Iodeto de chumbo: estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

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o iodeto de chumbo É um composto inorgânico formado pelo elemento chumbo (Pb) em seu estado de oxidação +2 e iodo (I) com valência -1. Sua fórmula química é PbI₂. É um composto tóxico. Por conter chumbo, é prejudicial ao homem, aos animais e aos ecossistemas naturais. Além disso, o iodeto também pode causar algumas doenças.

O composto PbI₄, ou seja, com o chumbo no estado de oxidação +4, parece que ele não existe, provavelmente devido à capacidade redutora do íon iodeto (I^–) O PbI₂ É um sólido amarelo dourado, ligeiramente solúvel em água.

Pode ser obtido usando uma reação de troca iônica entre um sal de iodeto e um sal de chumbo que são ambos solúveis em água.

Ele tem propriedades semicondutoras, então a maioria de suas aplicações atuais são em dispositivos fotovoltaicos, detectores de certas radiações e sensores.

Um dos usos mais estudados desse composto são as células solares de perovskita, que se mostraram muito eficientes e econômicas.

Estrutura

No iodeto de chumbo, a ligação entre seus átomos é apenas parcialmente iônica. Os átomos formam camadas com uma estrutura hexagonal e estas são ligadas entre si por forças fracas de Van der Waals.

Essas forças não são iônicas nem covalentes, são interações fracas entre as camadas eletrônicas dos átomos.

Nomenclatura

Iodeto de chumbo
Iodeto de chumbo (II)
Diiodeto de chumbo
Iodeto a prumo

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino amarelo brilhante. Cristais hexagonais.

Peso molecular

461 g / mol

Ponto de fusão

410 ºC

Ponto de ebulição

954 ° C, ferve com decomposição.

Densidade

6,16 g / cm³

Solubilidade

Ligeiramente solúvel em água: 0,076 g / 100 mL a 25 ° C Solúvel em água quente. Insolúvel em álcool e ácido clorídrico frio (HCl).

Propriedades quimicas

Suas propriedades oxidantes e redutoras são fracas. No entanto, pode apresentar reações redox.

Embora seja muito pouco solúvel em água, ele se dissolve em soluções concentradas de iodetos alcalinos, como o iodeto de potássio (KI). É solúvel em solução concentrada de acetato de sódio (CH₃COONa). Ele se dissolve livremente em solução de tiossulfato de sódio (Na₂S₂OU₃).

Alguns autores indicam que o íon PbI pode ser gerado na água⁺ e se houver excesso de íon iodeto (I^–) espécies mais complexas, como PbI, podem ser formadas₃^– e PbI₄^2-, entre outras.

Não é inflamável.

Outras propriedades físicas

Ele se comporta como um semicondutor, ou seja, pode ou não conduzir eletricidade dependendo das condições a que está sujeito.

É um semicondutor de gap direto, ou seja, para que um de seus elétrons passe da banda de valência para a banda de condução, ele só precisa ter uma quantidade de energia igual à largura de banda proibida.

Devido ao alto número atômico de seus elementos (Pb = 82, I = 53), possui alta capacidade fotoelétrica. Sua banda de lacuna de 2,5 eV permite desempenhos fotovoltaicos altamente eficientes em temperaturas de até 250 ° C.

Obtendo

Pode ser preparado pela reação de um composto de chumbo solúvel em água com ácido iodídrico (HI) ou com um iodeto de metal solúvel. Por exemplo, uma solução aquosa de acetato de chumbo é misturada com iodeto de potássio:

Pb (CH₃COO)₂ + 2 KI → PbI₂↓ + 2 K (CH₃COO)

Este tipo de reação é conhecido como "troca iônica" porque cátions e ânions são trocados entre os sais.

No exemplo citado, o acetato de potássio é muito solúvel em água e permanece dissolvido, enquanto o iodeto de potássio, sendo menos solúvel, precipita e pode ser filtrado. A purificação é realizada por recristalização do composto em água.

Precipitação PbI₂ pode ser visto na imagem a seguir que mostra um tubo de ensaio onde nitrato de chumbo (II) (Pb (NO₃)₂) e iodeto de potássio (KI) em solução aquosa. Este efeito é denominado "chuva dourada".

Formulários

Como um semicondutor

É usado como detector de fótons de alta energia, como raios X e raios gama. Pode ser usado em dispositivos fotovoltaicos, fotocélulas, luzes LED, detectores ópticos e em sensores para classificação e diagnóstico biológico.

Se for introduzido em nanoestruturas, pode ser usado em fotocatálise e células solares. Além disso, muitas nanopartículas de PbI₂ eles têm propriedades luminescentes.

Células solares

O PbI₂ é um intermediário na síntese de perovskitas destinadas às células solares. Este tipo de célula fotovoltaica contém iodeto de metilamônio de chumbo (CH₃NH₃PbI₃) com base no TiO₂.

Tais dispositivos apresentam alta eficiência e baixo custo, por isso têm sido objeto de muitos estudos e pesquisas.

No entanto, desde o CH₃NH₃PbI₃ podem se decompor com a água da chuva, estudou-se o quão poluidoras essas células podem ser, tanto quando estão em uso como quando são descartadas.

O CH₃NH₃PbI₃ em contato com a água, ele se decompõe em metilamina (CH₃NH₂), ácido iodídrico e PbI₂. Este último, embora pouco solúvel em água, pode liberar quantidades do íon tóxico Pb ao longo do tempo.²⁺.

Os estudos não são conclusivos, pois o local onde ocorre a liberação do chumbo deve ser levado em consideração para determinar se a quantidade pode ser prejudicial em curto prazo. Por outro lado, uma liberação sustentada pode bioacumular e ser muito perigosa.

Outros aplicativos

É semeado como um aerossol nas nuvens para produzir chuva.
Em filtros para astronomia de infravermelho distante.
Na fotografia, impressos, filmes para registro de imagens ópticas, emulsões fotográficas.
Em lonas de freio. Em graxas lubrificantes.
Lâmpadas de arco de vapor de mercúrio. Em papel eletrossensível.
Materiais termoelétricos, baterias térmicas com iodo.

Riscos

Para segurança

Deve ser armazenado longe de oxidantes como percloratos, peróxidos, permanganatos, cloratos e nitratos. O contato com metais quimicamente ativos como potássio, sódio, magnésio e zinco também deve ser evitado. Em todos esses casos, pode ocorrer uma reação violenta.

Se for submetido a forte aquecimento, gases tóxicos de chumbo e iodo são gerados.

Para a saúde

É muito prejudicial para os seres humanos. Foi confirmado que é cancerígeno para animais, portanto, é razoável deduzir que também é cancerígeno para humanos.

Pode causar dores de cabeça, irritabilidade, memória reduzida e sono perturbado. O chumbo contido neste composto pode causar danos permanentes aos rins, cérebro, nervos, células sanguíneas e risco de hipertensão.

Deve ser tratado como um teratógeno (um composto que pode causar um defeito congênito). Também pode causar iodismo, cujos sintomas são congestão das vias nasais, dor de cabeça, irritação das mucosas e erupção cutânea, entre outros.

Para o ambiente natural

É classificado como poluente tóxico. Deve ser mantido longe de fontes de água e drenos. Para evitar a contaminação, devem ser construídos diques sempre que for necessário retê-lo.

É muito tóxico para a vida aquática com efeitos que perduram ao longo do tempo, uma vez que se bioacumula.

Referências

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Fundação Wikimedia (2020). Iodeto de chumbo (II). Recuperado de en.wikipedia.org.