Plomo

El plomo es un elemento químico con el símbolo Pb (del latín plumbum) y el número atómico 82. Es un metal pesado que es más denso que la mayoría de los materiales comunes. El plomo es blando y maleable, y también tiene un punto de fusión relativamente bajo. Cuando está recién cortado, el plomo es plateado con un toque de azul; se empaña a un color gris opaco cuando se expone al aire. El plomo tiene el número atómico más alto de cualquier elemento estable y tres de sus isótopos son puntos finales de las principales cadenas de desintegración nuclear de elementos más pesados.

El plomo es un metal posterior a la transición relativamente poco reactivo. Su débil carácter metálico queda ilustrado por su naturaleza anfótera; el plomo y los óxidos de plomo reaccionan con ácidos y bases, y tiende a formar enlaces covalentes. Los compuestos de plomo generalmente se encuentran en el estado de oxidación +2 en lugar del estado +4 común con los miembros más livianos del grupo de carbono. Las excepciones se limitan principalmente a los compuestos de organoplomo. Al igual que los miembros más ligeros del grupo, el líder tiende a vincularse consigo mismo; puede formar cadenas y estructuras poliédricas.

Dado que el plomo se extrae fácilmente de sus minerales, los pueblos prehistóricos del Cercano Oriente lo conocían. Galena es un mineral principal de plomo que a menudo lleva plata. El interés por la plata ayudó a iniciar la extracción y el uso generalizados del plomo en la antigua Roma. La producción de plomo disminuyó después de la caída de Roma y no alcanzó niveles comparables hasta la Revolución Industrial. El plomo desempeñó un papel crucial en el desarrollo de la imprenta, ya que los tipos móviles podían fundirse con relativa facilidad a partir de aleaciones de plomo.En 2014, la producción mundial anual de plomo fue de unos diez millones de toneladas, más de la mitad de las cuales provino del reciclaje. La alta densidad del plomo, su bajo punto de fusión, su ductilidad y su relativa inercia frente a la oxidación lo hacen útil. Estas propiedades, combinadas con su relativa abundancia y bajo costo, dieron como resultado su amplio uso en la construcción, plomería, baterías, balas y perdigones, pesas, soldaduras, estaños, aleaciones fusibles, pinturas blancas, gasolina con plomo y protección contra la radiación.

La toxicidad del plomo se reconoció ampliamente a fines del siglo XIX, aunque varios escritores antiguos griegos y romanos bien educados eran conscientes de este hecho e incluso conocían algunos de los síntomas del envenenamiento por plomo. El plomo es una neurotoxina que se acumula en los tejidos blandos y los huesos; daña el sistema nervioso e interfiere con la función de las enzimas biológicas, causando trastornos neurológicos que van desde problemas de comportamiento hasta daño cerebral, y también afecta la salud general, los sistemas cardiovascular y renal.

Propiedades físicas

Atómico

Un átomo de plomo tiene 82 electrones, dispuestos en una configuración electrónica de [Xe]4f 5d 6s 6p. La suma de las energías de ionización primera y segunda del plomo, la energía total requerida para eliminar los dos electrones 6p, es similar a la del estaño, el vecino superior del plomo en el grupo de carbono. Esto es inusual; las energías de ionización generalmente caen en un grupo, a medida que los electrones externos de un elemento se alejan más del núcleo y están más protegidos por orbitales más pequeños.

La similitud de las energías de ionización se debe a la contracción de los lantánidos: la disminución de los radios de los elementos desde el lantano (número atómico 57) hasta el lutecio (71) y los radios relativamente pequeños de los elementos desde el hafnio (72) en adelante. Esto se debe a la escasa protección del núcleo por parte de los electrones del lantánido 4f. La suma de las primeras cuatro energías de ionización del plomo excede la del estaño, contrariamente a lo que predecirían las tendencias periódicas. Los efectos relativistas, que se vuelven significativos en átomos más pesados, contribuyen a este comportamiento. Uno de esos efectos es el efecto del par inerte: los electrones 6s del plomo se vuelven reacios a participar en el enlace, lo que hace que la distancia entre los átomos más cercanos en el plomo cristalino sea inusualmente larga.

Los congéneres del grupo de carbono más ligero del plomo forman alótropos estables o metaestables con la estructura cúbica de diamante coordinada tetraédricamente y unida covalentemente. Los niveles de energía de sus orbitales s y p externos están lo suficientemente cerca como para permitir la mezcla en cuatro orbitales sp híbridos. En el plomo, el efecto del par inerte aumenta la separación entre sus orbitales s y p, y la brecha no puede ser superada por la energía que liberarían los enlaces adicionales después de la hibridación. En lugar de tener una estructura cúbica de diamante, el plomo forma enlaces metálicos en los que solo los electrones p se deslocalizan y comparten entre los iones Pb. En consecuencia, el plomo tiene una estructura cúbica centrada en las caras como los metales divalentes calcio y estroncio de tamaño similar.

A granel

El plomo puro tiene un aspecto plateado brillante con un toque de azul. Se deslustra al contacto con el aire húmedo y adquiere un aspecto opaco, cuyo tono depende de las condiciones reinantes. Las propiedades características del plomo incluyen alta densidad, maleabilidad, ductilidad y alta resistencia a la corrosión debido a la pasivación.

La estructura cúbica centrada en las caras compactada del plomo y el alto peso atómico dan como resultado una densidad de 11,34 g/cm, que es mayor que la de los metales comunes como el hierro (7,87 g/cm), el cobre (8,93 g/cm) y zinc (7,14 g/cm). Esta densidad es el origen del idioma para rebosar como un globo de plomo. Algunos metales más raros son más densos: el tungsteno y el oro tienen 19,3 g/cm, y el osmio, el metal más denso conocido, tiene una densidad de 22,59 g/cm, casi el doble que el plomo.

El plomo es un metal muy blando con una dureza Mohs de 1,5; se puede rayar con una uña. Es bastante maleable y algo dúctil. El módulo volumétrico del plomo, una medida de su facilidad de compresibilidad, es de 45,8 GPa. En comparación, el del aluminio es de 75,2 GPa; cobre 137,8 GPa; y acero dulce 160–169 GPa. La resistencia a la tracción del plomo, de 12 a 17 MPa, es baja (la del aluminio es 6 veces mayor, la del cobre 10 veces y la del acero dulce 15 veces mayor); se puede fortalecer agregando pequeñas cantidades de cobre o antimonio.

El punto de fusión del plomo, a 327,5 °C (621,5 °F), es muy bajo en comparación con la mayoría de los metales. Su punto de ebullición de 1749 °C (3180 °F) es el más bajo entre los elementos del grupo de carbono. La resistividad eléctrica del plomo a 20 °C es de 192 nanoohm-metros, casi un orden de magnitud superior a la de otros metales industriales (cobre a15,43 nΩ·m; oro20,51 nΩ·m; y aluminio en24,15 nΩ·m). El plomo es un superconductor a temperaturas inferiores a 7,19 K; esta es la temperatura crítica más alta de todos los superconductores de tipo I y la tercera más alta de los superconductores elementales.

Isótopos

El plomo natural consta de cuatro isótopos estables con números de masa de 204, 206, 207 y 208, y trazas de cinco radioisótopos de vida corta. El alto número de isótopos es consistente con que el número atómico del plomo sea par. El plomo tiene un número mágico de protones (82), para los cuales el modelo de capa nuclear predice con precisión un núcleo especialmente estable. El plomo-208 tiene 126 neutrones, otro número mágico, lo que puede explicar por qué el plomo-208 es extraordinariamente estable.

Con su alto número atómico, el plomo es el elemento más pesado cuyos isótopos naturales se consideran estables; el plomo-208 es el núcleo estable más pesado. (Esta distinción anteriormente recayó en el bismuto, con un número atómico de 83, hasta que en 2003 se descubrió que su único isótopo primordial, el bismuto-209, se descompone muy lentamente). Los cuatro isótopos estables de plomo teóricamente podrían sufrir una descomposición alfa a isótopos de mercurio. con una liberación de energía, pero esto no se ha observado en ninguno de ellos; sus vidas medias previstas oscilan entre 10 y 10 años (al menos 10 veces la edad actual del universo).

