Universidad Nacional Daniel Alcides CarrinFACULTAD DE
INGENIERIAESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE METALURGIA
INFORME N0QUIMICA ANALITICA CUANTITATIVA
INFORME N 0- UNDAC /2015/IV SEMESTREDE : MONAGO MORALES,
Andersson JhorsdinoA : Ing. PEREZ BONILLA REBECAASUNTO : ANALISIS
DE PLOMO EN UN MINERALFECHA : FEBRERO 2015Mediante el presente me
dirijo a Ud. para expresarle mis cordiales saludos a fin de
informarle y dar a conocer sobre, la prctica realizada en
laboratorio. Con su persona, siendo del curso Quimica Analitica
Cuantitava. En seguida paso a detallar los
siguientes.Atentamente,
____________________MONAGO MORALES, Andersson J.COD:
1194203090
INTRODUCCIONGeneralidades. Minerales (Galena, Anglesita, Piro
morfita). Clasificacin de los principales yacimientos del mundo.
Reacciones qumicas del plomo. Anlisis (determinaciones de Plomo).
Usos. Aleaciones de plomo. Propiedades mecnicas del plomo y sus
aleaciones. Mtodos de obtencin (mtodo de reduccin tostadora,
tostacin, fusin, horno de cuba). Refinacin del Plomo.
Envenenamiento con PlomoEl plomo, Pb, nmero atmico 82, peso atmico
207,21 est en el grupo cuatro de la tabla peridica y el subgrupo
que contiene el germanio y estao. Su nmero usual de valencia es 2,
pero tambin muestra la valencia 4, sobre todo en compuestos
orgnicos, que suelen ser bastante estables. Los cuatro istopos
naturales son, por orden decreciente de abundancia, 208, 206, 207 y
204. Cristaliza en el sistema cbico en forma de cara centrada. Est
presente en la corteza terrestre.Es un metal gris azulado, blando y
pesado, se corta fcilmente con un cuchillo. Se lamina y estira por
extrusin, pero pequeas cantidades de arsnico, antimonio, cobre y
metales alcalino trreos aumentan su dureza. Su resistencia a la
corrosin atmosfrica, y al ataque de los cidos hace que sea muy
til.
MARCO TEORICOMINERALES:
Las principales menas de plomo son la galena, PbS, que contiene
86,4 % de Plomo y la cerusita, PbCO3 , que contiene 77,5 % de
Plomo. La anglesita es el sulfato de plomo, PbSO4 y la piro morfita
que es un clorofosfato de plomo, 9 PbO.3 P2O5.PbCl2. La galena es
el ms importante de los minerales de plomo, la cerusita se forma
por la oxidacin superficial de la galena.
YACIMIENTOS:
El plomo y el zinc estn asociados en yacimientos minerales, a
veces ntimamente mezclados y otras veces lo bastante separados como
para que puedan extraerse minerales en los que predomina uno de los
metales, aunque raramente est exento del otro. Su distribucin
geolgica y geogrfica es casi idntica.Los tipos importantes de
yacimientos son los siguientes:1) Yacimientos formados a poca
profundidad en rocas sedimentarias sin ninguna relacin aparente en
rocas gneas. Se presentan en forma de estratos tubulares de
sustitucin, generalmente en calizas y dolomitas. Los minerales de
ste tipo suelen contener galena, esfalerita y piritas. Pocas veces
contienen oro, plata o cobre en grado apreciable. stos yacimientos
estn distribuidos por todo el mundo, hay extensos y de importancia
comercial. Algunos ejemplos son, yacimientos del Valle del
Mississippi, Silesia y Marruecos.2) Yacimientos someros o de
profundidad media, genticamente asociados con rocas gneas,
caracterizados por minerales complejos: Yacimientos filonianos
formados cerca de la superficie. Se encuentran en San Juan y Lake
City, en Colorado, los yacimientos de Schemnitz, en Hungra, los de
Mapim, los de la Santa Eulalia, en Mxico, y los de Insbach y
Freiberg, en Alemania. Filones de relleno a temperatura y presin
intermedias. Por ejemplo, Coeur dAlene, en Idaho. Reemplazos de
rocas gneas pirticas diseminados. Por ejemplo, Bawdwin, en Birmania
y Ridder, en Siberia. Reemplazos de plata-plomo en calizas. Por
ejemplo, Leadville, en Colorado, Park City, en Utah y Sierra
Mojada, en Mxico.3) Filones originados a temperatura y presin
elevada en rocas gneas o genticamente asociadas a ellas. Los
minerales son la blenda ( ZnS ), galena, pirita, la pirrotita,
cuarzo, calcita, granate, redonita, etc. Ejemplos: los ms
importantes son, Broken Hill, Nueva Galesdel Sur, Australia.4)
Yacimientos metamrficos gneos que contienen minerales del
metamorfismo del contacto. Los minerales son la galena y sus
productos de oxidacin ( cerusita y anglesita), la blenda, la
smithsonita, la calamina y una ganga de calcita, redonita, granate,
piroxeno, honrblenda, magnetita y tremolita. Entre los yacimientos
de ste tipo figuran los de magdalene de Mxico y la mina de Honr
Silver de Utah, que se presentan en contactos de caliza gneas o
cerca de ellas. La mayor parte de plomo beneficiado procede de
minerales de Estados Unidos, Mxico, Canad y Australia.
