Relatório da prática: boro, alumínio e seus compostos

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 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E INORGÂNICA

DISCIPLINA DE QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL

RELATÓRIO PRÁTICA 03 – BORO, ALUMÍNIO E SEUS COMPOSTOS

BACHARELADO EM QUÍMICA

TURMA: 2A

FORTALEZA

2021

1 INTRODUÇÃO

O boro, devido a sua configuração eletrônica, forma diversos compostos que possuem um octeto incompleto. Esta condição incomum é que o torna essencial no desenvolvimento de novas tecnologias. Uma das formas em que o boro pode ser encontrado é como bórax, Na2B4O5•8H2O. O boro, na sua forma elementar, que conta com várias formas alotrópicas, é frequentemente encontrado como um sólido não metálico com alto ponto de fusão de cor cinza ou como um pó marrom escuro com estrutura icosaédrica, B12.  O elemento, um metaloide com propriedades de não metal, é atacado somente pelos agentes oxidantes mais fortes e forma óxidos ácidos. O ácido bórico, B(OH)3, é um sólido branco que funde em 171 °C. Como o átomo de boro em B(OH)3 tem o octeto incompleto, ele pode atuar como um ácido Lewis e formar uma ligação ao aceitar um par de elétrons isolado de uma base de Lewis.

O alumínio pertence a mesma família do boro e é o elemento mais abundante na crosta terrestre e pode ser encontrado em pequenas quantidades em diversos minérios. A fonte comercial do alumínio é a bauxita, um óxido hidratado impuro, Al2O3•xH2O onde x pode variar de 1 a 3. O alumínio tem baixa densidade, é resistente e é um ótimo condutor metálico, no entanto se oxida facilmente por ser um forte redutor. É resistente à corrosão, pois, em contato com o ar, forma em sua superfície uma camada de óxido estável. O alumínio é anfótero e reage com ácidos não oxidantes para formar íons alumínio e com soluções quentes de base em água para formar íons aluminato, Al(OH)4-. O óxido de alumínio, Al2O3, é muito conhecido como alumina. A ação de ácido sulfúrico sobre a alumina produz um dos mais importantes sais de alumínio, o sulfato de alumínio, Al2(SO4)3. Quando se mistura o cátion ácido Al3+ hidratado do sulfato de alumínio com os íons aluminato obtêm-se hidróxido de alumínio Al(OH)3, no qual forma-se como um precipitado fofo e branco que é capaz de adsorver impurezas da água. O precipitado pode ser removido por filtração. O AlCl3 é formado pela ação do gás cloro sobre o alumínio ou sobre a alumina, na presença de carbono. 

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2 OBJETIVOS

2.1. Observar algumas propriedades do bórax e do ácido bórico;

2.2. Identificar o comportamento ácido-básico do alumínio e de seus compostos;

3.3. Observar o comportamento químico do alumínio e de seus compostos.

3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1. Colocou-se em um tubo de ensaio 0,10 g de hidróxido de alumínio e adicionou-se 3 mL de azul de metileno 0,005 %. Em seguida, a mistura foi agitada, em intervalos de dois minutos, durante 10 minutos e filtrada.

3.2. Dissolveu-se uma ponta de espátula de bórax em 8 mL de água. A solução foi aquecida sem deixar entrar em ebulição. Após resfriar, o pH da solução foi medido com o auxílio de um medidor de pH.

3.3. Aqueceu-se uma alça de Ni/Cr em um bico de Bunsen até ficar rubra. Colocou-se bórax sólido sobre a alça de Ni/Cr aquecida e levou-se novamente a chama, até a formação de uma pérola clara com aspecto vítreo. Umedeceu-se a pérola com gotas de uma solução diluída de sulfatos de metais de transição (A e B), que se encontravam na bancada e reaqueceu-se a pérola até ela ficar transparente e observou-se o metal pela cor da pérola.

3.5. Adicionou-se três espátulas de ácido bórico a uma cápsula de porcelana. Acrescentou-se 5 gotas de ácido sulfúrico concentrado, misturou-se com um bastão de vidro e adicionou-se 5 mL de etanol. Em seguida, fez-se a ignição da solução e observou-se a cor da chama.

3.6. Colocou-se 8 mL de solução de ácido bórico (2,6g /100 mL) em um béquer de 10 mL e mediu-se o pH com um pHmetro. Em seguida, adicionou-se duas espátulas de manitol, agitou-se e mediu-se novamente o pH da solução.

3.7. Em três tubos de ensaio colocou-se uma amostra de alumínio metálico. Em um dos tubos adicionou-se 3 mL de HCl 6 M, no outro 3 mL de NaOH 6 M e no terceiro tubo 3 mL de HNO3 6 M. Observou-se durante três minutos o ocorrido.

3.8. Em um tubo de ensaio colocou-se uma amostra de alumínio, adicionou-se 2 mL de NaOH 1 M, deixou-se em contato durante um minuto, diluiu-se com água destilada, descartou-se o sobrenadante e lavou-se seis vezes o alumínio com água destilada, descartando o sobrenadante. Colocou-se outra amostra de alumínio metálico em outro tubo de ensaio. Acrescentou-se a cada um dos tubos, 3 mL de HCl 3 M. Observou-se o ocorrido e comparou-se os dois tubos, quanto à velocidade da reação.

3.9. Separou-se dois tubos de ensaio A e B. Em cada um dos tubos adicionou-se 2 mL de solução de AlCl3 1 mol. L-1 e 2 mL de NaOH 1 mol. L-1. Agitou-se cada tubo, observou-se e anotou-se. Em seguida, foi adicionado 3 mL de HCl 6 M ao tubo A e 3 mL de NaOH 6 M ao tubo B. Agitou-se cada tubo com o auxílio de um bastão

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após o procedimento 3.1, observou-se que a mistura de hidróxido de alumínio com o corante azul de metileno, ao ser filtrada, apresentou um descoramento de azul para transparente. Essa observação indica que o Al(OH)3 adsorveu todo o corante em sua superfície.

No procedimento 3.2, o pH medido após o preparo da solução foi de 9,24. O valor do pH indica que a dissolução do bórax em água produz uma solução básica. O bórax quando dissolvido em água, é hidrolisado a ácido bórico e ânions hidróxidos tornando o pH alcalino (equação 1).

[B4O5(OH)4]2-(aq) + 5 H2O(l) → 4 H3BO3(aq) + 2 OH-(aq)                                (1)

O ensaio da pérola de bórax, na demonstração dos procedimentos 3.3 e 3.4, a chama oxidante para a amostra A ficou azul quando quente e quando fria e para a amostra B verde quando quente e azul quando fria. Concluiu-se, portanto, que as soluções amostras dos sais de metais de transição A e B se referem aos metais cobalto e cobre, respectivamente.