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Óxido de plomo (II)

El óxido de plomo (II) , también llamado monóxido de plomo , es un compuesto inorgánico con la fórmula molecular Pb2O3 . El PbO se presenta en dos polimorfos : litargirio , que tiene una estructura cristalina tetragonal , y masicot, que tiene una estructura cristalina ortorrómbica . Las aplicaciones modernas del PbO se encuentran principalmente en el vidrio industrial a base de plomo y en la cerámica industrial, incluidos los componentes informáticos. Es un óxido anfótero . [3]

Tipos

El óxido de plomo existe en dos tipos:

Síntesis

El PbO se puede preparar calentando el plomo metálico en el 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]

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

2Pb  (NO2)
3
)
2
→ 2 PbO + 4  NO2+ O
2
PbCO
3
→ PbO + CO2

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

2PbS +  3O
2
→ 2PbO  + 2SO2

Del plomo

Hay dos métodos principales para producir monóxido de plomo, ambos similares a la combustión del plomo a alta temperatura: [6]

Método de olla Barton.
Las gotitas de plomo fundido refinadas se oxidan en un recipiente bajo un flujo de aire forzado que las lleva 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 general es:

2Pb + O2450 °C (842 °F)2PbO

Método del molino de bolas
Las bolas de plomo se oxidan en un tambor giratorio refrigerado. La oxidación se logra mediante colisiones de las bolas. Al igual que en el método de crisol Barton, también se puede utilizar el suministro de aire y separadores. [6] [7] : 245 

Estructura

Como se determinó mediante 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 solitario de electrones estereoquímicamente activo . [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 . El PbO puede cambiar 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 producen de forma natural como minerales raros.

Reacciones

El plomo metálico se obtiene reduciendo el PbO con monóxido de carbono a unos 1200 °C (2200 °F): [13]

PbO + CO → Pb + CO2

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 , lo que significa que reacciona tanto con ácidos como con bases. Con los ácidos forma sales de Pb2+
a través de la intermediación de grupos oxo como [Pb
6
OH)
6
]4+
Con bases fuertes, el PbO se disuelve para formar sales de plumbita (también llamadas plumbato(II)): [14]

PbO + H2O + OH
[Pb(OH)
3
]

Aplicaciones

El tipo de plomo en el vidrio de plomo es normalmente PbO, y el PbO se utiliza ampliamente en la fabricación de vidrio. Dependiendo del vidrio, el beneficio de usar PbO en el vidrio puede ser uno o más de los siguientes: aumentar el índice de refracción del vidrio, aumentar la dispersión (es decir, reducir el número de Abbe ) del vidrio, disminuir la viscosidad del vidrio, aumentar la resistividad eléctrica del vidrio y aumentar la capacidad del vidrio para absorber rayos X. Agregar PbO a la cerámica industrial (así como al vidrio) hace que los materiales sean más inertes magnética y eléctricamente (al aumentar su temperatura de Curie ) y a menudo se usa para este propósito. [15] Históricamente, el PbO también se usó ampliamente en esmaltes cerámicos para cerámica doméstica, y todavía se usa, pero ya no de manera extensiva. Otras aplicaciones menos dominantes incluyen la vulcanización de caucho y la producción de ciertos pigmentos y pinturas. [3] El PbO se utiliza en el vidrio de los tubos de rayos catódicos para bloquear la emisión de rayos X , pero principalmente en el cuello y el embudo del tubo, porque puede causar decoloración cuando se utiliza en la placa frontal. El óxido de estroncio y el óxido de bario son los preferidos 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 solidifica formando un cemento duro e impermeable que se ha utilizado para unir los lados y fondos de vidrio planos de los acuarios y también se utilizó en el pasado para sellar los paneles de vidrio de los marcos de las ventanas. Es un componente de las pinturas a base de plomo .

El PbO era una de las materias primas de los huevos centenarios , un tipo de huevo chino en conserva , pero se ha ido sustituyendo poco a poco debido a problemas de salud. Era una práctica poco escrupulosa en algunas pequeñas fábricas, pero se volvió desenfrenada en China y obligó a muchos fabricantes honestos a etiquetar sus cajas como "sin 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 luego hervir para crear un encolado resistente a la intemperie que se usa para dorar . El litargirio le daría al encolado un color rojo oscuro que haría que la hoja de oro se vea cálida y brillante, mientras que el aceite de linaza le daría adherencia y una superficie de unión plana y duradera.

