CLORETO DE CHUMBO: PROPRIEDADES, ESTRUTURA, USOS - QUÍMICA - 2025

O cloreto de chumbo é um sal inorgânico que tem a fórmula química PbCl _n, onde n é o número de oxidação de chumbo. Assim, quando o chumbo é +2 ou +4, o sal é PbCl ₂ ou PbCl ₄, respectivamente. Portanto, existem dois tipos de cloretos para esse metal.

Dos dois, o PbCl ₂ é o mais importante e estável; enquanto o PbCl ₄ é instável e menos útil. O primeiro é de natureza iônica, onde o cátion Pb ²⁺ gera interações eletrostáticas com o ânion Cl ^- para construir uma rede cristalina; e o segundo é covalente, com ligações Pb-Cl criando um tetraedro de chumbo e cloro.

Agulhas de PbCl2 precipitadas. Fonte: Rrausch1974

Outra diferença entre os dois cloretos de chumbo é que o PbCl ₂ é um sólido com cristais brancos em forma de agulha (imagem superior); enquanto o PbCl ₄ é um óleo amarelado que pode cristalizar a -15ºC. Desde o início, o PbCl ₂ é mais estético do que o PbCl ₄.

Além do que já foi mencionado, o PbCl ₂ é encontrado na natureza como o mineral cotunita; enquanto o PbCl ₄ não, uma vez que é suscetível à decomposição. Embora PbCl ₄ possa ser usado para obter PbO ₂, uma variedade infinita de compostos organometálicos são derivados do PbCl ₂.

Propriedades

As propriedades do cloreto de chumbo dependem essencialmente do número de oxidação do chumbo; já que o cloro não muda, mas sim a maneira como ele interage com o chumbo. Portanto, ambos os compostos devem ser tratados separadamente; cloreto de chumbo (II) por um lado e cloreto de chumbo (IV) por outro.

- Cloreto de chumbo (II)

Massa molar

278,10 g / mol.

Aparência física

Cristais de cor branca com formas de agulhas.

Densidade

5,85 g / mL.

Ponto de fusão

501 ° C

Ponto de ebulição

950 ° C

Solubilidade em água

10,8 g / L a 20 ° C É pouco solúvel e a água deve ser aquecida para que uma quantidade considerável se dissolva.

Índice de refração

2.199.

Cloreto de chumbo (IV)

Massa molar

349,012 g / mol.

Aparência física

Líquido oleoso amarelado.

Densidade

3,2 g / mL.

Ponto de fusão

-15 ° C

Ponto de ebulição

50 ° C Em temperaturas mais altas, ele se decompõe liberando gás cloro:

PbCl ₄ (s) => PbCl ₂ (s) + Cl ₂ (g)

Na verdade, essa reação pode se tornar muito explosiva, então o PbCl ₄ é armazenado em ácido sulfúrico a -80ºC.

Estrutura

- Cloreto de chumbo (II)

No início foi mencionado que o PbCl ₂ é um composto iônico, de forma que consiste em Pb ²⁺ e íons Cl ^- que formam um cristal no qual se estabelece uma razão Pb: Cl igual a 1: 2; isto é, há duas vezes mais Cl ^- aniões como existem Pb ²⁺ catiões.

O resultado é que se formam cristais ortorrômbicos cujos íons podem ser representados com um modelo de esferas e barras como na imagem abaixo.

Estrutura da cotunita. Fonte: Benjah-bmm27.

Essa estrutura também corresponde à do mineral cotunita. Embora as barras sejam usadas para indicar uma direcionalidade da ligação iônica, ela não deve ser confundida com uma ligação covalente (ou, pelo menos, puramente covalente).

Nestes cristais ortorrômbicos, o Pb ²⁺ (esferas acinzentadas) possui nove Cl ^- (esferas verdes) ao seu redor, como se estivesse encerrado em um prisma triangular. Devido à complexidade da estrutura e à baixa densidade iônica do Pb ²⁺, é difícil para as moléculas solvatarem o cristal; por isso é pouco solúvel em água fria.

Molécula de fase gasosa

Quando nem o cristal nem o líquido podem suportar as altas temperaturas, os íons começam a vaporizar como moléculas discretas de PbCl ₂; ou seja, com ligações covalentes Cl-Pb-Cl e um ângulo de 98º, como se fosse um bumerangue. Diz-se então que a fase gasosa consiste nessas moléculas de PbCl ₂ e não em íons transportados pelas correntes de ar.

Cloreto de chumbo (IV)

Enquanto isso, o PbCl ₄ é um composto covalente. Por quê? Porque o Pb ⁴⁺ catião é menor e também tem uma densidade de carga iónica mais elevada do que Pb ²⁺, o que provoca uma maior polarização do Cl ^- nuvem de electrões. O resultado é que em vez de uma interação Pb ⁴⁺ Cl ^{- do} tipo iônico, a ligação Pb-Cl covalente é formada.

Considerando isso, a similaridade entre PbCl ₄ e, por exemplo, CCl ₄ é compreendida; ambos ocorrem como moléculas tetraédricas únicas. Assim, é explicado por que esse cloreto de chumbo é um óleo amarelado em condições normais; Os átomos de Cl estão vagamente relacionados entre si e "escorregam" quando duas moléculas de PbCl _{4 se} aproximam.

Porém, quando a temperatura cai e as moléculas se tornam mais lentas, a probabilidade e os efeitos dos dipolos instantâneos aumentam (o PbCl ₄ é apolar dada sua simetria); e então o óleo congela como cristais hexagonais amarelos:

Estrutura cristalina do PbCl4. Fonte: Benjah-bmm27

Observe que cada esfera acinzentada é cercada por quatro esferas verdes. Essas moléculas de PbCl ₄ "empacotadas" formam um cristal instável que é suscetível à decomposição vigorosa.

Nomenclatura

Os nomes: cloreto de chumbo (II) e cloreto de chumbo (IV) correspondem aos atribuídos de acordo com a nomenclatura de estoque. Como o número de oxidação +2 é o mais baixo para o chumbo e +4 é o mais alto, ambos os cloretos podem ser nomeados de acordo com a nomenclatura tradicional como cloreto de plumbose (PbCl ₂) e cloreto de chumbo (PbCl ₄), respectivamente.

E, por fim, há a nomenclatura sistemática, que destaca o número de cada átomo no composto. Assim, PbCl ₂ é dicloreto de chumbo e PbCl _{4 é} tetracloreto de chumbo.

Formulários

Não há uso prático conhecido para PbCl ₄ além de servir para a síntese de PbO ₂. No entanto, o PbCl ₂ é mais útil e é por isso que apenas alguns usos para este cloreto de chumbo específico serão listados abaixo:

- Devido à sua natureza altamente luminescente, destina-se a dispositivos fotográficos, acústicos, ópticos e detectores de radiação.

- Por não absorver na região do espectro infravermelho, é utilizado para a fabricação de vidros que transmitem este tipo de radiação.

- Tem feito parte do que se chama de vidro dourado, um material atraente com colorações azuladas iridescentes, usado para fins ornamentais.

- Ainda, seguindo o assunto da arte, quando alcalinizado, o PbCl ₂ · Pb (OH) ₂ adquire tons esbranquiçados intensos, sendo utilizado como pigmento branco de chumbo. No entanto, seu uso tem sido desencorajado devido à sua alta toxicidade.

- Derretido e misturado ao titanato de bário, BaTiO ₃, dá origem ao titanato de bário cerâmico e ao chumbo Ba _{1 - x} Pb _x TiO ₃. Se um Pb ²⁺ entrar em BaTiO ₃, um Ba ²⁺ deve deixar o cristal para permitir sua incorporação, e uma troca catiônica é então considerada como ocorrendo; portanto, a composição de Ba ²⁺ é expressa como 1-x.

- E finalmente, a partir do PbCl ₂, vários compostos organometálicos de chumbo de fórmula geral R ₄ Pb ou R ₃ Pb-PbR _{3 são} sintetizados.

Referências

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Cloreto de chumbo (II). Recuperado de: en.wikipedia.org
3. Formulação Química. (2019). Cloreto de chumbo (IV). Recuperado de: formulacionquimica.com
4. Clark Jim. (2015). Os cloretos de carbono, silício e chumbo. Recuperado de: chemguide.co.uk
5. Estudos espectrais e ópticos não lineares em cristais de cloreto de chumbo (PbCl ₂).. Recuperado de: shodhganga.inflibnet.ac.in
6. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Cloreto de chumbo. PubChem Database; CID = 24459. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov