi nguyên tử càng nặng, góp một phần dẫn đến hiện tượng nói trên. Một trong số đó là hiệu ứng cặp trơ: các electron 6s của chì trở nên khó tham gia liên kết, dẫn đến năng lượng ion hóa tăng cao và làm khoảng cách giữa các nguyên tử gần nhất trong tinh thể chì lớn một cách bất thường.

Các nguyên tố đồng loại nhẹ hơn của chì tạo thành các dạng thù hình bền hoặc giả ổn định với cấu trúc khối kim cương có liên kết cộng hóa trị và phối trí tứ diện. Mức năng lượng của các orbital-s và -p bên ngoài là đủ gần để có thể trộn lẫn vào bốn orbital sp³ lai hóa. Tuy nhiên, trong chì, hiệu ứng cặp trơ làm gia tăng sự phân cách giữa các orbital-s và -p, và khoảng cách này không thể thắng được bởi năng lượng phát ra từ các liên kết bổ sung sau quá trình lai hóa. Hệ quả là thay vì có cấu trúc khối kim cương, chì tạo thành các liên kết kim loại mà trong đó, chỉ có các electron-p được giải tỏa và phân chia giữa các ion Pb²⁺. Kéo theo đó, chì có cấu trúc lập phương tâm mặt giống với hai kim loại hóa trị II có kích thước tương tự là calci và stronti.

Khối

Chì tinh khiết có màu bạc, sáng pha chút xanh lam. Nó bị mờ dần khi tiếp xúc với không khí ẩm và chuyển sang trạng thái xỉn màu, với sắc độ phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Các tính chất đặc trưng của chì bao gồm khối lượng riêng lớn, tính dễ uốn, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn tốt do thụ động hóa.

Cấu trúc lập phương tâm mặt xếp chặt cùng với nguyên tử khối lớn dẫn đến khối lượng riêng của chì là 11,34 g/cm³, cao hơn khối lượng riêng của các kim loại thường gặp khác như sắt (7,87 g/cm³), đồng (8,93 g/cm³) và kẽm (7,14 g/cm³). Tính chất này chính là nguồn gốc của thành ngữ tiếng Anh to go over like a lead balloon (nghĩa đen: đón nhận như một quả bóng bằng chì). Một số kim loại hiếm hơn có khối lượng riêng lớn hơn: wolfram và vàng đều ở mức 19,3 g/cm³, và osmi là kim loại có khối lượng riêng lớn nhất đã biết với 22,59 g/cm³, gần gấp đôi so với chì.

Chì là một kim loại rất mềm với độ cứng là 1,5 trên thang Mohs; nó có thể bị cào xước bằng móng tay. Nó rất dễ uốn và khá dẻo. Mô đun khối của chì—đại lượng đặc trưng cho tính dễ nén—là 45,8 GPa. Trong khi đó, con số này của chì là 75,2 GPa; đồng 137,8 GPa; và thép mềm 160–169 GPa. Độ bền kéo của chì, khoảng 12–17 MPa, ở mức thấp (con số này ở nhôm lớn gấp 6 lần, đồng 10 lần, và thép mềm 15 lần), nhưng có thể tăng lên khi thêm vào một lượng nhỏ đồng hoặc antimon.

Nhiệt độ nóng chảy của chì—327,5 °C (621,5 °F)—là rất thấp so với phần lớn kim loại khác. Nhiệt độ sôi của chì ở mức 1749 °C (3180 °F) là thấp nhất trong các nguyên tố nhóm carbon. Điện trở suất của chì ở 20 °C là 192 nanoohm-mét, lớn hơn khoảng trên dưới mười lần so với các kim loại công nghiệp khác (đồng 15,43 nΩ·m; vàng 20,51 nΩ·m; và nhôm 24,15 nΩ·m). Chì trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ dưới 7,19 K; đây là nhiệt độ tới hạn cao nhất trong các chất siêu dẫn loại I và cao thứ ba trong các nguyên tố siêu dẫn.

Đồng vị

Chì trong tự nhiên bao gồm bốn đồng vị bền với số khối 204, 206, 207 và 208, cùng với vết của năm đồng vị phóng xạ không bền khác. Số lượng đồng vị lớn của chì phù hợp với tính chất nó có số hiệu nguyên tử chẵn. Chì có số proton là một số ma thuật (82), mà tại đó mô hình vỏ hạt nhân dự đoán chính xác sự tồn tại của một hạt nhân nguyên tử đặc biệt ổn định. Chì-208 có 126 neutron, một con số ma thuật khác; đây có thể là lý do tại sao chì-208 là đồng vị cực kỳ ổn định.

Với số hiệu nguyên tử cao, chì là nguyên tố nặng nhất có các đồng vị tự nhiên đều là đồng vị bền; chì-208 là hạt nhân bền nặng nhất. Danh hiệu này trước đây do bismuth (nguyên tố số 83) nắm giữ cho đến khi một nghiên cứu năm 2003 xác nhận rằng hạt nhân nguyên thủy duy nhất của nó, bismuth-209, phân rã rất chậm. Theo lý thuyết, chì có thể phân rã alpha thành các đồng vị của thủy ngân và giải phóng năng lượng, nhưng hiện tượng này vẫn chưa được quan sát ở bất kỳ đồng vị nào. Chu kỳ bán rã của chúng được dự đoán là từ 10³⁵ đến 10¹⁸⁹ năm.

Ba trong số các đồng vị bền nói trên xuất hiện tại ba trong bốn chuỗi phân rã chính: chì-206, chì-207 và chì-208 lần lượt là sản phẩm phân rã cuối cùng của urani-238, urani-235 và thori-232. Ba chuỗi phân rã trên được gọi là chuỗi urani, chuỗi actini và chuỗi thori. Mật độ đồng vị của chúng trong một mẩu đá tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào sự tồn tại ba đồng vị mẹ của urani và thori nói trên. Chẳng hạn, độ phổ biến tương đối của chì-208 có thể ở mức từ 52% trong mẩu đá thường lên đến 90% ở đá quặng thori; vì lý do này, khối lượng nguyên tử chuẩn của chì chỉ được cho đến một chữ số sau dấu thập phân. Theo thời gian, tỷ lệ phổ biến của chì-206 và chì-207 so với chì-204 càng lớn, vì lượng đồng vị chì-206 và chì-207 ngày càng tăng do quá trình phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng hơn còn chì-204 thì không; việc nghiên cứu tỷ lệ chì-207/chì-204 so với tỷ lệ chì-206/chì-204 là cơ sở cho định tuổi chì–chì. Khi urani phân rã thành chì, mức tương đối của chúng sẽ thay đổi; việc nghiên cứu tỷ lệ urani-238/chì-206 so với tỷ lệ urani-235/chì-207 là cơ sở cho định tuổi urani–chì. Chì-207 thể hiện tính cộng hưởng từ hạt nhân, một tính chất được ứng dụng để nghiên cứu các hợp chất của nó trong dung dịch và ở dạng rắn, bao gồm trong cơ thể người.

Cùng với các đồng vị bền nêu trên, chiếm gần như toàn bộ lượng chì tồn tại trong tự nhiên, còn có một số ít đồng vị phóng xạ tồn tại với lượng vết. Một trong số đó là chì-210; mặc dù nó chỉ có chu kỳ bán rã 22,3 năm, một lượng nhỏ vẫn tồn tại trong tự nhiên do chì-210 được tạo ra từ một chuỗi phân rã dài bắt đầu từ urani-238 (vốn đã tồn tại trên Trái Đất trong hàng tỷ năm). Chì-211, -212 và -214 lần lượt xuất hiện trong chuỗi phân rã urani-235, thori-232 và urani-238, nên một lượng vết của cả ba đồng vị trên đều có trong tự nhiên. Một lượng vết nhỏ của chì-209 sinh ra từ quá trình phân rã cụm rất hiếm gặp của radi-223, một trong số các sản phẩm con của urani-235 tự nhiên. Chì-210 đặc biệt hữu ích trong việc xác định tuổi của mẩu vật bằng cách đo tỷ lệ của nó với chì-206 (cả hai đều có mặt trong cùng một chuỗi phân rã duy nhất).

Tính đến nay, đã có 43 đồng vị của chì được tổng hợp với số khối từ 178 đến 220. Chì-205 là đồng vị phóng xạ bền nhất với chu kỳ bán rã khoảng 1,5 × 10⁷ năm. Đồng vị bền thứ hai là chì-202 với chu kỳ bán rã khoảng 53.000 năm, dài hơn bất kỳ vết đồng vị phóng xạ tự nhiên nào khác.