Tres de los isótopos estables se encuentran en tres de las cuatro principales cadenas de descomposición: el plomo-206, el plomo-207 y el plomo-208 son los productos finales de descomposición del uranio-238, el uranio-235 y el torio-232, respectivamente. Estas cadenas de descomposición se denominan cadena de uranio, cadena de actinio y cadena de torio. Sus concentraciones isotópicas en una muestra de roca natural dependen en gran medida de la presencia de estos tres isótopos originales de uranio y torio. Por ejemplo, la abundancia relativa de plomo-208 puede oscilar entre el 52 % en muestras normales y el 90 % en minerales de torio; por esta razón, el peso atómico estándar del plomo se da con un solo decimal.A medida que pasa el tiempo, aumenta la proporción de plomo-206 y plomo-207 a plomo-204, ya que los dos primeros se complementan con la desintegración radiactiva de elementos más pesados, mientras que el último no; esto permite la datación de plomo-plomo. A medida que el uranio se descompone en plomo, sus cantidades relativas cambian; esta es la base para la datación con uranio y plomo. El plomo-207 exhibe resonancia magnética nuclear, una propiedad que se ha utilizado para estudiar sus compuestos en solución y estado sólido, incluso en el cuerpo humano.

Aparte de los isótopos estables, que componen casi todo el plomo que existe de forma natural, existen trazas de unos pocos isótopos radiactivos. Uno de ellos es el plomo-210; aunque tiene una vida media de sólo 22,2 años,pequeñas cantidades ocurren en la naturaleza porque el plomo-210 es producido por una larga serie de descomposición que comienza con el uranio-238 (que ha estado presente durante miles de millones de años en la Tierra). El plomo-211, -212 y -214 están presentes en las cadenas de desintegración del uranio-235, el torio-232 y el uranio-238, respectivamente, por lo que se encuentran trazas de estos tres isótopos de plomo de forma natural. Rastros diminutos de plomo-209 surgen de la muy rara descomposición del grupo de radio-223, uno de los productos secundarios del uranio-235 natural, y la cadena de descomposición del neptunio-237, cuyos rastros se producen por captura de neutrones en minerales de uranio. El plomo-210 es particularmente útil para ayudar a identificar las edades de las muestras al medir su relación con el plomo-206 (ambos isótopos están presentes en una sola cadena de descomposición).

En total, se han sintetizado 43 isótopos de plomo, con números de masa de 178 a 220. El plomo-205 es el radioisótopo más estable, con una vida media de alrededor de 1,73 × 10 años. El segundo más estable es el plomo-202, que tiene una vida media de unos 52.500 años, más larga que cualquiera de los radioisótopos traza naturales.

Química

El plomo a granel expuesto al aire húmedo forma una capa protectora de composición variable. El carbonato de plomo (II) es un componente común; el sulfato o el cloruro también pueden estar presentes en entornos urbanos o marítimos. Esta capa hace que el plomo a granel sea químicamente inerte en el aire. El plomo finamente pulverizado, como ocurre con muchos metales, es pirofórico y arde con una llama de color blanco azulado.

El flúor reacciona con el plomo a temperatura ambiente, formando fluoruro de plomo (II). La reacción con el cloro es similar pero requiere calentamiento, ya que la capa de cloruro resultante disminuye la reactividad de los elementos. El plomo fundido reacciona con los calcógenos para dar calcogenuros de plomo (II).

El plomo metálico resiste el ácido sulfúrico y fosfórico pero no el ácido clorhídrico o nítrico; el resultado depende de la insolubilidad y posterior pasivación de la sal del producto. Los ácidos orgánicos, como el ácido acético, disuelven el plomo en presencia de oxígeno. Los álcalis concentrados disolverán el plomo y formarán plumbites.

Compuestos inorgánicos

El plomo muestra dos estados de oxidación principales: +4 y +2. El estado tetravalente es común para el grupo de carbono. El estado divalente es raro para el carbono y el silicio, menor para el germanio, importante (pero no predominante) para el estaño y es el más importante de los dos estados de oxidación para el plomo.Esto es atribuible a los efectos relativistas, específicamente el efecto del par inerte, que se manifiesta cuando hay una gran diferencia en la electronegatividad entre el plomo y los aniones óxido, haluro o nitruro, lo que lleva a una carga positiva parcial significativa en el plomo. El resultado es una contracción más fuerte del orbital de plomo 6s que en el caso del orbital 6p, haciéndolo más bien inerte en compuestos iónicos. El efecto del par inerte es menos aplicable a los compuestos en los que el plomo forma enlaces covalentes con elementos de electronegatividad similar, como el carbono en los compuestos orgánicos de plomo. En estos, los orbitales 6s y 6p mantienen un tamaño similar y la hibridación sp sigue siendo energéticamente favorable. El plomo, como el carbono, es predominantemente tetravalente en tales compuestos.

Hay una diferencia relativamente grande en la electronegatividad del plomo (II) en 1,87 y el plomo (IV) en 2,33. Esta diferencia marca la inversión en la tendencia de estabilidad creciente del estado de oxidación +4 al descender el grupo de carbono; el estaño, en comparación, tiene valores de 1,80 en el estado de oxidación +2 y de 1,96 en el estado +4.

Plomo (II)

Los compuestos de plomo (II) son característicos de la química inorgánica del plomo. Incluso los agentes oxidantes fuertes como el flúor y el cloro reaccionan con el plomo para dar solo PbF ₂ y PbCl ₂. Los iones de plomo (II) suelen ser incoloros en solución y se hidrolizan parcialmente para formar Pb (OH) y finalmente [Pb ₄ (OH) ₄ ] (en el que los iones de hidroxilo actúan como ligandos puente), pero no son agentes reductores como el estaño (II) los iones son. Técnicas para identificar la presencia del PbLos iones en agua generalmente se basan en la precipitación de cloruro de plomo (II) usando ácido clorhídrico diluido. Como la sal de cloruro es escasamente soluble en agua, en soluciones muy diluidas, la precipitación del sulfuro de plomo (II) se logra burbujeando sulfuro de hidrógeno a través de la solución.

El monóxido de plomo existe en dos polimorfos, litharge α-PbO (rojo) y masicot β-PbO (amarillo), siendo este último estable solo por encima de alrededor de 488 °C. El litargirio es el compuesto inorgánico de plomo más utilizado. No hay hidróxido de plomo (II); el aumento del pH de las soluciones de sales de plomo (II) conduce a la hidrólisis y la condensación. El plomo suele reaccionar con calcógenos más pesados. El sulfuro de plomo es un semiconductor, un fotoconductor y un detector de radiación infrarroja extremadamente sensible. Los otros dos calcogenuros, el seleniuro de plomo y el telururo de plomo, también son fotoconductores. Son inusuales porque su color se vuelve más claro al descender en el grupo.

Los dihaluros de plomo están bien caracterizados; esto incluye la diastatida y los haluros mixtos, como PbFCl. La relativa insolubilidad de este último constituye una base útil para la determinación gravimétrica del flúor. El difluoruro fue el primer compuesto sólido conductor iónico que se descubrió (en 1834, por Michael Faraday). Los otros dihaluros se descomponen por exposición a la luz ultravioleta o visible, especialmente el diyoduro. Se conocen muchos pseudohaluros de plomo (II), como el cianuro, el cianato y el tiocianato. El plomo (II) forma una amplia variedad de complejos de coordinación de haluros, como [PbCl ₄ ], [PbCl ₆ ] y el anión de cadena [Pb ₂ Cl ₉ ] _n.

El sulfato de plomo (II) es insoluble en agua, como los sulfatos de otros cationes divalentes pesados. El nitrato de plomo (II) y el acetato de plomo (II) son muy solubles y esto se aprovecha en la síntesis de otros compuestos de plomo.

