2017
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2017
Shriver Cap. 10 p. 361-381 Lee Cap. 12 p. 180-201 Brown Cap. 23 p. 856-865Atkins & Jones Cap. 14 p. 641 - 645 Russel v2 Cap. 21 p. 1066-1072 1078 - 1086 Kotz Cap. 21 p. 276-284
2017
CONFIGURAÇÃO E POSIÇÃO NA TABELA
ELEMENTOS DO
GRUPO 13/ IIIA
[GÁS NOBRE] ns
2np
1B
Z= 5
[He]
2
s
23
p
1Al Z= 13 [He]
3
s
23
p
1Ga Z= 31 [He]
4
s
24
p
12017
2017
Grupo do Boro / 13/ IIIA
Os elementos do grupo do boro possuem propriedades bem diversificadas:
Boro é ametal;
Alumínio é metal, mas exibe similaridade ao Boro; Gálio, Índio e Tálio são metais.
O estado de oxidação III é característico neste grupo, com exceção do boro e tálio.
O boro forma inúmeros compostos/cluster com menores quantidades de elétrons, assim são chamados de “compostos deficientes em elétrons”.
2017
2017
Propriedade B Al Ga In Tl N° Atômico 5 13 31 49 81 Configuração eletrônica [He]2s 22p1 [He]3s23p1 [He]3d10 4s2 4p1 [He]4d105s25p1 [He]4f14 5d106s26p1 P. Fusão (°C) 2180 660 30 157 303,5 P. Ebulição (°C) 4000 2519 2204 2082 1457 ΔHfusão KJ/mol 50,2 10,7 5,6 3,3 4,1 1° EI1 KJ/mol 800,6 577,5 578,8 558,3 589,4 2° EI2 KJ/mol 2427 1817 1979 1821 1971 3° EI3 KJ/mol 3660 2745 2963 2704 2878 4° EI4 KJ/mol 25030 11580 6200 5200 49002017
2017
Ocorrência:
Boro
encontrado na forma de
bórax, Na
2[B
4O
5(OH)
4]·8 H
2O
Alumínio
encontrado na forma
de bauxita, Al
2O
3· xH
2O
Gálio, Índio e Tálio
traços em
resíduos de extração bauxita.
bórax
2017
2017
✓ Boranos: compostos de boro e hidrogênio.
✓ O BH3 reage com ele mesmo para formar diborano, B2H6.
✓ Hidrogênio aparece para formar duas ligações.
✓ O diborano é muito reativo:
B2H6(g) + 3O2(g) B2O3(s) + 3H2O(g), H = -2030 kJ.
✓ Alguns boranos são reativos (B5H9) enquanto outros são estáveis ao ar à temperatura ambiente (B10H14).
✓ O B O é o único óxido de boro importante.
2017
http://ube-164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/inorganica/grupo_3a.htm
BORO
OCORRÊNCIA NATURAL:
O boro é encontrado na natureza sob a forma de ácido bórico ou de boratos de cálcio, sódio e magnésio. Cerca de 90% da produção mundial de boratos provém das jazidas existentes na Califórnia, EUA. Os principais minérios de boro são:Bórax ou Tincal: Na2B4O7 . 10 H2O Colemanita: Ca2B6O11 . 5 H2O
2017
2017
As principiais aplicações do
boro
são
:✓ Manufatura de vidros de borosilicato.
✓ Detergente.
✓ Retardadores de chama.
✓ Preservativos agroquímicos.
✓ Bactericida.
✓ Fogos de artifício (cor verde).
2017
2017
Extração do Boro
O mineral que se extrai o boro elementar é o bórax, sendo convertido a ácido bórico, a óxido e reduzido com magnésio.
O boro elementar é um sólido preto muito duro e de baixa condutividade elétrica. Inerte a muitos ácidos com exceção a ácido nítrico. O boro de alta pureza pode ser obtido também a através da redução de tribrometo de boro com gás hidrogênio.
