Chlorure de plomb(II)

Le chlorure de plomb(II), PbCl2, ou chlorure plombeux, est un composé ionique du plomb de valence II et d'anions chlorure. Dans les conditions normales de température et de pression, c'est un solide blanc inodore peu soluble dans l'eau.

chlorure de plomb(II)
Identification
Nom UICPA chlorure de plomb(II)
dichlorure de plomb
Synonymes

chlorure plombeux
cotunnite
No CAS 7758-95-4
No ECHA 100.028.950
No RTECS OF9450000
PubChem 166945
SMILES
InChI
Apparence solide blanc inodore
Propriétés chimiques
Formule Cl2PbPbCl2
Masse molaire[1] 278,1 ± 0,1 g/mol
Cl 25,5 %, Pb 74,51 %,
Moment dipolaire D
Diamètre moléculaire nm
Propriétés physiques
T° fusion 501 °C[2]
T° ébullition 950 °C[2]
Solubilité 0,73 g l−1 à 0 °C
9,9 g l−1 à 20 °C
33,4 g l−1 à 100 °C
Masse volumique 5,85 g cm−3 à 25 °C[2]
Pression de vapeur saturante 1 mmHg à 547 °C[2]
Conductivité thermique W m−1 K−1
Vitesse du son m s−1
Thermochimie
S0gaz, 1 bar J K−1 mol−1
S0liquide, 1 bar J K−1 mol−1
S0solide J K−1 mol−1
ΔfH0gaz kJ mol−1
ΔfH0liquide kJ mol−1
ΔfH0solide kJ mol−1
Cp J K−1 mol−1
Cristallographie
Système cristallin orthorhombique
Symbole de Pearson
Classe cristalline ou groupe d’espace (no 62)
Propriétés optiques
Indice de réfraction 2,199[3]
Précautions
SGH[2]
H302, H332, H360Df, H373, H410, P201, P273, P308+P313 et P501
NFPA 704

 
Transport[2]
-
   2291   
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Il apparaît naturellement sous forme d'un minéral appelé cotunnite (en). C'est aussi l'un des plus importants réactifs du plomb. Il ne doit pas être confondu avec le chlorure de plomb(IV) ou chlorure plombique, PbCl4.

Il est classé toxique et dangereux pour l'environnement par l'Union européenne.

Structure et propriétés

Dans le cristal de dichlorure de plomb, chaque ion Pb2+ est coordonné à 9 ions chlorure, Cl– - 6 occupent les sommets d'un prisme trigonal et les 3 autres sont au centre des chacune des trois faces tétragonales du prisme. Les neuf ions chlorure ne sont pas équidistants de l'atome de plomb central, 7 sont à 280–309 pm et 2 à 370 pm[4]. PbCl2 forme des aiguilles orthorhombiques blanches.

À l'état gazeux, les molécules de PbCl2 ont une structure coudée avec un angle Cl-Pb-Cl de 98° et chaque distance Pb-Cl de 244 pm (2,44 Å)[5]. De telles molécules PbCl2 volatilisées sont émises par les moteurs à combustion qui utilisent des carburants contenant des additifs 1,2-dichloroéthane-plomb tétraéthyle ajoutés pour leur action anti-détonante (cliquetis).

La solubilité du chlorure de plomb(II) dans l'eau est faible (9,9 g/l à 20 °C) et pour des applications pratiques, il est considéré comme insoluble. Son produit de solubilité (Ks) est de 1,7 × 10−5. Ainsi il est un des quatre chlorures communs les moins solubles avec le chlorure d'argent (AgCl) de Ks = 1,8 × 10−10, le chlorure de cuivre(I) (CuCl) de Ks = 1,72 × 10−7 et le chlorure de mercure(I) (Hg2Cl2) de Ks = 1,3 × 10−18[6],[7].

Minéraux naturels
Structure cristalline de la cotunnite, PbCl2

PbCl2 apparaît naturellement sous la forme d'un minéral, la cotunnite (en). Il est incolore, blanc, jaune ou vert avec une masse volumique de 5,3 à 5,8 g cm−3. Sa dureté sur l'échelle de Mohs est de 1,5 à 2,5. Sa structure cristalline est orthorhombique dipyramidale et son groupe ponctuel de symétrie est 2/m 2/m 2/m. Chaque Pb2+ a une coordination de 9 et la composition est de 74,50 % de plomb et 25,50 % de chlore. La cotunnite apparaît près des volcans : Vésuve en Italie, Tarapacá au Chili et Tolbatchik en Russie[8],[9].

Synthèse

Le chlorure de plomb(II) précipite par ajout d'une source d'ion chlorure telle que HCl, NaCl, KCl, etc. à une solution aqueuse d'un composé du plomb(II) soluble comme Pb(NO3)2.

Pb(NO3)2(aq) + 2 NaCl(aq) → PbCl2(s) + 2 NaNO3(aq)
Pb(CH3COO)2(aq) + HCl(aq) → PbCl2(s) + 2 CH3COOH(aq)
PbCO3 + 2 HCl(aq) → PbCl2(s) + CO2(g) + H2O[10]
Pb(NO3)2(aq) + 2 HCl(aq) → PbCl2(s) + 2 HNO3(aq)

Le traitement du dioxyde de plomb par de l'acide chlorhydrique donne le chlorure de plomb(II) et du chlore gazeux :

PbO2(s) + 4 HCl → PbCl2(s) + Cl2 + 2 H2O

Le traitement du monoxyde de plomb par de l'acide chlorhydrique donne le chlorure de plomb(II) et de l'eau :

PbO(s) + 2 HCl → PbCl2(s) + H2O

PbCl2 se forme aussi par action du chlore sur le métal :

Pb + Cl2 → PbCl2

Réactions

L'addition d'ions chlorure à une suspension de PbCl2 dans l'eau, donne lieu à la formation de complexes ioniques solubles. Dans ces réactions, les chlorures additionnels (ou d'autres ligands) coupent les ponts chlore qui forment le réseau tridimensionnel du PbCl2 solide.

PbCl2(s) + Cl- → [PbCl3]-(aq)
PbCl2(s) + 2 Cl- → [PbCl4]2-(aq)

PbCl2 réagit sur le nitrite de sodium fondu pour donner PbO

PbCl2(l) + 3 NaNO2 → PbO + NaNO3 + 2 NO + 2 NaCl

PbCl2 est utilisé pour la synthèse du chlorure de plomb(IV). Du chlore est mis à buller dans une solution saturée de chlorure d'ammonium, NH4Cl et de PbCl2 qui forment [NH4]2[PbCl6]. Ce dernier réagit avec de l'acide sulfurique concentré et froid pour former PbCl4 sous forme d'une huile[11].

Le chlorure de plomb(II) est le principal précurseur des dérivés organo-métalliques du plomb comme les plombocènes[12]. Les réactifs alkylants habituels comme des réactifs de Grignard ou des composés organolithiens sont utilisés :

2 PbCl2 + 4 RLi → R4Pb + 4 LiCl + Pb
2 PbCl2 + 4 RMgBr → R4Pb + Pb + 4 MgBrCl
3 PbCl2 + 6 RMgBr → R3Pb-PbR3 + Pb + 6 MgBrCl[13].

Ces réactions produisent des dérivés qui sont plus semblables à des composés organosiliciés, c'est-à-dire que le Pb II tend à dismuter lors de son alkylation.

Utilisations
xPbCl2(l) + BaTiO3(s) → Ba1-xPbxTiO3 + xBaCl2
  • PbCl2 est utilisé dans la production de verre transmettant l'infrarouge[10] et d'un verre d'ornement appelé verre d'Aurène. Ce verre d'Aurène a une surface iridescente obtenue par pulvérisation de PbCl2 et recuit sous conditions contrôlées. Le chlorure d'étain, SnCl2 peut être utilisé dans le même but[15].
  • Un chlorure de plomb basique, PbCl2·Pb(OH)2, est connu comme le blanc de plomb Pattinson et est utilisé comme pigment pour peinture blanche[16].
  • PbCl2 est un intermédiaire dans le raffinage des minerais de bismuth. Le minerai contenant Bi, Pb et Zn, est d'abord traité avec de la soude caustique liquide pour éliminer les traces d'éléments acides, tels que l'arsenic et le tellure. Ce traitement est suivi par un processus de désargentisation de Parkes (en) pour enlever tout l'argent et l'or présents. Le minerai ne contient plus alors que Bi, Pb et Zn. Il est traité avec du gaz Cl2 à 500 °C. ZnCl2 se forme en premier et est éliminé. Puis PbCl2 se forme et est éliminé en laissant du bismuth pur. BiCl2 peut alors être formé en dernier[17].

Sécurité

Comme pour les autres composés contenant du plomb, l'exposition à PbCl2 peut provoquer un empoisonnement au plomb.

Notes et références
  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. Lead(II) chloride chez Sigma-Aldrich.
  3. Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, 2002, McGraw-Hill. (ISBN 0-07-049439-8).
  4. A.F. Wells, Structural Inorganic Chemistry, 1984, 5e éd., Oxford Science Publications. (ISBN 0-19-855370-6)
  5. I. Hargittai, J. Tremmel, E. Vajda, A. Ishchenko, A. Ivanov, L. Ivashkevich, V. Spiridonov, Two independent gas electron diffraction investigations of the structure of plumbous chloride, Journal of Molecular Structure, 1977, vol. 42, p. 147. DOI:10.1016/0022-2860(77)87038-5.
  6. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 79e éd., David R. Lide, pp. 8-108.
  7. Brown, Lemay, Burnsten, Chemistry The Central Science, Solubility-Product Constants for Compounds at 25 °C., 1994, 6e éd., p. 1017.
  8. Cotunnite sur webmineral.com.
  9. [PDF] cotunnite sur rruff.geo.arizona.edu
  10. Dictionary of Inorganic and Organometallic Compounds. Lead(II) Chloride.
  11. C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic Chemistry, 2004, 2e éd., Prentice Hall, p. 365. (ISBN 978-0130399137).
  12. R. Lowack, « Decasubstituted decaphenylmetallocenes », Journal of Organometallic Chemistry, 1994, vol. 476, p. 25. DOI:10.1016/0022-328X(94)84136-5.
  13. C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic Chemistry, 2004, 2e éd., Prentice Hall, p. 524. (ISBN 978-0130399137)
  14. Almaz Aboujalil, Jean-Pierre Deloume, Fernand Chassagneux, Jean-Pierre Scharff, Bernard Durand,Molten salt synthesis of the lead titanate PbTiO3, investigation of the reactivity of various titanium and lead salts with molten alkali-metal nitrites, Journal of Materials Chemistry, 1998, vol. 8(7), p. 1601. DOI:10.1039/a800003d.
  15. (en)Termes des vitraux etdéfinitions. aurene glass.
  16. Perry & Phillips, Handbook of Inorganic Compounds, 1995, p. 213.
  17. Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4e éd., p. 241.
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