Plomo

El plomo es un elemento químico de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb (del latín plumbum) y su número atómico es 82 según la tabla actual, ya que no formaba parte en la tabla periódica de Mendeléyev. Este químico no lo reconocía como un elemento metálico común por su gran elasticidad molecular. Cabe destacar que la elasticidad de este elemento depende de la temperatura ambiente, la cual extiende sus átomos.
El plomo es un metal pesado de densidad relativa o gravedad específica 11,4 a 16 °C, de color plomo (gris oscuro), que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, inelástico y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 327,4 °C y hierve a 1725 °C. Las valencias químicas normales son 2 y 4. Es relativamente resistente al ataque del ácido sulfúrico y del ácido clorhídrico, aunque se disuelve con lentitud en ácido nítrico y ante la presencia de bases nitrogenadas. El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de los ácidos, así como sales metálicas del ácido plúmbico. Tiene la capacidad de formar muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos.
Los compuestos de plomo más utilizados en la industria son los óxidos de plomo, el tetraetilo de plomo y los silicatos de plomo. El plomo forma aleaciones con muchos metales, y, en general, se emplea en esta forma en la mayor parte de sus aplicaciones. Es un metal pesado y tóxico, y la intoxicación por plomo se denomina como saturnismo o plumbosis.
El plomo está constituido por muchos isótopos, siendo estables cuatro de ellos: Pb, Pb, Pb, y Pb.
Al Pb se le conoce como plomo primordial, y el Pb, Pb y Pb se forman por la desintegración radioactiva de dos isótopos del uranio (U y U) y un isótopo del torio (Th).
El Pb es radioactivo y un precursor del Po en la serie de decaimiento del U.
La concentración de Pb en fumadores es el doble que la concentración en no fumadores. Esta diferencia se atribuye a la inhalación de Pb en el humo del tabaco.​​
El plomo rara vez se encuentra en su estado elemental. Se presenta comúnmente como sulfuro de plomo en la galena.​ Otros minerales de importancia comercial son los carbonatos (cerusita, PbCO3)​ y los sulfatos (anglesita, PbSO4).​ Los fosfatos (piromorfita, Pb5Cl(PO4)3),​ los vanadatos (vanadinita, Pb5Cl(VO4)3),​ los arseniatos (mimetita, Pb5Cl(AsO4)3),​ los cromatos (crocoita, PbCrO4)​ y los molibdatos (wulfenita, PbMoO4),​ los wolframatos (stolzita, PbWO4)​ son mucho menos abundantes. También se encuentra plomo en varios minerales de uranio y de torio, ya que proviene directamente de la desintegración radiactiva (decaimiento radiactivo).
La mayoría de los minerales contienen menos del 10 % de plomo, y los minerales que contienen tan poco como 3 % de plomo pueden ser explotados económicamente. Los minerales se trituran y se concentran por flotación por espuma típicamente hasta el 70 % o más. Los minerales constituidos por sulfuros se tuestan, produciendo óxido de plomo y principalmente una mezcla de sulfatos y silicatos de plomo y otros metales contenidos en la mena.​ El óxido de plomo del proceso de tostado se reduce en coque de alto horno para obtener el metal.​ En el proceso se separan capas adicionales separados que flotan en la parte superior de la capa de plomo metálico fundido. Estas son escoria (silicatos que contienen 1,5 % de plomo), mate (sulfuros que contienen 15 % de plomo), y speiss (arseniuros de hierro y cobre). Estos residuos contienen concentraciones de cobre, zinc, cadmio y bismuto que pueden ser recuperados económicamente, como puede ser su contenido en plomo sin reducir.​
El plomo metálico que resulta de los procesos de horno de calcinación y alto horno todavía contiene significativas cantidades de contaminantes: arsénico, antimonio, bismuto, zinc, cobre, plata y oro. La masa fundida se trata en un horno de reverbero con aire, vapor y azufre, que oxida los contaminantes excepto plata, oro y bismuto. Los contaminantes oxidados son eliminados como escoria, que flota en la superficie y se retira.​​ Dado que las menas de plomo contienen concentraciones significativas de plata, el metal fundido también está generalmente contaminado con plata. La plata metálica, así como el oro se extraen y se recuperan económicamente por medio del proceso Parkes.​​​ El plomo desplatado se libera del bismuto de acuerdo con el proceso Betterton-Kroll por tratamiento con calcio y magnesio metálicos, que forman una escoria de bismuto que pueden ser removida.​​ Se puede obtener plomo muy puro procesando electrolíticamente el plomo fundido mediante el proceso de Betts. Dicho proceso utiliza ánodos de plomo impuro y cátodos de plomo puro en un electrolito constituido por una mezcla de fluorosilicato de plomo (PbSiF6) y ácido hexafluorosilícico (H2SiF6).​​
El uso más amplio del plomo como tal se encuentra en la fabricación de acumuladores. Otras aplicaciones importantes son la fabricación de tetraetilo de plomo, forros para cables, elementos de construcción, pigmentos, soldadura suave, municiones, plomadas para pesca y también en la fabricación desde soldaditos de juguete hasta para hacer tubos de órganos musicales.
