Sunday, December 07, 2008

PLOMO

Historia

El plomo es tal vez uno de los elementos que se conoce y usa desde hace mucho tiempo; de hecho, los alquimistas pensaban que era el metal más antiguo y por ello lo relacionaron con el planeta Saturno y pasaron siglos tratando de transformar el plomo en oro. Su nombre y símbolo (fig.1)(Pb) provienen del latín plumbum que significa plata líquida.

(Winter, Mark; 2008)

Debido a que el plomo es extraído con facilidad de los minerales que lo contienen, el hombre de la antigüedad pudo aprovecharlo. La figura más antigua hecha de este metal fue en 3000 a.C. en la ciudad de Abydos. En la época de los faraones egipcios el plomo fue usado para hacer soldadura, ornamentos y en la industria del vidrio; en el caso de los babilonios, éstos lo usaban para propósitos de calafateado y para sujetar los tornillos de hierro en la construcción de puentes, presas y otras estructuras. Sin embargo, el uso más importante que se le dio fue hecho por los romanos en la fabricación de tuberías para agua (fig.2) pues no se oxidaban con facilidad. (CHAMIZO, J. A. et al.; 1994,p.160)



Abundancia

El plomo es un elemento metálico blando de color gris azulado o plateado (ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD, 1979, p.10). En la corteza terrestre el plomo se presenta en una concentración de 13mg/Kg y lo hace en forma de rocas ígneas y metamórficas, o en rocas sedimentarias, las cuales, tienen concentraciones de 10 a 20 mg/Kg (Riley y Skirrow, 1965;OPS, 1979, p.21). Este metal no abunda en la naturaleza –muchas veces segrax presenta con otros metales como plata y zinc–, generalmente se encuentra en forma de galena, el cual es un mineral plateado lustroso; entre otros minerales menos importantes que también contienen plomo se encuentran: la cerusita (PbCO3), anglesita (PbSO4) y la piromorfita (Pb5Cl(PO4)3). (COBBLE, JAMES W. et al. 1964, p.72)

A pesar de que en la naturaleza encontramos pocas fuentes de plomo, el aumento de su concentración en el aire, suelo y agua se debe principalmente a las descargas de la industria minera del plomo que contribuye a la emisión de éste así como otras industrias de los acumuladores, cables, de la construcción; la industria química que abarca la producción de pinturas, insecticidas, etc. Entonces podemos concluir que las fuentes de plomo son tanto naturales como artificiales. (ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD, 1979, p. 25,27-30)