REACCIONES QUMICAS:
El plomo tiene poca tendencia a reemplazar el hidrgeno de las
soluciones acuosas del cido. El cido ntrico es el mejor disolvente
que forma nitrato de plomo soluble. Casi todos los cidos orgnicos
reaccionan con el plomo en presencia de oxgeno para formar sales.
El plomo metlico no se altera en el aire seco, en aire hmedo se
forma una pelcula de xido, que con el dixido de carbono forma
carbonato bsico blanco. En solucin cida es poco reductor, en
soluciones alcalinas es bastante reductor. Reacciones:
Pb = Pb++ + 2 e-
Pb + SO=4 = PbSO4 + 2 e-
Pb + 2 HO- = PbO + H2O + 2 e-
Pb++ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-
PbSO4 + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + SO=4 + 2 e-
PbO + 2 HO- = PbO2 + H2O + 2 e-
ANLISIS:El plomo en soluciones puede determinarse por la
formacin de un precipitado blanco con cido sulfrico o sulfato
soluble, por la formacin de un precipitado cristalino blanco con
cloruro soluble y un precipitado amarillo con yoduro, cromato o
dicromato.El plomo forma precipitados con muchos compuestos
orgnicos (oxalatos, cidos, etc.) En la determinacin cuantitativa se
usan varios mtodos. En un metal con gran contenido de plomo primero
se determinan las impurezas y el plomo se calcula por diferencia.
En la determinacin gravimtrica el plomo se pesa en forma de
sulfato, una solucin de sulfato de plomo puede valorarse con
molibdato de amonio.
Pb++ MoO=4 = PbMoO4
Puede determinarse electrolticamente pesndolo sobre el nodo como
dixido de plomoUSOS:Uno de los usos importantes es para
revestimientos, serpentines, vlvulas, etc. Tambin se utiliza para
transportar y almacenar soluciones de alumbre. El plomo tiene una
resistencia excelente a las soluciones de sales comunes, al aire de
las costas marinas, por eso se emplea emplea para tuberas de
transporte de agua de mar en barcos y para grandes acuarios.Es
resistente al gas sulfuroso hmedo y tambin se aplica en nodos
recubiertos de plomo y en revestimientos y precipitadores
electrostticos usados para separar la niebla del cido sulfrico del
gas sulfuroso.Tambin se usa en contacto con hidrxido de sodio en un
90 % de pureza a 90C. Se usa en la refinacin de petrleo, en el cul
el tratamiento con sulfrico es seguido de un lavado de sosa
custica.En la fabricacin de rayn y nitroglicerina.El plomo se usa
en los siguientes compuestos qumicos:1) Disolventes: los alcoholes,
teres, la cetona y el tricloroetileno bismuto.El plomo cprico,
antimonioso, el plomo cido, y el plomo telurioso se usan tambin en
la industria. Las propiedades del plomo telurioso, comparadas con
las del plomo regular, tienen el grano ms fino.El plomo antimonioso
tiene mejores propiedades mecnicas, pero a mayores temperaturas
esto disminuye y por encima de los 120C sucede lo
contrario.Propiedades mecnicas del plomo y sus aleaciones.
