Iniciando una nueva serie ocasional de gráficos con el post de hoy, que se ocupará de las reacciones químicas más comunes que se encuentran en las escuelas. Hoy comienza con una de mis reacciones favoritas, la demostración de la «lluvia dorada», que implica la síntesis y recristalización del yoduro de plomo (II), y se utiliza comúnmente para ilustrar el proceso de recristalización, así como para demostrar las diferencias en las solubilidades.
Este experimento comienza con dos compuestos iónicos solubles: yoduro de potasio, y nitrato de plomo (II). Estos se disuelven en agua para formar soluciones incoloras, y luego se mezclan. Esta mezcla da lugar a una reacción de doble desplazamiento, en la que los metales «intercambian» sus lugares en los dos compuestos, produciendo yoduro de plomo (II) y nitrato de potasio. También produce un rápido cambio de color, ya que el yoduro de plomo es muy insoluble en agua a temperatura ambiente. Cuando las soluciones se añaden juntas, producen inmediatamente un precipitado amarillo brillante de yoduro de plomo.
Aunque el yoduro de plomo puede ser insoluble en agua a temperatura ambiente, su solubilidad aumenta marginalmente con la temperatura. En pocas palabras, cuando los compuestos iónicos se disuelven en agua, se disocian en los iones que los componen. Esta disociación puede ceder o quitar energía al entorno. En el caso del yoduro de plomo, se disocia en iones Pb2+ e I-. Esto absorbe energía, por lo que el aumento de la temperatura de la solución favorecerá la disociación del yoduro de plomo (II). En consecuencia, la solubilidad del yoduro de plomo pasa de 0,0756 gramos por 100 mililitros de agua, a unos vertiginosos 0,41 gramos por 100 mililitros de agua.
La disolución del yoduro de plomo vuelve a producir una solución incolora. Sin embargo, si esta solución se deja enfriar, el descenso de la temperatura obliga a precipitar cristales muy puros de yoduro de plomo fuera de la solución. Estos cristales hexagonales tardan algún tiempo en llegar al fondo del matraz, dando a la mezcla de la reacción un efecto brillante y resplandeciente que se conoce comúnmente como «lluvia dorada».
El efecto puede durar hasta una hora mientras los cristales caen fuera de la solución, por lo que es un gran experimento para inculcar el asombro por la química. Las imágenes gráficas no hacen justicia a la magnitud del efecto de brillo; para obtener el impacto completo, debería ver este vídeo de Chemistry in Context, que lo muestra con gran claridad y también incluye un análisis más detallado de la solubilidad.
En cuanto a los usos prácticos del yoduro de plomo, antiguamente se utilizaba escasamente como pigmento para la pintura amarilla, aunque su inestabilidad en esta forma significaba que se preferían otros pigmentos. En la actualidad, los cristales de yoduro de plomo se utilizan a veces como material detector de fotones de alta energía.
Como punto final: vale la pena señalar que los compuestos de plomo son tóxicos, y sólo deben ser utilizados por químicos o profesores experimentados con las precauciones de seguridad necesarias.
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