Plumbul şi combinaţiile acestuia

Răspândire în natură:

Plumbul se găseşte mai mult răspândit în natură sub formă de combinaţii.Cel mai însemnat minereu de plumb este“galena”(sulfura de plumb ),care se găseşte în mai multe regiuni ale globului.

Alte minerale conţinând plumb sunt: . ”anglesita”( ),”cerusita”( ),”piromorfita”( ,”mimetesita,”

crocoita”( ),”wulfenite”,( )si “stolzita( ).Zăcămintele bogate de combinaţii de plumb sunt întâlnite în Australia Canada şi Germania.

În URSS se găseşte în Kazahstan, în Siberia, în munţii Altani etc.Ţara noastră are o însemnată producţie de plumb pe bază de zăcăminte bogate de “galenă”la Satul Mare şi Ruşchiţa şi de “ceruzită “la Ocna de Fier, Rodna Veche, Rusca Montană.

Aproape totdeauna minereurile de plumb sunt polimetalice, adică conţin şi alte metale ,de exemplu zinc.

Preparare:

Plumbul se extrage din galenă şi se obţine după următoarele trei procedee.Dintre care cel mai utilizat este procedeul de prăjire şi reducere, aceasta constă în trecerea unui curent de aer printr-un cuptor în care se gaseşte galena amestecată cu var şi nisip.

Prăjirea are drept scop transformarea sulfurii de plumb în oxid de plumb: (oxidare)

Operaţia are loc la 500-600 Celsius.Curentul de aer insuflat în cuptor trebuie să fie potrivit pentru ca oxidarea sulfuri să nu meargă până la sulfat:

(reacţie secundară)Formarea sulfatului de plumb este o reacţie vătămătoare deoarece în etapa de

reducere sulfatul va forma sulfură de plumb.Pentru a împiedica această reacţie se adaugă bioxid de siliciu.

Oxidul de plumb este redus în a doua etapă a procesului în cuptoare înalte la cu cocs şi oxidul de carbon format prin arderea acestuia:

(reducere)Silicatul de plumb nu este redus direct de către cocs datorită oxidului de calciu, ce

este adăugat formându-se mai întâi oxid de plumb, care reacţionează apoi cu oxidul de carbon.Reacţia totală este :

Când minereurile sunt bogate în plumb şi sărace în silice extragerea plumbului se face folosind procedeul prin prăjire şi reacţie.

1

În prima etapă are loc prăjirea numai a unei părţi din sulfura.Reacţiile sunt similare procedeului de mai sus.

În a două etapă restul de sulfură de plumb reacţionează cu oxidul de plumb la temperaturi cuprinse între 800-900 C în absenţa aerului.

Bioxidul de sulf rezultat poate fi folosit la fabricarea acidului sulfuric.Procedeul prin precipitare care constă în tratarea sulfurii de plumb cu fierul obţinut din reducerea oxidului de fier cu cocs introduşi concomitent în cuptor:

Plumbul obţinut, indiferent de metodă, conţine ca impurităţi arsen, antimoniu, staniu, zinc, cupru.Acestea îi modifică proprietăţiile, de aceea el trebuie rafinat.

Plumbul pur necesar fabricării acumulatorilor şi diferiţilor pigmenţi se obţine prin rafinarea electrolitică.Dacă între impurităţiile acestuia se găseşte argint în cantităţi mai mari (până la 1%) extragerea lui constituie un procedeu de obţinere a argintului.

Tăiat proaspăt plumbul apare lucios, cenuşiu-albastrui, la aer luciul dispare repede.Este cel mai moale dintre metalele uzuale,poate fi zgâriat cu unghia şi tăiat cu cuţitul, ductil, poate fi laminat în foi şi sârme subţiri, care nu au însă decât o rezistenţă mică la tracţiune.

Prin presiune poate fi deformat plastic la o temperatură ordinară, această proprietate se utilizează pentru fabricarea tuburilor de plumb.Spre deosebire de omologii săi mai uşori din grupa a-IV-a A, plumbul cristalizează într-o reţea cubică cu feţe centrate la fel ca multe alte metale.Vaporii plumbului, la sunt monoatomici. Densitatea plumbului este de 11,3 (p.t.327 ;p.f 1620 ).Căldura specifică la 18 este de 0,0299 în conformitate cu regula Dulongsi Petit.

Conductibilitatea calorică este relativ mică (8,5% din cea a argintului),la fel fiind şi conductibilitatea electrică (7,8% din cea a argintului)

Proprietaţi fizice: .

Plumbul este un metal cu luciu cenuşiu-albastrui în tăietură proaspătă la aer se acoperă imediat cu un strat de oxid de culoare cenuşie.Este maleabil şi se poate tăia cu cuţitul, fiind cel mai moale dintre metalele grele.Pe hârtie lasă urme, fiind astfel folosit în trecut pe post de instrument de scris.

El se poate topi uşor la (327,4 C), ceea ce uşurează prelucrarea lui, nu poate fi însă tras în fire subţiri.Mici cantităţi din alte metale (Fe,Zn,Cu) fac plumbul fărâmicios, iar antimoniul îi măreşte duritatea.

Plumbul cristalizează în sistemul cubic.

Proprietăţi chimice:

Încălzit la aer plumbul în stare de pulbere devine piroforic.Plumbul topit se acoperă la suprafată cu un strat de oxid, care la încalzire mai

îndelungată trece în litargă , de culoare galbenă, iar apoi când aerul este în cantitate suficientă, în miniu , de culoare roşie.

Acesta se combină şi cu halogenii: cu sulful, seleniul şi telurul.

2

Deşi plumbul este aşezat în seria tensiunilor electrochimice înaintea hidrogenului, în general el nu este atacat de acizi diluaţi, datorită formării la suprafaţa unei particule insolubile protectoare, astfel în contact cu acidul sulfuric se formează o peliculă de sulfat de plumb, , insolubilă în acid nu prea concentrate.

Apa curată distilată în absenţa aerului, nu dizolvă plumbul, fiindcă acest metal are un potenţial pozitiv, abia puţin mai mare decât hidrogenul.În prezenţa oxigenului, apa dizolvă însă mici cantităţi de plumb, sub formă de hidroxid de plumb.Apa de băut obijnuită, care conţine carbonaţi acizi de calciu şi magneziu, precum şi sulfaţi, formează pe suprafaţa metalului un strat subţire şi dur de carbonat şi sulfat de plumb, care împiedică dizolvarea.De aceea, apa condusă prin ţevi de plumb poate fi băută fară pericol.

Plumbul este atacat de hidroxizi alcalini, rezultând astfel din reacţie plumbiţi.Acesta, fie ca atare, fie în combinaţii are o acţiune otrăvitoare asupra organismului.

Întrebuinţări:

El fiind unul dintre metalele cele mai folosite.Din el se confecţionează conducte de apa ,camere de plumb instalaţii auxiliare în industria acidului sulfuric ,căptuşeli antiacide pentru aparate rezervoare în care se ţin lichide acide gaze agresive şi camaşi pentru îmbracarea cablurilor electrice.

Deoarece absoarbe bine radiaţiile γ,plumbul se utilizează pentru plăci de protecţie faţă de aceste radiaţii, atunci când se lucrează cu substanţe radioactive.Cantităţi mari de plumb sunt folosite la fabricarea electrozilor pentru acumulatoarele elecrice. Aliajele plumbului:

Fiind un metal foarte moale se aliază,de obicei cu antimoniul.Aliajele Pb-Sb,care conţin 0,3-30% Sb sunt numite plum antimonies.Spre a fii diferenţiate de plumbul moale,adică de plumbul pur,se întrebuinţează pentru confecţionarea de gloanţe, plăci de accumulator.La lipirea metalelor grele şi aliajelor lor se folosesc aliajele de cositor pentru lipit(10-80% Pb, 20-90% Sn).Alte aliaje de plumb mult utilizate sunt: pentru lagăre (1-77% Pb,11-18% Sb,6-8%Sn,eventual,1-6%Cu).Cu mercurul plumbul formează amalgame.

Combinaţiile plumbului :

În combinaţiile sale plumbul este bivalent şi tetravalent.Combinţiile plumbului tetravalent sunt mai puţin stabile.

Combinaţiile de plumb bivalent sunt de obicei ionice ,adică sunt săruri ale ionului care se aseamană cu sărurile ionului .Combinaţiile plumbului tetravalent sunt

de obicei covalente.Combinaţiile plumbului(II) nu au proprietăţi reducătoare,ci dimpotrivă

combinaţiile plumbului(IV) au tendinţa de a trece în acelea ale plumbului(II) şi au proprietăţi oxidante.

