Lee Cap. 12 p

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Emanuel Bastos da Fonseca
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2 Shriver Cap. 10 p Lee Cap. 12 p Brown Cap. 23 p Kotz Cap. 21 p Russel v2 Cap. 21 p Atkins & Jones Cap. 14 p

3 CONFIGURAÇÃO E POSIÇÃO NA TABELA ELEMENTOS DO GRUPO 13/ IIIA 2017 [GÁS NOBRE] ns 2 np 1 B Z= 5 [e] 2s 2 3p 1 Al Z= 13 [e] 3s 2 3p 1 Ga Z= 31 [e] 4s 2 4p 1 3

Grupo do Boro / 13/ IIIA 2017 Os elementos do grupo do boro possuem

exibe similaridade ao Boro; Gálio, Índio e Tálio são metais.

4 Grupo do Boro / 13/ IIIA 2017 Os elementos do grupo do boro possuem propriedades bem diversificadas: Boro é ametal; Alumínio é metal, mas exibe similaridade ao Boro; Gálio, Índio e Tálio são metais. O estado de oxidação III é característico neste grupo, com exceção do boro e tálio. O boro forma inúmeros compostos/cluster com menores quantidades de elétrons, assim são chamados de compostos deficientes em elétrons. 4

Propriedade B Al Ga In Tl N Atômico 5 13 31 49 81 Configuração eletrônica [e]2s 2 2p 1 [e]3s 2 3p 1 [e]3d 10 4s 2 4p 1 [e]4d 10 5s 2 5p 1 [e]4f 14 5d 10 6s 2 6p 1 P.

5 Propriedade B Al Ga In Tl N Atômico Configuração eletrônica [e]2s 2 2p 1 [e]3s 2 3p 1 [e]3d 10 4s 2 4p 1 [e]4d 10 5s 2 5p 1 [e]4f 14 5d 10 6s 2 6p 1 P. Fusão ( C) ,5 P. Ebulição ( C) Δ fusão KJ/mol 50,2 10,7 5,6 3,3 4,1 1 EI 1 KJ/mol 800,6 577,5 578,8 558,3 589,4 2 EI 2 KJ/mol EI 3 KJ/mol EI 4 KJ/mol Propriedade Semicondutor metal metal Metal mole Metal mole Fonte natural bórax bauxita Sub-produto refino da bauxita 5

6 Ocorrência: Boro encontrado na forma de bórax, Na 2 [B 4 O 5 (O) 4 ] 8 2 O Alumínio encontrado na forma de bauxita, Al 2 O 3 x 2 O Gálio, Índio e Tálio traços em resíduos de extração bauxita. bórax bauxita 6

7 BORO Boranos: compostos de boro e hidrogênio. O B 3 reage com ele mesmo para formar diborano, B 2 6. idrogênio aparece para formar duas ligações. O diborano é muito reativo: B 2 6 (g) + 3O 2 (g) B 2 O 3 (s) O(g), = kj. Alguns boranos são reativos (B 5 9 ) enquanto outros são estáveis ao ar à temperatura ambiente (B ). O B 2 O 3 é o único óxido de boro importante. 7

Cerca de 90% da produção mundial de boratos provém das jazidas existentes na Califórnia, EUA.

8 BORO OCORRÊNCIA NATURAL: O boro é encontrado na natureza sob a forma de ácido bórico ou de boratos de cálcio, sódio e magnésio. Cerca de 90% da produção mundial de boratos provém das jazidas existentes na Califórnia, EUA. Os principais minérios de boro são: Bórax ou Tincal: Na 2 B 4 O O Colemanita: Ca 2 B 6 O O Boracita: Mg 3 B 7 O 13 Cl 8

9 As principiais aplicações do boro são: Manufatura de vidros de borosilicato. Detergente. Retardadores de chama. Preservativos agroquímicos. Bactericida. Fogos de artifício (cor verde). Semicondutor. 9

bórico O boro elementar é um sólido preto muito duro e de baixa condutividade elétrica.