Resistencia a latraccin Kg/cm2Alargamiento%Dureza BrinellLmite
deaguante Kg/cm2
Pb puro123 - 133553.5 - 428
Pb qumico,laminadorecocidofundido154183194
505650
4.5--
42--
Pb teluriosolaminadorecocido240195
3237
5.8-
70-
Pb antimoniosolaminadofundido3.164.71
5022
7.511.8
112-
El plomo es el principal elemento del llamado terne que tiene
una composicin de 10 a 25 % de estao y 90 a 75 % de plomo.Para
muchas aplicaciones el contenido de estao en las aleaciones de
revestimiento puede reducirse hasta no ser mayor de 2.5 a 5 %.
Cuando se necesita un revestimiento duro y resistente se aade
antimonio.Aleaciones para la industria de cables: el plomo que
contiene algn cobre y el plomo antimonioso al 1 % son los
principales metales usados para recubrir los cables empleados para
la transmisin de corriente elctrica y para comunicacin.Otra aleacin
con buenas propiedades es un plomo con 0.04 % de calcio. El calcio
obra como el antimonio, aumentando la resistencia. Otra aleacin
contiene 0.15 % de arsnico, 0.10 % de estao, y 0.10 % de bismuto,
el resto de plomo. Aleaciones para tubos compresibles: stos tubos
pueden estar hechos de una sola aleacin o estar formados por dos
capas metlicas. En el primer caso se usa una aleacin que contiene
de 2 a 3 % de antimonio y 97 a 98 % de plomo y si se quiere un
acabado brillante se usa una aleacin de plomo y estao con poco
estao. El estao es preferible para envasar ciertos productos y
tambin por su aspecto, pero en virtud de su precio elevado es
conveniente usar una aleacin de plomo y estao en capas. El
revestimiento de estao se puede hacer en una o dos caras.Fabricacin
de las aleaciones: El plomo y sus aleaciones puede fundirse en una
caldera de hierro colado sin temor a que se produzca contaminacin
con hierro. Para fines generales de fusin, no es necesario emplear
cubierta de fundente, si bien con ciertas clases de aleaciones es
conveniente retardar la formacin de natas de xidos y la prdida de
algunos elementos de la aleacin.Aqu puede servir muy bien como
fundente una mezcla eutctica de cloruro de zinc o haluros de
metales alcalinos o alcalino trreos. Para cubrir los baos de temple
se usa en disco de coque. Para calentar y fundir el plomo se usa en
calderas y hornos calentados con carbn, petrleo o gas. Las
aleaciones de plomo no presentan dificultades para vaciarlas, la
temperatura de vaciado es de 38 a 83 C por encima de la temperatura
del lquido de la aleacin.Los moldes pueden son permanentes y
semipermeables de yeso o caucho. Despus de estampar el cartn con
los tipos y planchas de medio tono se usa como cara de molde. Una
aleacin con base de plomo llamada metal de estereotipos, se vaca en
es molde y se obtiene una copia exacta. La pieza fundida se coloca
sobre un cilindro rotativo, con el cul se hacen las impresiones.El
plomo y sus aleaciones en forma de productos terminados se funden
en matrices y se vaca por gravedad.
OBTENCIN:La fundicin de los minerales de plomo puede llevarse a
cabo por el mtodo de precipitacin (ya no se aplica), de reaccin
tostadora (para minerales puros y ricos) y de reduccin tostadora
(mtodo que se utiliza actualmente) como tambin el horno de cilindro
rotatorio.1) Mtodo de reduccin tostadora: consiste en la tostacin
de minerales con una fusin reductora posterior:
MENAS
TOSTACIN PREVIA(horno mecnico de calcinacin)
AGLOMERACIN
AGLOMERADO
FUNDICIN(horno de cuba)
Pb DE FABRICACIN(contiene Ag y Cu)MATA DE Pb-Cu
ESCORIAS POBRES
REFINOTOSTACIN YAGLOMERADO
ESCORIAL
Pb BLANDOFUNDICIN
Pb DE OBRAMATA DE Cu
ESCORIAS POBRES
A LA ELABORACIN DE Cu
2) Tostacin: tiene como objeto la transformacin de PbS en PbO.
Consiste en la eliminacin del azufre con una volatilizacin de As y
Sb (impurezas) que se podra obtener. En presencia de Cu y S, puede
formarse en el horno de cuba mata de Cu-Pb, de otro modo pasa el Cu
al Pb de obra y es eliminado por lodacin. El ZnO se escorifica con
facilidad.La condicin previa para una buena tostacin es la
trituracin, para que la reaccin de PbS con O2 sea lo ms fcil
posible:
2 PbS + 3 O2 = 2 PbO + 2SO2 + 202.8 Cal.
Luego se hace tostacin con insuflacin o absorcin de aire a
temperaturas mayores de 800C. para evitar la formacin de PbSO4.La
tostacin se hace en dos etapas: tostacin previa y tostacin
definitiva.Tostacin previa: se utilizan hornos de pisos, redondos
con hogar giratorio y hornos de traspaleo fijos.La tostacin
insufladora consiste en comprimir el aire a travs de la capa de
mineral que se ha encendido por la parte de entrada del aire. El
mineral se junta por aglomeracin y forma un aglomerado slido y
poroso. Los sulfatos presentes son descompuestos, acelerando el SO2
que se desprende. PbS + 3 SO3 = PbO + 4 SO2
El mineral debe estar en forma granulada, luego se agregan
piedra caliza, residuos de pirita, residuos de la mufla, para
hacerlo menos compacto. Este contenido de mezcla no debe fundir el
PbS o el Pb, pues quedara obturada la parrilla. Se obtiene Pb al 45
%, esto es lo mximo cuando se completa la tostacin. La piedra
caliza se aade para:
PbSO4 + CaCO3 = CaSO4 + PbO + CO2
El Sulfato de Calcio formado es descompuesto por dixido de
silicio, a una temperatura de 1000C, actuando el Trixido de azufre
gaseoso sobre los sulfuros metlicos como oxidantes.
CaSO4 + MeS + SiO2 + O2 = CaO + SiO2 + MeO + SO2
Me: metal cualquiera de valencia 2.Para la tostacin definitiva
se utilizan calderas de aglomerar fijas o mviles. Estas tienen las
desventajas de trabajo discontinuo, mucho trabajo manual,
perjudicial para la salud.3) Fusin: por la fusin reductora del
mineral tostado, se pasa el contenido de Pb o de otros minerales a
Pb de obra, mientras que la ganga sale como escoria. Como reductor
se usa coque, pudindose considerar como agente slo el carbn slido,
en la zona de fusin o de formacin de escorias y por el contrario en
las zonas superiores, slo el CO. La temperatura aumenta de 100C en
tragante hasta 1600C en las toberas. Hay evaporacin de Pb que se
deposita en la columna de carga y a causa de la concentracin
reciente, pasa al crisol a travs de la zona de fusin. Los
procedimientos en el horno de cuba tienen gran parecido a los de la
fusin reductora de la mata de cobre, con la diferencia de que aqu
se trabaja obteniendo metal y se reduce a un mnimo la formacin de
mata. Productos plomo de obra, mata de plomo y azufre peis.4) Horno
de cuba: se parecen a los empleados en la fusin de la mata de
cobre, pero se distinguen de stos por la carga del horno de crisol
y el pozo de plomo, as como el empleo de cargas de agua slo hasta
el comienzo de la columna de carga, que est construida con
ladrillos refractarios.
REFINACIN:Este contiene impurezas como, cobre, estao, arsnico,
bismuto y antimonio, que influyen desfavorablemente sobre las
propiedades mecnicas, la resistencia a los ataques qumicos; adems,
metales nobles en cantidades que resultan remuneradores para su
obtencin.Los mtodos de eliminacin son los siguientes:1) Eliminacin
de cobre: el cobre es slo poco soluble en plomo lquido y da un
eutctico situado a 99.945 % plomo, ascendiendo la curva de
solidificacin en sentido casi vertical. Por esto, se puede separar
el cobre calentando el plomo hasta un poco por encima del punto
eutctico; se forma un producto slido ms rico en cobre que nada
sobre el plomo lquido, llamado lodo de cobre, que est impurificado
por plomo adherido, mientras que el plomo lquido tiene slo poco
cobre. Las costras son retiradas del bao de plomo y fundidas, junto
con la mata de plomo, para eliminar una parte del plomo adherente,
resultando as una mata de cobre enriquecida.2) Eliminacin de estao,
arsnico y antimonio: a) Oxidacin selectiva sencilla: Al tener estos
tres metales mayor afinidad hacia el oxgeno que el plomo, pueden
separarse de l por oxidacin, cediendo el plomo oxidado al mismo
tiempo su oxgeno parcialmente al antimonio segn la ecuacin:
2 Sb + 3 PbO = Sb2O3 + 3 Pb
El xido antimonioso es oxidado por el aire dando xido antimnico
que se combina con el xido plumboso dando antimoniato de plomo, el
cual puede oxidar ms al antimonio.