El PbO se utiliza en ciertas reacciones de condensación en la síntesis orgánica . [18]

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

Problemas de salud

El óxido de plomo puede ser mortal si se ingiere o se inhala. Provoca irritación en la piel, los ojos y las vías respiratorias. Afecta el tejido de las encías, el sistema nervioso central, los riñones, la sangre y el sistema reproductivo. Puede bioacumularse en plantas y mamíferos. [19]

Referencias

  1. ^ Óxido de Blei(II) Merck
  2. ^ "Compuestos de plomo (como Pb)". Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  3. ^ ab Carr, Dodd S. (2005). "Compuestos de plomo". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a15_249. ISBN 978-3527306732.
  4. ^ ab Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . págs. 382–387. ISBN 978-0-08-037941-8.
  5. ^ Abdel-Rehim, AM (2006). "Análisis térmico y de difracción de rayos X de la galena egipcia". Revista de análisis térmico y calorimetría . 86 (2): 393–401. doi :10.1007/s10973-005-6785-6. S2CID  96393940.
  6. ^ abc Dix, JE (1987-02-01). "Una comparación de los procesos de crisol Barton y molino de bolas para producir óxido de plomo". Journal of Power Sources . 19 (2): 157–161. Bibcode :1987JPS....19..157D. doi :10.1016/0378-7753(87)80024-1. ISSN  0378-7753.
  7. ^ ab Pavlov, D. (2017). Baterías de plomo-ácido: ciencia y tecnología: un manual de tecnología de baterías de plomo-ácido y su influencia en el producto (2.ª ed.). Saint Louis. ISBN 978-0-444-59560-7.OCLC 978538577  .{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )
  8. ^ Wells, AF (1984), Química inorgánica estructural (5.ª ed.), Oxford: Clarendon Press, ISBN 0-19-855370-6[ página necesaria ]
  9. ^ Un ejemplo sencillo se da en Anil Kumar De (2007). "§9.2.6 Plomo (Pb): Monóxido de plomo PbO". Un libro de texto de química inorgánica . New Age International. pág. 383. ISBN 978-81-224-1384-7.Un ejemplo más complejo se encuentra en Turova, NY (2002). "§9.4 Germanium, tin, lead alkoxides". The Chemistry of Metal Alkoxides (La química de los alcóxidos metálicos) . Springer. pág. 115. ISBN. 978-0-7923-7521-0.
  10. ^ Rowe, David John (1983). La fabricación de plomo en Gran Bretaña: una historia. Croom Helm. pág. 16. ISBN 978-0-7099-2250-6.
  11. ^ Pirovano, Caroline; Islam, M. Saiful ; Vannier, Rose-Noëlle; Nowogrocki, Guy; Mairesse, Gaëtan (2001). "Modelado de las estructuras cristalinas de las fases de Aurivillius". Ion de estado sólido. 140 (1–2): 115–123. doi :10.1016/S0167-2738(01)00699-3.
  12. ^ "Entrada ICSD: 94333". Base de datos estructural de Cambridge : estructuras de acceso . Centro de datos cristalográficos de Cambridge . Consultado el 1 de junio de 2021 .
  13. ^ Procesamiento de clientes potenciales @ Universalium.academic.ru. Dirección alternativa: Procesamiento de clientes potenciales @ Enwiki.net.
  14. ^ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Química inorgánica , traducido por Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlín: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5[ página necesaria ]
  15. ^ Capítulo 9, "Compuestos de plomo", en el libro Materiales cerámicos y de vidrio: Estructura, propiedades y procesamiento, publicado por Springer, año 2008.
  16. ^ Compton, Kenneth (5 de diciembre de 2003). Rendimiento de imagen en pantallas CRT. SPIE Press. ISBN 9780819441447– a través de Google Books.
  17. ^ Sutherland, Charles A.; Milner, Edward F.; Kerby, Robert C.; Teindl, Herbert; Melin, Albert; Bolt, Hermann M. "Plomo". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a15_193.pub2. ISBN 978-3527306732.
  18. ^ Corson, BB (1936). "1,4-Difenilbutadieno". Síntesis orgánicas . 16 : 28; Volúmenes recopilados , vol. 2, pág. 229.
  19. ^ "Óxido de plomo (II)". Centro Internacional de Información sobre Seguridad y Salud en el Trabajo. Archivado desde el original el 2011-12-15 . Consultado el 2009-06-06 .

Enlaces externos