Plomo

1. Resumen
2. Generalidades
3. Minerales
4. Yacimientos
5. Reacciones
   químicas
7. Usos
8. Aleaciones
9. Obtención
10. Refinación
11. Envenenamiento con
    plomo
12. Bibliografía

RESUMEN:
Generalidades. Minerales
(Galena, Anglesita, Piro morfita). Clasificación de los
principales yacimientos del mundo. Reacciones
químicas del plomo. Análisis (determinaciones de Plomo). Usos.
Aleaciones de
plomo. Propiedades mecánicas del plomo y sus aleaciones.
Métodos de
obtención (método de
reducción tostadora, tostación ,fusión,
horno de cuba).
Refinación del Plomo. Envenenamiento con Plomo

GENERALIDADES:

El plomo, Pb, número atómico 82, peso
atómico 207,21 está en el grupo cuatro
de la tabla
periódica y el subgrupo que contiene el germanio y
estaño. Su número usual de valencia es 2, pero
también muestra la
valencia 4, sobre todo en compuestos
orgánicos, que suelen ser bastante estables. Los
cuatro isótopos naturales son, por orden decreciente de
abundancia, 208, 206, 207 y 204. Cristaliza en el sistema
cúbico en forma de cara centrada. Está presente en
la corteza terrestre.

Es un metal gris azulado, blando y pesado, se corta
fácilmente con un cuchillo. Se lamina y estira por
extrusión, pero pequeñas cantidades de
arsénico, antimonio, cobre y
metales
alcalino térreos aumentan su dureza. Su resistencia a la
corrosión atmosférica, y al ataque
de los ácidos
hace que sea muy útil.

MINERALES:

Las principales menas de plomo son la galena, PbS,
que contiene 86,4 % de Plomo y la cerusita, PbCO3 ,
que contiene 77,5 % de Plomo. La anglesita es el sulfato de
plomo, PbSO4 y la piro morfita que es un clorofosfato
de plomo, 9 PbO.3 P2O5.PbCl2. La
galena es el más importante de los minerales de
plomo, la cerusita se forma por la oxidación superficial
de la galena.

YACIMIENTOS:

El plomo y el zinc están asociados en
yacimientos minerales, a veces íntimamente mezclados y
otras veces lo bastante separados como para que puedan extraerse
minerales en los que predominan uno de los metales, aunque
raramente está exento del otro. Su distribución geológica y
geográfica es casi idéntica.

Los tipos importantes de yacimientos son los
siguientes:

1) Yacimientos formados a poca profundidad en
rocas
sedimentarias sin ninguna relación aparente en rocas
ígneas. Se presentan en forma de estratos tubulares de
sustitución, generalmente en calizas y dolomitas. Los
minerales de éste tipo suelen contener galena, esfalerita
y piritas. Pocas veces contienen oro, plata o cobre en grado
apreciable. Éstos yacimientos están distribuidos
por todo el mundo, hay extensos y de importancia comercial.
Algunos ejemplos son, yacimientos del Valle del Mississippi,
Silesia y Marruecos.

2) Yacimientos someros o de profundidad media,
genéticamente asociados con rocas ígneas,
caracterizados por minerales complejos:

• Yacimientos filonianos formados cerca de la
  superficie. Se encuentran en San Juan y Lake City, en
  Colorado, los yacimientos de Schemnitz, en Hungría,
  los de Mapimí, los de la Santa Eulalia, en México, y los de Insbach y Freiberg, en
  Alemania.
• Filones de relleno a temperatura y presión intermedias. Por ejemplo, Coeur
  d´Alene, en Idaho.
• Reemplazos de rocas ígneas
  piríticas diseminados. Por ejemplo, Bawdwin, en
  Birmania y Ridder, en Siberia.
• Reemplazos de plata-plomo en calizas. Por
  ejemplo, Leadville, en Colorado, Park City, en Utah y Sierra
  Mojada, en México.