Se están desarrollando compuestos organoplúmbicos para aplicaciones como son la de catalizadores en la fabricación de espuma de poliuretano, tóxicos para las pinturas navales con el fin de inhibir la incrustación en los cascos, agentes biocidas contra las bacterias grampositivas, ácaros y otras bacterias, protección de la madera contra el ataque de los barrenillos y hongos marinos, preservadores para el algodón contra la descomposición y el moho, agentes molusquicidas, agentes antihelmínticos, agentes reductores del desgaste en los lubricantes e inhibidores de la corrosión para el acero.
Merced a su excelente resistencia a la corrosión, el plomo encuentra un amplio uso en la construcción, en particular en la industria química. Es resistente al ataque por parte de muchos ácidos porque forma su propio revestimiento protector de óxido, pero es atacado por las bases nitrogenadas. Como consecuencia de esta característica ventajosa, el plomo se utiliza mucho en la fabricación y el manejo del ácido sulfúrico, ácido nítrico.
Durante mucho tiempo se ha empleado el plomo como pantalla protectora para las máquinas de rayos X. En virtud de las aplicaciones cada vez más amplias de la energía atómica, se han vuelto cada vez más importantes las aplicaciones del plomo como blindaje contra la radiación.
Datos disponibles de la producción mundial de plomo en 2019, en miles de toneladas por año :​
El plomo es uno de los metales más conocidos desde la antigüedad y el hombre lo empleó tanto por lo mucho que abunda como por su facilidad de fundirse.
Se han encontrado en Asia Menor cuentas de plomo metálico que datan de 7000-6500 a. C. y que pueden representar el primer ejemplo de fundición de metales.​ En ese momento, el plomo tenía pocas aplicaciones (si las tenía) debido a su blandura y a su apariencia opaca.​ La razón principal de la difusión de la producción de plomo fue su asociación con la plata, que se puede obtener quemando galena (un mineral de plomo común).​ Los antiguos egipcios fueron los primeros en usar minerales de plomo en cosméticos, una aplicación que se extendió a la antigua Grecia y más allá;​ los egipcios también los usaron para plomadas en redes de pesca, en esmaltes, vidrios y ornamentos.​ Varias civilizaciones de la Creciente Fértil utilizaron el plomo como material de soporte de escritura, como moneda y como material de construcción.​ El plomo se usó en la corte real de la Antigua China como estimulante,​ como moneda,​ y como anticonceptivo;​ la civilización del valle del Indo y los mesoamericanos​ lo usaron para hacer amuletos; y los pueblos de África oriental y meridional utilizaron plomo en el trefilado.​
Debido a que la plata se usó ampliamente como material decorativo y como medio de intercambio, los yacimientos de plomo se explotaron en Asia Menor desde 3000 a. C.; más tarde, se desarrollaron yacimientos de plomo en el Egeo y Laurion. Estas tres regiones dominaron colectivamente la producción de plomo extraído hasta ca. 1200 a. C..​ Los fenicios comenzando a explotar, alrededor del 2000 a. C., yacimientos en la península ibérica; hacia 1600 a. C., la minería de plomo existía en Chipre, Grecia y Cerdeña.​ Se supone que Midácritas fue el primero que lo llevó a Grecia.
