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compuestos de plomo

Plomo deslustrado (izquierda) y plomo brillante (derecha) Los compuestos de plomo existen con el plomo en dos estados de oxidación principales: +2 y +4. El primero es el más com...

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Plomo deslustrado (izquierda) y plomo brillante (derecha)

Los compuestos de plomo existen con el plomo en dos estados de oxidación principales: +2 y +4. El primero es el más común. Los compuestos inorgánicos de plomo(IV) suelen ser oxidantes fuertes o existen solo en soluciones altamente ácidas. [ 1 ]

α-PbO rojo y β-PbO amarillo
El óxido de valencia mixta Pb 3 O 4
El PbO2 negro es un oxidante fuerte.

Química

Diversas formas oxidadas de plomo se reducen fácilmente al metal. Un ejemplo es calentar PbO con agentes reductores orgánicos suaves como la glucosa. La mezcla del óxido y el sulfuro calentados juntos también formará el metal. [ 2 ]

2 PbO + PbS → 3 Pb + SO 2

El plomo metálico es atacado (oxidado) solo superficialmente por el aire, formando una fina capa de óxido de plomo que lo protege de una mayor oxidación. El metal no es atacado por los ácidos sulfúrico o clorhídrico . Se disuelve en ácido nítrico con desprendimiento de óxido nítrico gaseoso para formar Pb( NO₃ ) ₂ disuelto .

3 Pb + 8 H + + 8 NO − 3 → 3 Pb 2+ + 6 NO − 3 + 2 NO + 4 H 2 O

Cuando se calienta con nitratos de metales alcalinos, el plomo metálico se oxida para formar PbO (también conocido como litargirio ), dejando el nitrito alcalino correspondiente . El PbO es representativo del estado de oxidación +2 del plomo. Es soluble en ácidos nítrico y acético , de cuyas soluciones es posible precipitar haluro , sulfato , cromato , carbonato (PbCO₃ ) y carbonato básico ( Pb3 (OH)2 (CO3 )2 )sales de plomo. Elsulfurotambién puede precipitarse a partir dede acetato. Todas estas sales son poco solubles en agua. Entre los haluros, el yoduro es menos soluble que el bromuro, que, a su vez, es menos soluble que el cloruro. [ 3 ]

El óxido de plomo(II) también es soluble en soluciones de hidróxido alcalino para formar la sal de plumbita correspondiente . [ 2 ]

PbO + 2 OH − + H 2 O → Pb(OH) 2− 4

La cloración de las soluciones de plumbita provoca la formación del estado de oxidación +4 del plomo.

Pb(OH) 2− 4 + Cl 2 → PbO 2 + 2 Cl − + 2 H 2 O

El dióxido de plomo es representativo del estado de oxidación +4 y es un potente agente oxidante . El cloruro de este estado de oxidación se forma con dificultad y se descompone fácilmente en cloruro de plomo(II) y cloro gaseoso. No se conoce la existencia del bromuro ni del yoduro de plomo(IV). [ 3 ] El dióxido de plomo se disuelve en soluciones de hidróxido alcalino para formar los plumbatos correspondientes . [ 2 ]

PbO 2 + 2 OH − + 2 H 2 O → Pb(OH) 2− 6

El plomo también tiene un óxido con estados de oxidación mixtos +2 y +4, el minio ( Pb3 O4 ), también conocido comominio.

El plomo forma fácilmente una aleación equimolar con sodio metálico que reacciona con haluros de alquilo para formar compuestos organometálicos de plomo como el tetraetilo de plomo . [ 4 ]

Óxidos y sulfuros

Se conocen tres óxidos: PbO , Pb₃O₄ ( a veces llamado " minio " ) y PbO₂ . El primero tiene dos alótropos: α-PbO y β-PbO, ambos con estructura laminar y plomo tetracoordinado. El alótropo alfa es de color rojo y tiene una distancia Pb–O de 230 pm  ; el alótropo beta es de color amarillo y tiene una distancia Pb–O de 221 y 249  pm (debido a la asimetría). [ 5 ] Gracias a la similitud, ambos alótropos pueden existir en condiciones estándar (beta con pequeñas impurezas (10⁻⁵ relativas ), como Si, Ge, Mo, etc.). El PbO reacciona con ácidos para formar sales y con álcalis para dar plumbitos, [Pb(OH) ₃ ] ⁻ o [Pb(OH) ₄ ] ²⁻ . [ 6 ]

El dióxido se puede preparar, por ejemplo, mediante la halogenación de sales de plomo(II). El alótropo alfa es romboédrico y el alótropo beta es tetragonal . [ 6 ] Ambos alótropos son de color marrón oscuro y siempre contienen agua, la cual no se puede eliminar, ya que el calentamiento también provoca su descomposición (en PbO y Pb₃O₄ ) . El dióxido es un potente oxidante: puede oxidar los ácidos clorhídrico y sulfúrico . No reacciona con soluciones alcalinas, pero sí con álcalis sólidos para dar hidroxiplumbatos, o con óxidos básicos para dar plumbatos. [ 6 ]

La reacción del plomo con azufre o sulfuro de hidrógeno produce sulfuro de plomo (PbS). El sólido tiene una estructura similar a la del NaCl (cúbica simple), que conserva hasta el punto de fusión, 1114  °C (2037  °F). Si se calienta en presencia de aire, el PbS se descompone para dar monóxido y sulfato. [ 7 ] Los compuestos son casi insolubles en agua, ácidos débiles y la solución de (NH 4 ) 2 S/(NH 4 ) 2 S 2 es clave para la separación del plomo de los elementos de los grupos analíticos I a III, estaño, arsénico y antimonio. El PbS se disuelve en ácido nítrico e hidrocloruro, para dar azufre elemental y sulfuro de hidrógeno, respectivamente. [ 7 ] El calentamiento de mezclas de monóxido y sulfuro forma el metal. [ 2 ]

2 PbO + PbS → 3 Pb + SO 2 ↑

Halogenuros y otras sales

Calentar carbonato de plomo con fluoruro de hidrógeno produce hidrofluoruro, que se descompone en difluoruro al fundirse. Este polvo cristalino blanco es más soluble que el diyoduro , pero menos que el dibromuro y el dicloruro . No existen fluoruros de plomo coordinados (excepto el catión inestable PbF + ). [ 8 ] El tetrafluoruro de plomo , un polvo cristalino amarillo, es inestable.

Otros dihaluros se obtienen calentando sales de plomo(II) con haluros de otros metales; los dihaluros de plomo precipitan dando cristales ortorrómbicos blancos (el diyoduro forma cristales hexagonales amarillos). También se pueden obtener por reacción directa de elementos a temperaturas superiores a los puntos de fusión de los dihaluros. Su solubilidad aumenta con la temperatura; al añadir más haluros, la solubilidad disminuye inicialmente, pero luego aumenta debido a la complejación , siendo el número de coordinación máximo 6. La complejación depende del número de iones haluro, del número atómico del metal alcalino cuyo haluro se añade, de la temperatura y de la fuerza iónica de la disolución. [ 9 ] El tetracloruro de plomo se obtiene disolviendo el dióxido en ácido clorhídrico; para evitar la descomposición exotérmica, se mantiene bajo ácido sulfúrico concentrado. El tetrabromuro puede no existir, y el tetrayoduro definitivamente no existe. [ 10 ] También se ha preparado el distaturo. [ 11 ]

El metal no es atacado por los ácidos sulfúrico o clorhídrico . Se disuelve en ácido nítrico con desprendimiento de óxido nítrico gaseoso para formar Pb(NO₃ ) ₂ disuelto . [ 8 ] Es un sólido bien soluble en agua; por lo tanto, es clave para recibir los precipitados de sales de haluro , sulfato , cromato , carbonato y carbonato básico Pb₃ ( OH) ₂ (CO₃ ) ₂ de plomo. [ 3 ]

complejos de cloruro

Diagrama que muestra las formas del plomo en medios de cloruro. [ 12 ]

El plomo(II) forma una serie de complejos con el cloruro , cuya formación altera la química de corrosión del plomo. Esto tiende a limitar la solubilidad del plomo en medios salinos .

Organopolilea

Los compuestos más conocidos son los dos derivados de plumbano más simples: tetrametilplomo (TML) y tetraetiplomo (TEL); sin embargo, sus homólogos, así como el hexaetildilomo (HEDL), presentan menor estabilidad. Los derivados tetraalquílicos contienen plomo(IV); los enlaces Pb–C son covalentes. Por lo tanto, se asemejan a compuestos orgánicos típicos. [ 14 ]

El plomo forma fácilmente una aleación equimolar con sodio metálico que reacciona con haluros de alquilo para formar compuestos organometálicos de plomo como el tetraetilo de plomo. [ 15 ] Las energías de enlace Pb–C en TML y TEL son solo 167 y 145  kJ/mol; por lo tanto, los compuestos se descomponen al calentarse, observándose los primeros signos de descomposición de TEL a 100  °C (210  °F). La pirólisis produce plomo elemental y radicales alquilo; su interacción causa la síntesis de HEDL. [ 14 ] También se descomponen con la luz solar o la luz UV. [ 16 ] En presencia de cloro, los alquilos comienzan a ser reemplazados por cloruros; el R 2 PbCl 2 en presencia de HCl (un subproducto de la reacción anterior) conduce a la mineralización completa para dar PbCl 2 . La reacción con bromo sigue el mismo principio. [ 16 ]

Diagramas de fases de solubilidad

El sulfato de plomo(II) es poco soluble, como se puede observar en el siguiente diagrama que muestra la adición de SO₄²⁻ a una solución que contiene 0,1  M de Pb²⁺ . El pH de la solución es 4,5, ya que por encima de este valor, la concentración de Pb²⁺ nunca puede alcanzar 0,1  M debido a la formación de Pb(OH) ₂ . Obsérvese que la solubilidad del Pb²⁺ disminuye 10 000 veces cuando la concentración de SO₄²⁻ alcanza 0,1  M.

La adición de cloruro puede disminuir la solubilidad del plomo, aunque en medios ricos en cloruro (como el agua regia ) el plomo puede volver a ser soluble como complejos de cloro aniónicos.

Referencias

  1. ^ Polyanskiy 1986 , págs. 14-15.
  2. 1 2 3 4 Pauling, Linus (1947). Química general . WH Freeman. ISBN 978-0-486-65622-9.{{cite book}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda )
  3. 1 2 3 Brady, James E.; Holum, John R. (1996). Química descriptiva de los elementos . John Wiley and Sons. ISBN 978-0-471-13557-9.
  4. ↑ Windholz, Martha (1976). Merck Index of Chemicals and Drugs, 9.ª ed., monografía 8393. Merck. ISBN 978-0-911910-26-1.
  5. ↑ Polyanskiy 1986 , pág. 21.
  6. ^ Polyanskiy 1986 , pág. 22.
  7. 1 2 Polyanskiy 1986 , pág. 28.
  8. 1 2 Polyanskiy 1986 , pág. 32.
  9. ↑ Polyanskiy 1986 , pág. 33.
  10. ↑ Polyanskiy 1986 , pág. 34.
  11. ↑ Zuckerman, JJ; Hagen, AP (1989). Reacciones y métodos inorgánicos: la formación de enlaces con halógenos . John Wiley & Sons . pág. 426. ISBN  978-0-471-18656-4.
  12. 1 2 3 4 5 Puigdomenech, Ignasi (2004). Base de datos y software de representación gráfica del equilibrio químico de Hydra/Medusa . KTH Royal Institute of Technology. Archivado del original el 29 de septiembre de 2007.
  13. ↑ Ward, CH; Hlousek, Douglas A.; Phillips, Thomas A.; Lowe, Donald F. (2000). Remediación de terraplenes de impacto en campos de tiro . CRC Press. ISBN 1566704626.
  14. 1 2 Polyanskiy 1986 , pág. 43.
  15. ↑ Windholz, Martha (1976). Merck Index of Chemicals and Drugs, 9.ª ed., monografía 8393. Merck. ISBN 0-911910-26-3.
  16. 1 2 Polyanskiy 1986 , pág. 44.

Bibliografía

  • Polyanskiy, NG (1986). Fillipova, NA (ed.). Аналитическая химия элементов: Свинец[ Química analítica de los elementos: Plomo ] (en ruso). Nauka .

Véase también