Boro

O boro é um não-metal e sempre forma ligações covalentes. Normalmente forma três ligações covalentes com ângulos de 120° entre si, utilizando orbitais híbridos Sp2. O boro não possui nenhuma tendência de formar compostos monovalentes. Todos os compostos BX3 são deficientes em elétrons e podem receber mais um par de elétrons de um outro átomo, formando uma ligação coordenada. O BF3

tem importância comercial como catalisador. O boro também forma diversos compostos nos quais os átomos se dispõem de forma a gerar uma estrutura semelhante a um "cesto" aberto, bem como algumas estruturas em forma de poliedros fechados.

O Boro forma um grande número de compostos do tipo cluster envolvendo hidrogênio, metais e carbono. O Boro é o único não-metal do grupo 13 e suas propriedades são muito diferentes.O boro se apresenta sob forma de vários alótropos duros e refratários. Ocorre na natureza como Bórax, Na2B4O5 . 8H2O, este é convertido em ácido bórico e depois em óxido de boro (B2O3). O Boro puro é produzido pela redução de vapor de BBr3 com H2.O Boro cristalino puro é muito pouco reativo. Contudo, ele é atacado por agentes oxidantes fortes a temperaturas elevadas, como por uma mistura de H2SO4 e HNO3 concentrados, a quente, ou por peróxidos de sódio. Já o Boro amorfo finamente dividido é mais reativo. Ele queima ao ar ou numa atmosfera de oxigênio, formando o oxido. Também queima em atmosfera de nitrogênio, se for aquecido à incandescência, formando nitretos NB. Reduz lentamente o HNO3 e H2SO4

concentrados; Libera H2 quando reage com NaOH fundido.O principal uso do Boro é nos vidros de borossilicato. O Bórax tem diversos usos domésticos como em amaciantes e produtos de limpeza.

Observações:

1.1 Preparação do ácido bórico

Na preparação de ácido bórico foi pesado 1,991g de bórax. Durante o aquecimento em chama, a solução liberou gás; até total dissolução da amostra.Na2B4O7 · 10 H2O(s) H2SO4(aq) → 4 B(OH)3(aq) Na2SO4(aq) 5 H2O(l)(Na2[B4O5(OH)4].8H2O) ↔ 2Na1+

(aq) + B4O5(OH)42-

(aq) + 8H2O(l)

Resultando assim em um pH básico.

Colocando a solução em meio ácido

B4O5(OH)2-(aq) + 2H2SO4(aq) +3H2O(l) → 4H3BO3 + 2SO4

1-(aq)

Observamos uma rápida formação de cristais.

Na queima do ácido bórico, a chama verde é devida à combustão do ácido e os orbitais envolvidos são os moleculares da ligação entre o boro e o oxigênio.

Durante o estudo das propriedades acida do H3BO3

4H3BO3 + 6 NaOH 3 Na2H2 + 4 BO3 + 6 H2O

A adição de um álcool poliidroxilado deveria converter o caráter acido da solução, devido caráter quase nulo em relação ao aspecto alcalino, sendo que nos estudos feitos não foi observada essa mudança.

Alumínio

O Alumínio, assim como o boro, forma compostos deficientes em elétrons que atuam como ácidos de Lewis. O Alumínio é obtido a partir da bauxita. O alumínio é o elemento metálico mais abundante da crosta terrestre e constitui até aproximadamente 8% em massa das rochas da crosta. Ele ocorre em vários minerais aluminossilicatose argilas, mas o mineral comercialmente mais importante é a bauxita, uma mistura complexa de hidróxido de alumínio hidratado e óxido de alumínio, do qual ele é obtido pelo processo Hall-Héroult numa escala gigantesca. O processo é muito dispendioso, mas seu custo é compensado pela escala de produção e a disponibilidade da matéria-prima. O óxido, a alumina, ocorre na natureza como rubi, safira, coríndon e esmeril.As propriedades físicas e químicas do alumínio o tornam o metalnão-ferroso mais usado. Ele é leve, tem alta condutividade elétrica etérmica e é facilmente torneado.

Observações

Ácidos mais concentrados: Reações ocorrem mais rapidamente, com exceção do ácido sulfúrico, que necessitou de aquecimento para reagir. A reação com ácido clorídrico ocorre mais rápido do que a reação com ácido nítrico. Reação com alumínio sólido.

6HCl(aq) + 2Al 2AlCl3(aq) + 3H2(g)

3H2SO4(aq) + 2Al Al2(SO4)3(aq) + 3H2

3HNO3(aq) + Al + Δ Al2O3(s) + 3NO2

Ácidos diluídos: Reações ocorrem mais lentamente, onde a reação com o ácido clorídrico ocorre sem aquecimento, e a reação com o ácido nítrico e o ácido sulfúrico precisaram de aquecimento para ocorrer. Reação com alumínio sólido.

6HCl(aq) + 2Al 2AlCl3(aq) + 3H2(g)

3H2SO4(aq) + 2Al Al2(SO4)3(aq) + 3H2(g)

3HNO3(aq) + Al Al(NO3)3(aq) + 3/2 H2(g)

NaOH diluído e concentrado:

2Al(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l) 2NaAlO2(aq) + 3H2(g)

A reação com a base concentrada é muito mais efetiva do que com a base diluída, que necessita de aquecimento para ocorrer.

Comportamento do alumínio frente a água e ar.

Parte do alumínio em contato com a água e parte em contato com o ar

Alumínio inteiramente mergulhado no dicloreto de mercúrio:

Após isso, alumínio mergulhado metade em água e metade para fora, em contato com o ar.

Reação Global:

Al(s) + HgCl2(q) + 6H2O Al(Hg) + 3H2O(l) + Al(OH)3(aq) + 3/2H2(g)

2Al + 3/2O2 Al2O2 (Alumínio em contato com o ar)

Hidrolise com Al2(SO4)3

A solução de sulfato de alumínio, em contato com o alaranjado de metila, torna-se laranja avermelhado, que indica um caráter ácido na solução.

Al2(SO4)3(aq) → 2 Al(aq) + 3SO4(aq)

Al(aq) + H2O(l) [Al(H2O)6](aq) [Al(H2O)5(OH)](aq) + H(aq)

O magnésio ao entrar em contato com a água e com o sulfato de alumínio reage, formando sulfato de magnésio, óxido de alumínio e ocorre a liberação de H2.

Al2(SO4)3(aq) + 3Mg(s) + 6H2O(l) 3MgSO4(aq) + 2Al(OH)3(aq) + 3H2(g)

Preparação e propriedades do hidróxido de alumínio

Adicionando a solução de aluminato de sódio cloreto de amônio e água, mediante aquecimento, há formação de hidróxido de alumínio, cloreto de sódio e amônia.

2NaAlO2(aq) + 2NH4Cl(aq) + 2H2O(l) 2Al(OH)3(aq) + 2NH3(aq) + NaCl(aq)

Com a adição de um ácido a solução formada, o caráter da solução tende a tornar-se neutra, e com a solução exposta ao excesso de NaOH a solução aumenta a sua basicidade, testado com os indicadores.

Bibliografia

Livro Texto Química Inorgânica – Shriver & Atkins

Livro Texto Química Inorgânica não tão concisa – J D Lee

http://faculty.ccri.edu/aahughes/GenChemII/Lab%20Experiments/Thermodynamics_of_Borax_Dissolution.pdf

http://journals.tubitak.gov.tr/engineering/issues/muh-04-28-4/muh-28-4-7-0404-3.pdf

http://biq.iqm.unicamp.br/arquivos/teses/vtls000218871.pdf