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UnB/IQCurso de graduação
Química Inorgânica Básica
Professores: José A. Dias e Sílvia C. L. Dias
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Química do Boro
◼ 1. Grupo 13 (IIIA): Aspectos gerais
◼ 2. Ocorrência e Preparação
◼ 3. Química do Boro
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◼ Configuração eletrônica: ns2np1.
◼ Boro tem propriedades particulares: não metal,forma ligações covalentes predominantemente; íon3+ não se forma devido a alta E.I.
◼ Estado de oxidação preponderante: (+III)
◼ Elementos mais pesados (Ga, In e Tl) mostramtambém o estado de oxidação (+I)
1. Grupo IIIA: Aspectos gerais
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◼ Al, Ga, In e Tl são metais
◼ Íons metálicos hidratados sofremhidrólise:
◼ [(H2O)5M-OH2]n+ [(H2O)5M-OH](n-1)+ + H+
◼ M = Al, Ga, In, Tl
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2. Ocorrência e Preparação
◼ Boro
◼ Abundância: 3 ppm.
◼ Minerais:
◼ Na2B4O7.10H2O = Na2[B4O5(OH)4].8H2O (bórax)
◼ Na2B4O7.2H2O (kernita)
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Estrutura do ânion borato [B4O5(OH)4]2- no Bórax mostrandodois B tetraédricos e dois trigonais.
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◼ Preparação
◼ (1) B2O3 + 3Mg → 2B + 3MgO (95 a 98 % de pureza)
◼ (2) 2BI3 → 2B + 3I2 (800-1000 °C)
◼ Boro cristalino: sólido preto B12 (icosaedro)
◼ Boro amorfo: sólido marrom
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Visão do Icosaedro de B12. O icosaedro individual é unido por Ligações (3c-2é).
Icosaedro = 12 vértices e 20 faces
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◼ 3. Química do Boro
◼ 4 B + 3 O2 → 2 B2O3 (400-700 °C)
◼ 2 B + N2 → 2 (BN)x (1200 °C)
◼ 2 B + 3 X2 → 2 BX3 (X = F, Cl, Br e I)
◼ Não reage com H2
◼ Não reage com água
◼ B não reage com ácidos, exceto HNO3 eH2SO4
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Compostos oxigenados: Boratos
◼ B(OH)3 → HBO2 → B2O3
◼ Usado na fabricação de vidro Pyrex(76% SiO2 e 13% B2O3)
100 °C fusão
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Estrutura do -B2O3 (trióxido de diboro)
A estrutura do (-B2O3)é composta de triângulosde BO3. Esta redetrigonal (similar aoquartzo) pode setransformar na formaBeta () sob pressão de9,5 GPa.
◼ Ácido bórico é fraco:
B(OH)3 + H2O B(OH)4- + H+ (pKa = 9,2)
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Estrutura de uma camada do ácido bórico.Um bom exemplo de Ligação Hidrogênio em estado sólido.
As unidades B(OH)3 são ligados pelo Hidrogênio em camadascontendo anéis de seis membros.
Cada camada é separada de 318 pm.
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B2O3H3BO3
Estruturas cristalinas do ácido bórico e do óxido de boro
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◼ Em solução básica ou neutra concentrada:
◼ 3B(OH)3 [B3O3(OH)4]- + 2H2O + H+ (pKa = 6,8)
◼ Adição de compostos polihidroxilados (ex.glicerol, manitol, etc.) torna o ácido bóricomais forte.
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Estrutura do [B3O3(OH)4]-
B → rosaO → vermelhoH → branco
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Boranos: análogos dos alcanos
◼ Formam hidretos moleculares
◼ Ex. B2H6; B4H10; B9H15; B10H14
◼ São muito reativos
◼ A estrutura dos boranos é deficiente de elétrons
Obtenção do diborano
Industrial:
8 BF3 + 6 LiH → B2H6 + 6 LiBF4
Laboratório (30-40% de rendimento):
4BCl3 + 3LiAlH4 → 2B2H6 + 3LiAlCl4
4BF3 + 3NaBH4 → 2B2H6 + 3NaBF4
Outros (borohidreto com H3PO4 ou H2SO4):
2BH4- + 2H+ → 2H2 + B2H6 (g)
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Estrutura do B2H6
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Estrutura do B2H6
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Modelo da Ligação Química no B2H6