3) Filones originados a temperatura y
presión
elevada en rocas ígneas o genéticamente asociadas a
ellas. Los minerales son la blenda ( ZnS ), galena, pirita, la
pirrotita, cuarzo, calcita, granate, redonita, etc. Ejemplos: los
más importantes son, Broken Hill, Nueva Galesdel Sur,
Australia.

4) Yacimientos metamórficos ígneos que
contienen minerales del metamorfismo del contacto. Los minerales
son la galena y sus productos de
oxidación ( cerusita y anglesita), la blenda, la
smithsonita, la calamina y una ganga de calcita, redonita,
granate, piroxeno, honrblenda, magnetita y tremolita. Entre los
yacimientos de éste tipo figuran los de magdalene de
México y la mina de Honr Silver de Utah, que se presentan
en contactos de caliza ígneas o cerca de ellas. La mayor
parte de plomo beneficiado procede de minerales de Estados Unidos,
México, Canadá y Australia.

REACCIONES
QUÍMICAS:

El plomo tiene poca tendencia a reemplazar el
hidrógeno de las soluciones
acuosas del ácido. El ácido nítrico es el
mejor disolvente que forma nitrato de plomo soluble. Casi todos
los ácidos
orgánicos reaccionan con el plomo en presencia de oxígeno
para formar sales. El plomo metálico no se altera en el
aire seco, en
aire
húmedo se forma una película de óxido, que
con el dióxido de carbono forma
carbonato básico blanco. En solución ácida
es poco reductor, en soluciones
alcalinas es bastante reductor.

Reacciones:

Pbº = Pb++ + 2
e-

Pbº + SO=4 =
PbSO4 + 2 e-

Pbº + 2 HO- = PbO + H2O +
2 e-

Pb++ + 2 H2O = PbO2
+ 4 H+ + 2 e-

PbSO4 + 2 H2O = PbO2
+ 4 H+ + SO=4 + 2
e-

PbO + 2 HO- = PbO2 +
H2O + 2 e-

ANÁLISIS:

El plomo en soluciones puede determinarse por la
formación de un precipitado blanco con ácido
sulfúrico o sulfato soluble, por la formación de un
precipitado cristalino blanco con cloruro soluble y un
precipitado amarillo con yoduro, cromato o
dicromato.

El plomo forma precipitados con muchos compuestos
orgánicos (oxalatos, ácidos, etc.) En la
determinación cuantitativa se usan varios métodos.
En un metal con gran contenido de plomo primero se determinan las
impurezas y el plomo se calcula por diferencia. En la
determinación gravimétrica el plomo se pesa en
forma de sulfato, una solución de sulfato de plomo puede
valorarse con molibdato de amonio.

Pb++ MoO=4 =
PbMoO4

Puede determinarse electrolíticamente
pesándolo sobre el ánodo como dióxido de
plomo.

USOS:

Uno de los usos importantes es para revestimientos,
serpentines, válvulas,
etc. También se utiliza para transportar y almacenar
soluciones de alumbre. El plomo tiene una resistencia
excelente a las soluciones de sales comunes, al aire de las
costas marinas, por eso se emplea para tuberías de
transporte de
agua de mar en
barcos y para grandes acuarios.

Se usa en la fabricación de sulfúrico,
por su resistencia a la corrosión que tiene al formar una
película dura e impermeable de sulfato de plomo en la
superficie.

Es resistente al gas sulfuroso
húmedo y también se aplica en ánodos
recubiertos de plomo y en revestimientos y precipitadores
electrostáticos usados para separar la niebla del
ácido sulfúrico del gas
sulfuroso.

También se usa en contacto con
hidróxido de sodio en un 90 % de pureza a 90ºC. Se
usa en la refinación de petróleo,
en el cuál el tratamiento con sulfúrico es seguido
de un lavado de sosa cáustica.

En la fabricación de rayón y
nitroglicerina.

El plomo se usa en los siguientes compuestos
químicos:

1) Disolventes: los alcoholes,
éteres, la cetona y el tricloroetileno no producen efectos
sobre el plomo.

