CHLORURE DE PLOMB: PROPRIÉTÉS, STRUCTURE, UTILISATIONS - CHIMIE - 2025

Le chlorure de plomb est un sel inorganique ayant la formule chimique PbCl _n, où n est le nombre d'oxydation du plomb. Ainsi, lorsque le plomb est +2 ou +4, le sel est respectivement PbCl ₂ ou PbCl ₄. Par conséquent, il existe deux types de chlorures pour ce métal.

Des deux, PbCl ₂ est le plus important et le plus stable; tandis que PbCl ₄ est instable et moins utile. Le premier est de nature ionique, où le cation Pb ²⁺ génère des interactions électrostatiques avec l'anion Cl ^- pour construire un réseau cristallin; et le second est covalent, avec des liaisons Pb-Cl créant un tétraèdre de plomb et de chlore.

Aiguilles précipitées de PbCl2. Source: Rrausch1974

Une autre différence entre les deux chlorures de plomb est que le PbCl ₂ est un solide avec des cristaux blancs en forme d'aiguille (image du haut); tandis que le PbCl ₄ est une huile jaunâtre qui peut cristalliser à -15 ° C. Dès le départ, le PbCl ₂ est plus esthétique que le PbCl ₄.

En plus de ce qui a déjà été mentionné, le PbCl ₂ se trouve dans la nature sous forme de cotunite minérale; contrairement au PbCl ₄, car il est susceptible de se décomposer. Bien que PbCl ₄ puisse être utilisé pour obtenir PbO ₂, une variété infinie de composés organométalliques sont dérivés de PbCl ₂.

Propriétés

Les propriétés du chlorure de plomb dépendent essentiellement de l'indice d'oxydation du plomb; puisque le chlore ne change pas, mais la façon dont il interagit avec le plomb le fait. Par conséquent, les deux composés doivent être traités séparément; le chlorure de plomb (II) d'une part et le chlorure de plomb (IV) d'autre part.

-Chlorure de plomb (II)

Masse molaire

278,10 g / mol.

Apparence physique

Cristaux de couleur blanche avec des formes d'aiguilles.

Densité

5,85 g / ml.

Point de fusion

501 ° C

Point d'ébullition

950 ° C

Solubilité dans l'eau

10,8 g / L à 20 ° C Il est peu soluble et l'eau doit être chauffée pour qu'une quantité considérable puisse se dissoudre.

Indice de réfraction

2,199.

Chlorure de plomb (IV)

Masse molaire

349,012 g / mol.

Apparence physique

Liquide huileux jaunâtre.

Densité

3,2 g / ml.

Point de fusion

-15 ° C

Point d'ébullition

50 ° C À des températures plus élevées, il se décompose en libérant du chlore gazeux:

PbCl ₄ (s) => PbCl ₂ (s) + Cl ₂ (g)

En fait, cette réaction peut devenir très explosive, le PbCl ₄ est donc stocké dans de l'acide sulfurique à -80 ° C.

Structure

-Chlorure de plomb (II)

Au début, il a été mentionné que PbCl ₂ est un composé ionique, de sorte qu'il se compose d' ^ions Pb ²⁺ et Cl ^- qui forment un cristal dans lequel un rapport Pb: Cl égal à 1: 2 est établi; c'est-à-dire qu'il y a deux fois plus d'anions Cl ^- que de cations Pb ²⁺.

Le résultat est que se forment des cristaux orthorhombiques dont les ions peuvent être représentés avec un modèle de sphères et de barres comme dans l'image ci-dessous.

Structure de la cotunite. Source: Benjah-bmm27.

Cette structure correspond également à celle du minéral cotunite. Bien que les barres soient utilisées pour indiquer une directionnalité de la liaison ionique, il ne faut pas la confondre avec une liaison covalente (ou du moins, purement covalente).

Dans de tels cristaux orthorhombiques, Pb ²⁺ (sphères grisâtres) a neuf Cl ^- (sphères vertes) qui l'entourent, comme s'il était enfermé dans un prisme triangulaire. En raison de la complexité de la structure et de la faible densité ionique du Pb ²⁺, il est difficile pour les molécules de solvater le cristal; c'est pourquoi il est peu soluble dans l'eau froide.

Molécule de phase gazeuse

Lorsque ni le cristal ni le liquide ne peuvent résister aux températures élevées, les ions commencent à se vaporiser sous forme de molécules discrètes de PbCl ₂; c'est-à-dire avec des liaisons covalentes Cl-Pb-Cl et un angle de 98 °, comme s'il s'agissait d'un boomerang. On dit alors que la phase gazeuse est constituée de ces molécules de PbCl ₂ et non d'ions portés par les courants d'air.