Tính chất hóa học

Chì khối tiếp xúc với không khí ẩm để hình thành một lớp bảo vệ với nhiều thành phần khác nhau. Chì(II) carbonat là một thành phần thường gặp; muối sulfat hoặc chloride cũng có thể có trong môi trường đô thị hoặc hàng hải. Lớp này làm cho chì khối trở nên trơ về mặt hóa học trong không khí. Chì ở dạng bột mịn, giống như nhiều kim loại khác, có tính tự cháy, khi cháy có ngọn lửa màu trắng xanh.

Fluor phản ứng với chì ở nhiệt độ phòng tạo ra chì(II) fluoride. Phản ứng với chlor xảy ra tương tự nhưng cần đun nóng, vì lớp chloride sinh ra làm giảm khả năng phản ứng của các nguyên tố. Chì nóng chảy phản ứng với chalcogen sinh ra chì(II) chalcogenide.

Kim loại chì chống lại được acid sulfuric và acid phosphoric nhưng không chống lại được acid hydrochloric hoặc acid nitric; kết quả phản ứng phụ thuộc vào độ hòa tan và sự thụ động hóa sau đó của muối thu được. Các acid hữu cơ như acid acetic hòa tan chì trong môi trường có oxy. Chất kiềm đậm đặc cũng hòa tan được chì để tạo thành plumbit.

Hợp chất vô cơ

Chì có hai trạng thái oxy hóa chính: +4 và +2. Trạng thái hóa trị IV là chung cho các nguyên tố nhóm carbon. Trạng thái hóa trị II hiếm gặp với carbon và silic, thứ yếu với germani, quan trọng (nhưng không phổ biến) với thiếc, và là trạng thái quan trọng nhất trong hai trạng thái oxy hóa của chì. Nguyên nhân là do các hiệu ứng tương đối, cụ thể ở đây là hiệu ứng cặp trơ, tự biểu hiện khi có sự chênh lệch lớn về độ âm điện giữa chì và các anion oxide, halide hoặc nitride, dẫn đến chì mang điện tích dương riêng phần đáng kể. Kết quả là sự co lại của orbital 6s trong chì sẽ mạnh hơn orbital 6p, làm cho nó khá trơ trong các hợp chất ion. Ảnh hưởng của hiệu ứng cặp trơ ít hơn đối với những hợp chất mà trong đó chì tạo liên kết cộng hóa trị với nguyên tố có độ âm điện tương tự, chẳng hạn như carbon trong các hợp chất hữu cơ. Ở những hợp chất như vậy, các orbital 6s và 6p vẫn có kích thước gần bằng nhau và sự lai hóa sp³ vẫn thuận lợi về mặt năng lượng. Chì, giống như carbon, chủ yếu mang hóa trị IV trong các hợp chất này.

Có một sự chênh lệch tương đối lớn về độ âm điện của chì(II) ở mức 1,87 và chì(IV) ở mức 2,33. Sự khác biệt này đánh dấu việc đảo ngược xu hướng tăng dần độ ổn định của trạng thái oxy hóa +4 của các nguyên tố nhóm carbon từ trên xuống dưới; để so sánh, thiếc có giá trị độ âm điện là 1,80 ở trạng thái +2 và 1,96 ở trạng thái +4.

Chì(II)

Hợp chất chì(II) là nhóm hợp chất đặc trưng cho tính chất hóa học vô cơ của chì. Ngay cả những chất oxy hóa mạnh như fluor và chlor cũng phản ứng với chì để cho sản phẩm duy nhất PbF₂ và PbCl₂. Ion chì(II) thường không màu trong dung dịch. Không có bất kỳ hydroxide đơn giản nào tồn tại; trong dung dịch nước, ion chì(II) trải qua một loạt phản ứng thủy phân và ngưng tụ phụ thuộc vào pH, bao gồm Pb(OH)⁺ và sản phẩm thủy phân phổ biến nhất, [Pb₄(OH)₄]⁴⁺ (trong đó các ion hydroxyl đóng vai trò phối tử liên kết). Ion chì(II) không phải là chất khử như ion thiếc(II). Kỹ thuật nhận biết ion Pb²⁺ trong nước thường dựa trên sự kết tủa của chì(II) chloride bằng cách dùng acid hydrochloric loãng. Vì muối chloride ít tan trong nước nên trong dung dịch rất loãng, kết tủa chì(II) sulfide sẽ sinh ra bằng cách sục khí hydro sulfide qua dung dịch.

