Principais características dos elementos do bloco p

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1 Principais características dos elementos do bloco p Principais características dos hidretos H +, um próton H -, um hidreto com configuração eletrônica completa, 1s 2 H., elétron livre do hidrogênio, formador de ligações covalentes

2 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). C 3 H 8, C 3 H 6, C 3 H 4

3 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 B x H y, sendo compostos sintéticos. A maior parte dos boranos tem fórmulas moleculares do tipo B n H n+4 ou B n H n+6. Alguns boranos típicos são B 2 H 6, B 4 H 10, B 9 H 15, B 10 H 14, B 20 H 16. O borano mais simples é o BH 3, conhecido somente no estado gasoso, sendo dimerizado para formar o diborano, B 2 H 6. Os maiores boranos formam cadeias cíclicas ( clusters ). B 2 H 6 B 4 H 10 B 5 H 9 B 10 H 14 [B 12 H 12 ] 2- BH 3

4 Reações envolvendo diboranos Reações de obtenção do diborano (estado gasoso): 4 BCl LiAlH 4 2 B 2 H LiAlCl 4 4 BF NaBH 4 2 B 2 H NaBF 4 2 BF NaH B 2 H NaF Diboranos são altamente reativos (estado gasoso) : B 2 H H 2 O 2 B(OH) H 2 B 2 H LiH 2 LiBH 4 B 2 H 6 + HX B 2 H 5 X + H 2 (X = Cl, Br) O borano propriamente dito, BH 3, tem só uma existência momentânea na decomposição térmica do diborano: 2 B 2 H 6 BH 3 + B 3 H 9

5 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 B 2 H 6 : B = 1s 2s 2p = 4 sp3 Assim, teremos a formação de 4 orbitais sp 3, 3 deles contendo e- e um deles vazio.

6 Ligações covalentes no diborano Ligações covalentes tricentradas H H H B B B2H6 H H H Algumas denominações: Ligação 3 Centros-2 elétrons (3C-2e) Pontes de hidrogênio

7 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(CH 3 ), 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.

8 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, BO 3 3, de estrutura trigonal planar. Outros boratos são constituídos de unidades BO 3 ou BO 4 (tetraédricas). Quando o B forma 3 ligações covalentes, como no BO 3 3-, 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 ([B 4 O 5 (OH) 4 ] 2, borax). Rosa: B; vermelho: O; branco: H

9 Principais características dos óxidos de B Borax pode ser também convertido para ácido bórico e outros boratos em meio ácido. Na 2 B 4 O 7 10H 2 O (s) + 2 HCl (aq) 4 B(OH) 3 (s) [ou H 3 BO 3 ] + 2 NaCl (aq) + 5 H 2 O (l)

10 Principais características dos óxidos de B B 2 O 3 é óxido típico não-metálico, tendo propriedades ácidas, reagindo com óxidos básicos, formando sais (boratos ou metaboratos). O ácido ortobórico (H 3 BO 3 ) tem unidades BO 3 - 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 H 3 BO 3 Ligações de hidrogênio, que formam estruturas planares

11 Nitretos de boro 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. α-bn, hexagonal β-bn, esfalerita BN, wurtzita B 2 O 3(s) + 2 NH 3(g) 2 BN (s) + 3 H 2 O (g) (T = 900 C) B(OH) 3(g) + NH 3(g) BN (s) + 3 H 2 O (g) (T = 900 C) Estrutura do BN hexagonal intercalado com K (B 4 N 4 K).

12 Nitretos de boro BN observado ao microscópio de tunelamento.

13 Borazina - Benzeno inorgânico A borazina é sintetizada a partir do diborano e amônia a C. 3 B 2 H 6(g) + 6 NH 3(g) 2 B 3 H 6 N 3(g) + 12 H 2(g) Aquecendo-se a borazina a 70 C formam-se estruturas poliméricas, ou poliborazilenos.

14 Compostos de Al O óxido de Al é um composto anfotérico, de fórmula Al 2 O 3. 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 H 2 e calor: 2 Al (s) + 3 H 2 O (l) Al 2 O 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 Al 3+ é geralmente 4 ou 6.

15 Óxidos de Al No corundum (Al 2 O 3 natural), há a formação de empacotamentos hexagonais de Al e O. Cada Al central apresenta coordenação octaédrica. Estrutura cristalina do corundum

16 Óxidos de Al O óxido de Al é muito solúvel em água. Devido ao seu caráter anfotérico, ele pode reagir com ácidos e bases inorgânicos. Al 2 O 3 (s) + 6 HCl (aq) 2 AlCl 3(aq) + 3 H 2 O (l) Al 2 O 3(s) + 6 NaOH (aq) + 3 H 2 O (l) 2 Na 3 Al(OH) 6(s) Branco leitoso

17 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 3 Cl(l) + 6 Na(s) Al 2 (CH 3 ) 6 (l)+ 6 NaCl(l)

18 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 2 O) 6 Cl 3 Al(OH) HCl + 3 H 2 O Sob forte aquecimento (~400 C), forma-se óxido de Al a partir do hidróxido: 2 Al(OH) 3 Al 2 O H 2 O Soluções de AlCl 3 são iônicas e conduzem eletricidade. Essas soluções são ácidas, devido à hidrólise parcial do íons Al 3+. [Al(H 2 O) 6 ] 3+ [Al(OH)(H 2 O) 5 ] 2+ + H +

19 Reações de Al em meio básico Soluções aquosas de Al quando reagem produzem precipitados gelatinosos, como nas reações em meio básico com NaOH: AlCl NaOH Al(OH) NaCl

20 Minerais de Al Gibbsita é o mineral de Al mais importante. Existem outros, cujas composições são oxi-hidróxidos de Al, como a boemita (γ-alo(oh)). Gibbsita Al(OH) 3

21 Carbetos de Al Carbetos de Al (Al 4 C 3 ) são preparados aquecendo-se os elementos constituites acima de C. Os carbetos de Al reagem em água ou em soluções ácidas produzindo metano: Al 4 C 3(s) + 12 H 2 O (l) 4 Al(OH) 3(s) + 3 CH 4(g) Al 4 C 3(s) + 12 HCl (aq) 4 AlCl 3(aq) + 3 CH 4(g)