Propiedades físicas y químicas

Como se había mencionado anteriormente, el plomo es un elemento metálico de color gris azulado o plateado, es brilloso, suave, maleable y flexible, forma aleaciones con otros metales especialmente con antimonio y estaño. Su número atómico es 82; pertenece al grupo 14 y al sexto periodo de la tabla periódica. Su configuración electrónica es la siguiente: [Xe]4f145d106s2p2. (JACKSON; MARK.; 2000-2001). Tiene un peso molecular de 207.2 gr/mol, aproximadamente (JACKSON; MARK.; 2000-2001); su densidad es igual a 11.342 g/cm3 –convirtiéndolo en el metal más denso -, su punto de fusión es a 327.5°C y su punto de ebullición a 1740°C (a presión atmosférica). El valor correspondiente a su conductividad térmica a 0°C es de 0.083 cal/(seg)(cm)(°C); a 20°C su resistencia eléctrica (ohm-cm) es de 2.065x10-5, por lo que podemos decir que no es un buen conductor eléctrico ni térmico. Sus energías de ionización son las siguientes: 7.42v (primera), 15.03v (segunda), 32.08v (tercera), 42.25v (cuarta), 69.7v (quinta). Entre sus propiedades termodinámicas (a 25°C) están: el calor de formación, igual a 0.000 y 46.34kcal en estado sólido y de vapor respectivamente; su energía de formación con valor de 38.47kcal en estado de vapor. Con respecto al acomodo de los átomos de plomo en una estructura cristalina éstos lo hacen en una estructura cúbica centrada en las caras cuya arista mide 4.9489 A (COBBLE, JAMES W. et al. 1964, p.83). Las propiedades químicas del plomo se deben esencialmente a su estructura electrónica, en su último nivel posee cuatro electrones con lo que se podría pensar que forma compuestos cediendo sus cuatro electrones adquiriendo una carga de 4+; sin embargo, sólo dos electrones se ionizan fácilmente pues el otro par es inerte, esto se debe a lo desfavorable que resulta para formar enlaces covalentes pues se necesita mucha energía para promover un electrón del orbital s al p para formar una hibridación sp3 (COBBLE, JAMES W. et al. 1964, p.81), por lo que, al reaccionar a partir de compuestos inorgánicos, trabaja con 2+. Ejemplo de compuestos inorgánicos están los complejos de plomo, óxidos y sales que se caracterizan por ser poco solubles en agua: haluros, nitratos, sulfatos, acetatos, sulfuros, cianuros, EDTA, iodatos, molibdatos, cromatos y oxalatos (COBBLE, JAMES W. et al. 1964, p.82-87). Existen compuestos con los que el plomo trabaja con 4+ (Fig5) éstos son agentes altamente oxidantes de manera que dan lugar a Pb2+. Se cree que este se forma con la oxidación de compuestos de plomo II en solución alcalina por un agente altamente oxidante y ésta oxidación debe ser a través de la electrólisis. (COBBLE, JAMES W. et al. 1964, p.81) En presencia de aire el plomo reacciona lentamente con el agua para formar hidróxido de plomo Pb(OH)2 siendo ligeramente soluble. (ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD, 1979, p10) Este metal también reacciona con el ácido nítrico y ante el ataque de los ácidos sulfúrico y clorhídrico a temperatura ambiente es resistente. (Encarta 2003)

Para el plomo existen ocho isótopos de los cuales cuatro son radiactivos y los cuatro restantes son estables. Estos últimos corresponden a la descomposición radiactiva del uranio, actinio y torio: 206Pb, 207Pb y 206Pb; mientras que el 208Pb no proviene de ningun serie radioactiva. (Encarta 2003)


Obtención y purificación

En primer lugar, para concentrar el plomo, el tratamiento preliminar que se le da a la galena es el de flotación que consiste en pulverizar finamente el mineral y mezclarlo con aceites y agua de modo que las impurezas, al ser hidrofílicas, se disuelven en agua y la galena flote en el aceite para luego ser recuperada (CHAMIZO, J. A. et al.; 1994,p.160). Este proceso sirve al mismo tiempo para separar sulfuro de zinc del mineral. Los concentrados tienen aproximadamente el 40% de plomo, y estos son sometidos a tostación en aire para convertir el sulfuro en óxido y sulfato además de eliminar azufre en forma de dióxido, se mezcla con caliza y coke para que sea fundido en una caldera y obtener el plomo crudo en lingotes. En esta etapa el plomo es plomo duro por las impurezas que contiene: cobre, antimonio, arsénico, bismuto, oro y plata. Lo que ocurre en el proceso para obtener plomo duro es lo siguiente:

2PbS + 3O2 à PbO + 2 SO2

PbS + 2O2 à PbSO4

2PbO + C à Pb +CO2

2PbO + PbS à 3Pb + SO2

PbSO4 + PbS à 2Pb + 2SO2

(CHAMIZO, J. A. et al.; 1994,p.160)

El plomo duro es refinado fundiéndolo para después dejarlo enfriando por debajo del punto de congelación del cobre haciéndolo cristalizar para después ser retirado. El siguiente paso es calentar el plomo fundido, removerlo y exponerlo al aire para provocar la oxidación del arsénico y antimonio para que puedan ser retirados (COBBLE, JAMES W. et al. 1964, p.83).