La expansión territorial de Roma en Europa y en todo el Mediterráneo, y su desarrollo de la minería, la llevaron a convertirse en el mayor productor de plomo durante la era clásica, con una producción anual estimada de 80 000 toneladas. Al igual que sus predecesores, los romanos obtuvieron plomo principalmente como un subproducto de la fundición de plata.​​ La minería del plomo se produjo en Europa Central, Britania, los Balcanes, Grecia, Anatolia e Hispania, representando esta última el 40% de la producción mundial.​
Las tabletas de plomo se usaban comúnmente como material para las cartas.​ Los ataúdes de plomo, fundidos en formas de arena planas, con motivos intercambiables para adaptarse a la fe del difunto se usaron en la antigua Judea.​ El plomo se usó para hacer proyectiles de honda del siglo V a. C.. En la época romana, los proyectiles de honda de plomo se usaban ampliamente y eran efectivos a una distancia de entre 100 y 150 metros. Los honderos baleares, utilizados como mercenarios en los ejércitos cartagineses y romanos, fueron famosos por su distancia de tiro y precisión.​​
El plomo se usaba para hacer tuberías de agua en el Imperio romano, y las bañeras se recubrían con plomo o con cobre. La palabra latina para el metal, plumbum, es el origen de la palabra inglesa plumbing (plomería). Su facilidad de trabajo y resistencia a la corrosión​ aseguraron su uso generalizado en otras aplicaciones, incluidos productos farmacéuticos, cubiertas, moneda y guerra.​​​ Escritores de la época, como Catón el Viejo, Columella y Plinio el Viejo, recomendaban los recipientes de plomo (o recubiertos de plomo) para la preparación de edulcorantes y conservantes añadidos al vino y a los alimentos. El plomo confería un sabor agradable debido a la formación de «azúcar de plomo» (acetato de plomo (II)), mientras que los vasos de cobre o de bronce podrían dar un sabor amargo por la formación de cardenillo.​ Plinio también dijo que en la antigüedad se escribía en láminas u hojas de plomo y algunos autores aseguran haber hallado muchos volúmenes de plomo en los cementerios romanos y en las catacumbas de los mártires. El uso de las láminas de plomo para escribir es antiquísimo y Pausanias menciona unos libros de Hesíodo escritos sobre hojas de dicho metal. Se han encontrado en York (Inglaterra) láminas de plomo en que estaba grabada una inscripción del tiempo de Domiciano.​
El autor romano Vitruvio ya informó sobre los peligros para la salud del plomo​ y algunos autores modernos han sugerido que el envenenamiento por plomo habría desempeñado un papel importante en la decadencia del Imperio romano.​​​ Otros investigadores han criticado esas afirmaciones, negando, por ejemplo, que no todo el dolor abdominal es causado por envenenamiento por plomo.​​ Según la investigación arqueológica, las tuberías de plomo romanas aumentaron los niveles de plomo en el agua corriente, pero tal efecto era «poco probable que haya sido realmente perjudicial».​​ Cuando ocurrió la intoxicación por plomo, las víctimas eran llamadas «saturninas», oscuras y cínicas, por el espeluznante padre de los dioses, Saturno. Por asociación, el plomo era considerado el padre de todos los metales.​ Su estatus en la sociedad romana era bajo, ya que estaba fácilmente disponible​ y era barato.​