3

Combinaţiile plumbului(IV) se obţin din cele ale plumbului(II).Pumbul formează trei oxizi: , şi ,primul derivând de la plumbul(II),al doilea de la plumbul(IV),iar ultimul conţine plumb în ambele stări de oxidare.

Oxidul de plumb sau oxidul de plumb II , ,este o pulbere galben-roşcată,care se obţine industrial pe cale uscată,prin trecerea aerului peste plumbul topit,sau pe cale umedă ,prin fierberea hidroxidului de plumb cu hidroxidul de sodiu.

Se prezintă în două modificaţii,una roşie,care cristalizează în sistemul tetragonal (litarga) şi una galbenă,care cristalizează în sistemul rombic(masicot).Aceasta se formează şi prin calcinarea blandă a azotatului sau a carbonatului de plumb şi a miniului.Oxidul de plumb galben are o structură stratificată de tip special,în care fiecare atom de Pb vine în contact numai pe o parte a stratului cu patru atomi de O asezaţi intr-un plan.Punctul de transformare a oxidului de plumb roşu în cel galben este la 884 C.Prin încalzirea la aer masicotul trece în miniu. . Unii reducători cum sunt:hidrogenul,carbonul,oxidul de carbon,reduc oxidul de plumb la plumb metalic.

Oxidul de plumb este insolubil în apa.El are caracter amfoter,însa predomină caracterul bazic;preacţionează uşor cu acizii formând săruri,iar dintre baze reacţionează doar cu hidroxizi alcalini concentraţi formând hidroxoplumbiţii.

Oxidul de plumb se reduce la 400-500 C cu carbune,şi la 235 C cu hidrogen.Oxidul de plumb este utilizat pentru fabricarea sticlelor speciale de

plumb(cristal,flint,strass),a glazurilor în ceramică,a vernisurilor,vopselelor,cât şi la prepararea unor săruri de plumb.

Hidoxidul de plumb,respectiv hidroxidul de plumb(II) ,rezultă prin tratarea sărurilor de plumb bivalent,solubile cu hidroxizi alcalini:

Hidroxidul de plumb,alb,foarte puţin solubil în apa,este amfoter.Soluţia apoasă are proprietăţi bazice ,ea se combină de exemplu cu ,dând carbonat (constanta de bazicitate a hidroxidului de plumb,fiind aproximativ egală cu cea a amoniacului).Prin tratarea hidroxidului de plumb cu un hidroxid alcalin se formează plumbit de sodiu.

Sărurile plumbului(II).

Dintre sărurile de plumb mai importante sunt cele ale plumbului bivalent.Ele se obţin de obicei din oxid de plumb sau plumb metalic.Prin tratare cu acid azotic sau acid acetic se formează azotatul 23)(NOPb ,respectiv acetatul de plumb

,acestea sunt săruri solubile.Sărurile de plumb insolubile se obţin din săruri de plumb solubile(azotat sau

acetate),prin reacţii de dublu schimb. Sărurile conţinând ionul Pb sunt incolore,fiind colorate , şi,deoarece acestea nu au reţele ionice.

Clorura de plumb PbCl ,se precipită la tratarea sărurilor solubile de Pb,cu ioni de clor,sub formă de ace mici albe lucioase.În apă ,la 0 C,se dizolvă greu ,la 100 C

4

este mai uşor solubilă.În acid clorhidric concentrate sau în soluţii concentrate de cloruri,se dizolvă formând ioni complecşi:

Clorura de plumb se topeşte la 498 C şi fierbe la 954 C.Iodura de plumb, (p t 412 ),formează un precipitat galben,care

cristalizează în apă caldă sub formă de foiţe galbene.Încalzite acestea devin roşii-cărşămizii,apoi brune ,revenind la răcire la culoarea iniţială.Aceasta cristalizează cu o reţea stratificată de ,în care fiecare atom de Pb este înconjurat de şase atomi de I.Solubilitatea iodurii de plumb în apă este mult mai mica decat a clorurii.

