Los compuestos de plomo existen con el plomo en dos estados de oxidación principales: +2 y +4. El primero es más común. Los compuestos inorgánicos de plomo (IV) suelen ser oxidantes fuertes o existen solo en soluciones muy ácidas. [1]
Química
Varias formas oxidadas de plomo se reducen fácilmente al metal. Un ejemplo es calentar PbO con agentes reductores orgánicos suaves como la glucosa. La mezcla de óxido y 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 ácidos sulfúrico o clorhídrico . Se disuelve en ácido nítrico con el desprendimiento de gas de óxido nítrico para formar Pb (NO 3 ) 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 correspondiente nitrito alcalino . 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 (PbCO 3 ) y carbonato básico ( Pb
3(OH)
2(CO
3)
2) sales de plomo. El sulfuro también se puede precipitar a partir de soluciones de 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 correspondiente sal de plumbita . [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 poderoso agente oxidante . El cloruro de este estado de oxidación se forma solo con dificultad y se descompone fácilmente en cloruro de plomo (II) y cloro gaseoso. Se desconoce la existencia del bromuro y yoduro de plomo (IV). [3] El dióxido de plomo se disuelve en soluciones de hidróxido alcalino para formar los correspondientes plumbatos . [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 plomo rojo ( Pb
3O
4), también conocido como minium .
El plomo forma fácilmente una aleación equimolar con sodio metálico que reacciona con haluros de alquilo para formar compuestos organometálicos de plomo como el plomo tetraetílico . [4]
Óxidos y sulfuros
Se conocen tres óxidos: PbO , Pb 3 O 4 (a veces llamado "minio") y PbO 2 . El primero tiene dos alótropos: α-PbO y β-PbO, ambos con estructura de capas y plomo tetracoordinado. El alótropo alfa es de color rojo y tiene una distancia Pb-O de 230 pm; el beta alótropo es de color amarillo y tiene la 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 los ácidos para formar sales y con los álcalis para dar plumbitos, [Pb (OH) 3 ] - o [Pb (OH) 4 ] 2− . [6]
El dióxido se puede preparar, por ejemplo, mediante halogenización de sales de plomo (II). El alótropo alfa es romboédrico y el alótropo beta es tetragonal . [6] Ambos alótropos son de color negro-marrón y siempre contienen algo de agua, que no se puede eliminar, ya que el calentamiento también provoca la descomposición (a PbO y Pb 3 O 4 ). El dióxido es un potente oxidante: puede oxidar los ácidos clorhídrico y sulfúrico. No reacciona con solución alcalina, pero reacciona 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. El sólido tiene la estructura similar al NaCl (cúbico simple), que mantiene hasta el punto de fusión, 1114 ° C (2037 ° F). Si el calentamiento ocurre en presencia de aire, los compuestos se descomponen 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 la clave para la separación del plomo de los elementos analíticos de los grupos I a III, estaño, arsénico y antimonio. Los compuestos se disuelven en ácidos nítrico y clorhídrico, 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 ↑
Haluros y otras sales
Calentar el carbonato de plomo con fluoruro de hidrógeno produce el hidrofluoruro, que se descompone en difluoruro cuando se funde. 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, un polvo cristalino amarillo, es inestable.
Otros dihaluros se reciben al calentar las sales de plomo (II) con los haluros de otros metales; Los dihaluros de plomo precipitan para dar cristales ortorrómbicos blancos (los diyoduros forman cristales hexagonales amarillos). También pueden obtenerse por reacción directa de elementos a una temperatura superior a los puntos de fusión de los dihaluros. Su solubilidad aumenta con la temperatura; agregar más haluros primero disminuye la solubilidad, pero luego aumenta debido a la complejación , siendo el número máximo de coordinación 6. La complejación depende del número de iones de haluro, el número atómico del metal alcalino, el haluro del cual se agrega, la temperatura y la fuerza iónica de la solución . [9] El tetracloruro se obtiene al disolver el dióxido en ácido clorhídrico; para evitar la descomposición exotérmica, se mantiene bajo ácido sulfúrico concentrado. El tetrabromuro puede que no, y el tetrayoduro definitivamente no existe. [10] También se ha preparado la diastatida. [11]
El metal no es atacado por ácidos sulfúrico o clorhídrico . Se disuelve en ácido nítrico con el desprendimiento de gas de óxido nítrico para formar Pb (NO 3 ) 2 disuelto . [8] Es un sólido bien soluble en agua; por tanto, es clave recibir los precipitados de haluro , sulfato , cromato , carbonato y carbonato básico de las sales de plomo Pb 3 (OH) 2 (CO 3 ) 2 . [3]
Complejos de cloruro
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/en/thumb/f/f1/Lead_complexes_in_chloride_media.png/300px-Lead_complexes_in_chloride_media.png)
El plomo (II) forma una serie de complejos con el cloruro , cuya formación altera la química de corrosión del plomo. Esto tenderá a limitar la solubilidad del plomo en medios salinos .
Pb 2+ + Cl - → PbCl + | K 1 = 12,59 |
PbCl + + Cl - → PbCl 2 | K 2 = 14,45 |
PbCl 2 + Cl - → PbCl 3 - | K 3 = 3,98 × 10 −1 |
PbCl 3 - + Cl - → PbCl 4 2− | K 4 = 8,92 × 10 −2 |
Organolead
Los compuestos más conocidos son los dos derivados más simples de plumbane : tetramethyllead (TML) y tetraethyllead (TEL); sin embargo, los homólogos de estos, así como el hexaetildilead (HEDL), son de menor estabilidad. Los derativos de tetraalquilo contienen plomo (IV); los enlaces Pb-C son covalentes. Por tanto, se parecen a los 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 plomo tetraetílico . [15] Las energías de enlace Pb-C en TML y TEL son sólo 167 y 145 kJ / mol; así, los compuestos se descomponen al calentarlos, y los primeros signos de composición de TEL se observan a 100 ° C (210 ° F). La pirólisis produce radicales elementales de plomo y alquilo; su interacción provoca la síntesis de HEDL. [14] También se descomponen con la luz solar o ultravioleta. [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. [dieciséis]
Diagramas de fase de solubilidades
El sulfato de plomo (II) es poco soluble, como puede verse en el siguiente diagrama que muestra la adición de SO 4 2− a una solución que contiene 0,1 M de Pb 2+ . El pH de la solución es 4.5, como anteriormente, la concentración de Pb 2+ nunca puede alcanzar 0.1 M debido a la formación de Pb (OH) 2 . Observe que la solubilidad de Pb 2+ cae 10,000 veces cuando el SO 4 2− alcanza 0.1 M.
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Gráfico que muestra la concentración acuosa de Pb 2+ disuelto en función del SO 4 2− [12] | Diagrama de plomo en medios sulfatos [12] |
La adición de cloruro puede reducir la solubilidad del plomo, aunque en medios ricos en cloruro (como el agua regia ) el plomo puede volverse soluble nuevamente como complejos de cloro aniónicos.
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Diagrama que muestra la solubilidad del plomo en medios de cloruro. Las concentraciones de plomo se representan en función del cloruro total presente. [12] | Diagrama de Pourbaix para el plomo en medios de cloruro (0,1 M) [12] |
Referencias
- ^ Polyanskiy 1986 , págs. 14-15.
- ↑ a b c d Pauling, Linus (1947). Química general . WH Freeman. ISBN 978-0-486-65622-9.
- ^ a b c Brady, James E .; Holum, John R. (1996). Química descriptiva de los elementos . John Wiley e hijos. ISBN 978-0-471-13557-9.
- ^ Windholz, Martha (1976). Merck Index of Chemicals and Drugs, 9a ed., Monografía 8393 . Merck. ISBN 978-0-911910-26-1.
- ^ Polyanskiy 1986 , p. 21.
- ↑ a b c Polyanskiy 1986 , p. 22.
- ↑ a b Polyanskiy , 1986 , p. 28.
- ↑ a b Polyanskiy , 1986 , p. 32.
- ^ Polyanskiy 1986 , p. 33.
- ^ Polyanskiy 1986 , p. 34.
- ^ Zuckerman, JJ; Hagen, AP (1989). Reacciones y métodos inorgánicos, formación de enlaces a halógenos . John Wiley e hijos . pag. 426. ISBN 978-0-471-18656-4.
- ^ a b c d e Puigdomenech, Ignasi (2004). Software de trazado y base de datos de equilibrio químico Hydra / Medusa . KTH Real Instituto de Tecnología. Archivado desde el original el 29 de septiembre de 2007.
- ^ Ward, CH; Hlousek, Douglas A .; Phillips, Thomas A .; Lowe, Donald F. (2000). Remediación de bermas de impacto del campo de tiro . Prensa CRC. ISBN 1566704626.
- ↑ a b Polyanskiy , 1986 , p. 43.
- ^ Windholz, Martha (1976). Merck Index of Chemicals and Drugs, 9a ed., Monografía 8393 . Merck. ISBN 0-911910-26-3.
- ↑ a b Polyanskiy , 1986 , p. 44.
Bibliografía
Polyanskiy, NG (1986). Fillipova, N. A (ed.).Аналитическая химия элементов: Свинец[ Química analítica de los elementos: plomo ] (en ruso). Nauka .