Relatório 6 - Boro e Aluminio - revisão literária

Relatório 6 - Boro e Aluminio - revisão literária

Boro e Alumínio

Introdução

O grupo 13 da Tabela Periódica é o primeiro grupo do bloco p. Seus elementos possuem configuração eletrônica ns2np1 e, consequentemente, seu maior numero de oxidação é +3. O boro e o alumínio são os dois primeiros elementos desse grupo.

O boro é um semimetal, e forma sempre ligações covalentes, em número de três e com ângulos de 120º, utilizando-se de hibridação sp2. Também não apresenta tendência de formar compostos monovalentes. Todos os compostos da forma BX3, recebem um par de elétrons, formando uma ligação coordenada, já que são deficientes em elétrons. Os outros elementos Al, Ga, In e Tl formam todos compostos trivalentes. Estes elementos são mais metálicos e mais iônicos que o boro. Boa parte de seus compostos é covalente quando anidros, mas formam íons em solução. O boro é um elemento relativamente raro, ma sé bastante conhecido e estudado, ocorrendo como depósitos concentrados de kernita (Na2B4O7. H2O) e bórax (Na2B4O7. 10H2O).

O alumínio é o terceiro elemento mais abundante da crosta terrestre e tem grande importância econômica. O principal minério do alumínio é a bauxita, mas tratando-se de um nome genérico para diversos minerais. O gálio é duas vezes mais abundante que o boro, mas o índio e o tálio são bem menos abundantes.

Boro

Definição:

O Boro é um elemento químico cujo símbolo é B, possui número atômico 5 e massa atômica 11 u, pertence à classe de semimetais. Este elemento é encontrado em abundância no mineral bórax (borato de sódio decaidratado).

Propriedades físicas e químicas do Boro:

- O Boro possui algumas características óticas que lhe permitem transmitir raios infravermelhos;

- É considerado um semicondutor porque é mal condutor de eletricidade na temperatura ambiente e bom condutor em altas temperaturas.

- Estado físico: sólido

- Estrutura cristalina: romboédrica

- Cor e aparência: sólido acastanhado

- Ponto de fusão: 2076 ºC

- Ponto de ebulição: 3927 ºC

- Densidade: 2.46 g/cm3

- Configuração eletrônica: [He]2s22p1

Aplicações do Boro:

- Boro pode ser usado em artefatos pirotécnicos porque possui a propriedade de reproduzir a cor verde, e também como combustível para a ignição de foguetes.

- O composto de boro de maior importância econômica é o bórax (Na2B4O7), empregado em grandes quantidades para a fabricação de fibras de vidro.

- O ácido bórico (H3BO3) é muito fraco e antigamente era empregado na medicina como anti-séptico e na conservação de alimentos. Essa pratica, todavia, é hoje proibida ou contra-indicada por causa das propriedades tóxicas do ácido. É utilizado também na fabricação de vidros e, particularmente, nos esmaltes para cobertura de chapas metálicas e para obtenção de resistência ao calor.

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

Obtenção do Boro:

Dada a sua reatividade, é muito difícil obter boro num estado de elevada pureza. Apesar de o boro ter sido descoberto no início do século XIX somente no século XX foi possível preparar amostras com pureza acima de 99 %.

A produção de boro elementar não é particularmente importante para a maior parte das suas aplicações, em que é utilizado na forma de compostos de boro, embora seja importante para a combinação deste elemento com metais para a formação dos boretos metálicos.

Existem vários métodos de preparação de boro elementar:

  • Reação de óxido de boro com um redutor, sendo geralmente preferido o magnésio, embora a reação seja possível com sódio e potássio (método usado quando da sua descoberta), por exemplo.

  • Redução eletrolítica de boratos ou fluoroboratos fundidos.

  • Redução de halogenetos (particularmente o brometo de boro) com hidrogênio. Este método foi introduzido em 1922 e permite a obtenção de boro de muito elevada pureza.

  • Decomposição térmica de hidretos ou halogenetos de boro.

Compostos:

O boro tem uma reatividade única, apresentando uma química variada. O seu pequeno tamanho, elevada energia de ionização e o fato de ter uma eletronegatividade semelhante à do carbono e do hidrogênio origina uma química muito variada com formação de ligações covalentes.

