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Lee Cap. 12 p

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Academic year: 2021

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2017

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2017

Shriver Cap. 10 p. 361-381 Lee Cap. 12 p. 180-201 Brown Cap. 23 p. 856-865

Atkins & Jones Cap. 14 p. 641 - 645 Russel v2 Cap. 21 p. 1066-1072 1078 - 1086 Kotz Cap. 21 p. 276-284

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2017

CONFIGURAÇÃO E POSIÇÃO NA TABELA

ELEMENTOS DO

GRUPO 13/ IIIA

[GÁS NOBRE] ns

2

np

1

B

Z= 5

[He]

2

s

2

3

p

1

Al Z= 13 [He]

3

s

2

3

p

1

Ga Z= 31 [He]

4

s

2

4

p

1

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2017

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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”.

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2017

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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 4900

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Ocorrência:

Boro

encontrado na forma de

bórax, Na

2

[B

4

O

5

(OH)

4

]·8 H

2

O

Alumínio

encontrado na forma

de bauxita, Al

2

O

3

· xH

2

O

Gálio, Índio e Tálio

traços em

resíduos de extração bauxita.

bórax

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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.

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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

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As principiais aplicações do

boro

são

:

✓ Manufatura de vidros de borosilicato.

✓ Detergente.

✓ Retardadores de chama.

✓ Preservativos agroquímicos.

✓ Bactericida.

✓ Fogos de artifício (cor verde).

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2017

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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

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B F F F Unused p orbital

Hibridização

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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

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Hidreto de Boro

Boranos =

B

x

H

y

Isolado em 1912 por

Alfred Stock

Os hidretos de boro queimam com uma

chama verde característica.

Gases:

B

2

H

6

e B

4

H

8

Líquidos:

B

5

H

9

e B

6

H

10

Sólidos:

B

10

H

14

Alfred Stock, 1876-1946

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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.

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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

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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 pm

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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

3

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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

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B

F

F

F

Unused p orbital

Acidez de Lewis: BF

3

< BCl

3

< BBr

3

< BI

3

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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.

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Nitreto de boro

2 B

(s)

+ 2 NH

3 (g)

 2 BN

Δ

(s)

+ 3 H

2 (g) Borazon Estrutura dura Nitreto de Boro Estrutura Lamelar

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0 1 2 3 4 5 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 D u re za à a b ra sã o (u n id a d e s a rb ri trá ri a s) Al 2O3 WC SiC B4C BN C diamante

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Borazina – Análogo ao benzeno

B

N

B

N

B

N

H

H

H

H

H

H

••

••

••

B

2

H

6

+ NH

3

BCl

3

+ NH

4

Cl

NaBH

4 Borazina: MM. = 80.5 g/mol PF = -57 ˚C; PE = 55 ˚C B—N = 144 pm Benzeno: MM. = 78.1 g/mol PF = 6 ˚C; PE = 80 ˚C C—C = 142 pm

Referências

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