2BBr3 + 3H2 2B + 6HBr
Na2[B4O5(OH)4] ·8H2O + H2SO4 4 H3BO3 + Na2SO4 + 5 H2O
Bórax Ácido bórico
2 H3BO3 Δ B2O3 + 3H2O
2017
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B F F F Unused p orbitalHibridização
2017
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Relembrando ácido/ base Lewis
✓
Ácido de Lewis
- aceptor de par de elétrons
✓
Base de Lewis
– doador de par de elétrons
✓
Metais são ácidos de Lewis
2017
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Hidreto de Boro
✓
Boranos =
B
xH
y✓
Isolado em 1912 por
Alfred Stock
✓
Os hidretos de boro queimam com uma
chama verde característica.
✓
Gases:
B
2H
6e B
4H
8✓
Líquidos:
B
5H
9e B
6H
10✓
Sólidos:
B
10H
14Alfred Stock, 1876-1946
2017
2017
✓ Boranos: compostos de boro e hidrogênio.
✓ O BH3 reage com ele mesmo para formar diborano, B2H6.
✓ Hidrogênio aparece para formar duas ligações.
✓ O diborano é muito reativo:
B2H6(g) + 3O2(g) B2O3(s) + 3H2O(g), H = -2030 kJ
Alguns boranos são reativos (B5H9) enquanto outros são estáveis ao ar à temperatura ambiente (B10H14).
✓ O B2O3 é o único óxido de boro importante.
2017
2017
borano diborano
Hidreto de Boro
dimerização
Os boranos formam uma grande série de compostos de B e H que são deficientes em elétrons e por isto muito reativos. Eles são AGENTES
2017
2017
Hidreto de boro
✓ Espera-se formar para o grupo 13 hidretos de fórmula, MH3. O boro só forma BH3 no estado gasoso, pois tende a dimerizar na estrutura abaixo, o diborano.
✓ A estrutura de B2H6 é deficiente em elétrons, veja que há uma ponte de hidrogênio entre os átomos de boro. A ligação da ponte é do tipo três centros dois elétrons (3c,2e).
B
H
H
B
H
H
H
H
Ângulo externo H-B-H = 121.8˚ Ângulo Interno H-B-H = 96.5˚ Distância B-B = 171 pm B-H-B (B-H) = 123 pm2017
2017
A ligação existente no diborando é do tipo de “três centros com dois elétrons”, ou seja, uma ligação em ponte de hidrogênio. Não há elétrons suficiente para
B B H H H H H H
B
H
H
H
H
B
H
H
sp
32017
2017
Propriedades BF3 BCl3 BBr3 BI3 Ponto de fusão (°C) -127 -107 -46 -50 Ponto de ebulição (°C) -100 13 91 210 Comprimento de ligação (pm) 130 175 187 210 ΔfG° (KJ/mol) -1112 -339 -232 +21• Todos os compostos são voláteis.
BX3 B(OH)3 B(OR)3 B(NH2)3 X BNR X BPR ROH H2O RNH2 SR2 NR3 PR3 Acidez de Lewis: BF3 < BCl3 < BBr3 < BI3
2017
2017
B
F
F
F
Unused p orbitalAcidez de Lewis: BF
3< BCl
3< BBr
3< BI
32017
2017
Nitreto de Boro e Borazina
✓ O nitreto de boro é um bom isolante térmico e possui baixo coeficiente de expansão, assim é muito utilizado em cadinhos de porcelana para altas temperaturas.
✓ O nitreto de boro é aplicado na industria de cosméticos devido ao seu brilho perolizado em esmaltes de unha e batons, sendo acrescentado às maquiagens para esconder rugas devido sua capacidade refletora de luz.
✓ A estrutura do nitreto de boro se assemelha a do grafite em camadas, assim também apresenta propriedades semelhantes como lubrificante, mas com a vantagem de ser isolante elétrico.