Plomo (IV)

Se conocen pocos compuestos inorgánicos de plomo (IV). Solo se forman en soluciones altamente oxidantes y normalmente no existen en condiciones estándar. El óxido de plomo (II) da un óxido mixto en la oxidación adicional, Pb ₃ O ₄. Se describe como óxido de plomo (II, IV), o estructuralmente 2PbO·PbO ₂, y es el compuesto de plomo de valencia mixta más conocido. El dióxido de plomo es un agente oxidante fuerte, capaz de oxidar el ácido clorhídrico a cloro gaseoso. Esto se debe a que el PbCl ₄ esperado que se produciría es inestable y se descompone espontáneamente en PbCl ₂ y Cl ₂.Análogamente al monóxido de plomo, el dióxido de plomo es capaz de formar aniones plumbatos. El disulfuro de plomo y el diseleniuro de plomo solo son estables a altas presiones. El tetrafluoruro de plomo, un polvo cristalino amarillo, es estable, pero menos que el difluoruro. El tetracloruro de plomo (un aceite amarillo) se descompone a temperatura ambiente, el tetrabromuro de plomo es aún menos estable y la existencia de tetrayoduro de plomo es cuestionable.

Otros estados de oxidación

Algunos compuestos de plomo existen en estados de oxidación formales distintos de +4 o +2. El plomo (III) puede obtenerse, como intermedio entre el plomo (II) y el plomo (IV), en complejos de organoplomo más grandes; este estado de oxidación no es estable, ya que tanto el ion plomo (III) como los complejos más grandes que lo contienen son radicales. Lo mismo se aplica al plomo (I), que se puede encontrar en tales especies radicales.

Se conocen numerosos óxidos mixtos de plomo (II, IV). Cuando el PbO ₂ se calienta en el aire, se convierte en Pb ₁₂ O ₁₉ a 293 °C, Pb ₁₂ O ₁₇ a 351 °C, Pb ₃ O ₄ a 374 °C y finalmente PbO a 605 °C. Se puede obtener un sesquióxido adicional, Pb ₂ O ₃, a alta presión, junto con varias fases no estequiométricas. Muchos de ellos muestran estructuras de fluorita defectuosas en las que algunos átomos de oxígeno son reemplazados por vacantes: se puede considerar que el PbO tiene tal estructura, con la ausencia de cada capa alterna de átomos de oxígeno.

Los estados de oxidación negativos pueden ocurrir como fases de Zintl, ya sea como aniones de plomo libres, como en Ba ₂ Pb, siendo el plomo formalmente plomo (−IV), o en iones de grupos poliédricos o en forma de anillo sensibles al oxígeno, como el Pb ₅ bipiramidal trigonal. ion, donde dos átomos de plomo son plomo (−I) y tres son plomo (0). En tales aniones, cada átomo está en un vértice poliédrico y aporta dos electrones a cada enlace covalente a lo largo de un borde de sus orbitales híbridos sp, siendo los otros dos un par solitario externo. Pueden fabricarse en amoníaco líquido mediante la reducción de plomo por sodio.

Organoplomo

El plomo puede formar cadenas con enlaces múltiples, una propiedad que comparte con sus homólogos más ligeros en el grupo del carbono. Su capacidad para hacerlo es mucho menor porque la energía del enlace Pb-Pb es más de tres veces y media menor que la del enlace C-C. Por sí mismo, el plomo puede formar enlaces metal-metal de un orden de hasta tres. Con el carbono, el plomo forma compuestos orgánicos de plomo similares a los compuestos orgánicos típicos, pero generalmente menos estables (debido a que el enlace Pb-C es bastante débil). Esto hace que la química organometálica del plomo sea mucho menos amplia que la del estaño. El plomo forma predominantemente compuestos orgánicos de plomo (IV), incluso cuando se parte de reactivos inorgánicos de plomo (II); se conocen muy pocos compuestos de organoplomo (II). Las excepciones mejor caracterizadas son Pb[CH(SiMe ₃)₂ ] ₂ y Pb( eta -C ₅ H ₅) ₂.

El análogo de plomo del compuesto orgánico más simple, el metano, es el plomo. Plumbane se puede obtener en una reacción entre el plomo metálico y el hidrógeno atómico. Dos derivados simples, tetrametilplomo y tetraetilo de plomo, son los compuestos de organoplomo más conocidos. Estos compuestos son relativamente estables: el tetraetilo de plomo solo comienza a descomponerse si se calienta o si se expone a la luz solar oa la luz ultravioleta. Con el sodio metálico, el plomo forma fácilmente una aleación equimolar que reacciona con los haluros de alquilo para formar compuestos organometálicos como el tetraetilo de plomo. La naturaleza oxidante de muchos compuestos de organoplomo se aprovecha de manera útil: el tetraacetato de plomo es un reactivo de laboratorio importante para la oxidación en síntesis orgánica.El tetraetilo de plomo, una vez añadido a la gasolina, se producía en mayores cantidades que cualquier otro compuesto organometálico. Otros compuestos de organoplomo son menos estables químicamente. Para muchos compuestos orgánicos, no existe un análogo principal.

Origen y ocurrencia

En el espacio

La abundancia de plomo por partícula en el Sistema Solar es de 0,121 ppb (partes por billón). Esta cifra es dos veces y media mayor que la del platino, ocho veces mayor que la del mercurio y diecisiete veces mayor que la del oro. La cantidad de plomo en el universo está aumentando lentamente a medida que la mayoría de los átomos más pesados ​​(todos los cuales son inestables) se descomponen gradualmente en plomo. La abundancia de plomo en el Sistema Solar desde su formación hace 4500 millones de años ha aumentado en un 0,75 %. La tabla de abundancias del sistema solar muestra que el plomo, a pesar de su número atómico relativamente alto, es más frecuente que la mayoría de los otros elementos con números atómicos superiores a 40.

El plomo primordial, que comprende los isótopos plomo-204, plomo-206, plomo-207 y plomo-208, se creó principalmente como resultado de los procesos repetitivos de captura de neutrones que ocurren en las estrellas. Los dos modos principales de captura son los procesos s y r.

En el proceso s (s significa "lento"), las capturas se separan por años o décadas, lo que permite que los núcleos menos estables sufran una desintegración beta. Un núcleo estable de talio-203 puede capturar un neutrón y convertirse en talio-204; este sufre una desintegración beta para dar plomo-204 estable; al capturar otro neutrón, se convierte en plomo-205, que tiene una vida media de unos 15 millones de años. Otras capturas dan como resultado plomo-206, plomo-207 y plomo-208. Al capturar otro neutrón, el plomo-208 se convierte en plomo-209, que decae rápidamente en bismuto-209. Al capturar otro neutrón, el bismuto-209 se convierte en bismuto-210, y este beta decae en polonio-210, cuyo alfa decae en plomo-206. Por lo tanto, el ciclo termina en plomo-206, plomo-207, plomo-208 y bismuto-209.

En el proceso r (r significa "rápido"), las capturas ocurren más rápido de lo que los núcleos pueden decaer. Esto ocurre en entornos con una alta densidad de neutrones, como una supernova o la fusión de dos estrellas de neutrones. El flujo de neutrones involucrado puede ser del orden de 10 neutrones por centímetro cuadrado por segundo. El proceso r no forma tanto plomo como el proceso s. Tiende a detenerse una vez que los núcleos ricos en neutrones alcanzan los 126 neutrones. En este punto, los neutrones están dispuestos en capas completas en el núcleo atómico y se vuelve más difícil acomodar energéticamente más de ellos. Cuando el flujo de neutrones disminuye, estos núcleos beta se descomponen en isótopos estables de osmio, iridio y platino.

En la tierra

El plomo se clasifica como calcófilo según la clasificación de Goldschmidt, lo que significa que generalmente se encuentra combinado con azufre. Rara vez ocurre en su forma metálica nativa. Muchos minerales de plomo son relativamente ligeros y, a lo largo de la historia de la Tierra, han permanecido en la corteza en lugar de hundirse más profundamente en el interior de la Tierra. Esto explica la abundancia relativamente alta de plomo en la corteza de 14 ppm; es el 38º elemento más abundante en la corteza.

El principal mineral que contiene plomo es la galena (PbS), que se encuentra principalmente con minerales de zinc. La mayoría de los demás minerales de plomo están relacionados con la galena de alguna manera; la boulangerita, Pb ₅ Sb ₄ S ₁₁, es un sulfuro mixto derivado de la galena; la anglesita, PbSO ₄, es un producto de la oxidación de la galena; y la cerusita o mineral de plomo blanco, PbCO ₃, es un producto de descomposición de la galena. El arsénico, el estaño, el antimonio, la plata, el oro, el cobre y el bismuto son impurezas comunes en los minerales de plomo.

Los recursos mundiales de plomo superan los dos mil millones de toneladas. Los depósitos significativos se encuentran en Australia, China, Irlanda, México, Perú, Portugal, Rusia y los Estados Unidos. Las reservas globales, recursos que son económicamente factibles de extraer, totalizaron 88 millones de toneladas en 2016, de las cuales Australia tenía 35 millones, China 17 millones y Rusia 6,4 millones.

Las concentraciones de fondo típicas de plomo no superan los 0,1 μg/m3 en la atmósfera; 100 mg/kg en suelo; 4 mg/kg en vegetación y 5 μg/L en agua dulce y agua de mar.

Etimología

La palabra plomo en inglés moderno es de origen germánico; proviene del inglés medio leed y del inglés antiguo lēad (con el macron sobre la "e" que significa que el sonido de la vocal de esa letra es largo). La palabra en inglés antiguo se deriva del hipotético protogermánico reconstruido * lauda- ('plomo'). Según la teoría lingüística, esta palabra tuvo descendientes en múltiples lenguas germánicas con exactamente el mismo significado.

No hay consenso sobre el origen del protogermánico * lauda-. Una hipótesis sugiere que se deriva del protoindoeuropeo * lAudh- ('plomo'; las mayúsculas de la vocal equivalen a macron). Otra hipótesis sugiere que se toma prestado de Proto-Celtic * ɸloud-io- ('plomo'). Esta palabra está relacionada con el latín plumbum, que dio al elemento su símbolo químico Pb. Se cree que la palabra * ɸloud-io- es el origen del protogermánico * bliwa- (que también significa 'plomo'), de donde deriva el alemán Blei.

El nombre del elemento químico no está relacionado con el verbo de la misma grafía, que se deriva del protogermánico * laidijan- ('conducir').

Historia

Prehistoria e historia temprana

Se han encontrado cuentas de plomo metálico que datan del 7000 al 6500 a. C. en Asia Menor y pueden representar el primer ejemplo de fundición de metales. En ese momento, el plomo tenía pocas (o ninguna) aplicaciones debido a su suavidad y apariencia opaca. La razón principal de la expansión de la producción de plomo fue su asociación con la plata, que puede obtenerse quemando galena (un mineral de plomo común). Los antiguos egipcios fueron los primeros en utilizar minerales de plomo en los cosméticos, una aplicación que se extendió hasta la antigua Grecia y más allá; los egipcios pueden haber usado plomo para plomos en redes de pesca, vidriados, vasos, esmaltes y para adornos. Varias civilizaciones del Creciente Fértil utilizaron el plomo como material de escritura, como monedas y como material de construcción.El plomo se usaba en la corte real china antigua como estimulante, como moneda y como anticonceptivo; la civilización del valle del Indo y los mesoamericanos lo usaron para hacer amuletos; y los pueblos de África oriental y meridional utilizaron plomo en el trefilado.

Era clasica

Debido a que la plata se usó ampliamente como material decorativo y medio de intercambio, los depósitos de plomo comenzaron a trabajarse en Asia Menor desde el 3000 a. más tarde, se desarrollaron depósitos de plomo en el Egeo y Laurion. Estas tres regiones dominaron colectivamente la producción de plomo extraído hasta c. 1200 a. A partir del año 2000 a. C., los fenicios trabajaron yacimientos en la península ibérica; en 1600 a. C., la minería de plomo existía en Chipre, Grecia y Cerdeña.

La expansión territorial de Roma en Europa y por el Mediterráneo, y su desarrollo de la minería, la llevaron a convertirse en el mayor productor de plomo durante la era clásica, con una producción anual estimada en un máximo de 80.000 toneladas. Al igual que sus predecesores, los romanos obtenían plomo principalmente como subproducto de la fundición de plata. La extracción de plomo se produjo en Europa Central, Gran Bretaña, los Balcanes, Grecia, Anatolia e Hispania, esta última representando el 40% de la producción mundial.

Las tabletas de plomo se usaban comúnmente como material para cartas. En la antigua Judea se usaban ataúdes de plomo, fundidos en formas planas de arena, con motivos intercambiables para adaptarse a la fe del difunto. El plomo se utilizó para fabricar balas de honda desde el siglo V a. En la época romana, las balas de honda de plomo eran ampliamente utilizadas y eran efectivas a una distancia de entre 100 y 150 metros. Los honderos baleares, utilizados como mercenarios en los ejércitos cartagineses y romanos, eran famosos por su distancia de disparo y precisión.

El plomo se usaba para fabricar tuberías de agua en el Imperio Romano; la palabra latina para el metal, plumbum, es el origen de la palabra inglesa "plomería". Su facilidad de trabajo, su bajo punto de fusión que permite la fácil fabricación de uniones soldadas completamente impermeables y su resistencia a la corrosión aseguraron su uso generalizado en otras aplicaciones, incluidos productos farmacéuticos, techado, moneda y guerra. Escritores de la época, como Catón el Viejo, Columela y Plinio el Viejo, recomendaron recipientes de plomo (o recubiertos de plomo) para la preparación de edulcorantes y conservantes añadidos al vino y la comida. El plomo confería un sabor agradable debido a la formación de "azúcar de plomo" (acetato de plomo (II)), mientras que los recipientes de cobre o bronce podían impartir un sabor amargo a través de la formación de cardenillo.

Este metal fue, con mucho, el material más utilizado en la antigüedad clásica, y es apropiado referirse a la Edad del Plomo (romana). El plomo era para los romanos lo que el plástico es para nosotros.

Heinz Eschnauer y Markus Stoeppler"Vino: un banco de especímenes enológicos", 1992

El autor romano Vitruvio informó sobre los peligros para la salud del plomo y los escritores modernos han sugerido que el envenenamiento por plomo desempeñó un papel importante en el declive del Imperio Romano. Otros investigadores han criticado tales afirmaciones, señalando, por ejemplo, que no todos los dolores abdominales son causados ​​por envenenamiento por plomo. Según la investigación arqueológica, las tuberías de plomo romanas aumentaron los niveles de plomo en el agua del grifo, pero era poco probable que tal efecto fuera realmente dañino. Cuando ocurrió el envenenamiento por plomo, las víctimas fueron llamadas "saturninas", oscuras y cínicas, en honor al macabro padre de los dioses, Saturno. Por asociación, el plomo era considerado el padre de todos los metales. Su estatus en la sociedad romana era bajo, ya que estaba fácilmente disponible y era barato.

Confusión con estaño y antimonio

Desde la Edad del Bronce, los metalúrgicos e ingenieros han entendido la diferencia entre el estaño raro y valioso, esencial para la aleación con el cobre para producir bronce duro y resistente a la corrosión, y el plomo "barato y alegre". Sin embargo, la nomenclatura en algunos idiomas es similar. Los romanos llamaban al plomo plumbum nigrum ("plomo negro") y al estaño plumbum candidum ("plomo brillante"). La asociación de plomo y estaño se puede ver en otros idiomas: la palabra olovo en checo se traduce como "plomo", pero en ruso, su afín олово (olovo) significa "estaño".Para aumentar la confusión, el plomo tenía una estrecha relación con el antimonio: ambos elementos comúnmente se presentan como sulfuros (galena y estibina), a menudo juntos. Plinio escribió incorrectamente que la estibina daría plomo al calentarse, en lugar de antimonio. En países como Turquía e India, el nombre originalmente persa surma pasó a referirse al sulfuro de antimonio o al sulfuro de plomo, y en algunos idiomas, como el ruso, dio su nombre al antimonio (сурьма).

Edad Media y el Renacimiento

La minería de plomo en Europa Occidental disminuyó después de la caída del Imperio Romano Occidental, siendo la Península Ibérica árabe la única región con una producción significativa. La mayor producción de plomo se produjo en el sur y el este de Asia, especialmente en China e India, donde la extracción de plomo creció rápidamente.

En Europa, la producción de plomo comenzó a aumentar en los siglos XI y XII, cuando se volvió a utilizar para techos y tuberías. A partir del siglo XIII, se utilizó plomo para crear vidrieras. En las tradiciones europea y árabe de la alquimia, el plomo (símbolo en la tradición europea) era considerado un metal base impuro que, por la separación, purificación y equilibrio de sus esencias constituyentes, podía transformarse en oro puro e incorruptible. Durante el período, el plomo se utilizó cada vez más para adulterar el vino. El uso de dicho vino fue prohibido para los ritos cristianos por una bula papal en 1498, pero continuó siendo bebido y resultó en envenenamientos masivos hasta finales del siglo XVIII.El plomo era un material clave en partes de la imprenta, y los trabajadores de la imprenta solían inhalar polvo de plomo, lo que provocaba envenenamiento por plomo. El plomo también se convirtió en el principal material para fabricar balas para armas de fuego: era barato, menos dañino para los cañones de las armas de hierro, tenía una mayor densidad (lo que permitía una mejor retención de la velocidad) y su punto de fusión más bajo facilitaba la producción de balas, ya que podría hacerse usando un fuego de leña. El plomo, en forma de cerusa veneciana, fue ampliamente utilizado en cosméticos por la aristocracia de Europa occidental, ya que los rostros blanqueados se consideraban un signo de modestia.Esta práctica luego se expandió a pelucas blancas y delineadores de ojos, y solo se desvaneció con la Revolución Francesa a fines del siglo XVIII. Una moda similar apareció en Japón en el siglo XVIII con el surgimiento de las geishas, ​​una práctica que continuó hasta bien entrado el siglo XX. Los rostros blancos de las mujeres "llegaron a representar su virtud femenina como mujeres japonesas", con plomo de uso común en el blanqueador.

Fuera de Europa y Asia

En el Nuevo Mundo, la producción de plomo se registró poco después de la llegada de los colonos europeos. El registro más antiguo data de 1621 en la colonia inglesa de Virginia, catorce años después de su fundación. En Australia, la primera mina que abrieron los colonos en el continente fue una mina de plomo, en 1841. En África, la minería y la fundición de plomo eran conocidas en Benue Trough y en la cuenca inferior del Congo, donde el plomo se usaba para el comercio con los europeos, y como una moneda en el siglo XVII, mucho antes de la lucha por África.

Revolución industrial

En la segunda mitad del siglo XVIII, Gran Bretaña y más tarde Europa continental y Estados Unidos experimentaron la Revolución Industrial. Esta fue la primera vez durante la cual las tasas de producción de plomo excedieron las de Roma. Gran Bretaña fue el principal productor, perdiendo este estatus a mediados del siglo XIX con el agotamiento de sus minas y el desarrollo de la minería de plomo en Alemania, España y Estados Unidos. Para 1900, Estados Unidos era el líder en la producción mundial de plomo y otras naciones no europeas (Canadá, México y Australia) habían comenzado una producción significativa; la producción fuera de Europa superó a la del interior. Una gran parte de la demanda de plomo provino de la plomería y la pintura: las pinturas con plomo se usaban regularmente.En ese momento, más personas (de clase trabajadora) estaban expuestas al metal y los casos de envenenamiento por plomo aumentaron. Esto condujo a la investigación sobre los efectos de la ingesta de plomo. Se demostró que el plomo es más peligroso en forma de humo que como metal sólido. El envenenamiento por plomo y la gota estaban relacionados; El médico británico Alfred Baring Garrod notó que un tercio de sus pacientes con gota eran plomeros y pintores. Los efectos de la ingestión crónica de plomo, incluidos los trastornos mentales, también se estudiaron en el siglo XIX. Las primeras leyes destinadas a disminuir el envenenamiento por plomo en las fábricas se promulgaron durante las décadas de 1870 y 1880 en el Reino Unido.

Era moderna

A finales del siglo XIX y principios del XX se descubrió más evidencia de la amenaza que representaba el plomo para los humanos. Los mecanismos de daño se entendieron mejor, se documentó la ceguera por plomo y el elemento se eliminó gradualmente del uso público en los Estados Unidos y Europa. El Reino Unido introdujo inspecciones de fábrica obligatorias en 1878 y nombró al primer Inspector Médico de Fábricas en 1898; como resultado, se informó una disminución de 25 veces en los incidentes de envenenamiento por plomo entre 1900 y 1944. La mayoría de los países europeos prohibieron la pintura con plomo, comúnmente utilizada debido a su opacidad y resistencia al agua, para interiores en 1930.

La última gran exposición humana al plomo fue la adición de tetraetilo de plomo a la gasolina como agente antidetonante, una práctica que se originó en los Estados Unidos en 1921. Se eliminó gradualmente en los Estados Unidos y la Unión Europea en el año 2000.

En la década de 1970, los Estados Unidos y los países de Europa occidental introdujeron leyes para reducir la contaminación del aire por plomo. El impacto fue significativo: mientras que un estudio realizado por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de los Estados Unidos entre 1976 y 1980 mostró que el 77,8 % de la población tenía niveles elevados de plomo en la sangre, en 1991 y 1994, un estudio del mismo instituto mostró que la proporción de personas con niveles tan altos se redujo al 2,2%. El principal producto fabricado con plomo a finales del siglo XX fue la batería de plomo-ácido.

De 1960 a 1990, la producción de plomo en el bloque occidental creció alrededor del 31%. La parte de la producción mundial de plomo del Bloque del Este aumentó del 10 % al 30 % entre 1950 y 1990, siendo la Unión Soviética el mayor productor mundial a mediados de los años 70 y 80, y China iniciando una importante producción de plomo en la década de 1950. finales del siglo XX. A diferencia de los países comunistas europeos, China estaba en gran parte desindustrializada a mediados del siglo XX; en 2004, China superó a Australia como el mayor productor de plomo. Como sucedió durante la industrialización europea, el plomo ha tenido un efecto negativo sobre la salud en China.

Producción

A partir de 2014, la producción de plomo está aumentando en todo el mundo debido a su uso en baterías de plomo-ácido. Hay dos categorías principales de producción: primaria a partir de minerales extraídos y secundaria a partir de chatarra. En 2014, 4,58 millones de toneladas métricas provinieron de la producción primaria y 5,64 millones de la producción secundaria. Los tres principales productores de concentrado de plomo extraído en ese año fueron China, Australia y Estados Unidos. Los tres principales productores de plomo refinado fueron China, Estados Unidos e India.Según el informe sobre las existencias de metales en la sociedad del Panel Internacional de Recursos de 2010, la cantidad total de plomo en uso, almacenada, desechada o disipada en el medio ambiente, a nivel mundial, es de 8 kg per cápita. Gran parte de esto se encuentra en los países más desarrollados (20 a 150 kg per cápita) en lugar de los menos desarrollados (1 a 4 kg per cápita).

Los procesos de producción de plomo primario y secundario son similares. Algunas plantas de producción primaria ahora complementan sus operaciones con chatarra de plomo, y es probable que esta tendencia aumente en el futuro. Dadas las técnicas adecuadas, el plomo obtenido a través de procesos secundarios es indistinguible del plomo obtenido a través de procesos primarios. La chatarra de plomo del comercio de la construcción suele estar bastante limpia y se vuelve a fundir sin necesidad de fundición, aunque a veces se necesita refinar. Por lo tanto, la producción secundaria de plomo es más barata, en términos de requisitos de energía, que la producción primaria, a menudo en un 50% o más.

Primario

La mayoría de los minerales de plomo contienen un bajo porcentaje de plomo (los minerales ricos tienen un contenido típico de 3 a 8 %) que debe concentrarse para la extracción. Durante el procesamiento inicial, los minerales generalmente se someten a trituración, separación en medio denso, molienda, flotación por espuma y secado. El concentrado resultante, que tiene un contenido de plomo del 30 al 80 % en masa (normalmente del 50 al 60 %), se convierte luego en metal de plomo (impuro).

Hay dos formas principales de hacer esto: un proceso de dos etapas que involucra tostado seguido de extracción en alto horno, llevado a cabo en recipientes separados; o un proceso directo en el que la extracción del concentrado ocurre en un solo recipiente. Esta última se ha convertido en la ruta más común, aunque la primera sigue siendo significativa.