Chì monoxide có hai dạng đa hình, litharge α-PbO (đỏ) và massicot β-PbO (vàng), trong đó massicot chỉ đạt trạng thái bền ở nhiệt độ trên 488 °C. Đây là hợp chất vô cơ của chì được sử dụng phổ biến nhất. Không tồn tại chất chì(II) hydroxide; tăng pH của dung dịch muối chì(II) dẫn đến phản ứng thủy phân và ngưng tụ. Chì thường phản ứng với các chalcogen nặng hơn. Chì sulfide là một chất bán dẫn, một chất quang dẫn và là một chất dò phóng xạ hồng ngoại cực nhạy. Hai hợp chất chalcogenide khác, chì selenide và chì teluride, cũng là chất quang dẫn. Chúng khác thường ở chỗ có màu sắc nhạt dần khi đi từ trên xuống dưới trong nhóm chalcogen.

Nhóm hợp chất chì dihalide có tính chất được mô tả đầy đủ; chúng bao gồm chì diastatide và một số hợp chất halide phức tạp như PbFCl. Tính tương đối không tan của PbFCl là cơ sở hữu ích trong việc phân tích trọng lượng fluor. Chì difluoride là hợp chất dẫn điện ion rắn đầu tiên được phát hiện (năm 1834, bởi Michael Faraday). Các hợp chất dihalide khác bị phân hủy khi tiếp xúc với tia cực tím hoặc ánh sáng nhìn thấy được, đặc biệt là chì diiodide. Ngoài ra, còn có một số hợp chất chì(II) halogen giả đã biết như chì(II) cyanide, chì(II) cyanate và chì(II) thiocyanate. Chì(II) cũng tạo thành nhiều phức chất phối trí halide như [PbCl₄]^2–, [PbCl₆]^4–, và anion chuỗi [Pb₂Cl₉]_n^5n–.

Chì(II) sulfat không tan trong nước, tương tự như muối sulfat của các cation hóa trị II nặng khác. Chì(II) nitrat và chì(II) acetat rất dễ tan, và tính chất này được ứng dụng trong quá trình tổng hợp các hợp chất khác của chì.

Chì(IV)

Có một số ít hợp chất chì(IV) vô cơ đã biết. Chúng chỉ được tạo thành trong dung dịch có tính oxy hóa mạnh và không tồn tại ở điều kiện tiêu chuẩn. Chì(II) oxide tiếp tục bị oxy hóa để thu được oxide hỗn hợp Pb₃O₄. Nó có tên gọi là chì(II,IV) oxide, có công thức viết lại thành 2PbO·PbO₂, và là hợp chất hóa trị hỗn hợp của chì được biết đến nhiều nhất. Chì dioxide là một chất oxy hóa mạnh, có khả năng oxy hóa acid hydrochloric thành khí chlor. Đó là vì chất PbCl₄ sinh ra là chất không bền và tự phân hủy thành PbCl₂ và Cl₂. Tương tự như chì monoxide, chì dioxide có thể tạo thành anion plumbat. Chì disulfide và chì diselenide chỉ bền ở áp suất cao. Chì tetrafluoride, chất bột tinh thể màu vàng, là hợp chất bền nhưng kém bền hơn chì difluoride. Chì tetrachloride (chất lỏng dầu, màu vàng) bị phân hủy ở nhiệt độ phòng, chì tetrabromide cũng kém bền hơn, và sự tồn tại của chì tetraiodide vẫn còn đáng ngờ.

Các trạng thái oxy hóa khác

Một số hợp chất của chì tồn tại ở trạng thái oxy hóa không phải là +4 hoặc +2. Chì(III) có thể thu được dưới dạng trung gian giữa chì(II) và chì(IV), trong các phức chất cơ chì lớn hơn; đây là trạng thái oxy hóa không bền do cả ion chì(III) và các phức chất lớn hơn chứa nó đều là gốc tự do. Điều tương tự cũng xảy ra đối với chì(I), vốn có thể có trong các dạng gốc tự do như vậy.

Có một số oxide chì(II,IV) hỗn hợp đã biết. Khi PbO₂ được đun nóng trong không khí, nó trở thành Pb₁₂O₁₉ ở 293 °C, Pb₁₂O₁₇ ở 351 °C, Pb₃O₄ ở 374 °C, và cuối cùng là PbO ở 605 °C. Hợp chất sesquioxide Pb₂O₃ có thể thu được ở áp suất cao, cùng với một số pha phi thức khác. Nhiều chất trong số đó có cấu trúc gần giống với fluorit nhưng có một số nguyên tử oxy thay bằng lỗ trống: PbO được xem là có cấu trúc như vậy, với mọi lớp nguyên tử oxy xen kẽ đều không xuất hiện.

