Elementos do Grupo 13 ou 3A

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Elementos do Grupo 13 ou 3A"

Matheus Henrique Bentes Henriques
7 Há anos
Visualizações:

1 Elementos do Grupo 13 ou 3A

2 O Grupo 13 (3A) da Tabela Periódica é formado pelos seguintes metais: boro (B), alumínio (Al), gálio (Ga), índio (In) e tálio (Tl). Seus membros têm configuração eletrônica da camada de valência ns 2 np 1. Logo, espera-se que seu número de oxidação máximo seja +3. AlCl 3 e GaCl 3 são covalentes quando anidros, mas os elementos Al, Ga, In e Tl formam íons em solução. Estado de Oxidação +1 (Efeito do Par Inerte) Ga(I), In (I) e Tl(I) Os membros mais leves são encontrados na natureza em combinação com o oxigênio, ou seja, na forma de óxidos. Exemplos: Na2B4O5(OH)4.8H2O Bórax Al2O3.H2O Bauxita

4 BORO O boro não é encontrado livre na natureza, mas em jazidas relacionadas a atividades vulcânicas, combinado com oxigênio e sódio (BÓRAX). Na2B4O5(OH)4.8H2O Bórax Ponto de Fusão = 2079 C Ponto de Ebulição = 2550 C Densidade = 2,37 g/cm3 O boro é o único elemento da família 3A que pode ser considerado nãometálico. Há 13 isótopos do boro, no entanto, apenas 2 são estáveis: B -10 : 19,85% de abundância B -11: 80,2% de abundância

5 EXCEÇÃO À REGRA DO OCTETO B (Z = 5): 1s2 2s2 2p1 forma 3 ligações covalentes com outros elementos não metálicos. Isso resulta em uma camada de valência com somente 6 elétrons para o Boro em seus compostos (2 a menos que o octeto). Ex.: BF 3 Os compostos de Boro são bastante reativos. Boranossão compostos contendo boro e hidrogênio. BH 3, B 2 H 6 O átomo de Boro pode acomodar um quarto par de elétrons, mas somente quando esse par é fornecido por um outro átomo (ÁCIDO DE LEWIS). Moléculas ou íons com pares isolados de elétrons podem cumprir esse papel (BASE DE LEWIS).

6 1. BF3 tem a maior parte de sua carga positiva no átomo do boro e sua carga negativa localiza-se nos três átomos de flúor. 2. NH3 tem a maior parte de sua carga negativa localizado na região de pares de elétrons livres (não ligantes). 3. Os elétrons livres ou não-ligantes da amônia atacam o átomo de boro do trifluoreto de boro, preenchendo a camada de valência do boro.

7 2B Obtenção

8 Os tri-haletosde boro (BF 3, BCl 3 e BBr 3 ) são ácidos de Lewis (possuem afinidade por elétrons). BF 3 CL = 1,30 Å (menor que a soma dos raios covalentes: B = 0,80 Å, F = 0,72 Å). O principal composto com oxigênio é o B 2 O 3 (sesquióxido). Um resfriamento rápido do B2O3 fundido conduz à formação de vidros de borossilicatos(pirex) que possui baixa dilatação térmica e não quebra quando aquecido. Ex: utensílios de cozinha e laboratório O boro amorfo tem densidade igual a 2,34. O cristalino, mais puro, é muito duro, tem brilho quase metálico e densidade igual a 3,3.

9 O boro amorfo é usado em fogos de artifício, devido à coloração verde que produz.

10 Compostos de Boro e Oxigênio H 3 BO 3 ou B(OH) 3 ácido fraco (aceita íons OH - )

11 Ácido Ortobórico

12 ALUMÍNIO Há 23 isótopos de alumínio. Apenas 1 é estável: Al 27 Os demais são radioativos e possuem tempo de meia-vida da ordem de nanosegundos. O alumínio puro metálico não é encontrado na natureza. É encontrado combinado principalmente com o oxigênio formando o óxido de alumínio (Al2O3) BAUXITA

13 Obtenção O processode Bayer: Hidrometalurgia do alumínio O minériotrituradoé dissolvidoem NaOH30% (emmassa) a C e alta pressão(30 atm para impedir a ebulição). Al 2 O 3 dissolve: Al 2 O 3.H 2 O(s) + 2H 2 O(l) + 2OH - (aq) 2Al(OH) 4- (aq) A soluçãode aluminatoé separadaatravésdareduçãodo ph. A soluçãode aluminatoé calcinadae reduzidaparaproduziro metal.

14 Eletrometalurgia do alumínio A célulade eletrólisedo processode Hall é usadaparaa produçãodo alumínio. O Al 2 O 3 fundeà 2000 C e nãoé práticofazereletróliseno salfundido. Hall: usao Al 2 O 3 purificadoemcriolitafundida(na 3 AlF 6, pontode fusão 1012 C). Anodo: C(s) + 2O 2- (l) CO 2 (g) + 4e - Catodo: 3e - + Al 3+ (l) Al(l) Os bastões de grafite são consumidos na reação. Processode Bayer: a bauxita(~ 50 % de Al 2 O 3 ) é concentradaparaproduzir óxido de alumínio.

