Aula_12-Grupo_13-Boro-QIB

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UnB/IQ
Curso 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; íon
3+ não se forma devido a alta E.I.
◼ Estado de oxidação preponderante: (+III)
◼ Elementos mais pesados (Ga, In e Tl) mostram
também o estado de oxidação (+I)
1. Grupo IIIA: Aspectos gerais
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◼ Al, Ga, In e Tl são metais
◼ Íons metálicos hidratados sofrem
hidrólise:
◼ [(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 mostrando
dois 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 e
H2SO4
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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 triângulos
de BO3. Esta rede
trigonal (similar ao
quartzo) pode se
transformar na forma
Beta () sob pressão de
9,5 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 camadas
contendo 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 bórico
mais forte.
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Estrutura do [B3O3(OH)4]
-
B → rosa
O → vermelho
H → 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