Trạng thái oxy hóa âm có thể tồn tại dưới dạng pha Zintl, hoặc là anion chì tự do như trong Ba₂Pb với chì trở thành chì(−IV), hoặc trong các ion hình vòng nhạy oxy hoặc ion cụm đa diện như ion Pb₅²⁻ hình lưỡng tháp tam giác với hai nguyên tử chì là chì(−I) và ba nguyên tử còn lại là chì(0). Trong các anion này, mỗi nguyên tử nằm ở một đỉnh đa diện và góp hai electron vào mỗi liên kết cộng hóa trị dọc theo một cạnh từ orbital lai hóa sp³ của chúng, còn hai electron còn lại là một cặp đơn độc bên ngoài. Chúng được tạo ra trong amonia lỏng thông qua phản ứng khử chì bằng natri.

Hợp chất hữu cơ

Chì có thể tạo chuỗi đa liên kết, một tính chất tương tự như các đồng đẳng nhẹ hơn trong nhóm carbon. Khả năng liên kết ngày càng giảm khi đi từ trên xuống dưới do năng lượng liên kết giảm dần. Năng lượng liên kết Pb–Pb nhỏ hơn gấp 3,5 lần so với mức của liên kết C–C. Với chính nó, chì có thể tạo liên kết kim loại–kim loại lên đến bậc ba. Với carbon, chì tạo ra các hợp chất cơ chì tương đồng với những hợp chất hữu cơ điển hình, nhưng kém bền hơn (do liên kết Pb–C tương đối yếu). Điều này làm cho hóa học cơ kim của chì có phạm vi hẹp hơn nhiều so với thiếc. Chì chủ yếu tạo thành hợp chất cơ chì(IV) ngay cả khi bắt đầu từ chất phản ứng chì(II) vô cơ; rất ít hợp chất cơ chì(II) tồn tại. Một số ngoại lệ với tính chất mô tả rõ ràng bao gồm Pb[CH(SiMe₃)₂]₂ và Pb(η⁵-C₅H₅)₂.

Hợp chất của chì có kết cấu tương tự với hợp chất hữu cơ đơn giản nhất, methan, là plumban. Plumban có thể thu được từ phản ứng giữa chì kim loại và hydro nguyên tử. Nó không bền về mặt nhiệt động lực học, đồng thời tính chất hóa học của nó vẫn chưa được xác định. Hai dẫn xuất đơn giản của nó, tetramethyl chì và tetraethyl chì, đều là hợp chất cơ chì được biết đến nhiều nhất. Những hợp chất này tương đối bền: tetraethyl chì chỉ bắt đầu bị phân hủy nếu đun nóng hoặc tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc tia cực tím. (Tetraphenyl chì bền nhiệt hơn, bị phân hủy ở 270 °C.) Với kim loại natri, chì dễ dàng tạo thành một hợp kim đẳng phân tử có khả năng phản ứng với haloalkan để sinh ra hợp chất cơ kim như tetraethyl chì. Bản chất oxy hóa của nhiều hợp chất cơ chì được khai thác một cách hữu ích: chì tetraacetat là một thuốc thử quan trọng trong quá trình oxy hóa để tổng hợp chất hữu cơ tại phòng thí nghiệm, và tetraethyl chì từng được sản xuất với sản lượng lớn hơn bất kỳ hợp chất cơ kim nào khác. Các hợp chất cơ chì khác kém bền hơn về mặt hóa học. Đối với nhiều hợp chất hữu cơ, hợp chất của chì với kết cấu tương tự không tồn tại.

Nguồn gốc và độ phổ biến

Vũ trụ

Độ phổ biến của chì trong Hệ Mặt Trời là 0,121 ppb (phần tỷ). Con số này lớn gấp 2,5 lần so với platin, 8 lần so với thủy ngân, và 17 lần so với vàng. Lượng chì có trong vũ trụ đang tăng chậm do phần lớn nguyên tử nặng hơn (tất cả đều không bền) phân rã từ từ thành chì. Độ phổ biến của chì trong Hệ Mặt Trời tính từ lúc hình thành cách đây 4,5 tỷ năm đã tăng thêm khoảng 0,75%. Bảng bên cho thấy chì, dù có số hiệu nguyên tử lớn, vẫn có mức phổ biến lớn hơn hầu hết các nguyên tố khác có số hiệu lớn hơn 40.