10 Extração do Boro O mineral que se extrai o boro elementar é o bórax, sendo convertido a ácido bórico, a óxido e reduzido com magnésio. Na 2 [B 4 O 5 (O) 4 ] 8 2 O + 2 SO BO 3 + Na 2 SO O Bórax Δ 2 3 BO 3 B 2 O O B 2 O Mg B + 3 MgO Ácido bórico O boro elementar é um sólido preto muito duro e de baixa condutividade elétrica. Inerte a muitos ácidos com exceção a ácido nítrico. O boro de alta pureza pode ser obtido também a através da redução de tribrometo de boro com gás hidrogênio. 2BBr B + 6Br 10

11 ibridização 2017 F F B Unused p orbital F 11

12 Relembrando ácido/ base Lewis Ácido de Lewis - aceptor de par de elétrons Base de Lewis doador de par de elétrons BCl 3 N 3 Cl 3 B + N 3 Metais são ácidos de Lewis 12

13 idreto de Boro Boranos = B x y Isolado em 1912 por Alfred Stock Os hidretos de boro queimam com uma chama verde característica. Gases: B 2 6 e B 4 8 Líquidos: B 5 9 e B 6 10 Sólidos: B Alfred Stock, Ver estruturas 3D: 13

14 idreto de Boro Boranos: compostos de boro e hidrogênio. O B 3 reage com ele mesmo para formar diborano, B 2 6. idrogênio aparece para formar duas ligações. O diborano é muito reativo: B 2 6 (g) + 3O 2 (g) B 2 O 3 (s) O(g), = kj Alguns boranos são reativos (B 5 9 ) enquanto outros são estáveis ao ar à temperatura ambiente (B ). O B 2 O 3 é o único óxido de boro importante. 14

15 idreto de Boro dimerização borano diborano Os boranos formam uma grande série de compostos de B e que são deficientes em elétrons e por isto muito reativos. Eles são AGENTES REDUTORES muito utilizados em sínteses orgânicas. 15

16 idreto de boro Espera-se formar para o grupo 13 hidretos de fórmula, M 3. O boro só forma B 3 no estado gasoso, pois tende a dimerizar na estrutura abaixo, o diborano. B A estrutura de B 2 6 é deficiente em elétrons, veja que há uma ponte de hidrogênio entre os átomos de boro. A ligação da ponte é do tipo três centros dois elétrons (3c,2e). Ângulo externo -B- = Ângulo Interno -B- = 96.5 B Distância B-B = 171 pm B--B (B-) = 123 pm -B = 119 pm 16

elétrons, ou seja, uma ligação em ponte de

Não há elétrons suficiente para 2e- spread

17 sp 3 B B B B A ligação existente no diborando é do tipo de três centros com dois elétrons, ou seja, uma ligação em ponte de hidrogênio. Não há elétrons suficiente para 2e- spread over 3 orbitals montar a estrutura de Lewis adequadamente, logo a explicação é dada pela teoria do orbital molecular visto que há sobreposição de múltiplos orbitais atômicos. 17

18 Propriedades BF 3 BCl 3 BBr 3 BI 3 Ponto de fusão ( C) Ponto de ebulição ( C) Comprimento de ligação (pm) Δ f G (KJ/mol) Todos os compostos são voláteis. B(N 2 ) 3 B(O) 3 B(OR) 3 Acidez de Lewis: BF 3 < BCl 3 < BBr 3 < BI 3 RN 2 2 O RO BX 3 PR 3 SR 2 NR 3 X 3 BPR 3 X 3 BNR 3 X 3 BSR 2 18

19 Acidez de Lewis: BF 3 < BCl 3 < BBr 3 < BI 3 F F B Unused p orbital F 19

Nitreto de Boro e Borazina O nitreto de boro é um bom isolante térmico e possui baixo coeficiente de expansão, assim é muito utilizado em cadinhos de porcelana para altas temperaturas.

20 Nitreto de Boro e Borazina O nitreto de boro é um bom isolante térmico e possui baixo coeficiente de expansão, assim é muito utilizado em cadinhos de porcelana para altas temperaturas. O nitreto de boro é aplicado na industria de cosméticos devido ao seu brilho perolizado em esmaltes de unha e batons, sendo acrescentado às maquiagens para esconder rugas devido sua capacidade refletora de luz. A estrutura do nitreto de boro se assemelha a do grafite em camadas, assim também apresenta propriedades semelhantes como lubrificante, mas com a vantagem de ser isolante elétrico. 20

21 Nitreto de boro Δ 2 B (s) + 2 N 3 (g) 2 BN (s) (g) 2017 Nitreto de Boro Estrutura Lamelar Borazon Estrutura dura Isolante elétrico e conduz o calor tão bem quanto os metais. 21

22 Dureza à abrasão (unidades arbritrárias) C diamante BN WC SiC B 4 C 10 5 Al 2 O Densidade de Entalpia de rede/(mj/cm 3 ) 22

23 23

24 2017 Borazina Análogo ao benzeno B N 3 B N B BCl 3 + N 4 Cl Benzeno: MM. = 78.1 g/mol PF = 6 C; PE = 80 C C C = 142 pm NaB 4 N B N Borazina: MM. = 80.5 g/mol PF = -57 C; PE = 55 C B N = 144 pm 24

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