Principais características dos elementos do bloco p
Principais características dos hidretos
H
+,
um próton
H
-,
um hidreto com configuração eletrônica completa, 1s
2H
.
,
elétron livre do hidrogênio, formador de ligações
Reações com hidrogênio
Hidretos covalentes são formados quando H reage com os compostos não-metais do bloco p, por compartilhamento de elétrons. Elementos com altas eletronegatividades (no mínimo 1,5) reagem formando hidretos com altos caráteres covalentes.
C (s) + 2H
2(g) → CH
4(g)
Hidrocarbonetos podem ser arranjados em vários tipos de cadeias (abertas, ramificadas ou em anéis).
Hidretos de boro
Um borano é um composto químico composto de B e H. A família dos boranos é composta por compostos de fórmula genérica BxHy, sendo compostos sintéticos. A maior parte dos boranos tem fórmulas moleculares do tipo BnHn+4 ou BnHn+6. Alguns boranos típicos são B2H6, B4H10, B9H15, B10H14, B20H16. O borano mais simples é o BH3, conhecido somente no estado gasoso, sendo dimerizado para formar o diborano, B2H6. Os maiores boranos formam cadeias cíclicas (“clusters”).
B2H6
BH3
Reações envolvendo diboranos
4 BCl3 + 3 LiAlH4 → 2 B2H6 + 3 LiAlCl4 4 BF3 + 3 NaBH4 → 2 B2H6 + 3 NaBF4
2 BF3 + 6 NaH → B2H6 + 6 NaF
Reações de obtenção do diborano (estado gasoso):
B2H6 + 6 H2O → 2 B(OH)3 + 6 H2
Diboranos são altamente reativos (estado gasoso) :
B2H6 + 2 LiH → 2 LiBH4
B2H6 + HX → B2H5X + H2 (X = Cl, Br)
O borano propriamente dito, BH3, tem só uma existência momentânea na decomposição térmica do diborano:
Ligações covalentes no diborano
Ligações covalentes tricentradas
Em algumas condições especiais, alguns átomos deficientes de e- podem apresentar hibridizações especiais, como o B, na molécula do B2H6:
Assim, teremos a formação de 4 orbitais sp3, 3 deles contendo e-
e um deles vazio.
2s
2p
1s
4 sp
3
=
B =
Ligações covalentes no diborano
Ligações covalentes tricentradas
B
B
H
H
H
H
H
H
Algumas denominações:
Ligação 3 Centros-2 elétrons (3C-2e)
“Pontes de hidrogênio”
Ligações covalentes no diborano
Os dois átomos centrais de hidrogênio estão simultaneamente ligados a ambos os átomos de boro em ligações 3C-2e.
No diborano, há duas dessas ligações: dois átomos de hidrogênio realizam uma ponte entre os dois átomos de boro, deixando dois átomos de hidrogênio adicionais em ligações B-H ordinárias em cada átomo de boro. Este padrão de ligação é também visto no trimetilalumínio Al(CH3), onde o átomo de carbono de um grupo metil realiza essa “ponte”. Este tipo de ligação ocorre também em compostos de carbono, onde é algumas vezes referida como “hiperconjugação”.
Principais características dos óxidos de B
Boratos são compostos químicos que contém oxiânions de B no estado de oxidação +3. O
borato mais simples é o íon borato, BO33−, de estrutura trigonal planar. Outros boratos são
constituídos de unidades BO3 ou BO4 (tetraédricas). Quando o B forma 3 ligações covalentes, como no BO33- , há o compartilhamento de 3 pares de elétrons. Os boratos são
ácidos de Lewis.
Estrutura de um composto com geometria trigonal planar.
Estrutura do ânion tetraidróxiborato
Estrutura do íon tetraborato ([B4O5(OH)4]2− , borax). Rosa: B;
Principais características dos óxidos de B
Borax pode ser também
convertido para
ácido bórico e outros boratos em meio
ácido
.
Na
2B
4O
7·10H
2O
(s)+ 2 HCl
(aq)→ 4 B(OH)
3(s)[ou H
3BO
3]
Principais características dos óxidos de B
B2O3 é óxido típico não-metálico, tendo propriedades ácidas, reagindo com óxidos básicos, formando sais (boratos ou metaboratos).
O ácido ortobórico (H3BO3) tem unidades BO3- triangulares. Ele é solúvel em água e se
comporta como um ácido monobásico fraco. Ele não doa prótons para o solvente, mas aceita OH-, sendo um ácido de Lewis, sendo tipicamente representado por B(OH)
3.
Célula unitária do H3BO3
Nitretos de boro
α-BN, hexagonal β-BN, esfalerita BN, wurtzita
B2O3(s) + 2 NH3(g) → 2 BN(s) + 3 H2O(g) (T = 900 °C) B(OH)3(g) + NH3(g) → BN(s) + 3 H2O (g) (T = 900 °C) Estrutura do BN hexagonal intercalado com K (B4N4K).
Nitreto de boro é um composto de fórmula simplificada BN, consistindo em um número igual de B e N. Ele apresenta estruturas químicas similares à grafite.
Nitretos de boro
Borazina - “Benzeno inorgânico”
A borazina é sintetizada a partir do diborano e amônia a 250 - 300 °C.
3 B
2H
6(g)+ 6 NH
3(g)→ 2 B
3H
6N
3(g)+ 12 H
2(g)Aquecendo-se a borazina a 70 °C formam-se estruturas poliméricas, ou
Compostos de Al
O óxido de Al é um composto anfotérico, de fórmula Al2O3. Esse óxido, tipicamente conhecido por alumina (α-alumina) ou corundum é comumente encontrado na natureza. Ele tem sido utilizado na produção de Al metálico, sendo posteriormente oxidado pela água para produzir H2 e calor:
2 Al
(s)+ 3 H
2O
(l)→ Al
2O
3(s)+ 3H
2 (g)Estado de oxidação: +3
A grande maioria dos compostos é encontrada no estado de oxidação +3.
O número de coordenação dos compostos de Al3+ é geralmente 4
Óxidos de Al
Estrutura cristalina do corundum
No corundum (Al2O3 natural), há a formação de empacotamentos hexagonais de Al e O. Cada Al central apresenta coordenação octaédrica.
Óxidos de Al
Al
2O
3 (s)+ 6 HCl
(aq)→ 2 AlCl
3(aq)+ 3 H
2O
(l)Al
2O
3(s)+ 6 NaOH
(aq)+ 3 H
2O
(l)→ 2 Na
3Al(OH)
6(s)O óxido de Al é muito solúvel em água. Devido ao seu caráter anfotérico, ele pode reagir com ácidos e bases inorgânicos.
Hidretos de Al
Trimetilalumínio apresenta fórmula química
Al
2(CH
3)
6,
classificado como um
organoalumínio
.
Síntese a partir do Al metálico e cloreto de metila:
2 Al(s) + 6 CH
3Cl(l) + 6 Na(s) → Al
2(CH
3)
6(l)+ 6 NaCl(l)
Compostos de Al
O cloreto de Al é higroscópico (alta afinidade por água). Ao se misturar em água, ele agrega moléculas de água em sua estrutura química:
Al(H
2O)
6Cl
3→ Al(OH)
3+ 3 HCl + 3 H
2O
Sob forte aquecimento (~400°C), forma-se óxido de Al a partir do hidróxido:
2 Al(OH)
3→ Al
2O
3+ 3 H
2O
[Al(H
2O)
6]
3+⇌ [Al(OH)(H
2
O)
5]
2++ H
+Soluções de AlCl3 são iônicas e conduzem eletricidade.
