Tetrossido di piombo
Il tetrossido di piombo o ossido di piombo(II, IV) è il composto inorganico di formula Pb3O4. In condizioni normali è un solido inodore di colore rosso-arancione, praticamente insolubile in acqua. È un ossido misto contenente atomi di Pb(II) e Pb(IV), per cui la formula viene scritta anche come 2PbO⋅PbO2. In Natura è presente nel minerale minio. Viene usato principalmente nella fabbricazione di vernici base antiruggine, accumulatori al piombo e vetri al piombo.[2][3]
| Tetrossido di piombo | |
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| Nome IUPAC | |
| tetrossido di tripiombo, ossido di piombo(II,IV) | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | Pb3O4 e O4Pb3 |
| Massa molecolare (u) | 685,59 |
| Aspetto | solido rosso-arancione |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 215-235-6 |
| PubChem | 16685188, 22833428, 134991618, 129628733, 16713084 e 16715095 |
| SMILES | O1[Pb]O[Pb]12O[Pb]O2 |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 8,32–9,16[1] |
| Solubilità in acqua | praticamente insolubile[1] |
| Temperatura di fusione | >500 °C (773 K) dec.[1] |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | –718,9[2] |
| ΔfG0 (kJ·mol−1) | –601,6[2] |
| S0m(J·K−1mol−1) | 211[2] |
| C0p,m(J·K−1mol−1) | 147[2] |
| Proprietà tossicologiche | |
| DL50 (mg/kg) | 10 g orale, roditori[1] |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
  
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| pericolo | |
| Frasi H | 302 - 332 - 351 - 360Df - 362 - 372 - 410 [1] |
| Consigli P | 263 - 264 - 280 - 301+330+331 - 304+340 - 312 [1] |
Storia
modificaIl tetrossido di piombo è uno dei primi pigmenti ad essere stati preparati artificialmente nell'antichità. Le prime notizie del suo impiego risalgono al V secolo a.C. in Cina. Ai tempi di Vitruvio e di Plinio il Vecchio il termine minium era usato principalmente per denotare il cinabro, e secondariamente per l'ossido di piombo prodotto artificialmente. Dopo il XVI secolo il termine minio viene riferito al solo tetrossido di piombo.[4] Il tetrossido di piombo era ottenuto arrostendo la biacca o altri composti di piombo fino ad ottenere un colore arancione più o meno scuro a seconda del trattamento effettuato. Questo pigmento era facile da sintetizzare e poco costoso; nel medioevo veniva comunemente usato per decorare manoscritti miniati. Il minio odierno ha un colore decisamente più rosso.[5]
A temperatura ambiente Pb3O4 ha struttura cristallina tetragonale, gruppo spaziale Pbam (No. 55), con costanti di reticolo a = 881,1 pm e c = 656,3 pm e quattro unità di formula per cella elementare. La struttura si può descrivere come catene di ottaedri PbIVO6 che condividono lati opposti; le catene sono a loro volta collegate da atomi PbII coordinati a tre atomi di ossigeno.[3][6][7] Al di sotto di 170 K si ha la transizione a una forma ortorombica; questa transizione di fase cambia la simmetria del cristallo lasciando inalterate le distanze PbIV–O e PbII–O.[8]
Il colore del composto è dovuto ad una transizione di trasferimento di carica rappresentabile in modo semplificato come[7]
- Pb(II) + Pb(IV) + hν → Pb(III) + Pb(III)
Sintesi
modificaIl tetrossido di piombo si prepara normalmente per calcinazione di PbO all'aria a 450-500 °C. Non bisogna superare i 500 °C per evitare la decomposizione del Pb3O4 prodotto.[2][6]
- 6PbO + O2 → 2Pb3O4
Reattività
modificaIl tetrossido di piombo è un composto stabile, ma per riscaldamento al di sopra dei 500 °C si decompone formando il monossido di piombo con rilascio di ossigeno:[2]
- 2Pb3O4 → 6PbO + O2
Pb3O4 è praticamente insolubile in acqua e alcool, ma è solubile nell'acido cloridrico presente nello stomaco, e quindi è tossico se ingerito. Trattato con acido nitrico diluito si solubilizza il Pb(II), e rimane un residuo di diossido di piombo insolubile:[2]
- Pb3O4 + 4HNO3 → PbO2 + 2Pb(NO3)2 + 2H2O
Riscaldato con riducenti come idrogeno, carbone e monossido di carbonio il tetrossido di piombo si può ridurre a piombo metallico. Ad esempio:[2]
- 2Pb3O4 + 4H2 → 3Pb + 4H2O
Pb3O4 reagisce su superfici di ferro formando uno strato di ossidi di ferro e piombo che non si ossidano ulteriormente.[7]
Usi
modificaIl tetrossido di piombo viene usato principalmente nelle vernici anticorrosive e negli accumulatori a piombo. Come pigmento è usato in vetri e ceramiche. Tra gli innumerevoli utilizzi minori sono compresi fuochi d'artificio ed esplosivi, vulcanizzazione della gomma, schermature per raggi X e raggi gamma, impermeabilizzazione di materiali.[2][3]
Tossicità / Indicazioni di sicurezza
modificaPb3O4 risulta pericoloso se ingerito o inalato. L'avvelenamento cronico provoca danni al sangue, al sistema nervoso, ai reni e all'apparato digerente. Avvelenamenti acuti provocano sapore metallico, vomito, costipazione, coliche addominali, disfunzioni renali, abbassamenti di temperatura, cali di pressione, collasso. Pb3O4 è un composto con rischi di tossicità per la riproduzione. Effetti cancerogeni sono stati osservati in animali, ma sinora non nell'uomo. Il composto è inoltre pericoloso per gli organismi acquatici.[1]
Note
modificaBibliografia
modifica- (EN) D. S. Carr, Lead compounds, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a15_249.
- (EN) N. Eastaugh, V. Walsh, T. Chaplin e R. Siddall, Lead(ii,IV) oxide, in The Pigment Compendium: A Dictionary of Historical Pigments, Oxford, Elsevier, 2004, ISBN 0 7506 57499.
- (FR) J. R. Gavarri, D. Weigel e A. W. Hewat, Oxydes de plomb. IV. Evolution structurale de l'oxyde Pb3O4 entre 240 et 5°K et mécanisme de la transition, in Journal of Solid State Chemistry, vol. 23, n. 3-4, 1978, pp. 327-339, DOI:10.1016/0022-4596(78)90081-6.
- GESTIS, Lead(II,IV) oxide, su gestis.dguv.de, 2016. URL consultato il 16 dicembre 2022. Pagina dell'ossido di piombo(II, IV) nel data base GESTIS.
- (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
- (DE) A. F. Holleman e N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Berlino, Walter de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
- (EN) P. Patnaik, Handbook of inorganic chemicals, New York, McGraw-Hill, 2003, ISBN 0-07-049439-8.
- (EN) H. J. Terpstra, R. A. de Groot e C. Haas, The electronic structure of the mixed valence compound Pb3O4, in J. Phys. Chem. Solids, vol. 58, n. 4, 1997, pp. 561–566, DOI:10.1016/S0022-3697(96)00165-5.
- (EN) D. V. Thompson, Minium - Orange Lead, in The Materials and Techniques of Medieval Painting, New York, Dover, 1956, ISBN 0-486-20327-1.
Voci correlate
modificaAltri progetti
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