2) Ácidos: el ácido acético,
fórmico y tartárico atacan moderadamente. El ataque
se acelera en presencia de oxígeno. Sin embargo puede usarse con
anhídrido acético y el ácido acético
glacial, también puede usarse con el ácido
crómico, el ácido fluorhídrico si es
diluido, el ácido nítrico, aunque no se recomienda
puede usarse a temperaturas normales si la concentración
no es mayor del 80 %.

3) Álcalis: con el hidróxido de amonio
es satisfactorio en todas las concentraciones y temperaturas. El
hidróxido de calcio ataca el plomo en presencia de humedad
y el oxígeno, pero si se añade agua dulce
disminuye la corrosión. En hidróxido de sodio puede
usarse el plomo en un 95 % de pureza y 80ºC.

4) Sales y otros compuesto químicos: puede
usarse el plomo en contacto con sulfato de aluminio,
cloruro de amonio, sulfato de amonio, sulfato de cobre, sulfato
de hierro,
peróxido de hidrógeno, fenol piridina, sulfito de
sodio, bisulfito de sodio, carbonato de sodio, cloruro de sodio,
hidrosulfito de sodio, hiposulfito de sodio, sulfato de sodio,
cloruro de zinc y sulfuro de sodio.

5) Agua: destilada el plomo disuelve lentamente en
proporción a la cantidad de oxígeno disuelto. El
tratamiento de agua con cal o silicato de sodio evita la
corrosión. El agua
común no puede producir corrosión por la capa que
forman las sales disueltas.

El plomo por su densidad elevada
es muy buen protector de los rayos X. Se usa
para revestir las habitaciones donde hay aparatos de rayos X y para
proteger el personal que
trabaja fuera. El plomo se usa no sólo para proteger los
equipos.

El plomo en forma de bloques formados por
extrusión de lados cóncavos y convexos, se usa para
las paredes que tienen que confinar rayos mortíferos
procedentes de la fisión nuclear y de isótopos
radiactivos. Se impregnan con plomo delantales y guantes de
caucho.

Su blandura y su punto de fusión
bajo permiten hacer la extrusión para tuberías,
permite doblarlos y curvarlos para suprimir muchas
juntas.

Se usa también bajo las maquinarias y los
edificios para reducir vibraciones.

El plomo y sus aleaciones se laminan muy
fácilmente hasta lograr cualquier espesor por eso es ideal
para empaquetaduras. Por su flexibilidad y escasa resistencia al
desplazamiento plástico.

Se usa en martillos cuando hay que tener mucho
cuidado en no dañar la pieza trabajada.

La lámina de plomo sirve como material para
pisos de galvanoplastia y la fabricación de productos
químicos donde los derrames de ácidos
estropearían los pisos de hormigón.

ALEACIONES:

El plomo tiene un punto de fusión bajo, forma
aleaciones con todos demás elementos parejamente fusibles,
son aleaciones muy usadas en la industria.

En virtud de su escasa resistencia mecánica, la ductilidad del plomo es
relativamente mala, tiene un límite de elasticidad bajo,
un coeficiente de dilatación térmica elevado y
excelente propiedades antifricción.

Si bien las impurezas presentes en el plomo
varían y son pequeñas en cada calidad, son
importantes químicamente y obligan a clasificar el plomo
para diversos usos.

Se llama plomo químico al plomo no desplatado
producido por minerales del sudeste de Missouri. Éste
plomo contiene 0.04 a 0.08 % de cobre, 0.002 a 0.020 % de plata y
menos de 0.005 % de bismuto.

El plomo cúprico, antimonioso, el plomo
ácido, y el plomo telurioso se usan también en la
industria.

Las propiedades del plomo telurioso, comparadas con
las del plomo regular, tienen el grano más
fino.

El plomo antimonioso tiene mejores propiedades
mecánicas, pero a mayores temperaturas esto disminuye y
por encima de los 120ºC sucede lo contrario.

Propiedades mecánicas del plomo y sus
aleaciones.

El plomo es el principal elemento
del llamado "terne" que tiene una composición de 10 a 25 %
de estaño y 90 a 75 % de plomo.

Para muchas aplicaciones el contenido de
estaño en las aleaciones de revestimiento puede reducirse
hasta no ser mayor de 2.5 a 5 %. Cuando se necesita un
revestimiento duro y resistente se añade
antimonio.

Aleaciones para la industria de cables: el plomo
que contiene algún cobre y el plomo antimonioso al 1 % son
los principales metales usados para recubrir los cables empleados
para la transmisión de corriente
eléctrica y para comunicación.

Otra aleación con buenas propiedades es un
plomo con 0.04 % de calcio. El calcio obra como el antimonio,
aumentando la resistencia. Otra aleación contiene 0.15 %
de arsénico, 0.10 % de estaño, y 0.10 % de bismuto,
el resto de plomo.

Aleaciones para tubos compresibles: éstos
tubos pueden estar hechos de una sola aleación o estar
formados por dos capas metálicas. En el primer caso se usa
una aleación que contiene de 2 a 3 % de antimonio y 97 a
98 % de plomo y si se quiere un acabado brillante se usa una
aleación de plomo y estaño con poco estaño.
El estaño es preferible para envasar ciertos productos y
también por su aspecto, pero en virtud de su precio elevado
es conveniente usar una aleación de plomo y estaño
en capas. El revestimiento de estaño se puede hacer en una
o dos caras.

Fabricación de las aleaciones: El plomo y
sus aleaciones puede fundirse en una caldera de hierro colado
sin temor a que se produzca contaminación con hierro. Para fines
generales de fusión, no es necesario emplear cubierta de
fundente, si bien con ciertas clases de aleaciones es conveniente
retardar la formación de natas de óxidos y la
pérdida de algunos elementos de la
aleación.

Aquí puede servir muy bien como fundente
una mezcla eutéctica de cloruro de zinc o haluros de
metales alcalinos o alcalino térreos. Para cubrir los
baños de temple se usa en disco de coque. Para calentar y
fundir el plomo se usa en calderas y
hornos calentados con carbón, petróleo o
gas. Las aleaciones de plomo no presentan dificultades para
vaciarlas, la temperatura de vaciado es de 38 a 83 ºC por
encima de la temperatura del líquido de la
aleación.

Los moldes pueden son permanentes y semipermeables
de yeso o caucho. Después de estampar el cartón con
los tipos y planchas de medio tono se usa como cara de molde. Una
aleación con base de plomo llamada metal de estereotipos,
se vacía en es molde y se obtiene una copia exacta. La
pieza fundida se coloca sobre un cilindro rotativo, con el
cuál se hacen las impresiones.

El plomo y sus aleaciones en forma de productos
terminados se funden en matrices y se
vacía por gravedad.

OBTENCIÓN:

La fundición de los minerales de plomo
puede llevarse a cabo por el método de
precipitación (ya no se aplica), de reacción
tostadora (para minerales puros y ricos) y de reducción
tostadora (método que se utiliza actualmente) como
también el horno de cilindro
rotatorio.

1. Método de reducción tostadora:
   consiste en la tostación de minerales con una
   fusión reductora posterior:

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superior

2) Tostación: tiene como objeto la
transformación de PbS en PbO. Consiste en la
eliminación del azufre con una volatilización de As
y Sb (impurezas) que se podría obtener. En presencia de Cu
y S, puede formarse en el horno de cuba mata de
Cu-Pb, de otro modo pasa el Cu al Pb de obra y es eliminado por
lodación. El ZnO se escorifica con
facilidad.

La condición previa para una buena
tostación es la trituración, para que la
reacción de PbS con O2 sea lo más
fácil posible:

2 PbS + 3 O2 = 2 PbO +
2SO2 + 202.8 Cal.

Luego se hace tostación con
insuflación o absorción de aire a temperaturas
mayores de 800ºC. para evitar la formación de
PbSO4.

La tostación se hace en dos etapas:
tostación previa y tostación
definitiva.

Tostación previa: se utilizan hornos
de pisos, redondos con hogar giratorio y hornos de traspaleo
fijos.