Sulfura de plumb:Se gaseşte în mari cantitaţi în natura ca mineral,galenă,cristalizând în

cuburi sau octaedre cenuşii,opace,plumburii şi având striaţii caracteristice pe feţe.Prin încalzire în aer,sulfura de plumb este oxidată la sulfat de plumb şi

oxid de plumb,reacţie care stă la baza obţinerii plumbului.Prin încalzire în curent de hidrogen,sulfura de plumb este redusă la metal.Sulfura de plumb precipitată este insolubilă în apa şi în acizii diluaţi,afară de acidul azotic diluat,care oxidează sulful.

Se dizolvă în acid clorhidric concentrate,cu degajare de .

Sulfatul de plumb, se gaseşte în natură sub forma mineralului anglezit.Se prepară tratând sărurile de plumb solubile cu acid sulfuric diluat:

Este o substanţă albă,practic insolubilă în apa.Cu hidroxizi alcalini concentraţi formează hidroxoplumbiţi alcalini.

Carbonaţii de plumb, ,se găsesc în natură sub forma mineralului ceruzit.Carbonatul de plumb este o substanţă albă,cristalină,foarte puţin solubilă în apă.Prin încălzire se descompune în oxid de plumb şi bioxid de carbon.Bioxidul de carbon venind în contact,foarte încet,cu acetatul de plumb,dă naştere unui carbonat bazic de plumb,ceruza sau albul de plumb, folosit ca pigment pentru vopsele cu ulei.

Combinaţiile plumbului IV:

Hidrura de plumb: ,este mult mai nestabilă decât hidrura de staniu,este obţinută în proporţie foarte mică în hidrogenul ce se dezvoltă la un catod de plumb,intr-o electroliză facută cu o densitate mare de curent,în condiţii speciale.

Bioxidul de plumb, ,numit impropriu şi peroxid de plumb,se obţine prin oxidarea sărurilor plumbului (II)cu clor ,cu hipoclorit de calciu,sau electrolitic,la anod:

Acesta este o pulbere cristalină ,de culoare cafenie închisă,practic insolubilă în apă.Bioxidul de plumb disociază la încalzire,în şi oxigen. Presiunea de disociere atinge o atmosferă la 344 .El este un agent oxidant puternic.Cu acid sulfuric concentrat degajă oxigen,cu acid clorhidric dă naştere clorului. Frecat cu substanţe inflamabile,cum este fosforul roşu sau sulful,le aprinde.De aceea se adaugă ca oxidant în compoziţia chibriturilor.

5

Miniul este considerat ca rezultat prin combinarea oxidului de plumb cu bioxidul de plumb.Acesta este deci un tetroxoplumbat de plumb,fiind constituit din doi atomi bivalenţi şi un atom tetravalent.El se poate obţine prin încalzirea oxidului de plumb în curent de aer la circa 500 C.Este o pulbere de culoare roşie intensă,insolubil în apă şi dizolvanţi organici.Peste 585 C se descompune:

Miniul este foarte utilizat în pictură pentru culoarea lui roşie şi în industrie,datorită acţiunii lui oxidante întăreşte uleiul şi de asemenea pentru protecţia ferului împotriva ruginei(vopselele cu ulei cu miniu protejează obiectele metalice,pe care sunt aplicate).

Miniul se mai întrebuinţează la prepararea chiturilor pentru oţel,fabricarea de linoleum,în industria cauciucului şi a explozibilor,a bateriilor electrice,în metalurgie şi în medicină.

Tetraclorura de plumb, ,se formează prin dizolvarea bioxidului de plumb,în acid clorhidric,rece.

Aceasta se mai poate obţine şi prin descompunerea unei soluţii de hexacloroplumbat de amoniu( în rece,cu concentrat bine răcit.

Sulfatul plumbic: se obţine prin electroliza unui acid sulfuric de 80%,cu catod de plumb şi diafragma.Soluţia galben-verzuie obişnuită depune ,la răcire,sulfatul ca o pulbere cristalină,galbenă.

Aceasta se descompune în contact cu apa,trecând în bioxid de plumb.Tetractil-plumbul, ,o combinaţie covalentă organo-metalică,este

un lichid foarte toxic,distilabil(p.f.cca 200 ).Se deosebeşte de celelalte combinaţii ale plumbului(IV)prin faptul că este nehidrolizabil şi nu are proprietăţi oxidante.Serveşte ca ados în benzină,pentru îmbunătăţirea proprietăţiilor de ardere ale acesteia.

6