15 Eletrometalurgia do alumínio Hall: usao Al 2 O 3 purificadoemcriolitafundida(na 3 AlF 6, pontode fusão1012 C). Anodo: C(s) + 2O 2- (l) CO 2 (g) + 4e - Catodo: 3e - + Al 3+ (l) Al(l) Os bastões de grafite são consumidos na reação. Processode Bayer: a bauxita(~ 50 % de Al 2 O 3 ) é concentradaparaproduziróxidode alumínio.

16 Eletrometalurgia do alumínio Para a produçãode kg de Al, precisamosde kg de bauxita, 70 kg de criolita, 450 kg de anodosde C e J de energia.

17 CORROSÃO O alumínio em contato com a umidade e o ar reage rapidamente com o oxigênio formando a uma fina capa de óxido que o protege de ataques do meio ambiente. Forma-se uma camada barreira que CORROSÃO protege o alumínio da corrosão. 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3

18 Reações com ácidos e álcalis Reações com oxigênio

19 Meio ácido

20 USOS DOS ELEMENTOS DO GRUPO 13 BORO.O composto de boro de maior importância econômica é o bórax, empregado em grandes quantidades para a fabricação de fibras de vidroe perborato de sódio. O Boro é usado em reatores nucleares com a função de materiais de controle, é usado para controlar e até mesmo finalizar a reação de fissão nuclear em cadeia, pois o Boro é um ótimo absorvente de Nêutrons. Outros usos: Fibras de boro são usadas em aplicações mecânicas especiais, como no âmbito aeroespacial. Alcançam resistências mecânicas de até 3600 MPa. O boro amorfo é usado em fogos de artifíciodevido a coloração verde que produz.

21 ALUMÍNIO:O metal alumínio é moderadamente mole e fraco quando puro, mas torna-se consideravelmente mais resistente quando combinado em ligas com outros metais. Sua principal vantagem é seu baixo peso (densidade baixa, de 2,73 g.cm -3 ). Algumas ligas são utilizadas para finalidades específicas: duralumínio, que contém cerca de 4% de Cu, e diversos "bronzes de alumínio" (ligas e Cu e Al com outros metais, como Ni, Sn e Zn). São muitos os usos do alumínio e de suas ligas: A maior parte da produção mundial destina-se às indústrias aeronáutica e automobilística. Outra importante área de aplicação do alumínio é a fabricação do arame. Bom condutor de calor, o alumínio não tem gosto nem cheiro, por isso é usado em utensílios de cozinha. Características de leveza (densidade cerca de 1/3 da do aço). Resistência mecânica (a resistência específica é o dobro ou o triplo da dos aços). Resistência à corrosão, ainda melhorada por tratamentos de superfície.

22 RECICLAGEM A reciclagem de latas é dividida em dez etapas, e se inicia com a entrega da latinha nos postos de coleta. Diferencial: poder ser usada para o mesmo fim, ao contrário das garrafas plásticas, que depois de recicladas não podem guardar alimentos.

23 AS CURIOSIDADES Uma latinha de alumínio pesa apenas 14,5 gramas. 67 latinhas de alumínio correspondem a 1 kg. Cada kg de alumínio reciclado significa 5 mil kg de minério bruto (bauxita) poupados. O Brasil possui uma das três maiores reservas de bauxita do mundo. Para reciclar o alumínio são gastos apenas 5% da energia utilizada na extração, ou seja, uma economia suficiente para manter iluminadas 48 residências. Todo o processo de reciclagem do alumínio no Brasil envolve mais de 2 mil empresas. No Brasil são consumidas 51 latas de alumínio por habitante por ano, enquanto nos Estados Unidos esse número chega a 375 latas por habitante. Uma lata de alumínio demora mais de 100 anos para se decompor na natureza.

24 GÁLIO, ÍNDIO E TÁLIO: Não há usos em grande escala desse elementos, mas pequenas quantidades de Gasão empregadas para "dopar" cristais na fabricação de transistores. A fabricação de semicondutores requer Gade extrema pureza. O Gaé também usado em outros dispositivos semicondutores. O arsenetode gálio, GaAs, é isoeletrônicocom o Ge, e é usado em diodos emissores de luz (LEDs=light emitingdiodes) e diodos de laser. O índio é usado para "dopar" cristais na fabricação de transistores p-n-p, e em termistores(inase InSb). O índio também é utilizado em soldas de baixo ponto de fusão (usadas comumente na solda de "chips" de semicondutores) e em outras ligas de baixo ponto de fusão.

Documentos relacionados

Os elementos apresentam uma ampla variação em abundância nas rochas da crosta terrestre, nos oceanos e na atmosfera.

O GRUPO DO BORO (13 OU IIIA) OS ELEMENTOS Os elementos apresentam uma ampla variação em abundância nas rochas da crosta terrestre, nos oceanos e na atmosfera. Há uma ampla variação nas propriedades químicas