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Yoduro de plomo (II)

El yoduro de plomo (II) (o yoduro de plomo ) es un compuesto químico con la fórmula PbI
2A temperatura ambiente , es un sólido cristalino inodoro de color amarillo brillante , que se torna anaranjado y rojo cuando se calienta. [11] Anteriormente se llamaba yoduro plumoso .

El compuesto tiene actualmente unas pocas aplicaciones especializadas, como la fabricación de células solares , [12] detectores de rayos X y rayos gamma . [13] Su preparación es una demostración entretenida y popular en la educación química , para enseñar temas como reacciones de precipitación y estequiometría . [14] Se descompone por la luz a temperaturas superiores a 125 °C (257 °F), y este efecto se ha utilizado en un proceso fotográfico patentado. [4] [15]

El yoduro de plomo se utilizaba antiguamente como pigmento amarillo en algunas pinturas, con el nombre de amarillo yoduro . Sin embargo, ese uso se ha interrumpido en gran medida debido a su toxicidad y su escasa estabilidad. [16]

Preparación

PbI
2Se sintetiza comúnmente a través de una reacción de precipitación entre el yoduro de potasio KI y el nitrato de plomo (II) Pb ( NO
3) 2 en solución de agua:

Pb(NO3 ) 2 + 2KI → PbI2 + 2KNO3

Mientras que el nitrato de potasio KNO
3es soluble, el yoduro de plomo PbI
2es casi insoluble a temperatura ambiente y, por lo tanto, precipita . [17]

Se pueden utilizar en su lugar otros compuestos solubles que contengan plomo (II) y yoduro, por ejemplo, acetato de plomo (II) [12] y yoduro de sodio .

El compuesto también se puede sintetizar haciendo reaccionar vapor de yodo con plomo fundido entre 500 y 700 °C. [18]

Una fina película de PbI
2También se puede preparar depositando una película de sulfuro de plomo PbS y exponiéndola a vapor de yodo, mediante la reacción

PbS + I2 → PbI2 + S

Luego se lava el azufre con dimetilsulfóxido . [19]

Cristalización

El yoduro de plomo preparado a partir de soluciones frías generalmente consta de muchas plaquetas hexagonales pequeñas, lo que le da al precipitado amarillo una apariencia sedosa. Se pueden obtener cristales más grandes aprovechando el hecho de que la solubilidad del yoduro de plomo en agua (como las del cloruro de plomo y el bromuro de plomo ) aumenta drásticamente con la temperatura. El compuesto es incoloro cuando se disuelve en agua caliente, pero cristaliza al enfriarse en forma de copos delgados pero visiblemente más grandes de color amarillo brillante, que se depositan lentamente en el líquido, un efecto visual que a menudo se describe como "lluvia dorada". [20] Se pueden obtener cristales más grandes esterilizando en autoclave el PbI
2con agua bajo presión a 200 °C. [21]

Se pueden obtener cristales aún más grandes ralentizando la reacción habitual. Una solución sencilla consiste en sumergir dos vasos de precipitados que contienen los reactivos concentrados en un recipiente más grande con agua, teniendo cuidado de evitar las corrientes. A medida que las dos sustancias se difunden a través del agua y se encuentran, reaccionan lentamente y depositan el yoduro en el espacio entre los vasos de precipitados. [22]

Otro método similar consiste en hacer reaccionar las dos sustancias en un medio de gel , lo que ralentiza la difusión y ayuda a que el cristal crezca alejándose de las paredes del recipiente. Patel y Rao han utilizado este método para hacer crecer cristales de hasta 30 mm de diámetro y 2 mm de espesor. [23]

La reacción también se puede ralentizar separando los dos reactivos con una membrana permeable. Este método, con una membrana de celulosa , se utilizó en septiembre de 1988 para estudiar el crecimiento de PbI
2cristales en gravedad cero, en un experimento realizado en el transbordador espacial Discovery . [24]

PbI
2También se puede cristalizar a partir de polvo por sublimación a 390 °C, casi al vacío [25] o en una corriente de argón con algo de hidrógeno . [26]