3 (2 PbO.Sb2O5) + 8 Sb = 6 Pb + 7 Sb2O3
El xido plumboso forma con arsnico, antimonio y estao, arseniato
de plomo lquido, antimoniato de plomo lquido y estannato de plomo
slido. Estos productos son llamados costras de arsnico, antimonio o
estao. Se forma litargio puro, lo cual significa el fin del proceso
de oxidacin. b) Mtodo de Harris: este mtodo est basado en el hecho
de que los compuestos de mayor grado de oxidacin de estao, arsnico
y antimonio pasan calentados con una sal alcalina, a compuestos
alcalinos que estn prcticamente exentos del plomo.Las ventajas de
ste mtodo est en la produccin de productos intermedios libres de
plomo, de manera que tambin las prdidas en metal noble son muy
pequeas, adems se recuperan las sales utilizadas hasta en un 95 %
puras.3) Eliminacin de los metales nobles: la eliminacin se efecta,
segn el mtodo de Parkes, por adicin de zinc metlico puro. El mtodo
est basado en el hecho de que, despus de aadir zinc al plomo
lquido, se separa, al enfriar, una aleacin slida de plata, zinc y
plomo, que contiene todos los metales nobles. De esta aleacin puede
expulsarse el zinc por destilacin, y de la aleacin de plata y plomo
que queda, llamado plomo rico, el plomo, por oxidacin.4) Eliminacin
de zinc: est fundada en la mayor afinidad del zinc por el oxgeno en
comparacin con el plomo. Esta oxidacin se efecta por agitacin del
zinc al rojo vivo con ramas verdes, o burbujeo de vapor de agua o
agua. sta entra por un tubo que llega casi hasta el fondo de la
cadena y por la descomposicin del vapor de agua se produce un
fuerte burbujeo en el bao, que oxida el zinc, obtenindose xido de
zinc, plomo y xido plumboso. Estos se llaman xidos pobres, de punto
de fusin elevado que flotan encima del bao de plomo y se saca
cazos. ENVENENAMIENTO CON PLOMO: El plomo ingerido en cualquiera de
sus formas es altamente txico. Sus efectos suelen sentirse despus
de haberse acumulado en el organismo durante un periodo de tiempo.
Los sntomas de envenenamiento son anemia, debilidad, estreimiento y
parlisis en muecas y tobillos. Las escamas de pinturas con base de
plomo y los juguetes fabricados con compuestos de plomo estn
considerados como muy peligrosos para los nios, para los que el
plomo resulta especialmente daino, incluso a niveles que antes se
consideraban inocuos. El plomo puede producir disminucin de la
inteligencia, retraso en el desarrollo motor, deterioro de la
memoria y problemas de audicin y equilibrio. En adultos, el plomo
puede aumentar la presin sangunea. Hoy en da se tratan los
envenenamientos por plomo administrando una sal de sodio o calcio
del cido etilendiaminotetraactico. El plomo se elimina del
organismo desplazando el calcio o el sodio y formando un complejo
estable con EDTA que se evacua por la orina.
MARCO EXPERIMENTALPROCEDIMIENTO EXPERIMENTALPASO 1.Pesamos 0.5 g
de la muestra en un matraz de 500ml, el peso tiene que ser exacto
para un buen anlisis.
PASO 2.En la muestra le agregamos 10 ml de cido ntrico y lo
hervimos hasta eliminar los vapores rojizos y lo conminamos con
0.1g de clorato de potasio.
PASO 3.Para sulfatar la muestra se agrega 10 ml de cido sulfrico
y se pone a hervir nuevamente para desaparecer los vapores
blancos.
PASO 4.Se baja de la plancha y despus que ya haya eliminado los
vapores mencionados se agrega agua destilada 100 ml.
PASO 5.Se pone a hervir de nuevo por un espacio de 5 minutos,
luego se baja de la plancha y se deja enfriar por 5 minutos.
PASO 6.Filtramos con papel watman n 40 y nos dar un lquido
transparente.
PASO 7.Se lava el precipitado con agua caliente hasta tener 200
ml para determinar el plomo residual, el precipitado del papel de
desmenuza y se agrega a matraz original y agregamos 30 ml de
acetato de amonio y a hervir, agregamos 300 ml agua caliente y
hacer ebullicin por 10 minutos.
CALCULOS.
% Pb = 96%Peso atomico Pb = 207Densidad = 1.84W residual =
0.7