País	Salida(milesde toneladas)
Porcelana	2,400
Australia	500
Estados Unidos	335
Perú	310
México	250
Rusia	225
India	135
Bolivia	80
Suecia	76
Pavo	75
Irán	41
Kazajstán	41
Polonia	40
Sudáfrica	40
Corea del Norte	35
Irlanda	33
macedonia	33
Otros países	170

Proceso de dos etapas

Primero, el concentrado de sulfuro se tuesta al aire para oxidar el sulfuro de plomo:2 PbS(s) + 3 O ₂ (g) → 2 PbO(s) + 2 SO ₂ (g)↑

Como el concentrado original no era sulfuro de plomo puro, el tostado produce no solo el óxido de plomo (II) deseado, sino también una mezcla de óxidos, sulfatos y silicatos de plomo y de los demás metales contenidos en el mineral. Este óxido de plomo impuro se reduce en un alto horno alimentado con coque al metal (de nuevo, impuro):2 PbO(s) + C(s) → 2 Pb(s) + CO ₂ (g)↑

Las impurezas son principalmente arsénico, antimonio, bismuto, zinc, cobre, plata y oro. Por lo general, se eliminan en una serie de procesos pirometalúrgicos. La masa fundida se trata en un horno de reverbero con aire, vapor y azufre, que oxida las impurezas excepto la plata, el oro y el bismuto. Los contaminantes oxidados flotan en la parte superior de la masa fundida y se eliminan. La plata y el oro metálicos se extraen y recuperan económicamente mediante el proceso Parkes, en el que se añade zinc al plomo. El zinc, que es inmiscible en el plomo, disuelve la plata y el oro. La solución de zinc se puede separar del plomo y recuperar la plata y el oro. El plomo sin plata se libera de bismuto mediante el proceso Betterton-Kroll, tratándolo con calcio y magnesio metálicos. La escoria de bismuto resultante se puede quitar.

Como alternativa a los procesos pirometalúrgicos, se puede obtener plomo muy puro mediante el procesamiento electrolítico del plomo fundido mediante el proceso Betts. Los ánodos de plomo impuro y los cátodos de plomo puro se colocan en un electrolito de fluorosilicato de plomo (PbSiF ₆). Una vez que se aplica el potencial eléctrico, el plomo impuro en el ánodo se disuelve y se deposita en el cátodo, dejando la mayoría de las impurezas en solución. Este es un proceso de alto costo y, por lo tanto, se reserva principalmente para refinar lingotes que contienen altos porcentajes de impurezas.

Proceso directo

En este proceso, los lingotes y escorias de plomo se obtienen directamente de los concentrados de plomo. El concentrado de sulfuro de plomo se funde en un horno y se oxida, formando monóxido de plomo. Se agrega carbono (como coque o gas de carbón) a la carga fundida junto con agentes fundentes. El monóxido de plomo se reduce así a plomo metálico, en medio de una escoria rica en monóxido de plomo.

Si el insumo es rico en plomo, se puede obtener como lingotes hasta un 80% del plomo original; el 20% restante forma una escoria rica en monóxido de plomo. Para una alimentación de bajo grado, todo el plomo se puede oxidar a una escoria con alto contenido de plomo. El plomo metálico se obtiene además de las escorias con alto contenido de plomo (25–40 %) mediante combustión o inyección de combustible sumergido, reducción asistida por un horno eléctrico o una combinación de ambos.

Alternativas

Continúa la investigación sobre un proceso de extracción de plomo más limpio y menos intensivo en energía; un inconveniente importante es que se pierde demasiado plomo como desecho o las alternativas dan como resultado un alto contenido de azufre en el metal de plomo resultante. La extracción hidrometalúrgica, en la que los ánodos de plomo impuro se sumergen en un electrolito y el plomo puro se deposita (electrobobinado) en un cátodo, es una técnica que puede tener potencial, pero actualmente no es económica, excepto en los casos en que la electricidad es muy barata.

Secundario

La fundición, que es una parte esencial de la producción primaria, a menudo se omite durante la producción secundaria. Sólo se realiza cuando el plomo metálico ha sufrido una oxidación importante. El proceso es similar al de la producción primaria en alto horno o en horno rotatorio, con la diferencia esencial de la mayor variabilidad de los rendimientos: los altos hornos producen plomo duro (10% de antimonio) mientras que los hornos de reverbero y horno rotatorio producen plomo semiblando (3–4% de antimonio).

El proceso ISASMELT es un método de fundición más reciente que puede actuar como una extensión de la producción primaria; a la pasta de batería de las baterías de plomo-ácido gastadas (que contienen sulfato de plomo y óxidos de plomo) se le elimina el sulfato tratándola con álcali, y luego se trata en un horno alimentado con carbón en presencia de oxígeno, lo que produce plomo impuro, con antimonio, el impureza más común. El refinado del plomo secundario es similar al del plomo primario; algunos procesos de refinación pueden omitirse según el material reciclado y su posible contaminación.

De las fuentes de plomo para reciclar, las baterías de plomo-ácido son las más importantes; Los revestimientos de tuberías, láminas y cables de plomo también son importantes.

Aplicaciones

Contrariamente a la creencia popular, las minas de los lápices de madera nunca se han fabricado con plomo. Cuando el lápiz se originó como una herramienta de escritura de grafito envuelto, el tipo particular de grafito utilizado se denominó plumbago (literalmente, acto de plomo o maqueta de plomo).

Forma elemental

El plomo metálico tiene varias propiedades mecánicas útiles, que incluyen alta densidad, bajo punto de fusión, ductilidad e inercia relativa. Muchos metales son superiores al plomo en algunos de estos aspectos, pero generalmente son menos comunes y más difíciles de extraer de los minerales originales. La toxicidad del plomo ha llevado a su eliminación gradual para algunos usos.

El plomo se ha utilizado para las balas desde su invención en la Edad Media. Es barato; su bajo punto de fusión significa que se pueden lanzar municiones para armas pequeñas y perdigones de escopeta con un equipo técnico mínimo; y es más denso que otros metales comunes, lo que permite una mejor retención de la velocidad. Sigue siendo el principal material de las balas, aleado con otros metales como endurecedores. Se ha expresado la preocupación de que las balas de plomo utilizadas para la caza puedan dañar el medio ambiente.

La alta densidad y la resistencia a la corrosión del plomo se han aprovechado en varias aplicaciones relacionadas. Se utiliza como lastre en quillas de veleros; su densidad le permite ocupar un pequeño volumen y minimizar la resistencia al agua, contrarrestando así el efecto de escora del viento en las velas. Se utiliza en cinturones de lastre de buceo para contrarrestar la flotabilidad del buzo. En 1993 se estabilizó la base de la Torre Inclinada de Pisa con 600 toneladas de plomo. Debido a su resistencia a la corrosión, el plomo se utiliza como cubierta protectora para cables submarinos.

El plomo tiene muchos usos en la industria de la construcción; las láminas de plomo se utilizan como metales arquitectónicos en materiales para techos, revestimientos, tapajuntas, canaletas y juntas de canaletas, y en parapetos de techos. El plomo todavía se usa en estatuas y esculturas, incluso para armaduras. En el pasado se usaba a menudo para equilibrar las ruedas de los automóviles; por razones ambientales, este uso se está eliminando a favor de otros materiales.

El plomo se agrega a las aleaciones de cobre, como el latón y el bronce, para mejorar la maquinabilidad y por sus cualidades lubricantes. Al ser prácticamente insoluble en cobre, el plomo forma glóbulos sólidos en las imperfecciones de la aleación, como los límites de grano. En bajas concentraciones, además de actuar como lubricante, los glóbulos dificultan la formación de virutas a medida que se trabaja la aleación, mejorando así la maquinabilidad. En los rodamientos se utilizan aleaciones de cobre con mayores concentraciones de plomo. El plomo proporciona lubricación y el cobre proporciona el soporte de carga.

La alta densidad, el número atómico y la conformabilidad del plomo forman la base para su uso como barrera que absorbe el sonido, la vibración y la radiación. El plomo no tiene frecuencias de resonancia naturales; como resultado, las láminas de plomo se utilizan como una capa insonorizante en las paredes, los pisos y los techos de los estudios de sonido. Los tubos de órgano a menudo están hechos de una aleación de plomo, mezclada con varias cantidades de estaño para controlar el tono de cada tubo. El plomo es un material de protección contra la radiación establecido en la ciencia nuclear y en las salas de rayos X debido a su densidad y alto coeficiente de atenuación. El plomo fundido se ha utilizado como refrigerante para reactores rápidos enfriados por plomo.

Baterías

El mayor uso de plomo a principios del siglo XXI es en baterías de plomo-ácido. El plomo de las baterías no entra en contacto directo con los seres humanos, por lo que hay menos problemas de toxicidad. Las personas que trabajan en plantas de producción de baterías de plomo pueden estar expuestas al polvo de plomo e inhalarlo. } Las reacciones en la batería entre el plomo, el dióxido de plomo y el ácido sulfúrico proporcionan una fuente confiable de voltaje. Se han instalado supercondensadores que incorporan baterías de plomo-ácido en aplicaciones a escala de kilovatios y megavatios en Australia, Japón y los Estados Unidos en regulación de frecuencia, suavizado y desplazamiento solar, suavizado de viento y otras aplicaciones. Estas baterías tienen una densidad de energía y una eficiencia de carga y descarga más bajas que las baterías de iones de litio, pero son significativamente más baratas.

Recubrimiento para cables

El plomo se utiliza en cables de alimentación de alta tensión como material de cubierta para evitar la difusión de agua en el aislamiento; este uso está disminuyendo a medida que se elimina el plomo. Algunos países también están eliminando gradualmente su uso en soldadura para productos electrónicos para reducir la cantidad de desechos peligrosos para el medio ambiente. El plomo es uno de los tres metales utilizados en la prueba Oddy para materiales de museo, lo que ayuda a detectar ácidos orgánicos, aldehídos y gases ácidos.

Compuestos

Además de ser la principal aplicación del plomo metal, las baterías de plomo-ácido también son el principal consumidor de compuestos de plomo. La reacción de almacenamiento/liberación de energía utilizada en estos dispositivos involucra sulfato de plomo y dióxido de plomo:Pb (s) + PbO₂(s) + 2H₂ASI QUE₄(ac) → 2 PbSO₄(s) + 2H₂O (l)

Otras aplicaciones de los compuestos de plomo son muy especializadas y, a menudo, se desvanecen. Los colorantes a base de plomo se utilizan en esmaltes cerámicos y vidrios, especialmente para los tonos rojos y amarillos. Si bien las pinturas con plomo se eliminan gradualmente en Europa y América del Norte, siguen en uso en países menos desarrollados como China, India o Indonesia. El tetraacetato de plomo y el dióxido de plomo se utilizan como agentes oxidantes en química orgánica. El plomo se usa con frecuencia en el revestimiento de cloruro de polivinilo de los cables eléctricos. Se puede utilizar para tratar mechas de velas para garantizar una combustión más prolongada y uniforme. Debido a su toxicidad, los fabricantes europeos y norteamericanos utilizan alternativas como el zinc.El vidrio de plomo se compone de un 12 a un 28 % de óxido de plomo, lo que cambia sus características ópticas y reduce la transmisión de radiación ionizante, una propiedad utilizada en televisores antiguos y monitores de computadora con tubos de rayos catódicos. Los semiconductores a base de plomo, como el telururo de plomo y el seleniuro de plomo, se utilizan en células fotovoltaicas y detectores de infrarrojos.

Efectos biológicos

El plomo no tiene una función biológica confirmada y no hay un nivel seguro confirmado de exposición al plomo. Un estudio canadiense-estadounidense de 2009 concluyó que incluso en niveles que se considera que presentan poco o ningún riesgo, el plomo puede causar "resultados adversos para la salud mental". Sin embargo, su prevalencia en el cuerpo humano, con un promedio de 120 mg en adultos, solo es superada por el zinc (2500 mg) y el hierro (4000 mg) entre los metales pesados. Las sales de plomo son absorbidas muy eficientemente por el cuerpo. Una pequeña cantidad de plomo (1%) se almacena en los huesos; el resto se excreta en la orina y las heces a las pocas semanas de la exposición. Sólo un tercio del plomo es excretado por un niño. La exposición continua puede resultar en la bioacumulación de plomo.

Toxicidad

El plomo es un metal altamente venenoso (ya sea inhalado o ingerido), que afecta a casi todos los órganos y sistemas del cuerpo humano. A niveles de 100 mg/m en el aire, es inmediatamente peligroso para la vida y la salud. La mayor parte del plomo ingerido se absorbe en el torrente sanguíneo. La principal causa de su toxicidad es su predilección por interferir con el correcto funcionamiento de las enzimas. Lo hace uniéndose a los grupos sulfhidrilo que se encuentran en muchas enzimas, o imitando y desplazando a otros metales que actúan como cofactores en muchas reacciones enzimáticas. Los metales esenciales con los que interactúa el plomo son el calcio, el hierro y el zinc. Los altos niveles de calcio y hierro tienden a brindar cierta protección contra el envenenamiento por plomo; los niveles bajos causan una mayor susceptibilidad.

Efectos

El plomo puede causar daños graves al cerebro y los riñones y, en última instancia, la muerte. Al imitar al calcio, el plomo puede atravesar la barrera hematoencefálica. Degrada las vainas de mielina de las neuronas, reduce su número, interfiere con las rutas de neurotransmisión y disminuye el crecimiento neuronal. En el cuerpo humano, el plomo inhibe la porfobilinógeno sintasa y la ferroquelatasa, evitando tanto la formación de porfobilinógeno como la incorporación de hierro en la protoporfirina IX, el paso final en la síntesis del grupo hemo. Esto provoca una síntesis de hemo ineficaz y anemia microcítica.

Los síntomas del envenenamiento por plomo incluyen nefropatía, dolores abdominales tipo cólico y posiblemente debilidad en los dedos, las muñecas o los tobillos. Pequeños aumentos de la presión arterial, particularmente en personas de mediana edad y mayores, pueden ser evidentes y causar anemia. Varios estudios, en su mayoría transversales, encontraron una asociación entre una mayor exposición al plomo y una menor variabilidad de la frecuencia cardíaca. En mujeres embarazadas, los altos niveles de exposición al plomo pueden causar un aborto espontáneo. Se ha demostrado que la exposición crónica de alto nivel reduce la fertilidad en los hombres.

En el cerebro en desarrollo de un niño, el plomo interfiere con la formación de sinapsis en la corteza cerebral, el desarrollo neuroquímico (incluido el de los neurotransmisores) y la organización de los canales iónicos. La exposición en la primera infancia se ha relacionado con un mayor riesgo de trastornos del sueño y somnolencia diurna excesiva en la niñez posterior. Los niveles altos en sangre están asociados con la pubertad tardía en las niñas. El aumento y la disminución de la exposición al plomo en el aire a partir de la combustión de tetraetilo de plomo en la gasolina durante el siglo XX se ha relacionado con aumentos y disminuciones históricas en los niveles de delincuencia.

Fuentes de exposición

La exposición al plomo es un problema mundial, ya que la extracción y fundición de plomo, y la fabricación, eliminación y reciclaje de baterías son comunes en muchos países. El plomo ingresa al cuerpo a través de la inhalación, la ingestión o la absorción cutánea. Casi todo el plomo inhalado se absorbe en el cuerpo; para la ingestión, la tasa es del 20 al 70%, y los niños absorben un porcentaje más alto que los adultos.

El envenenamiento generalmente resulta de la ingestión de alimentos o agua contaminados con plomo y, con menos frecuencia, después de la ingestión accidental de tierra, polvo o pintura a base de plomo contaminados. Los productos de agua de mar pueden contener plomo si se ven afectados por aguas industriales cercanas. Las frutas y verduras pueden contaminarse con altos niveles de plomo en los suelos en los que se cultivaron. El suelo puede contaminarse a través de la acumulación de partículas de plomo en las tuberías, la pintura con plomo y las emisiones residuales de la gasolina con plomo.

El uso de plomo para tuberías de agua es un problema en áreas con agua blanda o ácida. El agua dura forma capas protectoras insolubles en la superficie interior de las tuberías, mientras que el agua blanda y ácida disuelve las tuberías de plomo. El dióxido de carbono disuelto en el agua transportada puede resultar en la formación de bicarbonato de plomo soluble; el agua oxigenada puede disolver el plomo de manera similar al hidróxido de plomo (II). Beber esa agua, con el tiempo, puede causar problemas de salud debido a la toxicidad del plomo disuelto. Cuanto más dura sea el agua, más bicarbonato de calcio y sulfato contendrá, y el interior de las tuberías estará más recubierto con una capa protectora de carbonato de plomo o sulfato de plomo.

La ingestión de pintura a base de plomo aplicada es la principal fuente de exposición para los niños: una fuente directa es masticar marcos de ventanas viejos pintados. Alternativamente, a medida que la pintura seca aplicada se deteriora, se pela, se pulveriza y luego ingresa al cuerpo a través del contacto de la mano con la boca o alimentos, agua o alcohol contaminados. Ingerir ciertos remedios caseros puede resultar en exposición al plomo o sus compuestos.

La inhalación es la segunda vía principal de exposición, que afecta a los fumadores y especialmente a los trabajadores en ocupaciones relacionadas con el plomo. El humo del cigarrillo contiene, entre otras sustancias tóxicas, plomo-210 radiactivo. "Como resultado de los esfuerzos regulatorios de la EPA, los niveles de plomo en el aire [en los Estados Unidos] se redujeron en un 86 % entre 2010 y 2020". La concentración de plomo en el aire en los Estados Unidos cayó por debajo del estándar nacional de 0,15 μg/m3 en 2014.

La exposición de la piel puede ser importante para las personas que trabajan con compuestos orgánicos de plomo. La tasa de absorción cutánea es menor para el plomo inorgánico.

Plomo en juguetes de plástico

Según el Centro para el Control de Enfermedades de Estados Unidos, “no se ha prohibido el uso de plomo en los plásticos. El plomo ablanda el plástico y lo hace más flexible para que pueda volver a su forma original. También se puede usar en juguetes de plástico. para estabilizar las moléculas del calor El polvo de plomo se puede formar cuando el plástico se expone a la luz solar, el aire y los detergentes que rompen el enlace químico entre el plomo y los plásticos.

Tratamiento

El tratamiento de la intoxicación por plomo implica normalmente la administración de dimercaprol y succímero. Los casos agudos pueden requerir el uso de edetato de calcio disódico, el quelato de calcio y la sal disódica del ácido etilendiaminotetraacético (EDTA). Tiene una mayor afinidad por el plomo que por el calcio, con el resultado de que el quelato de plomo se forma por intercambio y se excreta en la orina, dejando calcio inofensivo.

Efectos ambientales

La extracción, producción, uso y eliminación de plomo y sus productos han causado una contaminación significativa de los suelos y las aguas de la Tierra. Las emisiones atmosféricas de plomo alcanzaron su punto máximo durante la Revolución Industrial y el período de la gasolina con plomo en la segunda mitad del siglo XX.

Las liberaciones de plomo se originan en fuentes naturales (es decir, la concentración del plomo natural), la producción industrial, la incineración y el reciclaje, y la movilización de plomo previamente enterrado. En particular, dado que el plomo se ha eliminado de otros usos, en el Sur Global, las operaciones de reciclaje de plomo diseñadas para extraer plomo barato utilizado para la fabricación global se han convertido en una fuente de exposición bien documentada. Concentraciones elevadas de plomo persisten en suelos y sedimentos en áreas postindustriales y urbanas; Las emisiones industriales, incluidas las derivadas de la quema de carbón, continúan en muchas partes del mundo, en particular en los países en desarrollo.

El plomo se puede acumular en los suelos, especialmente en aquellos con un alto contenido orgánico, donde permanece durante cientos o miles de años. El plomo ambiental puede competir con otros metales que se encuentran en y sobre las superficies de las plantas, inhibiendo potencialmente la fotosíntesis y en concentraciones lo suficientemente altas, afectando negativamente el crecimiento y la supervivencia de las plantas. La contaminación de suelos y plantas puede permitir que el plomo ascienda en la cadena alimenticia afectando a microorganismos y animales. En los animales, el plomo presenta toxicidad en muchos órganos y daña los sistemas nervioso, renal, reproductivo, hematopoyético y cardiovascular después de la ingestión, inhalación o absorción por la piel. Los peces absorben plomo tanto del agua como del sedimento; la bioacumulación en la cadena alimentaria representa un peligro para los peces, las aves y los mamíferos marinos.

El plomo antropogénico incluye plomo de perdigones y plomos. Estas se encuentran entre las fuentes más potentes de contaminación por plomo junto con los sitios de producción de plomo. El plomo se prohibió para perdigones y plomos en los Estados Unidos en 2017, aunque esa prohibición solo estuvo en vigor durante un mes, y se está considerando una prohibición similar en la Unión Europea.

Los métodos analíticos para la determinación de plomo en el medio ambiente incluyen espectrofotometría, fluorescencia de rayos X, espectroscopia atómica y métodos electroquímicos. Se ha desarrollado un electrodo selectivo de iones específico basado en el ionóforo S,S'-metilenbis (N,N-diisobutilditiocarbamato). Un ensayo de biomarcador importante para el envenenamiento por plomo son los niveles de ácido δ-aminolevulínico en plasma, suero y orina.

Restricción y remediación

A mediados de la década de 1980, hubo una disminución significativa en el uso de plomo en la industria. En los Estados Unidos, las reglamentaciones ambientales redujeron o eliminaron el uso de plomo en productos que no son baterías, como gasolina, pinturas, soldaduras y sistemas de agua. Se instalaron dispositivos de control de partículas en centrales eléctricas de carbón para capturar las emisiones de plomo. En 1992, el Congreso de los Estados Unidos exigió a la Agencia de Protección Ambiental que redujera los niveles de plomo en la sangre de los niños del país. El uso de plomo se redujo aún más por la Directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas de la Unión Europea de 2003. Se produjo una gran caída en la deposición de plomo en los Países Bajos después de la prohibición nacional de 1993 del uso de perdigones de plomo para la caza y el tiro deportivo: de 230 toneladas en 1990 a 47,5 toneladas en 1995.

En los Estados Unidos, el límite de exposición permisible para el plomo en el lugar de trabajo, que incluye plomo metálico, compuestos inorgánicos de plomo y jabones de plomo, se fijó en 50 μg/m durante una jornada laboral de 8 horas y el límite de nivel de plomo en sangre en 5 μg por 100 g de sangre en 2012. Es posible que todavía se encuentre plomo en cantidades dañinas en el gres, el vinilo (como el que se usa para las tuberías y el aislamiento de los cables eléctricos) y el latón chino. Las casas antiguas aún pueden contener pintura con plomo. La pintura con plomo blanco se ha retirado de la venta en los países industrializados, pero siguen existiendo usos especializados de otros pigmentos, como el cromato de plomo amarillo. Quitar la pintura vieja con lijado produce polvo que se puede inhalar.Algunas autoridades han ordenado programas de reducción de plomo en propiedades donde viven niños pequeños.

Los desechos de plomo, según la jurisdicción y la naturaleza de los desechos, pueden tratarse como desechos domésticos (para facilitar las actividades de reducción de plomo) o desechos potencialmente peligrosos que requieren un tratamiento o almacenamiento especializado. El plomo se libera al medio ambiente en los lugares de tiro y se han desarrollado una serie de prácticas de gestión del plomo para contrarrestar la contaminación por plomo. La migración de plomo puede mejorarse en suelos ácidos; para contrarrestar eso, se recomienda tratar los suelos con cal para neutralizar los suelos y evitar la lixiviación de plomo.

Se han realizado investigaciones sobre cómo eliminar el plomo de los biosistemas por medios biológicos: se están investigando las espinas de pescado por su capacidad para biorremediar el plomo en suelos contaminados. El hongo Aspergillus versicolor es efectivo para absorber iones de plomo de los desechos industriales antes de ser liberados a los cuerpos de agua. Se han investigado varias bacterias por su capacidad para eliminar el plomo del medio ambiente, incluidas las bacterias reductoras de sulfato Desulfovibrio y Desulfotomaculum, ambas muy eficaces en soluciones acuosas.