Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 2 (3): 106-112 Julio-Septiembre 2019 https://doi.org/10.37636/recit.v23106112
106
ISSN: 2594-1925
Transformación de plomo potencialmente tóxico a
Pb (NO
3
)
2
cristalino
Transformation of potentially toxic lead to crystalline Pb (NO
3
)
2
Villalón López Ulises Alejandro
1
, Moreno Armenta María Guadalupe
2
, Barrera
Rodríguez Arturo
3
, Rogel Hernández Eduardo
1
, Quintana Melgoza Juan Manuel
1
1
Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería, UABC. Calzada Universidad, 14418, Parque Industrial
Internacional Tijuana, 22390, Tijuana, Baja California, México.
2
Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM. Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, CP 22800,
Ensenada, Baja California, México.
3
Universidad de Guadalajara, Centro Universitario de la Ciénega, Av. Universidad, Número 1115,
Col. Linda Vista, Apdo. Postal 106, Ocotlán Jalisco, México.
Autor de correspondencia: Juan Manuel Quintana Melgoza, Profesor-Investigador de tiempo completo
definitivo en la Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería, Universidad Autónoma de Baja California,
quintana@uabc.edu.mx. ORCID: 0000-0002-3738-0612.
Recibido: 07 de Mayo del 2019 Aceptado: 12 de Septiembre del 2019 Publicado: 25 de Septiembre del 2019
Resumen. - La acumulación de plomo en el ambiente es una causa de problemas de salud en humanos. La
dosis letal media reportada en mg/kg para Pb, Pb (NO
3
)
2
y PbO es de 400, 2250 y 2000, respectivamente.
Debido a la alta toxicidad del plomo metálico con respecto al nitrato de plomo se ha desarrollado una
metodología para transformar el plomo residual a nitrato de plomo, cuya toxicidad es cinco veces menor que
el plomo metálico. Por otra parte, el nitrato de plomo puede ser precursor para la síntesis de materiales con
potencial aplicación industrial. La síntesis del Pb (NO
3
)
2
se realiza mezclando el plomo metálico residual y
ácido nítrico 15.7 molar en una proporción de reactivos [1:4]. Posteriormente, la mezcla se somete a agitación
magnética hasta disolver el plomo y formar un precipitado blanco, se seca a 110 °C durante 1 h obteniendo un
rendimiento experimental del 99 %. El material sintetizado se caracteriza por difracción de rayos–X,
microscopía electrónica de barrido y espectroscopia por dispersión de energía. Así mismo, esta metodología
tiene un impacto favorable en los ecosistemas, ya que la contaminación por plomo se verá disminuida.
Palabras clave: Plomo residual tóxico; Síntesis química; Producto nitrato de plomo.
Abstract. - The accumulation of lead in the environment is a cause of health problems in humans. The mean
lethal dose reported in mg/kg for Pb, Pb(NO
3
)
2
and PbO is 400, 2250 and 2000, respectively. Due to the high
toxicity of metallic lead with respect to lead nitrate, a methodology has been developed to transform residual
lead into lead nitrate, whose toxicity is five times lower than metallic lead. On the other hand, lead nitrate can
be a precursor for the synthesis of materials with potential industrial application. The synthesis of Pb(NO
3
)
2
is
carried out by mixing the residual metallic lead and 15.7 molar nitric acid in a proportion of reagents [1:4].
Subsequently, the mixture is subjected to magnetic stirring to dissolve the lead and form a white precipitate,
dried at 110 ° C for 1 h obtaining an experimental yield of 99 %. The synthesized material is characterized by
X–ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersion spectroscopy. Likewise, this
methodology has a favorable impact on ecosystems, since lead contamination will be diminished.
Keywords: Toxic residual lead; Chemical synthesis; Lead nitrate product.
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1. Introducción
El plomo tiene muchas aplicaciones
industriales [1] debido a sus propiedades
como alta densidad (11.34 g cm
-3
), bajo
punto de fusión (327.4 °C), alto punto de
ebullición (1740 °C), alta maleabilidad,
ductibilidad, solubilidad, resistente a la
corrosión y reactividad química. Los
compuestos de plomo son de interés en
pinturas, pigmentos y fabricación de vidrio
óptico, su uso principal es en baterías de
almacenamiento de energía, mezclado con
antimonio del 9.0 al 12 % [2]. La producción
mundial de Pb es de 4.7 × 10
6
t/año, donde el
90 % está contenido en las baterías ácidas de
plomo [3]. La acumulación de plomo en el
medio ambiente es una causa de problemas
de salud debido a su alta toxicidad [4], las
fuentes principales son la combustión de
gasolina [5], industria minera [6], pinturas y
grifos de agua [7]. Generalmente el plomo
suele acumularse en alimentos, agua, aire y
suelo [8]. Sus efectos tóxicos en los humanos
son devastadores; alterando la salud de los
neonatos y niños [9] y [10], problemas
cardiovasculares [11], saturnismo [12],
anemia [13], disminución de la capacidad
cognitiva [14], daño al sistema renal y
nervioso [15, 16]. Además, se ha reportado
que pudo haber sido una de las posibles
causas del declive del Imperio Romano
debido a su ingesta [17]. Por su alta toxicidad
algunas agencias federales de Estados
Unidos como la Administración de
Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA),
Agencia de Protección Ambiental (EPA),
Centros para el Control y Prevención de
Enfermedades (CDC) y Comisión de
Seguridad del Producto para el Consumidor
(CPSP) han emitido estándares [18] para
establecer valores estándar en diferentes
fuentes (ver tabla 1). La dosis letal (LD
50
)
expresada en mg/kg reportados para Pb, Pb
(NO
3
)
2
y PbO es de 400, 2250 y 2000,
respectivamente [19], [20] y [21]. El plomo
metálico es cinco veces más tóxico que el
nitrato de plomo, es por eso que en este
trabajo se propone una metodología sencilla
y viable para la obtención de Pb (NO
3
)
2
. El
objetivo principal de este trabajo es sintetizar
Pb (NO
3
)
2
a partir de Pb residual, asimismo,
analizar el material por difracción de rayos X
(XRD), microscopía electrónica de barrido
(SEM) y espectroscopia de dispersión de
energía (EDS).
Tabla 1. Valores estándares establecidos para el
plomo por algunas organizaciones en los Estados
Unidos de América.
Agencia
Fuente
Valor
OSHA
[18]
Aire libre
30 a 50
µg/m
3
EPA
[18]
Aire en
habitación
15 µg/m
3
CDC
[18, 1]
Sangre
5 µg/dL
CPSP
[18]
Pinturas
90 ppm
EPA
[18, 22]
Piso
residencial
400 ppm
EPA
[18, 1]
Agua potable
15 µg/dL
FDA
[18, 22]
Comida
0.5 µg/dL
2. Metodología
2.1 Síntesis del nitrato de plomo
El nitrato de plomo se obtuvo a partir de
plomo residual y ácido nítrico 15.7 M
(Aldrich 225711) en una proporción [1:4] de
los reactivos, en ese orden. La mezcla de
reactivos se añadió a un matraz Erlenmeyer
con agitación magnética hasta que se disolvió
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el plomo y precipitó un sólido blanco. El
producto se secó a 110 ° C durante 1 h.
2.2 Caracterización del material
El patrón por XRD de los materiales se
obtuvo en un difractómetro de rayos–X para
polvos Phillips, modelo X'pert MPD, con una
fuente de radiación de la línea CuKα de λ =
0.15406 nm. El voltaje y la corriente de
operación a 40 kV y 40 mA. La muestra en
polvo se dispersó en un soporte de SiO
2
insertado en el difractómetro manteniendo
una posición fija, mientras que el detector y
la fuente de rayos–X se movieron desde de
10° a 80°, con una velocidad de 0.03 °/s. La
composición elemental y la estructura
morfológica del material se analizó en un
microscopio electrónico JEOL modelo JSM–
5300. La muestra se montó en una cinta de
carbón en un soporte de muestra cilíndrico de
10 mm de diámetro y 10 mm de altura. El
soporte de la muestra y su contenido se
introdujeron en la cámara de vacío donde se
llevó a cabo el análisis.
Por otra parte, el tamaño promedio de cristal
de los materiales sintetizados fue calculado
usando la ecuación de Scherrer [23] y [24]:
𝐷 =
𝐾𝜆
𝛽 cos 𝜃
(1)
donde D es el tamaño promedio de cristal, λ
es la longitud de onda de la línea Cu Kα
(1.5406 Å), β es el ancho medio de la
intensidad máxima (FWHM) y θ es el ángulo
de difracción de Bragg (en radianes). En la
Tabla 2 se muestra el tamaño de cristal y el
tamaño de partícula de los materiales
sintetizados.
