Elemento in natura ed estrazione
Il piombo è l'elemento con numero atomico 82. Appartiene al gruppo IV A (o 14), e al sesto periodo. La sua presenza nella crosta terrestre ammonta circa al 10-3 %. Il suo minerale più importante è sicuramente la "galena", ovvero PbS. Altri minerali importanti sono la cerussite (carbonato di piombo, PbCO3) e l'anglesite (solfato di piombo, PbSO4). Il metodo più comune per ottenere il piombo metallico è la riduzione dei loro ossidi su carbone. Prendiamo ad esempio la galena:
PbS, per riscaldamento all'aria, viene convertita in ossido:
2PbS + 3O2 2PbO + SO2
L'ossido viene ridotto in altoforno con carbon-coke:
2PbO + C 2Pb + CO2
Per ottenere il metallo con un grado di purezza più alto si discioglie in acido e si rideposita con tecniche elettrolitiche.
Caratteristiche
Il piombo a configurazione elettronica [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 . I suoi numeri di ossidazione più comune sono +4 e +2. I potenziali di riduzione sono rispettivamente:
E° Pb2+ / Pb = - 0,13 V
E° Pb4+ / Pb2+ = 1,69 V
Nonostante il potenziale di riduzione della coppia Pb2+ / Pb sia negativo, il piombo difficilmente viene attaccato dagli acidi non ossidanti. Questo perchè è caratterizzato dal fenomento della passivazione; la superficie del metallo si ricopre di un sottile film di composti ossidati (essenzialmente ossido) e non viene quindi corroso dall'acido non ossidante (idracidi). E' un metallo denso, ma duttile e malleabile. Appena tagliato appare bianco-azzurognolo, ma si scurisce rapidamente quando viene esposto all'aria.
Viene attaccato dall'acido nitrico nel seguente modo:
3Pb(s) + 2NO3- + 8H+ 3Pb2+ + 2NO + 4H2O
Non viene attaccato dall'acido solforico (H2SO4).
Chimica e composti del piombo
- ossido
L'ossido di piombo, PbO, si ottiene per decomposizione termica di vari sali di piombo, in particolare il carbonato, PbCO3.
PbCO3 → PbO + CO2 ↑
E' un ossido termocromico, a freddo si presenta giallo, mentre a caldo è rosso. Vedi saggi su carbone con cannello ferruminatorio.
- idrossido e complessi
Le soluzioni di Pb2+ sono incolori, mentre Pb4+ praticamente non esiste in soluzione, essendo fortemente acido. Darà idrolisi secondo lo schema:
Pb4+ + H2O Pb(OH)3+ + H+
In realtà non sono molti i composti stabili di Pb4+ . Tra questi ci sono l'ossido, PbO2 (biossido di piombo, scuro , meglio noto come "ossido pulce" , usato in analisi chimica come ossidante forte) ed alcuni complessi. In ogni caso, i composti del piombo divalente sono molto più comuni e di maggiore interesso analitico, quindi li illustreremo con più attenzione.
Gli idrossidi alcalini e l'ammoniaca precipitano, dalle soluzioni di Pb2+ , l'idrossido piomboso, Pb(OH)2 , bianco.
Pb2+ + 2OH- Pb(OH)2 Kps Pb(OH)2 ≅ 1 · 10-16
L'idrossido inizia a precipitare nell'intorno di pH 7,5. Si ridiscioglie poi nell'intorno di pH 13 (soluzioni di idrossidi alcalini) per formazione di idrosso-complessi:
Pb(OH)2 + 2OH- Pb(OH)42-
PbO22- + 2H2O
Per il resto, non sono molte le specie con cui Pb2+ forma dei complessi. Oltre agli idrosso-complessi i complessi più stabili sono quelli con acetato e altri leganti organici. Nello specifico, il complesso con l'acetato, è anche di un certo interesso analitico. Forma complessi anche con gli alogenuri ma sono meno stabili.
Pb2+ + 2CH3COO- Pb(CH3COO)2 → complesso solubile
Si può usare per confermare la presenza del piombo al primo gruppo analitico; trattando con un acetato (ad esempio acetato di sodio) PbSO4 questo viene risolubilizzato.
La maggior parte dei sali di Pb2+ sono poco solubili. Tra quelli solubili ci sono l'acetato, Pb(CH3COO)2 che abbiamo appena visto, ed il nitrato, Pb(NO3)2.
- sali poco solubili
C'è una vasta gamma di cationi che da con Pb2+ sali poco solubili. Tra questi ci sono gli alogenuri:
— acido cloridrico e cloruri solubili precipitano il cloruro di piombo, PbCl2 , bianco cristallino, costituito da piccoli aghetti lucenti.
Pb2+ + 2Cl- PbCl2 Kps PbCl2 ≅ 1,7 · 10-5
Questo sale non è particolarmente solubile. La sua solubilità è inoltre strettamente correlata alla temperatura. PbCl2 può essere facilmente risolubilizzato per riscaldamento e riprecipitato per raffreddamento.
Il sale viene inoltre risolubilizzato facilmente per trattamento con HCl concentrato. Si formano infatti i cloro-complessi solubili (cloro plumbati):
PbCl2 + Cl- PbCl3- o PbCl2 + 2Cl-
PbCl42-
— acido iodidrico e ioduri precipitano lo ioduro di piombo, PbI2 , di colore giallo, molto meno solubile del corrispondente cloruro.
Pb2+ + 2l- PbI2 Kps PbI2 ≅ 7,5 · 10-9
anche questa specie è solubile in soluzione con alta concentrazione di [ I- ] , per formazione degli iodo-complessi (iodo plumbati):
PbI2 + 2I- PbI42-
Lo iodo complesso del piombo colora la soluzione in giallino. Da soluzioni contenenti lo iodo complesso si può riprecipitare, per diluizione, lo ioduro di piombo.
Sono poco solubili anche il fluoruro ed il bromuro di piombo, PbF2 e PbBr2.