Chlorure de plomb (IV)

Pendant ce temps, PbCl ₄ est un composé covalent. Parce que? Parce que le cation Pb ⁴⁺ est plus petit et a également une densité de charge ionique plus élevée que Pb ²⁺, ce qui provoque une plus grande polarisation du nuage d'électrons Cl ^-. Le résultat est qu'au lieu d'une interaction de type ionique Pb ⁴⁺ Cl ^-, la liaison covalente Pb-Cl est formée.

Compte tenu de cela, la similitude entre PbCl ₄ et, par exemple, CCl ₄ est comprise; les deux se présentent sous la forme de molécules tétraédriques uniques. Ainsi, on explique pourquoi ce chlorure de plomb est une huile jaunâtre dans des conditions normales; Les atomes de Cl sont vaguement liés les uns aux autres et «glissent» lorsque deux molécules de PbCl _{4 se} rapprochent.

Cependant, lorsque la température baisse et que les molécules deviennent plus lentes, la probabilité et les effets des dipôles instantanés augmentent (PbCl ₄ est apolaire compte tenu de sa symétrie); puis l'huile gèle sous forme de cristaux hexagonaux jaunes:

Structure cristalline du PbCl4. Source: Benjah-bmm27

Notez que chaque sphère grisâtre est entourée de quatre sphères vertes. Ces molécules de PbCl ₄ « compactées » constituent un cristal instable susceptible de se décomposer vigoureusement.

Nomenclature

Les dénominations: chlorure de plomb (II) et chlorure de plomb (IV) correspondent à celles attribuées selon la nomenclature Stock. Étant donné que l'indice d'oxydation +2 est le plus bas pour le plomb et +4 le plus élevé, les deux chlorures peuvent être nommés selon la nomenclature traditionnelle en tant que chlorure de plumbose (PbCl ₂) et chlorure de plomb (PbCl ₄), respectivement.

Et enfin, il y a la nomenclature systématique, qui met en évidence le nombre de chaque atome dans le composé. Ainsi, PbCl ₂ est le dichlorure de plomb et PbCl _{4 est} le tétrachlorure de plomb.

Applications

Il n'y a pas d'utilisation pratique connue du PbCl ₄ autre que de servir à la synthèse de PbO ₂. Cependant, le PbCl ₂ est plus utile et c'est pourquoi seules certaines utilisations de ce chlorure de plomb spécifique seront répertoriées ci-dessous:

- En raison de sa nature hautement luminescente, il est destiné aux dispositifs photographiques, acoustiques, optiques et détecteurs de rayonnement.

- Comme il n'absorbe pas dans la région du spectre infrarouge, il est utilisé pour fabriquer des verres qui transmettent ce type de rayonnement.

- Il a fait partie de ce qu'on appelle le verre doré, un matériau attrayant aux colorations bleuâtres irisées utilisées à des fins ornementales.

- De plus, suivant l'objet de l'art, lorsqu'il est alcalinisé, le PbCl ₂ · Pb (OH) ₂ acquiert des tons blanchâtres intenses, en étant utilisé comme pigment de plomb blanc. Cependant, son utilisation a été déconseillée en raison de sa forte toxicité.

- Fondu et mélangé avec du titanate de baryum, BaTiO ₃, donne le titanate de baryum céramique et le plomb Ba _{1 - x} Pb _x TiO ₃. Si un Pb ²⁺ pénètre dans BaTiO ₃, un Ba ²⁺ doit quitter le cristal pour permettre son incorporation, et on dit alors qu'un échange de cations se produit; par conséquent, la composition de Ba ²⁺ est exprimée en 1-x.

- et enfin, à partir de PbCl ₂, différents composés organométalliques du plomb de formule générale R ₄ Pb ou R ₃ Pb-PbR _{3 sont} synthétisés.

Références

1. Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
2. Wikipédia. (2019). Chlorure de plomb (II). Récupéré de: en.wikipedia.org
3. Formulation chimique. (2019). Chlorure de plomb (IV). Récupéré de: formulacionquimica.com
4. Clark Jim. (2015). Les chlorures de carbone, de silicium et de plomb. Récupéré de: chemguide.co.uk
5. Etudes non linéaires spectrales et optiques sur les cristaux de chlorure de plomb (PbCl ₂).. Récupéré de: shodhganga.inflibnet.ac.in
6. Centre national d'information sur la biotechnologie. (2019). Chlorure de plomb. Base de données PubChem; CID = 24459. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov