Os Elementos Boro e Alumínio (Grupo 13 da Tabela Periódica)

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ – UNIOESTE 
CENTRO DE ENGENHARIAS E CIENCIAS EXATAS 
QUÍMICA BACHARELADO 
 
 
 
CAMILA PINHEIRO PINZ 
 
 
 
 
 
OS ELEMENTOS BORO E ALUMÍNIO (GRUPO 13 DA TABELA 
PERIODICA) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TOLEDO 
2022 
CAMILA PINHEIRO PINZ 
 
 
 
 
 
 
 
OS ELEMENTOS BORO E ALUMÍNIO (GRUPO 13 DA TABELA 
PERIODICA) 
 
 
 
Relatório apresentado ao professor 
Adonilson Freitas para obtenção de nota parcial 
na disciplina de Química Inorgânica I 
Experimental, no curso de Química Bacharelado 
 
 
 
 
 
 
TOLEDO 
2022 
 
Sumário 
 
INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 4 
OBJETIVOS ............................................................................................................... 6 
MATERIAIS ................................................................................................................ 6 
MÉTODOS ................................................................................................................. 7 
RESULTADOS ........................................................................................................... 9 
CONCLUSÃO ........................................................................................................... 13 
REFERENCIAS ........................................................................................................ 14 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
A tabela periódica é composta por vários elementos químicos conhecido em 
nosso planeta, eles são classificados em famílias e período, sabendo disso elementos 
com características semelhantes, são pertencentes de uma mesma família. 
A família 13ª é composta por um não metal, boro, e demais elementos 
metálicos, alumínio, gálio, índio e tálio. (A. G. COELHO) 
Estes elementos apresentam em sua camada mais externa três elétrons, onde 
utilizam eles para a formação de três ligações, característico de um estado de 
oxidação 3+. Os elementos dessa família com característica metálica são mais iônicos 
que o boro. 
Muito dos compostos formados por esses elementos são covalentes quando 
anidros, entretanto, o alumínio, o galio, o índio e o tálio formam íons quando estão em 
solução. (J. D. LEE). 
Diferente das famílias 1 e 2, os elementos da família 3 não possuem uma 
variação regular em questão de seus pontos de fusão, onde decrescem do alumínio 
para o índio, mas aumenta novamente quando chegamos ao tálio. Também, seus 
raios metálicos não aumentam regularmente de cima para baixo quando andamos no 
grupo, assim como sua eletropositividade, onde o gálio, índio e tálio diminuem sua 
tendencia de doar elétrons por conta do efeito de blindagem. 
 
O boro, único elemento não metal do grupo, é um elemento bastante raro, de 
difícil obtenção em seu estado puro. Usado bastante em reatores nucleares, com o 
objetivo de absorver os nêutrons diminuindo a velocidade de fissão nuclear. Também 
utilizado no processo de mumificação pelos egípcios. 
O bórax, composto contendo boro, é utilizado como um retardante de chama 
para tecidos e madeira. 
Seu nome é de origem árabe e persa, proveniente dos nomes buraq e burah. 
Classificado como elemento em 1824, por Jacob Berzelius, foi apenas obtido 
isoladamente em 1909 por Ezekiel Weintraub. 
 
Alumínio, o metal mais abundante na crosta terrestre, é um metal pouco mole, 
e pouco resistente puro. 
Como visto, forma ligações covalentes, entretanto, forma íons quando em 
solução, caracterizado pela quantidade de energia de hidratação liberada, que excede 
a energia de ionização. 
É um metal que não se encontra naturalmente em sua forma metálica pura, 
sendo apenas obtida em 1824 por Hans Cristian Oersted. 
Seu nome é derivado do latim alúmen, que significa alúmen. (PORTO 
EDITORA) 
Nesta prática, vamos analisar a propriedades dos elementos da família 13, mais 
especificamente com os elementos boro e alumínio. 
 
OBJETIVOS 
A prática tem como objetivos analisar os elementos do grupo 13 ou 3ª, e 
observar suas características e alterações conforme os experimentos aplicados sobre 
tais. 
 
MATERIAIS 
• Ácido Bórico P.A. – ACS (Marca: Synth); 
• Alaranjado de Metila (Fornecido pela Instituição); 
• Manitol P.A. – ACS (Marca: Nuclear); 
• Ácido Sulfúrico P.A. – ACS (Marca: Neon); 
• Álcool Metílico P.A. – ACS (Marca: Fmaia) 
• Cloreto de Bário (1,0 mol L-1) (Fornecido pela Instituição); 
• Cloreto de Alumínio (1,0 mol L-1) (Fornecido pela Instituição); 
• Hidróxido de Sódio (1,0 mol L-1) (Fornecido pela Instituição); 
• Cloreto de Alumínio P.A. (Marca: Synth); 
• Alume (sulfato de potássio e alumínio) P.A. – ACS (Marca: Merck); 
• Hidróxido de Amônio P.A. – ACS (Marca: Dinâmica); 
• Ácido Perclórico 70% P.A. (Marca: Fmaia) 
• Tubo de ensaio; 
• Água destilada; 
• Espátula; 
• Fósforo; 
• Béquer; 
• Pêra; 
• Pipeta graduada; 
• Pipeta de Pasteur; 
• Bico de Bunsen. 
 
 
MÉTODOS 
4.1 Ácido bórico, óxido de boro e boratos 
A) Foi aquecido um pouco de ácido bórico (sólido) num tubo de ensaio seco. 
B) Dissolvemos um pouco de ácido bórico em água destila e comprovamos o 
pH com um indicador ácido-base. 
Após, foi adicionado um pouco de manitol, e observado a variação do pH. 
 
4.2 Obtenção de éster metílico do ácido bórico B(OCH3)3 
Colocamos em um tubo de ensaio seco uma pequena quantidade de ácido 
bórico (H3BO3), 1 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado e 2 mL de metanol. 
Aquecemos o tubo de ensaio cuidadosamente, até a emissão de vapores. 
4.3 Hidróxido de alumínio e anfoterismo 
A) Adicionamos em um tubo de ensaio cloreto de alumínio (AlCl3) (1 molar), a 
uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) (1 molar), até observamos a formação de 
um precipitado. 
Depois adicionamos hidróxido de sódio em excesso, agitando até o precipitado 
se diluir. 
4.4 Cloreto de alumínio 
A) Aquecemos um pouco de cloreto de alumínio anidro em um tubo de ensaio. 
B) Dissolvemos um pouco de cloreto de alumínio em água destilada. 
4.5 Alume, um sal duplo: Kal(SO4)2.12H2O 
Dissolvemos alume sulfato de potássio e alumínio em água destilada. 
Colocamos a solução em 3 tubos de ensaio, identificando cada um, e separando os 
componentes: 
A) O cátion de potássio com ácido perclórico concentrado, foi adicionado ao tubo 
1 
B) O cátion de alumínio com hidróxido de amônio concentrado, foi adicionado ao 
tubo 2 
C) O ânion sulfato com uma solução de cloreto de bário em solução de 1 molar. 
 
 
RESULTADOS 
4.1 
 Quando armazenado, o ácido bórico (H3BO3) reage com a água presente na 
atmosfera, tendo átomos de água em sua composição. Antes do aquecimento, o sal 
tinha um aspecto cristalino de cor branca. 
Quando aquecido, ocorre o processo de desidratação do ácido, gerando um 
precipitado seco e branco, com aspecto de pó. 
Quando acrescentado água destila ao ácido, houve uma pequena dissolução, 
onde a solução ficou heterogênea, apresentando duas fases. Porém o H3BO3 tem 
tendencia de dissociação em água em temperaturas mais elevadas. Conforme o 
aumento temperatura da solução, maior a dissolução do ácido bórico. 
Quando adicionamos o indicador alaranjado de metila um indicado que em 
meio ácido apresenta coloração vermelha e em meio básico amarelada, houve a 
indicação de caráter ácido, com uma coloração alaranjada levemente avermelhada, 
visto pela equação (1) 
𝐻3𝐵𝑂3 + 2𝐻2𝑂 → [𝐵(𝑂𝐻)4]
− + 𝐻3𝑂
+ (𝐼). 
Quando adicionamos o manitol a solução com o indicador de pH, a coloração 
se tornou mais avermelhada, o que indicou que o manitol deixou o meio mais ácido. 
O manitol, na presença do complexo de boro formado com a reação com a 
água destilada, forma um ácido complexo como produto. 
 
 
4.2 
Quando adicionado o ácido sulfúrico ao ácido bórico, houve o aquecimento da 
solução, ou seja, uma reação exotérmica aconteceu. 
Ao adicionarmoso metanol, a solução aqueceu novamente e ocorreu a 
liberação de um gás, dado pela equação (2). O metanol reagiu com ácido bórico, 
acontecendo uma reação de esterificação, onde o ácido sulfúrico é responsável pela 
catalise da reação. 
𝐻3𝐵𝑂3 + 3𝐶𝐻3𝑂𝐻 → 𝐵(𝑂𝐶𝐻3)3 + 3𝐻2𝑂 (2) 
 
Quando aquecemos esse tubo com a chama do bico de Bunsen, a reação fez 
com que houvesse um desprendimento de gás, que, ao ser acesso um fosforo na boca 
do tubo, liberou uma chama de tom esverdeado, dado pela equação (3). Isso ocorre 
porque, o produto formado, borato de metila, reage com o oxigênio presente na 
atmosfera, emitindo a cor que enxergamos na chama (SOUSA) 
2𝐵(𝑂𝐶𝐻3)3 + 9𝑂2 → 2𝐻3𝐵𝑂3 + 6𝐶𝑂2 + 6𝐻2𝑂 (3) 
Ao final da reação, o precipitado da reação (1) havia se dissolvido todo, e a 
solução adquiriu um tom amarelado. 
 
4.3 
Nesta parte da prática, adicionamos 0,5 mL da solução de hidróxido de sódio 
(NaOH) na concentração de 1 mol/L junto com 1 mL da solução de cloreto de alumínio 
(AlCl3) na concentração de 1 mol/L. Pode notar que a reação formou um precipitado 
branco, dado pela equação (4). Este produto é o hidróxido de alumínio. 
3NaOH + AlCl3 → Al (OH)3 + 3NaCl (4) 
Após, adicionamos mais 5,5 mL de hidróxido de sódio, onde foi possível notar 
a solubilização do hidróxido de alumínio anteriormente formado. 
 Com isto, foi possível analisar o caráter anfótero do alumínio, que reage tanto 
com ácidos quando bases. 
A reação é dada pela equação (5). 
𝐴𝑙𝐶𝑙3 + 3𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 + 3𝑁𝑎𝐶𝑙 (5) 
 
 
4.4 
Neste momento da prática, pegamos uma pequena quantidade de cloreto de 
alumínio anidro (AlCl3), e transferimos para um tubo de ensaio, onde foi aquecido com 
a ajuda de um bico de Bunsen. 
Quando o aquecemos, o cloreto de alumínio anidro que era de um aspecto 
granulado e de coloração branca, foi para um pó branco, parecido com cinzas. 
Também, houve o desprendimento de gás, proveniente da água sendo 
evaporada do sal, já que ele estava hidratado (AlCl3 . 6H2O). 
Quando adicionamos água destilada ao sal aquecido, ele se diluiu 
parcialmente. 
 
 
4.5 
Nesta parte do experimento, dissolvemos uma pequena quantidade do alume 
[KAl(SO4)2 . 12 H2O], com 6 mL de água destilada. 
Esta solução foi divida em três tubos de ensaio diferentes, com 2 mL em cada, 
e foram enumerados. 
 
No tubo 1, adicionamos 1 mL de ácido perclórico (HClO4). Pudemos analisar 
que houve o aquecimento da solução. Entretanto, não houve a formação de perclorato 
de potássio, que era o esperado. 
Isso pode se dar ao fato de que o reagente utilizado era muito velho, e foi aberto 
muitas vezes, perdendo suas propriedades como ácido. A reação que deveria ter 
ocorrido é dada pela equação (6). 
𝐾𝐴𝑙(𝑆𝑂4)2 + 4𝐻𝐶𝑙𝑂4 → 𝐴𝑙(𝐶𝑙𝑂4)3 + 𝐾𝐶𝑙𝑂4 + 2𝐻2𝑆𝑂4 (6) 
 
No tubo 2, adicionamos 1 mL de hidróxido de amônio concentrado (NH4OH). 
Não houve nenhum tipo de reação, entretanto, o esperado era que houvesse a 
formação de um precipitado branco, o hidróxido de alumínio, indicando a presença do 
cátion alumínio, dado pela equação (7). Isso pode se dar ao fato do caso anterior, 
onde o reagente era muito antigo, perdendo suas propriedades. 
𝐾𝐴𝑙(𝑆𝑂4)2 + 4𝑁𝐻4𝑂𝐻 → 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 + 2(𝑁𝐻4)2𝑆𝑂4 + 𝐾𝑂𝐻 (7) 
 
No tubo 3, adicionamos 1 mL de cloreto de bário (BaCl2) na concentração de 1 
mol/L. Houve a formação de um precipitado branco, o sulfato de bário, dado pela 
equação (8). A formação desse produto indicou a presença do ânion sulfato. 
𝐾𝐴𝑙(𝑆𝑂4)2 + 2𝐵𝑎𝐶𝑙2 → 2𝐵𝑎𝑆𝑂4 + 𝐾𝐴𝑙𝐶𝑙4 (8) 
 
 
CONCLUSÃO 
Com os experimentos realizados, pudemos analisar as propriedades da família 
13 da tabela periódica, analisando compostos de boro e alumínio. 
Foi possível perceber que, mesmo pertencendo a mesma família, ambos os 
elementos possuem propriedades químicas diferentes. 
As etapas foram realizadas com sucesso, e tiveram resultados satisfatórios, 
tirando os casos em que os reagentes do laboratório estavam muito antigos. 
 
REFERENCIAS 
ATKINS, P. W.; SHRIVER, D. F. Química Inorgânica. 3 ed. Porto Alegre: 
Bookman Companhia Editora, 2003. 
COELHO, Augusto Leite. Química Inorgânica Descritiva. 2. ed. Fortaleza: 
Eduece, 2015. 
LEE, John David. Química Inorgânica não tão concisa. 1. ed. São Paulo: 
Edgard Blucher, 2003. 
Grupo 13 – Boro e Alumínio. Laboratório de Química dos Elementos, 2017. 
Universidade de Juiz de Fora (UFJF). Disponível em: 
<https://www.ufjf.br/quimica/files/2015/10/LABORAT%C3%93RIO-DE-
QU%C3%8DMICA-DOS-ELEMENTOS-QUI081-2017-GRUPO-13.pdf>. Acesso em: 
20 de dez. de 2021. 
Porto: Porto Editora. [consult. 2021-12-20 14:47:32]. Disponível 
em https://www.infopedia.pt/$aluminio 
SOUSA, Ágatha C. L. de. Proposta De Experimentos Para A Disciplina De 
Fundamentos De Química Inorgânica Do Curso De Licenciatura Em Ciências 
Naturais. Orientadora: DR ª. Poliana Maia Dutra. 2016. TCC (Graduação) – Curso 
de Licenciatura em Ciências Naturais, Universidade de Brasília (UnB), Planaltina, 
2016. 
 
 
https://www.ufjf.br/quimica/files/2015/10/LABORAT%C3%93RIO-DE-QU%C3%8DMICA-DOS-ELEMENTOS-QUI081-2017-GRUPO-13.pdf
https://www.ufjf.br/quimica/files/2015/10/LABORAT%C3%93RIO-DE-QU%C3%8DMICA-DOS-ELEMENTOS-QUI081-2017-GRUPO-13.pdf
https://www.infopedia.pt/$aluminio