Durante la era clásica (e incluso hasta el siglo XVII), el estaño a menudo no se distinguía del plomo: los romanos llamaban al plomo plumbum nigrum ('plomo negro') y al estaño plumbum candidum ("plomo brillante"). La asociación de plomo y estaño se puede ver en otros idiomas: la palabra olovo en checo se traduce como 'plomo', pero en ruso su cognado олово (olovo) significa "estaño".​ Para añadir confusión, el plomo tenía un estrecha relación con el antimonio: ambos elementos aparecen comúnmente como sulfuros (galena y estibina), a menudo juntos. Plinio escribió incorrectamente que la estibina daría plomo al calentarse, en lugar de antimonio.​ En países como Turquía e India, el nombre original persa surma se refería tanto al sulfuro de antimonio como al sulfuro de plomo,​ y en algunos idiomas, como el ruso, dio su nombre al antimonio (сурьма).​
La minería del plomo en Europa occidental declinó después de la caída del Imperio Romano de Occidente, siendo la península ibérica, pronto el Al'Andalus árabe, la única región con una producción significativa.​​ La mayor producción de plomo se produjo en el sur y el este de Asia, especialmente en China e India, donde la minería del plomo creció rápidamente.​
En Europa, la producción de plomo comenzó a aumentar en los siglos XI y XII, cuando nuevamente se usó en conducciones y tuberías y para las cubiertas de los edificios y para revestir la armazón de madera de las flechas o torres. También se fundían en plomo muchos medallones, mascarones de fuentes, etc. Y había también fuentes bautismales de plomo. A partir del siglo XIII, el plomo se utilizaba para crear vitrales.​ En las tradiciones de las alquimias europeas y árabes, el plomo (símbolo en la tradición europea​) se consideraba un metal básico impuro que, por la separación, la purificación y el equilibrio de sus esencias constituyentes podría transformarse en el puro e incorruptible oro.​ Durante el período, el plomo se utilizó cada vez más para adulterar el vino. El empleo de este vino estaba prohibido en los ritos cristianos por una bula papal de 1498, pero continuó siendo bebido y causó intoxicaciones masivas hasta fines del siglo XVIII.​​ El plomo fue un material clave en partes de la imprenta, que se inventó alrededor de 1440; el polvo de plomo era comúnmente inhalado por los impresores, causando envenenamiento por plomo.​ Las armas de fuego se inventaron aproximadamente al mismo tiempo, y el plomo, a pesar de ser más caro que el hierro, se convirtió en el material principal para hacer balas. Era menos dañino para los cañones de hierro, tenía una densidad más alta (lo que permitía una mejor retención de la velocidad) y su punto de fusión más bajo hacía que la producción de balas fuera más fácil, ya que se podían hacer con un fuego de leña.​ El plomo, en forma de cerusa veneciana, fue ampliamente utilizada en los cosméticos para la aristocracia de Europa occidental, ya que las caras blanqueadas se consideraban un signo de modestia.​​ Esta práctica se expandió más tarde a pelucas blancas y delineadores de ojos, y solo se desvaneció con la Revolución Francesa a fines del siglo pasado siglo XVIII. Una moda similar apareció en Japón en el siglo XVIII con la emergencia de las geishas, una práctica que continuó hasta el siglo XX. Los rostros blancos de las mujeres «llegaron a representar su virtud femenina como mujeres japonesas»,​ siendo el plomo comúnmente utilizado en el blanqueador.​
En el Nuevo Mundo, la producción de plomo se registró poco después de la llegada de los colonos europeos. El primer registro data de 1621 en la Colonia inglesa de Virginia, catorce años después de su fundación.​ En Australia, la primera mina abierta por colonos en el continente fue una mina de plomo, en 1841.​ En África, se conocía la minería y la fundición de plomo en el canal de Benue​ y la cuenca baja del Congo, donde el plomo se usaba para su comercio con los europeos, y como moneda en el siglo XVII,​ mucho antes del reparto de África.
En la segunda mitad del siglo XVIII, Gran Bretaña, y más tarde la Europa continental y los Estados Unidos, experimentaron la Revolución Industrial. Esa fue la primera vez en la que las tasas de producción de plomo excedieron a las de Roma.​ Gran Bretaña fue el principal productor, perdiendo este estatus a mediados del siglo XIX con el agotamiento de sus minas y el desarrollo de la minería de plomo en Alemania, España y los Estados Unidos.​ En 1900, Estados Unidos era el líder en la producción mundial de plomo, y otras naciones no europeas —Canadá, México y Australia— habían comenzado una producción significativa; la producción fuera de Europa excedió la cantidad producida dentro.​ Una gran parte de la demanda de plomo provino de la plomería y pintura: las pinturas con plomo se usaban regularmente.​ En ese momento, más personas (de la clase trabajadora) estaban expuestas al envenenamiento por metal y plomo y los casos se intensificaron. Esto condujo a la investigación sobre los efectos de la ingesta de plomo. Se demostró que el plomo era más peligroso en su forma de humo que como un metal sólido. El envenenamiento por plomo y la gota estaban relacionados; el médico británico Alfred Baring Garrod señaló que un tercio de sus pacientes con gota eran fontaneros y pintores. Los efectos de la ingestión crónica de plomo, incluidos los trastornos mentales, también se estudiaron en el siglo XIX. Las primeras leyes destinadas a disminuir la intoxicación por plomo en las fábricas se promulgaron durante las décadas de 1870 y 1880 en el Reino Unido.​
A finales del siglo XIX y principios del XX se descubrieron más evidencias de la amenaza que representaba el plomo para los humanos. Se entendieron mejor los mecanismos del daño, se documentó la ceguera al plomo y el elemento se eliminó del uso público en los Estados Unidos y Europa. Reino Unido introdujo inspecciones obligatorias de las fábricas en 1878 y nombró al primer Inspector Médico de Fábricas en 1898; Como resultado, se informó de una disminución de 25 veces en los incidentes de envenenamiento por plomo desde 1900 hasta 1944.​ La mayoría de los países europeos prohibieron la pintura con plomo, comúnmente utilizada debido a su opacidad y resistencia al agua,​ para interiores desde 1930.​
La última exposición humana importante al plomo fue la adición de tetraetilo de plomo a la gasolina como agente antidetonante, una práctica que se originó en los Estados Unidos en 1921. Se eliminó gradualmente en los Estados Unidos y la Unión Europea en 2000.​
En la década de 1970, los Estados Unidos y los países de Europa occidental introdujeron legislación para reducir la contaminación del aire con plomo.​​ El impacto fue significativo: mientras que un estudio realizado por los Centers for Disease Control and Prevention en los Estados Unidos en 1976-1980 mostraba que el 77.8% de la población tenía niveles elevados de plomo en la sangre, en 1991-1994, un estudio realizado por el mismo instituto mostró que la proporción de personas con niveles tan altos había caído al 2.2%.​ El principal producto hecho con plomo a fines del siglo XX era la batería de plomo y ácido.​
De 1960 a 1990, la producción de plomo en el Bloque Occidental creció aproximadamente un 31%.​ La participación de la producción mundial de plomo en el Bloque del Este aumentó del 10% al 30%, de 1950 a 1990, siendo la Unión Soviética el mayor productor del mundo a mediados de los años setenta y ochenta. China comenzó una importante producción de plomo a fines del siglo XX.​ A diferencia de los países comunistas europeos, China no estaba industrializada en gran medida a mediados del siglo XX; en 2004, China superó a Australia como el mayor productor de plomo.​ Como fue el caso durante la industrialización europea, el plomo ha tenido un efecto negativo en la salud en China.​
Su utilización como cubierta para cables, ya sea la de teléfono, de televisión, de internet o de electricidad, sigue siendo una forma de empleo adecuada. La ductilidad única del plomo lo hace muy apropiado para esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductos internos. Su elevado número atómico y densidad hace que sea una buena barrera para los rayos X y las radiaciones, especialmente la radiación gamma. por lo que se utiliza en blindajes de equipos y en recipientes de transporte de radioisótopos.​
El uso del plomo en pigmentos sintéticos o artificiales ha sido muy importante, pero está decreciendo en volumen. Los pigmentos que se utilizan con más frecuencia e intervienen en este elemento son:
Se utilizan una gran variedad de compuestos de plomo, como los silicatos, los carbonatos y sales de ácidos orgánicos, como estabilizadores contra el calor y la luz para los plásticos de cloruro de polivinilo. Se usan silicatos de plomo para la fabricación de frituras (esmaltes) de vidrio y de cerámica, las que resultan útiles para introducir plomo en los acabados del vidrio y de la cerámica. La azida de plomo, Pb(N3)2, es el detonador estándar para los explosivos plásticos como el C-4 u otros tipos de explosivos H.E. (High Explosive). Los arseniatos de plomo se emplean en grandes cantidades como insecticidas para la protección de los cultivos y para ahuyentar insectos molestos como cucarachas, mosquitos y otros animales que posean un exoesqueleto. El litargirio (óxido de plomo) se emplea mucho para mejorar las propiedades magnéticas de los imanes de cerámica de ferrita de bario.
