Relatório de Trabalho para Química Inorgânica I

Análise de Elementos do Grupo 13 da Tabela Periódica

Beatriz Praciano de CASTRO

Bianca Mara Correia dos SANTOS

Francisco Talison Moura TEIXEIRA

Universidade Estadual do Ceará/Faculdade de Educação de Itapipoca

Relatório de Trabalho para Química Inorgânica I

Prof. Dr. Antônio Sávio Gomes Magalhães

RESUMO

A prática realizada no laboratório permitiu o estudo das propriedades e compostos dos elementos boro (B) e alumínio (Al) do grupo 13 por meio de evidências experimentais. Cujos objetivos eram observar algumas propriedades do ácido bórico, identificar o comportamento ácido-base do alumínio e de seus compostos, e identificar metais de transição usando a pérola de ácido bórico. Para melhor compreensão teórica foram fundamentados alguns conceitos para entender as reações ocorridas. Como, um composto anfótero é uma molécula ou um íon que reage como ácido ou base. Como, a coloração verde do teste de chama para identificar boro é devido à transição entre os níveis de energia. E, que as pérolas de metaborato de muitos metais de transição constituem um meio de identificá-los, onde as cores decorrem das transições eletrônicas de orbitais d.

PALAVRAS-CHAVE: Boro; Alumínio; Compostos; Anfótero.

INTRODUÇÃO

Os elementos pertencentes à família 13 são o boro (B), alumínio (Al), gálio (Ga), índio (In) e tálio (Tl). O boro é um não-metal e forma ligações covalentes, normalmente três, com ângulos de 120º entre si, utilizando orbitais híbridos sp2. Não possui nenhuma tendência de formar compostos monovalentes. Os outros elementos do grupo formam compostos trivalentes, sendo mais metálicos e iônicos (J. D. LEE, 1999). O composto de boro de maior importância econômica é o bórax (Na2B4O7), empregado para a fabricação de fibras de vidro.

O boro é um metaloide duro, consideravelmente menor, portanto a energia de ionização será maior que a dos demais elementos do grupo. A energia de ionização é tão elevada que o boro forma ligações covalentes. Possui um número insuficiente de elétrons para preencher o nível de valência, mesmo após a formação de ligações. Apresenta uma estrutura cristalina inusitada, que leva a um alto ponto de fusão (MAGALHÃES, 2012).

O ácido bórico (H3BO3 ou B(OH)3) é muito fraco e antigamente era empregado na medicina como antisséptico e na conservação de alimentos. É utilizado também na fabricação de vidros e, particularmente, nos esmaltes para cobertura de chapas metálicas e para obtenção de resistência ao calor. É obtido tratando minérios contendo borato com ácido sulfúrico. O H3BO3 só reage parcialmente com água para formar [B(OH)4]- e H3O+, ele comporta-se como ácido fraco com Ka = 5,8 x 10-10 (pKa = 9,24) a 25º C.

H3BO3 [B(OH)4]- + H3O+

Adicionando-se certos compostos orgânicos polihidroxilados como glicerol, metanol ou açúcares, o B(OH)3 se comportará como ácido monobásico forte. Por exemplo, ao realizar a titulação com hidróxido de sódio (NaOH), o composto adicionado deve ser um cis-diol, aumentando então, as propriedades ácidas. O cis-diol forma complexos muito estáveis com [B(OH)4]- formado na reação com o hidróxido de sódio. (MAGALHÃES, 2012).

O alumínio é um elemento de caráter metálico, reativo, leve, apresenta baixa densidade, relativamente mole e pouco resistente quando puro, mas torna-se consideravelmente mais resistente quando forma ligas metálicas com outros metais. Do ponto de vista termodinâmico, o Al deveria reagir com a água e com o ar, mas é estável em ambos os casos, devido à formação de uma finíssima película de óxido de alumínio na superfície.

O alumínio é anfótero, ou seja, dependendo do meio comporta-se como base ou ácido, e reage tanto com um ácido quanto com uma base. O alumínio puro metálico não é encontrado na natureza, é encontrado combinado principalmente com o oxigênio formando o óxido de alumínio - bauxita. O alumínio queima em nitrogênio a altas temperaturas, formando nitreto de alumínio (AlN), também reage com ácidos e álcalis, oxigênio, halogênios e sulfatos.

OBJETIVOS

O presente trabalho caracteriza a prática laboratorial sobre propriedades e compostos do boro (B) e do alumínio (Al), observar algumas propriedades do ácido bórico, identificar o comportamento ácido-base do alumínio e de seus compostos, e identificar metais de transição usando a pérola de ácido bórico (H3BO3).

MATERIAIS E REAGENTES

Os reagentes utilizados nos experimentos no laboratório foram hidróxido de sódio (NaOH 1 mol∕L), ácido bórico (H3BO3) ácido clorídrico (HCl 1 mol∕L), ácido sulfúrico (H2SO4), cloreto de alumínio (AlCl3 1 mol∕L), etanol (C2H6O), etilenoglicol (C2H6O2), água destilada (H2O) e indicador de ácido-base fenolftaleína. Os materiais utilizados foram, béquer, tubos de ensaio, pipeta, cápsula de porcelana, tripé, tela de amianto, bastão de vidro, estante para tubo de ensaio, bico de Bunsen, pinça de madeira, alça de Ni/Cr, espátula e fósforos.

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

PRIMEIRO PROCEDIMENTO

Pesou-se aproximadamente 0,03 g de ácido bórico. Transferiu-se para uma capsula de porcelana (ou cadinho de porcelana). Aqueceu-se o sistema com auxílio de um bico de Bunsen por 3 minutos (Ver figura 1). Deixou o sistema esfriar e acrescentou-se 5 gotas de ácido sulfúrico concentrado e 2 mL de etanol. Misturou-se o sistema com um bastão de vidro e em seguida fez-se a ignição da solução na capela.

SEGUNDO PROCEDIMENTO

Separaram-se dois tubos de ensaio. No primeiro colocou-se uma ponta de espátula de ácido bórico e aproximadamente 4 mL de água. Agitou-se até completa dissolução do ácido e em seguida gotejou-se 2 gotas de fenolftaleína. Acrescentou-se (gotejando) hidróxido de sódio até que aparecesse uma coloração levemente rósea (meio alcalino). No segundo tubo acrescente 2 mL de etilenoglicol e gotas 2 gotas de fenolftaleína. Acrescentou-se (gotejando) hidróxido de