Existe um número extraordinariamente elevado de compostos de boro que se podem incluir em cinco grandes grupos:

  • boretos metálicos (compostos de boro com metais)

  • borohidretos (boro e hidrogênio) incluindo os seus derivados

  • halogenetos de boro (boro e halogéneos) incluindo adutos e derivados

  • compostos com oxigênio, incluindo boratos e borosilicatos

Alumínio

Definição:

O alumínio é um metal de símbolo Al, branco brilhante, leve, dúctil, maleável, que o ar altera muito pouco e que apresenta uma estrutura cristalina cúbica de face centrada, característica de todos os elementos metálicos.

Propriedades físicas e químicas do Alumínio:

-O alumínio possui altos índices de condutividade elétrica, e não se altera em contato com o ar ou em presença de água, graças a uma fina “capa” de óxido que o protege de ataques do meio ambiente.

- Apresenta, entretanto, elevada reatividade quando em contato com outros elementos: em presença de oxigênio, sofre reação de combustão, liberando grande quantidade de calor, e ao combinar-se com halogênios (cloro, flúor, bromo e iodo) ou com o enxofre, produz imediatamente os respectivos haletos e sulfetos de alumínio.

-Número atômico: 13

-Peso atômico: 26,9 u

-Ponto de fusão: 660º C

-Ponto de ebulição: 2.467º C

-Densidade: 2,7 g/cm3

-Configuração eletrônica: [Ne] 3s2 3p1

Aplicações do Alumínio:

O alumínio pode ser empregado na fabricação do arame, tanto usando o metal puro ou ligas. Com o alumínio são fabricados cabos de transmissão de eletricidade, através de processos de trefilação. Por medida de segurança esses fios são freqüentemente recobertos por uma capa isolante flexível, geralmente de borracha. Também é usado, devido a sua grande condutibilidade térmica e elétrica e condutores para eletrotécnica, condensadores e refletores.

As ligas de alumínio apresentam propriedades importantes, principalmente no que diz respeito a sua facilidade de manipulação e deformação plástica. Como conseqüência, são amplamente empregadas na fabricação de parafusos, peneiras pinos, dobradiças, etc. Essas características delimitam outro dos grandes campos de aplicação do alumínio e suas ligas, o dos materiais de construção. Assim é comum a utilização desse metal no revestimento de fachadas e na fabricação de janelas. O alumínio é também empregado por sua resistência ao ar e a certas corrosões freqüentes em folhas e placas, embalagens dos mais diversos tipos, certas coberturas.

Obtenção do Alumínio:

O processo ordinário de obtenção do alumínio ocorre em duas etapas: a obtenção da alumina pelo processo Bayer e, posteriormente, a eletrólise do óxido para obter o alumínio. A elevada reatividade do alumínio impede extraí-lo da alumina mediante a redução, sendo necessário obtê-lo através da eletrólise do óxido, o que exige este composto no estado líquido. A alumina possui um ponto de fusão extremamente alto (2000 °C) tornando inviável de forma econômica a extração do metal. Porém, a adição de um fundente, no caso a criolita, permite que a eletrólise ocorra a uma temperatura menor, de aproximadamente 1000 ºC. Atualmente, a criolita está sendo substituída pela ciolita, um fluoreto artificial de alumínio, sódio e cálcio.

Compostos:

Alúmen de potássioé o sulfato duplo de alumínio e potássio. Sua fórmula é KAl(SO4)2. É comumente encontrado em sua forma dodecahidratada, como KAl(SO4)2·12(H2O). Apresenta-se também com vinte e quatro moléculas de água de hidratação, KAl(SO4)2·24(H2O).

O óxido de alumínio (Al2O3) é um composto químico de alumínio e oxigênio. Também é conhecido como alumina, um nome usado frequentemente pelas comunidades mineiras, de cerâmica e da ciência dos materiais.

O aluminato de sódio é um composto químico inorgânico de grande importância industrial. Ele constitui uma fonte de hidróxido de alumínio utilizado em um grande número de aplicações técnicas. Na forma anidra, é um sólido cristalino branco, óxido misto de sódio e de alumínio, de fórmula química NaAlO2, Na2O·Al2O3 ou Na2Al2O4.

Bibliografia

1. Atkins, Peter; Jones, Loretta. Princípios de Química, Questionando a Vida Moderna. 3a ed. São Paulo. Editora Bookman, 2007.

2. http://www.scribd.com/doc/21348154/Quimica-Inorganica-03-BORO-ALUMINIO-E-SEUS-COMPOSTOS (visitado em 02/10/2010)

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