La tostación insufladora consiste en
comprimir el aire a través de la capa de mineral que se ha
encendido por la parte de entrada del aire. El mineral se junta
por aglomeración y forma un aglomerado sólido y
poroso. Los sulfatos presentes son descompuestos, acelerando el
SO2 que se desprende.

PbS + 3 SO3 = PbO + 4
SO2

El mineral debe estar en forma granulada,
luego se agregan piedra caliza, residuos de pirita, residuos de
la mufla, para hacerlo menos compacto. Este contenido de mezcla
no debe fundir el PbS o el Pb, pues quedaría obturada la
parrilla. Se obtiene Pb al 45 %, esto es lo máximo cuando
se completa la tostación. La piedra caliza se añade
para:

PbSO4 + CaCO3 =
CaSO4 + PbO + CO2

El Sulfato de Calcio formado es descompuesto
por dióxido de silicio, a una temperatura de 1000ºC,
actuando el Trióxido de azufre gaseoso sobre los sulfuros
metálicos como oxidantes.

CaSO4 + MeS + SiO2 +
O2 = CaO + SiO2 + MeO +
SO2

Me: metal cualquiera de valencia
2.

Para la tostación definitiva se
utilizan calderas de
aglomerar fijas o móviles. Estas tienen las desventajas de
trabajo discontinuo, mucho trabajo manual,
perjudicial para la salud.

3) Fusión: por la fusión
reductora del mineral tostado, se pasa el contenido de Pb o de
otros minerales a Pb de obra, mientras que la ganga sale como
escoria. Como reductor se usa coque, pudiéndose considerar
como agente sólo el carbón sólido, en la
zona de fusión o de formación de escorias y por el
contrario en las zonas superiores, sólo el CO. La
temperatura aumenta de 100ºC en tragante hasta 1600ºC
en las toberas. Hay evaporación de Pb que se deposita en
la columna de carga y a causa de la concentración
reciente, pasa al crisol a través de la zona de
fusión. Los procedimientos en
el horno de cuba tienen gran parecido a los de la fusión
reductora de la mata de cobre, con la diferencia de que
aquí se trabaja obteniendo metal y se reduce a un
mínimo la formación de mata. Productos plomo de
obra, mata de plomo y azufre peis.

4) Horno de cuba: se parecen a los empleados
en la fusión de la mata de cobre, pero se distinguen de
éstos por la carga del horno de crisol y el pozo de plomo,
así como el empleo de
cargas de agua sólo hasta el comienzo de la columna de
carga, que está construida con ladrillos
refractarios.

REFINACIÓN:

Este contiene impurezas como, cobre,
estaño, arsénico, bismuto y antimonio, que influyen
desfavorablemente sobre las propiedades mecánicas, la
resistencia a los ataques químicos; además, metales
nobles en cantidades que resultan remuneradores para su
obtención.

Los métodos de eliminación
son los siguientes:

1) Eliminación de cobre: el cobre
es sólo poco soluble en plomo líquido y da un
eutéctico situado a 99.945 % plomo, ascendiendo la curva
de solidificación en sentido casi vertical. Por esto, se
puede separar el cobre calentando el plomo hasta un poco por
encima del punto eutéctico; se forma un producto
sólido más rico en cobre que nada sobre el plomo
líquido, llamado lodo de cobre, que está
impurificado por plomo adherido, mientras que el plomo
líquido tiene sólo poco cobre. Las costras son
retiradas del baño de plomo y fundidas, junto con la mata
de plomo, para eliminar una parte del plomo adherente, resultando
así una mata de cobre
enriquecida.

2) Eliminación de estaño,
arsénico y antimonio:

a) Oxidación selectiva sencilla:
Al tener estos tres metales mayor afinidad hacia el
oxígeno que el plomo, pueden separarse de él por
oxidación, cediendo el plomo oxidado al mismo tiempo su
oxígeno parcialmente al antimonio según la
ecuación:

2 Sb + 3 PbO =
Sb2O3 + 3 Pb

El óxido antimonioso es oxidado
por el aire dando óxido antimónico que se combina
con el óxido plumboso dando antimoniato de plomo, el cual
puede oxidar más al
antimonio.

3 (2
PbO.Sb2O5) + 8 Sb = 6 Pb + 7
Sb2O3

El óxido plumboso forma con
arsénico, antimonio y estaño, arseniato de plomo
líquido, antimoniato de plomo líquido y estannato
de plomo sólido. Estos productos son llamados "costras de
arsénico, antimonio o estaño". Se forma litargio
puro, lo cual significa el fin del proceso de
oxidación.

b) Método de Harris: este
método está basado en el hecho de que los
compuestos de mayor grado de oxidación de estaño,
arsénico y antimonio pasan calentados con una sal
alcalina, a compuestos alcalinos que están
prácticamente exentos del
plomo.

Las ventajas de éste método
está en la producción de productos intermedios libres
de plomo, de manera que también las pérdidas en
metal noble son muy pequeñas, además se recuperan
las sales utilizadas hasta en un 95 %
puras.

3) Eliminación de los metales
nobles: la eliminación se efectúa, según el
método de Parkes, por adición de zinc
metálico puro. El método está basado en el
hecho de que, después de añadir zinc al plomo
líquido, se separa, al enfriar, una aleación
sólida de plata, zinc y plomo, que contiene todos los
metales nobles. De esta aleación puede expulsarse el zinc
por destilación, y de la aleación de
plata y plomo que queda, llamado "plomo rico", el plomo, por
oxidación.

4) Eliminación de zinc:
está fundada en la mayor afinidad del zinc por el
oxígeno en comparación con el plomo. Esta
oxidación se efectúa por agitación del zinc
al rojo vivo con ramas verdes, o burbujeo de vapor de agua o
agua. Ésta entra por un tubo que llega casi hasta el fondo
de la cadena y por la descomposición del vapor de agua se
produce un fuerte burbujeo en el baño, que oxida el zinc,
obteniéndose óxido de zinc, plomo y óxido
plumboso. Estos se llaman óxidos pobres, de punto de
fusión elevado que flotan encima del baño de plomo
y se saca cazos.

ENVENENAMIENTO CON
PLOMO:

El plomo ingerido en cualquiera de sus
formas es altamente tóxico. Sus efectos suelen sentirse
después de haberse acumulado en el organismo durante un
periodo de tiempo. Los
síntomas de envenenamiento son anemia, debilidad,
estreñimiento y parálisis en muñecas y
tobillos. Las escamas de pinturas con base de plomo y los
juguetes fabricados con compuestos de plomo están
considerados como muy peligrosos para los niños,
para los que el plomo resulta especialmente dañino,
incluso a niveles que antes se consideraban inocuos. El plomo
puede producir disminución de la inteligencia,
retraso en el desarrollo
motor, deterioro
de la memoria y
problemas de
audición y equilibrio. En
adultos, el plomo puede aumentar la presión
sanguínea. Hoy en día se tratan los envenenamientos
por plomo administrando una sal de sodio o calcio del
ácido etilendiaminotetraacético. El plomo se
elimina del organismo desplazando el calcio o el sodio y formando
un complejo estable con EDTA que se evacua por la
orina.

BIBLIOGRAFÍA

Química. R.
Chang

Química Analítica I.
Cualitativa. A. Vogel

Química Analítica II.
Cuantitativa. A. Vogel

Enciclopedia de Física y Química.
Spin

Apuntes de cátedra de Química
Inorgánica. Prof. Verónica Rosenfeld y Prof. Jorge
Moreno

AUTORA

PALOMA
MORENO

TÉCNICA QUÍMICA (TÍTULO
DE NIVEL MEDIO)

TÉCNICA UNIVERSITARIA EN
QUÍMICA (TÍTULO DE NIVEL
UNIVERSITARIO)

CURSANDO EL PROFESORADO EN QUÍMICA
(TÍTULO DE NIVEL UNIVERSITARIO)

CATEGORÍA: QUÍMICA
INORGÁNICA