Nitrato de plomo (II)

nitrato de plomo(II) es un compuesto inorgánico de fórmula química Pb(NO3)₂. Por lo general, se presenta como un cristal incoloro o un polvo blanco y, a diferencia de la mayoría de las otras sales de plomo (II), es soluble en agua.

Conocido desde la Edad Media con el nombre de plumbum dulce, la producción de nitrato de plomo(II) a partir de plomo metálico u óxido de plomo en ácido nítrico se realizaba a pequeña escala, para su uso directo en la fabricación de otros compuestos de plomo En el siglo XIX, el nitrato de plomo (II) comenzó a producirse comercialmente en Europa y Estados Unidos. Históricamente, el uso principal fue como materia prima en la producción de pigmentos para pinturas con plomo, pero dichas pinturas han sido reemplazadas por pinturas menos tóxicas a base de dióxido de titanio. Otros usos industriales incluyeron la estabilización térmica en nailon y poliésteres, y en recubrimientos de papel fototermográfico. Desde alrededor del año 2000, el nitrato de plomo (II) comenzó a usarse en la cianuración del oro.

El nitrato de plomo (II) es tóxico y debe manipularse con cuidado para evitar la inhalación, la ingestión y el contacto con la piel. Debido a su naturaleza peligrosa, las aplicaciones limitadas del nitrato de plomo (II) están bajo constante escrutinio.

Historia

El nitrato de plomo fue identificado por primera vez en 1597 por el alquimista Andreas Libavius, quien llamó a la sustancia plumbum dulce, que significa "plomo dulce", debido a su sabor. Se produce comercialmente por reacción de plomo metálico con ácido nítrico concentrado en el que es poco soluble. Se ha producido como materia prima para la elaboración de pigmentos como el amarillo de cromo (cromato de plomo(II), PbCrO₄) y el naranja de cromo (cromato básico de plomo(II), Pb₂CrO₅) y amarillo de Nápoles. Estos pigmentos se utilizaron para teñir e imprimir calicó y otros textiles. Se ha utilizado como oxidante en pólvora negra y junto con azida de plomo en explosivos especiales.

Producción

El nitrato de plomo se produce por reacción del óxido de plomo (II) con ácido nítrico concentrado:

PbO + 2 HNO₃(concentrado) → Pb(NO)₃)₂↓ + H₂O

También se puede obtener la evaporación de la solución obtenida al hacer reaccionar plomo metálico con ácido nítrico diluido.

Pb + 4 HNO₃ → Pb(NO₃)₂ + 2 NO₂ + 2 H₂O

Las soluciones y cristales de nitrato de plomo(II) se forman en el procesamiento de desechos de plomo-bismuto de las refinerías de plomo.

Estructura

Esfera de coordinación del Pb²⁺ ion

Estructura de cristal de Pb(NO₃)₂ [111] avión

La estructura cristalina del nitrato de plomo (II) sólido se ha determinado mediante difracción de neutrones. El compuesto cristaliza en el sistema cúbico con los átomos de plomo en un sistema cúbico centrado en las caras. Su grupo espacial es Pa3_Z=4 (notación de celosía de Bravais), con cada lado del cubo con una longitud de 784 picómetros.

Los puntos negros representan los átomos de plomo, los puntos blancos los grupos de nitrato a 27 picómetros por encima del plano de los átomos de plomo y los puntos azules los grupos de nitrato a la misma distancia por debajo de este plano. En esta configuración, cada átomo de plomo está unido a doce átomos de oxígeno (longitud del enlace: 281 pm). Todas las longitudes de enlace N-O son idénticas, a 127 picómetros.

El interés de la investigación en la estructura cristalina del nitrato de plomo (II) se basó en parte en la posibilidad de una rotación interna libre de los grupos de nitrato dentro de la red cristalina a temperaturas elevadas, pero esto no se materializó.

Propiedades químicas y reacciones

El nitrato de plomo se descompone al calentarlo, una propiedad que se ha utilizado en pirotecnia. Es soluble en agua y ácido nítrico diluido.

Los nitratos básicos se forman cuando se agrega álcali a una solución. Pb₂(OH)₂(NO₃)₂ es la especie predominante formada a pH bajo. A pH más alto se forma Pb₆(OH)₅(NO₃). El catión [Pb₆O(OH)₆]⁴⁺ es inusual porque tiene un ion de óxido dentro de un grupo de 3 PbO que comparten caras ₄ tetraedros. No hay evidencia de la formación del hidróxido, Pb(OH)₂, en solución acuosa por debajo de pH 12.

Las soluciones de nitrato de plomo se pueden utilizar para formar complejos de coordinación. El plomo (II) es un aceptor duro; forma complejos más fuertes con ligandos donantes de electrones de nitrógeno y oxígeno. Por ejemplo, la combinación de nitrato de plomo y pentaetilenglicol (EO₅) en una solución de acetonitrilo y metanol seguida de una evaporación lenta produjo el compuesto [Pb(NO₃) ₂(EO₅)]. En la estructura cristalina de este compuesto, la cadena EO₅ está enrollada alrededor del ion plomo en un plano ecuatorial similar al de un éter corona. Los dos ligandos de nitrato bidentados están en configuración trans. El número de coordinación total es 10, con el ion de plomo en una geometría molecular de antiprisma cuadrada bicapa.

El complejo formado por nitrato de plomo con un ligando donador de N bidentado de bitiazol es binuclear. La estructura cristalina muestra que el grupo nitrato forma un puente entre dos átomos de plomo. Un aspecto interesante de este tipo de complejos es la presencia de un desfase físico en la esfera de coordinación; es decir, los ligandos no se colocan simétricamente alrededor del ion metálico. Esto se debe potencialmente a un par de electrones solitarios de plomo, que también se encuentran en complejos de plomo con un ligando de imidazol.

Aplicaciones

El nitrato de plomo se ha utilizado como estabilizador térmico en nailon y poliéster, como revestimiento para papel fototermográfico y en rodenticidas.

Calentar nitrato de plomo es un medio conveniente para producir dióxido de nitrógeno

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En el proceso de cianuración del oro, la adición de una solución de nitrato de plomo (II) mejora el proceso de lixiviación. Solo se requieren cantidades limitadas (de 10 a 100 miligramos de nitrato de plomo por kilogramo de oro).

En química orgánica, puede utilizarse en la preparación de isotiocianatos a partir de ditiocarbamatos. Se ha informado su uso como eliminador de bromuro durante la sustitución de SN1.

Seguridad

El nitrato de plomo (II) es tóxico y su ingestión puede provocar una intoxicación aguda por plomo, como ocurre con todos los compuestos de plomo solubles. Todos los compuestos inorgánicos de plomo están clasificados por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) como probablemente cancerígenos para los humanos (Categoría 2A). Se han relacionado con el cáncer renal y el glioma en animales de experimentación y con el cáncer renal, cerebral y pulmonar en humanos, aunque los estudios de trabajadores expuestos al plomo a menudo se complican por la exposición simultánea al arsénico. Se sabe que el plomo sustituye al zinc en varias enzimas, incluida la deshidratasa del ácido δ-aminolevulínico (porfobilinógeno sintasa) en la vía biosintética del hemo y la pirimidina-5′-nucleotidasa, importante para el metabolismo correcto del ADN y, por lo tanto, puede causar daño fetal.