Chì nguyên thủy—gồm các đồng vị chì-204, chì-206, chì-207 và chì-208—chủ yếu được tạo ra do quá trình bắt neutron diễn ra lặp đi lặp lại trong các ngôi sao. Có hai hình thức bắt neutron chính là quá trình s và quá trình r.

Trong quá trình s (s là viết tắt của "slow" có nghĩa là "chậm"), các quá trình bắt neutron cách nhau nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ, cho phép các hạt nhân kém bền hơn trải qua quá trình phân rã beta. Một hạt nhân thali-203 bền có thể bắt một neutron và trở thành thali-204; hạt nhân này đi qua quá trình phân rã beta để trở thành hạt nhân bền chì-204; khi bắt thêm một neutron khác, nó trở thành chì-205, có chu kỳ bán rã khoảng 15 triệu năm. Những lần bắt neutron tiếp theo lần lượt tạo ra chì-206, chì-207 và chì-208. Tiếp đến, chì-208 bắt thêm một neutron nữa và trở thành chì-209, rồi nhanh chóng phân rã thành bismuth-209. Sau khi bắt thêm một neutron nữa, bismuth-209 trở thành bismuth-210, và hạt này phân rã beta thành poloni-210, trước khi poloni-210 phân rã alpha thành chì-206. Chu trình kết thúc tại chì-206, chì-207, chì-208 và bismuth-209.

Trong quá trình r (r là viết tắt của "rapid" có nghĩa là "nhanh"), các quá trình bắt neutron xảy ra nhanh hơn nhiều, trước khi hạt nhân có thể phân rã. Chúng xảy ra trong môi trường có mật độ neutron cao, chẳng hạn như siêu tân tinh hoặc từ sự va chạm và kết hợp của hai sao neutron. Thông lượng neutron ở đây có thể lên đến cỡ 10²² neutron trên một centimet vuông mỗi giây. Quá trình r không tạo ra lượng chì nhiều như quá trình s. Nó thường dừng lại một khi hạt nhân giàu neutron đã đạt đến 126 neutron. Tại thời điểm đó, các neutron đã được sắp xếp thành những lớp vỏ hoàn chỉnh trong hạt nhân nguyên tử, và hạt nhân này khó có thể chứa thêm được neutron về mặt năng lượng. Khi thông lượng neutron giảm xuống, những hạt nhân này phân rã beta thành các đồng vị bền của osmi, iridi và platin.

Trái Đất

Theo phân loại địa hóa Goldschmidt, chì thuộc nhóm nguyên tố ưa lưu huỳnh, tức thường được tìm thấy dưới dạng kết hợp với lưu huỳnh. Nó hiếm khi tồn tại dưới dạng kim loại thiên nhiên. Nhiều khoáng vật của chì tương đối nhẹ và, trong suốt chiều dài lịch sử Trái Đất, vẫn nằm yên trong lớp vỏ thay vì chìm sâu hơn vào bên trong hành tinh. Đây là lý do giải thích cho độ phổ biến tương đối cao của chì ở mức 14 ppm, đứng thứ 38 trong các nguyên tố trên vỏ Trái Đất.

Khoáng vật chính chứa chì là galen (PbS), chủ yếu tồn tại cùng với quặng kẽm. Phần lớn các khoáng vật khác có liên hệ với galen bằng cách này hay cách khác; boulangerit, Pb₅Sb₄S₁₁, là một sulfide hỗn hợp và là dẫn xuất của galen; anglesit, PbSO₄, là sản phẩm từ quá trình oxy hóa galen; và cerussit hay quặng chì trắng, PbCO₃, là sản phẩm phân hủy của galen. Arsenic, thiếc, antimon, bạc, vàng, đồng và bismuth là những tạp chất thường gặp trong quặng chì.

Tổng lượng tài nguyên chì trên toàn thế giới là hơn 2 tỷ tấn. Một số nước có trữ lượng khoáng sản lớn bao gồm Australia, Trung Quốc, Ireland, Mexico, Peru, Bồ Đào Nha, Nga và Hoa Kỳ. Tổng trữ lượng toàn cầu—lượng tài nguyên khả thi về mặt kinh tế để khai thác—đạt 88 triệu tấn vào năm 2016, trong đó Australia có 35 triệu tấn, Trung Quốc 17 triệu tấn, và Nga 6,4 triệu tấn.

Nồng độ nền quy chuẩn của chì không vượt quá 0,1 μg/m³ trong khí quyển; 100 mg/kg trong đất; và 5 μg/L trong nước ngọt và nước biển.