Μόλυβδος (Pb)

Αγγλικά

Γαλλικά

Γερμανικά

Ιταλικά

Ισπανικά

lead

plomb

Blei

plombo

plomo

 

Σημείο τήξης (oC)

Σημείο βρασμού (oC)

Ειδικό βάρος  (g/cm3)

Aφθονία στο φλοιό της Γης (ppm)

Αφθονία στη θάλασσα (ppm)

327

1740

11,3

14

3x10-5

 

Γενικά για τον Pb

Αντιστήριξη του κεκλιμένου Πύργου της Πίζας  με τοποθέτηση μεγάλων μπλοκ μολύβδου στη βάση του.

• Μέταλλο γνωστό μέταλλο ήδη από την αρχαιότητα. Λατινική ονομασία "plumbum". Μαλακό μέταλλο, σταθερό ως προς το οξυγόνο και το νερό.

• Διαλύεται εύκολα σε αραιωμένο (1:1) νιτρικό οξύ [βλ. V01], όπως και σε διαλύματα καυστικών αλκαλίων.

• Οι ενώσεις του μολύβδου είναι τοξικές και έχουν τάση συσσώρευσης στον οργανισμό.

• To κυριότερo ορυκτό του μολύβδου είναι ο γαληνίτης, PbS [F01], από το οποίο λαμβάνεται με φρύξη, δηλ. "ψήσιμο" του ορυκτού σε ρεύμα αέρα και μετατροπή των θειούχων ενώσεων σε οξείδια. 'Αλλα ορυκτά του είναι ο κερρουσίτης, PbCO3 [F02], ο αγγλεσίτης, PbSO4 [F03] και o κροκοΐτης, PbCrO4 [F04].

• Παγκοσμίως παράγονται περίπου 3,5 εκατομ. τόννοι μολύβδου τον χρόνο (στοιχεία 2007). Κυριότερες παραγωγοί χώρες: Κίνα, Αυστραλία, ΗΠΑ, Περού.

• Εφαρμογές: υλικό κατασκευών (σωληνώσεις), μπαταρίες, χρώματα (λευκό μολύβδου, "στουπέτσι": Pb(OH)2+PbCO3, κίτρινο μολύβδου: PbCrO4, ερυθρό μολύβδου, "μίνιο": Pb3O4) αν και λόγω της τοξικότητάς τους η χρήση τους έχει πλέον απαγορευθεί ή είναι περιορισμένη, ύαλοι υψηλού δείκτη διάθλασης, καλώδια, κράματα, ακτινοπροστασία.

 

F01. Γαληνίτης, PbS

F02. Κερρουσίτης, PbCO3

F03. Αγγλεσίτης, PbSO4

F04. Κροκοΐτης, PbCrO4



Γενικές χημικές ιδιότητες των ενώσεων του Pb

 

Οξειδωτικές καταστάσεις

• Η μόνη σταθερή οξειδωτική κατάσταση του Pb σε υδατικά διαλύματα είναι η Pb(II).

• Επίσης υπάρχει και η οξειδωτική κατάσταση Pb(IV), που δεν παρέχει άλατα σταθερά σε υδατικά διαλύματα. Τυπική ένωση του Pb(IV) είναι το PbO2 (ισχυρό οξειδωτικό αντιδραστήριο), όπως και ο Pb(CH3COO)4, που μπορεί να διαλυθεί σε άνυδρο CH3COOH χωρίς να διασπαστεί και χρησιμοποιείται ως ισχυρό οξειδωτικό στην οργανική σύνθεση.

 

  V01. Διαλυτοποίηση Pb με ΗΝΟ3

Διαλυτοποίηση του μετάλλου

• Ο Pb προσβάλλεται από όλα τα οξέα, αλλά επειδή πολλά από τα άλατά του είναι δυσδιάλυτα στο νερό ή στην περίσσεια του οξέος, καλύπτεται από στρώμα αδιάλυτου άλατος που τον προστατεύει από περαιτέρω προσβολή. O Pb(NO3)2 είναι διαλυτός στο νερό, αλλά επειδή είναι ένα από τα λιγότερο διαλυτά νιτρικά άλατα δεν διαλύεται σε πυκνό νιτρικό οξύ και για το λόγο αυτό ο Pb διαλύεται ευκολότερα σε αραιό HNO3:

3Pb + 2NO3- + 8H+    3Pb2+ + 2NO + 4H2O [V01]

• Το αραιό H2SO4 προσβάλλει μόνο επιφανειακά το Pb, επειδή σχηματίζεται προστατευτικό στρώμα αδιάλυτου PbSO4:

Pb + H2SO4    PbSO4 + H2

ενώ το πυκνό-θερμό H2SO4 τον διαλύει επειδή σχηματίζεται το διαλυτό όξινο θειικό άλας:

Pb + 3H2SO4    Pb(HSO4)2 + 2H2O + SO2

• Το αραιό HCl δεν προσβάλλει το Pb, λόγω του δυσδιάλυτου PbCl2, ενώ το πυκνό-θερμό HCl διαλυτοποιεί τον Pb επειδή σχηματίζεται διαλυτό χλωριοσύμπλοκο:

Pb + 3HCl    H[PbCl3] + H2

• Ο Pb διαλύεται και σε πυκνά διαλύματα ισχυρών βάσεων με έκλυση υδρογόνου σχηματίζοντας υδροξυσύμπλοκα, όπως [Pb(OH)4]2- και [Pb(OH)3]-, που βρίσκονται σε ισορροπία με αφυδατωμένες μορφές τους (μολυβδώδη ανιόντα):

Pb + OH- + 2H2O    [Pb(OH)3]- + H2

[Pb(OH)3]-    HPbO2- + H2O

 

Σταθερότητα των διαλυμάτων του

• Τα ιόντα Pb2+ δεν υδρολύονται εύκολα και τα διαλύματά τους παραμένουν διαυγή κατά την αραίωση, ωστόσο είναι απαραίτητη η οξίνιση των διαλυμάτων τους για να περιοριστεί η έστω και σε μικρό βαθμό υδρόλυσή τους. Σε αλκαλικά διαλύματα σχηματίζεται δυσδιάλυτο Pb(OH)2, το οποίο, ως επαμφοτερίζον υδροξείδιο, διαλύεται σε περίσσεια βάσης σχηματίζοντας υδροξυσύμπλοκα, που βρίσκονται σε ισορροπία αφυδατωμένες μορφές τους (μολυβδώδη ανιόντα).

Pb2+ + 2 OH-    Pb(OH)2

Pb(OH)2 + OH-    [Pb(OH)3]-

[Pb(OH)3]-    HPbO2- + H2O [βλ. V04]

 

Σχηματισμός συμπλόκων ιόντων

• O Pb(II) δεν σχηματίζει σύμπλοκα με την NH3 και τα ιόντα CN- (χαρακτηριστική διαφορά από τα Cu(ΙΙ) και Cd(ΙΙ)), αντίθετα σχηματίζει αρκετά σταθερά σύμπλοκα με οξικά ιόντα, CH3COO-, όπως και με άλλα ανιόντα οργανικών οξέων (τρυγικών, κιτρικών, κ.λπ.), γεγονός που επιτρέπει τη διαλυτοποίηση δυσδιάλυτων αλάτων του, όπως του PbSO4, με πυκνό διάλυμα CH3COONH4.

PbSO4 + 4CH3COO-    [Pb(CH3COO)4]2- + SO42- [βλ. V02]

• Ο Pb(II) σχηματίζει σειρά σταθερών συμπλόκων με τα αλογονοϊόντα, π.χ. [PbX]+, [PbX2]0, [PbX3]-, [PbX4]2-  (όπου Χ: Cl, Br, I).

 

Ειδικά χαρακτηριστικά

• Χαρακτηριστική ιδιότητα του Pb(II) είναι το ότι παρέχει σχετικώς δυσδιάλυτα άλατα με αλογονοϊόντα, τα οποία όμως είναι ουσιαστικώς ευδιάλυτα σε θερμό ύδωρ. Το ότι παρέχει δυσδιάλυτο χλωριούχο άλας, τον κατατάσσει στην Ιη ομάδα κατιόντων μαζί με τον Ag(I) και τον Hg(I). Ωστόσο, η διαλυτότητα του PbCl2 (σε 100 g ύδατος διαλύονται 0,7 και 3,3 g PbCl2 στους 0 και 100οC, αντίστοιχα) είναι πολύ μεγαλύτερη σε σχέση με εκείνη των AgCl και Hg2Cl2. Αποτέλεσμα της μερικής διαλυτότητας του PbCl2 είναι η ατελής παραλαβή του κατά τον διαχωρισμό των κατιόντων της Ιης ομάδας από τις υπόλοιπες ομάδες κατιόντων. Για τον λόγο αυτό ο Pb(ΙΙ) εξετάζεται και στα κατιόντα της ΙΙης ομάδας, εφόσον κλάσμα του αναμένεται να βρεθεί με τα στοιχεία της ομάδας αυτής.

• Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του Pb(II) σε σχέση με τα κατιόντα της ΙΙης ομάδας, είναι ο σχηματισμός δυσδιάλυτου θειικού άλατος, το οποίο είναι διαλυτό παρουσία περίσσειας οξικών ιόντων. [βλ. V02]


 

Τυπικές αντιδράσεις Pb2+

 
  V02. Αντίδραση Pb2+ με Cl-

1. Ιόντα Cl-

Pb2+ + 2Cl-    PbCl2  /  Με ιόντα Cl- σχηματίζεται λευκό ίζημα από PbCl2. Ο PbCl2 δεν είναι τόσο δυσδιάλυτος, όσο ο AgCl και o Hg2Cl2. Σε 100 g ύδατος διαλύονται 0,7 και 3,3 g PbCl2 στους 0 και 100οC, αντίστοιχα. Ο PbCl2 σχηματίζεται σχετικά με βραδύ ρυθμό, η καθίζησή του με Cl- δεν είναι ποτέ ποσοτική και για τοn λόγο αυτό μέρος του Pb2+ περνάει και ανιχνεύεται μαζί με τα κατιόντα της ομάδας ΙΙ. [V02]

PbCl2 + 3OH-    [Pb(OH)3]- + 2Cl-  /  Ο PbCl2, όπως και άλλα δυσδιάλυτα άλατα του Pb, διαλύεται σε ισχυρώς αλκαλικά διαλύματα σχηματίζοντας ανιοντικά υδροξυσύμπλοκα.

PbCl2 + 4CH3COO-    [Pb(CH3COO)4]2- + 2Cl-  /  Επίσης διαλύεται σε πυκνά διαλύματα οξικών αλάτων (π.χ. CH3COONH4) σχηματίζοντας ανιοντικά οξικά σύμπλοκα,... [V02]

PbCl2 + 2S2O32-    [Pb(S2O3)2]22- + 2Cl-  /  ...όπως επίσης και σε διαλύματα θειοθειικών ιόντων σχηματίζοντας ανιοντικά θειοθειικά σύμπλοκα.

PbCl2 + nCl-    [PbCl2+n]n- (n=1-2)  /  Ανάλογα με τον AgCl, παρουσία περίσσειας Cl- σχηματίζει διαλυτά χλωριοσύμπλοκα και για τον λόγο αυτό μεγάλη περίσσεια Cl- δεν βοηθά στην πληρέστερη καθίζηση του PbCl2, αντίθετα τον διαλυτοποιεί.

 

  V03. Αντίδραση Pb2+ με I-

2. Ιόντα I-

Pb2+ + 2I-    PbI2  /  Με ιόντα I- σχηματίζεται κίτρινο ίζημα PbI2, επίσης διαλυτό σε θερμό ύδωρ από το οποίο επανακαθιζάνει κατά τη βραδεία ψύξη με τη μορφή όμορφων χρυσόχρωμων κρυστάλλων ("χρυσή βροχή"). [V03]

PbI2 + nI-    [PbI2+n]n- (n=1-2)  /  Ανάλογα με τον PbCl2, με περίσσεια ιόντων I- διαλύεται σχηματίζοντας διαλυτά ιωδιοσύμπλοκα. [V03]

Μια ενδιαφέρουσα ιδιότητα του ιωδιούχου μολύβδου είναι ο θερμοχρωμισμός, δηλ. η αντιστρεπτή αλλαγή του χρώματος κατά τη θέρμανση. 'Ετσι, αν θερμάνουμε στερεό PbI2 σε δοκιμαστικό σωλήνα θα παρατηρήσουμε τις σταδιακές αλλαγές χρώματος που δείχνονται στην επόμενη φωτογραφία:

                                  (από την ιστοσελίδα: http://woelen.scheikunde.net/science/chem/exps/pbi2_2/index.html)

 

  V04. Αντίδραση Pb2+ με OH-

3. Ιόντα OH-

Pb2+ + 2 OH-    Pb(OH)2  /  Με διάλυμα ισχυρής βάσης καθιζάνει λευκό ίζημα Pb(OH)2,...

