Lead

El plomo (símbolo Pb, del latín plumbum) es un elemento químico con número atómico 82. Es un metal pesado, más denso que la mayoría de los materiales cotidianos, y es blando, maleable y se funde a una temperatura relativamente baja. Cuando se corta o funde recién, tiene un aspecto brillante y plateado con un tinte azulado, pero rápidamente se empaña a un color gris al exponerse al aire. El plomo posee el número atómico más alto de cualquier elemento estable, y tres de sus isótopos naturales son los productos finales de las principales series de desintegración radiactiva que involucran elementos más pesados. Como metal de transición posterior, el plomo es bastante poco reactivo. Su naturaleza metálica débil se manifiesta en su comportamiento anfótero (el plomo y sus óxidos reaccionan tanto con ácidos como con bases) y tiende a formar enlaces covalentes. Los compuestos de plomo se presentan con mayor frecuencia en el estado de oxidación +2, en lugar del estado +4 común entre los elementos más ligeros del grupo del carbono, excepto en los compuestos organoplúmbicos. Al igual que esos miembros más ligeros del grupo, el plomo puede enlazarse consigo mismo, formando cadenas y estructuras poliédricas. Debido a que el plomo es fácil de extraer de sus menas, era conocido por los pueblos prehistóricos del Cercano Oriente. Su mena principal, la galena, a menudo contiene plata, y el deseo de obtener plata impulsó la minería y el uso generalizados del plomo en la antigua Roma. Tras la caída de Roma, la producción de plomo disminuyó y no se recuperó hasta la Revolución Industrial. El plomo fue crucial para la imprenta, ya que los tipos móviles podían fundirse fácilmente a partir de aleaciones de plomo. En 2022, la producción anual mundial fue de aproximadamente doce millones de toneladas, aproximadamente dos tercios procedentes del reciclaje. La alta densidad, el bajo punto de fusión, la ductilidad y la resistencia a la oxidación del plomo lo hacen útil. Estos rasgos, junto con su relativa abundancia y bajo costo, llevaron a un uso extensivo en la construcción, fontanería, baterías, balas, perdigones, pesas, soldaduras, peltre, aleaciones fusibles, pinturas de plomo, gasolina con plomo y blindaje contra radiaciones. El plomo es una neurotoxina que se acumula en los tejidos blandos y los huesos. Daña el sistema nervioso, interfiere con las enzimas biológicas y puede causar trastornos neurológicos que van desde problemas de comportamiento hasta daño cerebral, además de afectar los sistemas cardiovascular y renal. Su toxicidad fue señalada por escritores de la Antigua Grecia y Roma, pero no fue ampliamente reconocida en Europa hasta finales del siglo XIX. Propiedades físicas Atómico Un átomo de plomo tiene 82 electrones, dispuestos como [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p². La energía combinada necesaria para eliminar sus dos electrones 6p (primera y segunda energías de ionización) es similar a la del estaño, el elemento directamente encima de él en el grupo del carbono. Esto es inusual porque las energías de ionización generalmente disminuyen a lo largo de un grupo a medida que los electrones externos se alejan del núcleo y están más apantallados. Sin embargo, la suma de las primeras cuatro energías de ionización del plomo es mayor que la del estaño, contrario a las tendencias periódicas. Esta anomalía proviene de efectos relativistas, que se vuelven significativos en átomos pesados. Estos efectos contraen los orbitales s y p, dando a los electrones 6s del plomo energías de enlace más fuertes que sus electrones 5s. Esto conduce al efecto del par inerte, donde los electrones 6s tienen menos probabilidades de enlazarse, estabilizando el estado de oxidación +2 y causando distancias inusualmente largas entre los átomos más cercanos en el plomo cristalino. Los elementos más ligeros del grupo del carbono forman alótropos estables o metaestables con una estructura de diamante cúbica tetraédricamente coordinada y enlazada covalentemente. En esos elementos, los niveles de energía de los orbitales s y p están lo suficientemente cerca como para mezclarse en cuatro orbitales híbridos sp³. En el plomo, el efecto del par inerte aumenta la separación entre los orbitales s y p tanto que la energía ganada por la hibridación no puede superar la brecha. En lugar de una disposición de diamante cúbico, el plomo forma enlaces metálicos donde solo los electrones p están deslocalizados y compartidos entre iones Pb²⁺. Como resultado, el plomo adopta una estructura cúbica centrada en las caras, similar a los metales divalentes calcio y estroncio. En masa El plomo puro tiene un aspecto gris brillante y lustroso con un tenue tinte azul. Se empaña en aire húmedo, desarrollando una superficie mate cuyo color depende de las condiciones. El plomo se caracteriza por su alta densidad, maleabilidad, ductilidad y resistencia a la corrosión debido a la pasivación. Su estructura cúbica centrada en las caras de empaquetamiento compacto y su alta masa atómica le confieren al plomo una densidad de 11,34 g/cm³, mayor que la de metales comunes como el hierro (7,87 g/cm³), el cobre (8,93 g/cm³) y el zinc (7,14 g/cm³). Esta alta densidad es el origen de la frase «caer como un plomo». Algunos metales más raros son más densos: el tungsteno y el oro tienen ambos 19,3 g/cm³, mientras que el osmio, el metal más denso conocido, tiene 22,59 g/cm³, casi el doble de la densidad del plomo. El plomo es blando, con una dureza Mohs de 1,5, y se puede rayar con una uña. Es muy maleable y moderadamente dúctil. Su módulo de compresibilidad, una medida de la resistencia a la compresión, es de 45,8 GPa, en comparación con 75,2 GPa para el aluminio, 137,8 GPa para el cobre y 160–169 GPa para el acero dulce. La resistencia a la tracción del plomo es baja, de 12–17 MPa (aproximadamente seis veces menor que la del aluminio, diez veces menor que la del cobre y quince veces menor que la del acero dulce). Su resistencia se puede aumentar aleándolo con pequeñas cantidades de cobre o antimonio. El plomo se funde a 327,5 °C (621,5 °F), un punto de fusión relativamente bajo en comparación con la mayoría de los metales, y hierve a 1749 °C (3180 °F), el más bajo entre los elementos del grupo del carbono. Su resistividad eléctrica a 20 °C es de 192 nanoohmios-metro, casi diez veces mayor que la de buenos conductores como el cobre (15,43 nΩ·m), el oro (20,51 nΩ·m) y el aluminio (24,15 nΩ·m). El plomo se convierte en superconductor por debajo de 7,19 K, la temperatura crítica más alta entre los superconductores de tipo I y la tercera más alta entre los superconductores elementales. El plomo natural consta de cuatro isótopos estables.