Óxido de plomo(II)

El óxido de plomo(II) , también llamado monóxido de plomo , es un compuesto inorgánico con la fórmula molecular PbO₂ . Es insoluble en agua. ^[³^] Se presenta en dos polimorfos : litargirio, con estructura cristalina tetragonal , y masicot, con estructura cristalina ortorrómbica . Las aplicaciones modernas del PbO₂ se encuentran principalmente en vidrios industriales y cerámicas industriales a base de plomo , incluyendo componentes informáticos.

Tipos

El óxido de plomo existe en dos polimorfos :

Tetragonal rojo (α-PbO), obtenido a temperaturas inferiores a 486 °C (907 °F)
Ortorrómbico amarillo (β-PbO), obtenido a temperaturas superiores a 486 °C (907 °F)

Síntesis

El PbO se puede preparar calentando plomo metálico en aire a aproximadamente 600 °C (1100 °F) . A esta temperatura también es el producto final de la descomposición de otros óxidos de plomo en el aire: ^[⁴^]

{\ce {PbO2->[{293 °C}] Pb12O19 ->[{351 °C}] Pb12O17 ->[{375 °C}] Pb3O4 ->[{605 °C}] PbO}}

La descomposición térmica del nitrato de plomo(II) o del carbonato de plomo(II) también da como resultado la formación de PbO:

2 Pb(NO ₃ )₂ → 2 PbO + 4NO ₂ +O₂

PbCO₃ → PbO +CO₂

El PbO se produce a gran escala como producto intermedio en el refinado de minerales de plomo crudos para obtener plomo metálico. El mineral de plomo habitual es la galena ( sulfuro de plomo(II) ). A una temperatura de alrededor de 1000 °C (1800 °F) en el aire, el sulfuro se convierte en óxido: ^[⁵^]

2 PbS + 3 O ₂ → 2 PbO + 2 SO ₂

Desde plomo

El plomo se quema a alta temperatura. ^{[ 6 ]} Según el método del crisol de Barton, las gotas de plomo fundido refinado se oxidan bajo un flujo de aire forzado que las transporta al sistema de separación (por ejemplo, separadores ciclónicos ) para su posterior procesamiento. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{: 245} Los óxidos producidos por este método son principalmente una mezcla de α-PbO y β-PbO. La reacción global, que se lleva a cabo a 450 °C, es:

Pb + O₂ _→ 2 PbO

Utilizando un molino de bolas , las bolas de plomo se oxidan en un tambor giratorio refrigerado. La oxidación se logra mediante colisiones entre las bolas. Al igual que en el método de la olla de Barton, también se puede utilizar el suministro de aire y separadores. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{: 245}

Estructura

Según lo determinado por cristalografía de rayos X , ambos polimorfos, tetragonal y ortorrómbico, presentan un centro de plomo piramidal de cuatro coordenadas. En la forma tetragonal, los cuatro enlaces plomo-oxígeno tienen la misma longitud, pero en la ortorrómbica dos son más cortos y dos más largos. La naturaleza piramidal indica la presencia de un par de electrones solitarios estereoquímicamente activos . ^[⁸^] Cuando el PbO se presenta en una estructura reticular tetragonal, se denomina litargirio , y cuando el PbO tiene una estructura reticular ortorrómbica, se denomina masicot . ^[³^] El PbO puede transformarse de masicot a litargirio o viceversa mediante calentamiento y enfriamiento controlados. ^[⁹^] La forma tetragonal suele ser de color rojo o naranja, mientras que la ortorrómbica suele ser amarilla o naranja, pero el color no es un indicador muy fiable de la estructura. ^[¹⁰^] Las formas tetragonal y ortorrómbica del PbO se presentan de forma natural como minerales raros.