Se pueden obtener cristales grandes de alta pureza mediante fusión por zonas o mediante la técnica de Bridgman-Stockbarger . [18] [25] Estos procesos pueden eliminar varias impurezas del PbI comercial.
2. [27]

Aplicaciones

El yoduro de plomo es un material precursor en la fabricación de células solares de perovskita de alta eficiencia . Normalmente, se utiliza una solución de PbI
2en un disolvente orgánico, como dimetilformamida o dimetilsulfóxido, se aplica sobre una capa de dióxido de titanio mediante recubrimiento por centrifugación . A continuación, la capa se trata con una solución de yoduro de metilamonio CH
3NUEVA HAMPSHIRE
3Yo lo recocí y lo convertí en la sal doble de yoduro de plomo y metilamonio CH
3NUEVA HAMPSHIRE
3PbI
3, con una estructura de perovskita . La reacción cambia el color de la película de amarillo a marrón claro. [12]

PbI
2También se utiliza como detector de fotones de alta energía para rayos gamma y rayos X, debido a su amplio intervalo de banda que garantiza un funcionamiento con bajo nivel de ruido. [4] [13] [25]

El yoduro de plomo se utilizaba antiguamente como pigmento de pintura bajo el nombre de "amarillo de yodo". Prosper Mérimée (1830) lo describió como "aún poco conocido en el comercio, es tan brillante como el oropimente o el cromato de plomo . Se cree que es más permanente; pero sólo el tiempo puede demostrar su pretensión de una cualidad tan esencial. Se prepara precipitando una solución de acetato o nitrato de plomo con yoduro de potasio: el nitrato produce un color amarillo más brillante". [16] Sin embargo, debido a la toxicidad e inestabilidad del compuesto, ya no se utiliza como tal. [16] Todavía se puede utilizar en el arte para broncear y en mosaicos de aspecto dorado . [4]

Estabilidad

Las técnicas comunes de caracterización de materiales , como la microscopía electrónica, pueden dañar las muestras de yoduro de plomo (II). [28] Las películas delgadas de yoduro de plomo (II) son inestables en el aire ambiente. [29] El oxígeno del aire ambiente oxida el yoduro en yodo elemental :

2PbI2 + O2 → 2PbO + 2I2 ↑

Toxicidad

El yoduro de plomo es muy tóxico para la salud humana. Su ingestión puede provocar muchas consecuencias agudas y crónicas características del envenenamiento por plomo . [30] Se ha descubierto que el yoduro de plomo es un carcinógeno en animales, lo que sugiere que lo mismo puede suceder en humanos. [31] El yoduro de plomo es un peligro por inhalación y se deben utilizar respiradores apropiados al manipular polvos de yoduro de plomo.

Estructura

La estructura del PbI
2, como se determina por difracción de rayos X en polvo , es principalmente un sistema hexagonal compacto con alternancia entre capas de átomos de plomo y átomos de yoduro, con enlaces principalmente iónicos. Se han observado interacciones de van der Waals débiles entre capas de plomo y yoduro. [13] Las formas de apilamiento más comunes son 2H y 4H. El polimorfo 4H es más común en muestras cultivadas a partir de la masa fundida, por precipitación o por sublimación, mientras que el polimorfo 2H generalmente se forma por síntesis sol-gel . [9] El sólido también puede adoptar una estructura romboédrica R6. [32]

  • El yoduro de plomo (II) precipita cuando se combinan soluciones de yoduro de potasio y nitrato de plomo (II)
    El yoduro de plomo (II) precipita cuando se combinan soluciones de yoduro de potasio y nitrato de plomo (II)
  • Experimento "lluvia dorada" donde se recristalizó yoduro de plomo (II) a partir de una solución caliente por enfriamiento, formando cristales de color amarillo dorado.
    Experimento "lluvia dorada" donde se recristalizó yoduro de plomo (II) a partir de una solución caliente por enfriamiento, formando cristales de color amarillo dorado.

Véase también

Referencias

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Fuentes citadas

Enlaces externos

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