Asimismo, una mezcla calcinada de zirconato de plomo y de titanato de plomo, conocida como PETE, está ampliando su mercado como un material piezoeléctrico.
Actualmente la mayor fuente de plomo es la atmósfera,​ aunque su contenido está disminuyendo gracias a la prohibición de utilizar gasolina con plomo. El plomo puede entrar en el agua potable a través de la corrosión de las tuberías. Esto es más común que ocurra cuando el agua es ligeramente ácida. Esta es la razón por la que los sistemas de tratamiento de aguas públicas ajustan el pH del agua potable. El plomo no cumple ninguna función esencial en el cuerpo humano y es muy dañino después de ser ingerido en la comida, o a través del aire o el agua.
El plomo puede causar varios efectos no deseados, como son:
El plomo puede entrar en el feto a través de la placenta, debido a esto, puede causarle serios daños al sistema nervioso y al cerebro.
Con respecto a su incidencia en el medio ambiente, el plomo se encuentra de forma natural en el ambiente, pero las mayores concentraciones encontradas son el resultado de las actividades humanas.
Las sales de plomo entran en el medio ambiente a través de los tubos de escape (principalmente los defectuosos) de los coches, camiones, motos, aviones, barcos y aerodeslizadores y casi todos los tipos de vehículos motorizados que utilicen derivados del petróleo como combustible, siendo las partículas de mayor tamaño las que quedarán retenidas en el suelo y en las aguas superficiales, provocando su acumulación en organismos acuáticos y terrestres, y con la posibilidad de llegar hasta el ser humano a través de la cadena alimenticia. Las pequeñas partículas quedan suspendidas en la atmósfera, pudiendo llegar al suelo y al agua a través de la lluvia ácida.
La acumulación de plomo en los animales puede causar graves efectos en su salud por envenenamiento, e incluso la muerte por paro cardiorrespiratorio. Algunos organismos, como los crustáceos u otros invertebrados, son muy sensibles al plomo (dado que el plomo cuando se encuentra en exceso se deposita en los huesos y al no poseerlos queda retenido en su organismo), y en muy pequeñas concentraciones les causan graves mutaciones. Se registraron casos en donde las crías de crustáceos con saturnismo crónico, presentaban extremidades más largas, deformidades en otras y un comportamiento agresivo y poco coordinado llegando a producirse automutilaciones y autolaceraciones múltiples, atribuido a alteraciones genéticas generadas por la contaminación por plomo.
Otro efecto significativo del plomo en las aguas superficiales, es que provoca perturbaciones en el fitoplancton, que es una fuente importante de producción de oxígeno en los océanos y de alimento para algunos organismos acuáticos de variado tamaño (desde ballenas hasta pequeños pececillos).
Un estudio realizado en mayo de 2000​ por el consultor económico Rick Nevin teorizó que entre un 65 % y un 90 % de los crímenes violentos cometidos en Estados Unidos tienen como causa la exposición al plomo. En el 2007, Nevin advirtió, en un nuevo estudio,​ que la exposición al plomo (tomando el nivel en sangre de plomo) por parte de un 60 % de los niños y adolescentes conlleva un bajo nivel de coeficiente intelectual, carácter agresivo y antisocial con tendencia a lo criminal. Estos estudios fueron realizados a lo largo de varios años y en 9 países diferentes; siendo discutidos por el Washington Post en julio de ese año.​ También llamó la atención del científico político de Darthmouth, el Dr. Roger D. Masters quien junto a otros científicos de envergadura internacional apoyan los estudios realizados por Nevin.​