Los compuestos de plomo existen 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 solo existen en soluciones muy ácidas. [1]
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Varias formas oxidadas de plomo se reducen fácilmente a 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]
El plomo metálico es atacado (oxidado) sólo 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 la evolución de gas de óxido nítrico para formar Pb(NO 3 ) 2 disuelto .
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 . El PbO es representativo del estado de oxidación +2 del plomo. Es soluble en ácidos nítrico y acético , a partir de cuyas soluciones es posible precipitar haluro , sulfato , cromato , carbonato (PbCO3 ) y carbonato básico ( PbCO3) .
3(OH)
2(CO
3)
2) sales de plomo. El sulfuro también puede precipitarse 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 sal de plumbita correspondiente . [2]
La cloración de soluciones de plumbita provoca la formación del estado de oxidación +4 del plomo.
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 gas cloro. No se sabe que existan bromuro y yoduro de plomo (IV). [3] El dióxido de plomo se disuelve en soluciones de hidróxido alcalino para formar los correspondientes plumbatos . [2]
El plomo también tiene un óxido con estados de oxidación mixtos +2 y +4, el plomo rojo ( Pb
3Oh
4), también conocido como minio .
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]
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 en capas y plomo tetracoordinado. El alótropo alfa es de color rojo y tiene la distancia Pb–O de 230 pm; el alótropo beta 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 ácidos para formar sales, y con álcalis para dar plumbitas, [Pb(OH) 3 ] − o [Pb(OH) 4 ] 2− . [6]
El dióxido puede prepararse, por ejemplo, mediante halogenación 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 causa descomposición (a PbO y Pb 3 O 4 ). El dióxido es un oxidante potente: 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 una estructura similar a la del NaCl (cúbica simple), que mantiene hasta el punto de fusión, 1114 °C (2037 °F). Si el calentamiento se produce en presencia de aire, los compuestos se descomponen para dar lugar al monóxido y al sulfato. [7] Los compuestos son casi insolubles en agua, ácidos débiles y la solución (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 lugar a azufre elemental y sulfuro de hidrógeno, respectivamente. [7] El calentamiento de mezclas del monóxido y el sulfuro forma el metal. [2]
Al calentar el carbonato de plomo con fluoruro de hidrógeno se obtiene el fluorhidrato, 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 inestable catión PbF + ). [8] El tetrafluoruro, un polvo cristalino amarillo, es inestable.
Otros dihaluros se obtienen al calentar sales de plomo (II) con los haluros de otros metales; los dihaluros de plomo precipitan para dar cristales ortorrómbicos blancos (el diyoduro forma cristales hexagonales amarillos). También se pueden obtener por reacción directa de elementos a temperaturas que exceden 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 complexación , con un número de coordinación máximo de 6. La complexación depende de los números 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 no existir, y el tetrayoduro definitivamente no existe. [10] También se ha preparado el diastaturo. [11]
El metal no es atacado por los ácidos sulfúrico o clorhídrico . Se disuelve en ácido nítrico con la evolución de gas de óxido nítrico para formar Pb(NO 3 ) 2 disuelto . [8] Es un sólido muy soluble en agua; por lo tanto, es clave para recibir los precipitados de sales de haluro , sulfato , cromato , carbonato y carbonato básico Pb 3 (OH) 2 (CO 3 ) 2 de plomo. [3]
El plomo (II) forma una serie de complejos con el cloruro , cuya formación altera la química de corrosión del plomo, lo que tiende a limitar la solubilidad del plomo en medios salinos .
Los compuestos más conocidos son los dos derivados más simples del plumbano : el tetrametilplomo (TML) y el tetraetiloplomo (TEL); sin embargo, los homólogos de estos, así como el hexaetilodiplomo (HEDL), son de menor estabilidad. Los derivados tetraalquilo contienen plomo (IV); los enlaces Pb–C son covalentes. Por lo 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 tetraetilo de plomo . [15] Las energías de enlace Pb–C en TML y TEL son solo 167 y 145 kJ/mol; los compuestos se descomponen al calentarse, y los primeros signos de composición TEL se ven a 100 °C (210 °F). La pirólisis produce plomo elemental y radicales alquilo; su interreacción causa la síntesis de HEDL. [14] También se descomponen con la luz solar o la luz 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. [16]
El sulfato de plomo (II) es poco soluble, como se puede ver en el siguiente diagrama que muestra la adición de SO2−
4a una solución que contiene 0,1 M de Pb 2+ . El pH de la solución es 4,5, ya que por encima de ese valor, la concentración de Pb 2+ nunca puede alcanzar 0,1 M debido a la formación de Pb(OH) 2 . Observe que la solubilidad del Pb 2+ disminuye 10 000 veces a medida que se forma SO2−
4alcanza 0,1 M.
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 en forma de complejos de cloro aniónicos.