Pb(OH)2 + OH-    [Pb(OH)3]-  /  ...το οποίο, ως τυπικό επαμφοτερίζον υδροξείδιο, διαλύεται σε περίσσεια OH- σχηματίζοντας ανιοντικά υδροξυσύμπλοκα...

[Pb(OH)3]-    HPbO2- + H2O  / ...που βρίσκονται σε ισορροπία με αφυδατωμένες μορφές τους (μολυβδώδη ιόντα). [V04]

 

 

 

 

 

 

 

  V05. Αντίδραση Pb2+ με S2-

4. Iόντα S2-

Pb2+ + S2-    PbS  /  Με ιόντα S2- σε ασθενώς όξινα, ουδέτερα ή αλκαλικά διαλύματα καθιζάνει μαύρο ίζημα PbS,... [V05]

3PbS + 8H+ + 2NO3-    3Pb2+ + 2NO + 4H2O + 3S  /  ...το οποίο διαλύεται σε θερμό HNO3, λόγω της παράλληλης οξειδωτικής δράσης του οξέος. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι διαλυτοποίησεις των θειούχων αλάτων σε θερμό HNO3 σπάνια παρέχουν διαυγή διαλύματα και αυτό επειδή σχεδόν πάντοτε συνοδεύονται από σχηματισμό κολλοειδούς θείου.

PbS + 4H2O2    PbSO4 + 4H2O  /  Μαύρη κηλίδα PbS σχηματισμένη π.χ. με επίδραση H2S σε διηθητικό χαρτί ποτισμένο με διάλυμα άλατος Pb2+, αντιδρά με διάλυμα H2O2 και αποχρωματίζεται παρέχοντας λευκό PbSO4 (μία από τις χαρακτηριστικές σταγονοδοκιμασίες ανίχνευσης H2O2). [V05]

 

 

 

 

  V06. Αντίδραση Pb2+ με SO42-

5. Iόντα SO42-

Pb2+ + SO42-    PbSO4  /  Με ιόντα SO42- σχηματίζεται λευκό ίζημα PbSO4 (χαρακτηριστικό δυσδιάλυτο θειικό άλας) [V06], αδιάλυτο σε θερμό ύδωρ και αραιά οξέα,...

PbSO4 + H+    Pb2+ + HSO4-  /  ...διαλυτό όμως σε πυκνά ισχυρά οξέα.

PbSO4 + 3 OH-    [Pb(OH)3]- + SO42-  /  Ο PbSO4 διαλύεται εύκολα και σε πυκνά διαλύματα ισχυρών βάσεων με σχηματισμό υδροξυσυμπλόκων / μολυβδωδών ανιόντων,

PbSO4 + 4CH3COO-    [Pb(CH3COO)4]2- + SO42-  /  ...όπως επίσης και σε διάλυμα οξικών ιόντων (ή ιόντων άλλων οργανικών οξέων, π.χ. τρυγικού οξέος) σχηματίζοντας ανιοντικά οξικά σύμπλοκα. [V06]

 

 

 

 

 

  V07. Αντίδραση Pb2+ με CrO42-

6. Ιόντα CrO42-

Pb2+ + CrO42-    PbCrO4  /  Με ιόντα CrO42- σχηματίζεται κίτρινο ίζημα PbCrO4,... [V07]

2PbCrO4 + Η+    2Pb2+ + Cr2O72- + H2O  /  ...διαλυτό σε ισχυρώς όξινα διαλύματα. Το διάλυμα αποκτά το πορτοκαλόχρωμο χρώμα των διχρωμικών ιόντων (Cr2O72-).

PbCrO4 + 3 OH-    [Pb(OH)3]- + CrO42-  /  Επίσης διαλύεται και σε διαλύματα βάσεων με σχηματισμό υδροξυσυμπλόκων / μολυβδωδών ιόντων. Στην περίπτωση αυτή το διάλυμα αποκτά το κίτρινο χρώμα των χρωμικών ιόντων (CrO42-).

 

 

 

 

 

  V08. Αντίδραση Pb2+ με S2O32-

7. Iόντα S2O32-

Pb2+ + S2O32-    PbS2O3  /  Με ιόντα S2O32- αρχικά σχηματίζεται λευκό ίζημα PbS2O3,...

PbS2O3 + S2O32-   [Pb(S2O3)2]2-  /  ...το οποίο διαλύεται σε περίσσεια ιόντων S2O32- παρέχοντας ανιοντικό σύμπλοκο. [V08]
 

 

 

 

 

 

 

 


Επιστροφή στον πίνακα επιλογών