Un segundo proceso para refinar plomo de manera que tenga una pureza del 99.94% es el llamado: proceso de Parkes; éste se basa principalmente en el hecho de que el oro y la plata se disuelven mejor en zinc fundido que en plomo fundido, así que, por diferencia de solubilidad y por la no miscibilidad de estos dos metales fundidos ocurre la separación, la cual se lleva a cabo una vez solubilizados el oro y la plata, se solidifica el zinc en la superficie por ser menos denso que el plomo y de esta forma es más fácil retirar el zinc. Existe la posibilidad de que queden impurezas de zinc en el plomo, pero estas se pueden remover oxidándolas o evaporándolas. Gracias a estas técnicas el plomo se ha convertido en uno de los metales más puros en el mercado (COBBLE, JAMES W. et al. 1964, p.83).

Entre otras técnicas de refinación del plomo están: por ozono y vía electrolítica. En éste último se obtiene una pureza favorable del 99.995% (COBBLE, JAMES W. et al. 1964, p.83), este plomo se utiliza principalmente en laboratorios de investigación pues tiene mayor resistencia a la oxidación atmosférica, además de ser más suave.

Es por lo anterior que el plomo se ha convertido en uno de los metales más puros en el mercado.


Aplicaciones

El plomo se usa en muchos productos, entre ellos baterías, revestimiento de cables eléctricos, tuberías, soldaduras, producción de vidrio plomado pues funciona como protector contra radiaciones, cerámica, en la fabricación de tetraetilio de plomo como antidetonante para la gasolina (CHAMIZO, J. A. et al.; 1994,p.741), pigmentos y pinturas (en forma de compuesto), metal tipográfico y diversos cojinetes metálicos (Encarta 2003).


Toxicidad

El plomo en el medio ambiente se presenta como Pb2+ en alimentos enlatados debido a que la soldadura de la lata muchas veces está hecha de plomo, por otro lado, en el agua se hace presente también el plomo debido a que las tuberías están soldadas con plomo (CHAMIZO, J. A. et al.; 1994,p.741) esto es lo que le da un sabor dulce al agua. Durante la combustión de gasolina es generado el plomo puesto que está contenido en ésta como tetraetilo de plomo, en este caso lo que sucede es que mientras la gasolina tiene un punto de ebullición parecido al de la gasolina y tienden a descomponerse ayudados al mismo tiempo por la luz UV o microelementos, que hacen que viajen las partículas de plomo a través del aire y sean absorbidas por los sedimentos (Snyder, 1967; organización panamericana de la salud, 1979 pp. 11,12).

El principal daño que el plomo puede causar es el hecho de que, a pesar de que nuestro organismo cuenta con un sistema regulador de concentraciones de plomo, debido a la contaminación por plomo nuestras concentraciones permitidas de plomo en el cuerpo son rebasadas y reacciona con los grupos –SH de las enzimas y desactiva dos encimas necesarias para la biosíntesis de hemo. El plomo daña especialmente el sistema nervioso central (disminución de la inteligencia, retraso en el desarrollo motor, deterioro de la memoria, problemas de audición y equilibrio) (Encarta 2003), produce inicialmente anemia, debilidad estreñimiento, parálisis en muñecas y tobillos; es por ello que se necesita tener cuidado si se trabaja con este metal, si se vive cerca de industrias que lo produzcan y lo desechen cerca. (WULFSBERG, GARY; 1987 p.296)

Bibliografía

CHAMIZO, J. A. et al. (1994) Química. México. p. 160, 741.

COBBLE, JAMES W. et al. (1964) Treatise on analytical chemistry Part II. vol. 6. p.72,75,81-87

JACKSON; MARK. (2000-2001) Tabla periódica de los elementos.

ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD (1979). Plomo. Criterios de salud ambiental. 10-12,22.

S/A ENCARTA (2003). Plomo. © 1993-2003 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

WULFSBERG, GARY (1987). Principles of descriptive inorganic chemistry. p.296

Winter, Mark (1993-2008) WebElements: the periodic table on the web. www.webelements.com UK. http://www.webelements.com/lead/geology.html. Día de acceso: 6 de diciembre de 2008.

1 comment:

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