3. Resultados
3.1. Análisis por difracción de rayos–X
En la Fig. 1 se observa los patrones de
difracción que corresponden al plomo
residual utilizado como precursor y al nitrato
de plomo sintetizado en este trabajo, así
como sus respectivas referencias JCPDS No.
65‒2873 y 36‒1462 [25].
Figura 1. Patrones de XRD del plomo metálico usado
como precursor en la síntesis y del nitrato de plomo
sintetizado, ambos con sus tarjetas de referencia
JCPDS No. 65–2873 y JCPDS No 36-1462
respectivamente.
Los picos localizados en los grados de 2θ a
31.33, 36.31, 52.24, 62.17, 65.33 y 76.98 son
asignados a los planos (111), (200), (210),
(211), (220), (311) y (222) de plomo por su
semejanza con la referencia JCPDS No.65-
2873 [25]. Por su parte, el patrón de
difracción que corresponde al nitrato de
plomo sintetizado presenta señales en 2θ a
(19.56, 22.64, 25.35, 27.84, 32.23, 37.95,
39.79, 46.22, 50.61, 52.06, 57.44, 61.24,
67.35, 70.90, 72.28, 76.67 y 79.96)° que, por
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su semejanza con la referencia JCPDS
No.36-1462 [25], se pueden atribuir a los
planos (111), (200), (210), (211), (220),
(311), (222), (400), (311), (420), (422),
(511), (440), (531), (500), (620) y (533) de
Pb(NO
3
)
2
cristalino. El tamaño de cristal de
los materiales se calculó a partir de la señal
en el plano (111) en los patrones por XRD,
utilizando la ecuación de Scherrer [23] y
[24].
Tabla 2. Tamaños de cristal (D) y de partícula (P) del
Pb utilizado como precursor y nitrato de plomo
sintetizado en la reacción. Donde T: temperatura de
reacción, σ: desviación estándar, L: largo y W: ancho.
Fase
T
°C
D
nm
P (μm)
W ( )
Pb
25
112.5
Superficie laminar
Pb(NO
3
)
2
100
70.2
29
(3.4)
3.2. Micrografías por SEM
En las Fig. 2 y 3 se muestran las micrografías
por SEM del material utilizado como
precursor y del material sintetizado en la
parte experimental. En la Fig. 2 se observa
una superficie rugosa laminar que
corresponde al plomo metálico que se utilizó
para la síntesis química del nitrato de plomo.
En la Fig. 3 se observan partículas
semiesféricas con un tamaño promedio de 35
μm de largo × 29 μm de ancho.
Figura 2. Micrografía por SEM de Pb metálico
utilizado como precursor en la síntesis
Figura 3. Micrografía por SEM del Pb (NO
3
)
2
sintetizado a partir del plomo metálico.
3.3. Análisis por EDS
En la Fig.4 se presentan los espectros por
EDS del plomo utilizado como precursor y
de Pb (NO
3
)
2
sintetizado. En el espectro que
corresponde a Pb, únicamente se aprecian las
señales reportadas [26] para las transiciones
en la línea M de plomo (Pb); M
ξ
a 1.85 keV
y M
α
a 2.37 keV. En el espectro de Pb (NO
3
)
2
además de observarse las señales
correspondientes a Pb, también se observa la
señal a 0.52 keV de la transición Mα del
oxígeno (O).
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Figura 4. Espectros por EDS del plomo metálico
utilizado como precursor y el nitrato de plomo
sintetizado.
4. Conclusiones
Se confirmó por XRD la síntesis del nitrato
de plomo utilizando plomo residual como
material de partida. Este método se
recomienda para la síntesis PbNO
3
porque es
un proceso barato, fácil de realizar, producto
de alta pureza y un rendimiento del 99 %.
Agradecimientos
Los autores agradecen al apoyo de beca de
CONACYT al estudiante U.A.V.L., al
programa de posgrado MYDCI y a la FCQI-
UABC. Al proyecto 300/6/N/84/19. Estamos
muy agradecidos con E. Aparicio e I.
Gradilla, por su asistencia técnica.
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ISSN: 2594-1925
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