Estructura cristalina en forma de litargirio ^{[ 4 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}

Las coordenadas del Pb son piramidales cuadradas.
Coordenadas O distorsionadas tetraédricamente
Celda unitaria
celdas unitarias $de 3\times3\times3$
A lo largo del eje $a$
A lo largo del eje $c$

Reacciones

El PbO se reduce a plomo elemental cuando se calienta bajo monóxido de carbono a unos 1200 °C (2200 °F) :

PbO + CO → Pb + CO ₂

Las formas roja y amarilla de este material están relacionadas por un pequeño cambio en la entalpía :

PbO _(rojo) → PbO _(amarillo) Δ H = 1,6 kJ/mol

El PbO es anfótero , ^{[ 3 ]} lo que significa que reacciona tanto con ácidos como con bases. Con ácidos, forma sales de Pb2 ^+.a través de la intermediación de clústeres oxo como [Pb₆ O(OH)₆ ]⁴⁺. Con bases fuertes, el PbO se disuelve para formar sales de plumbita (también llamadas plumbato(II)): ^{[ 3 ]}^{[ 13 ]}

^PbO + H₂O + OH⁻→ [Pb(OH)₃ ]⁻

Aplicaciones

El PbO se utiliza ampliamente en la fabricación de vidrio. Dependiendo de la fórmula del vidrio, el efecto del PbO puede ser uno o más de los siguientes:

aumentando el índice de refracción ,
aumentando la dispersión (es decir , reduciendo el número de Abbe ),
disminuyendo la viscosidad ,
aumentando la resistividad eléctrica ,
aumentando la absorción de la radiación de rayos X.

Históricamente, el PbO se utilizó ampliamente en esmaltes cerámicos para cerámica doméstica. La cerámica técnica también utiliza PbO, incluyendo materiales ferroeléctricos y piezoeléctricos, empleados en capacitores, actuadores y dispositivos electroópticos. ^{[ 14 ]} Otras aplicaciones menos comunes incluyen la vulcanización del caucho y la producción de ciertos pigmentos y pinturas. ^{[ 15 ]} El PbO se utiliza en el vidrio del tubo de rayos catódicos para bloquear la emisión de rayos X , pero principalmente en el cuello y el embudo del tubo, ya que puede causar decoloración cuando se utiliza en la placa frontal. Se prefieren el óxido de estroncio y el óxido de bario para la placa frontal. ^{[ 16 ]}

El consumo de plomo, y por lo tanto el procesamiento de PbO, se correlaciona con el número de automóviles, porque el plomo sigue siendo el componente clave de las baterías de plomo-ácido para automóviles . ^{[ 17 ]}

Usos de nicho o en declive

Una mezcla de PbO con glicerina se endurece formando un cemento duro e impermeable que se ha utilizado para unir las superficies planas de vidrio de los acuarios y que también se usaba antiguamente para sellar paneles de vidrio en marcos de ventanas. Es un componente de las pinturas con plomo .

El PbO era una de las materias primas para los huevos centenarios , un tipo de huevo conservado chino , pero se ha ido sustituyendo gradualmente debido a problemas de salud. Si bien era una práctica poco ética en algunas pequeñas fábricas, se generalizó en China y obligó a muchos fabricantes honestos a etiquetar sus envases como "libres de plomo" después de que el escándalo se hiciera público en 2013.

En forma de litargirio tetragonal en polvo, se puede mezclar con aceite de linaza y hervir para crear un apresto resistente a la intemperie que se utiliza en el dorado . El litargirio le da al apresto un color rojo oscuro que hace que la lámina de oro parezca cálida y brillante, mientras que el aceite de linaza le proporciona adherencia y una superficie de unión plana y duradera.

El PbO se utiliza en ciertas reacciones de condensación en síntesis orgánica . ^{[ 18 ]}

El PbO es el fotoconductor de entrada en un tubo de cámara de vídeo llamado Plumbicon .

Problemas de salud

El óxido de plomo es tóxico e irritante para la piel, los ojos y las vías respiratorias. Afecta al tejido gingival, el sistema nervioso central, los riñones, la sangre y el sistema reproductivo. Puede bioacumularse en plantas y mamíferos. ^{[ 19 ]}

Referencias

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Enlaces externos

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ToxFAQs: Plomo Archivado el 4 de febrero de 2016 en Wayback Machine
Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja informativa sobre el plomo y sus compuestos
Elementos web PbO

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