Prática 2- Preparação do ácido bórico e determinação de seu ponto de fusão (1)

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Universidade Estadual de Maringá
Centro de Ciências Exatas
Departamento de Química
Química Experimental - 207/01
Prática 2: Preparação do ácido bórico e determinação de seu ponto de fusão.
ACADÊMICOS: RA:
Lorana Bazalia dos Santos 119781
Nathália Cristina Lopes 119782
PROFESSORA:
Thelma Sley Pacheco Cellet
Maringá, 09 de agosto de 2022.
INTRODUÇÃO
Como já é de conhecimento geral, a tabela periódica é composta por 18 famílias, onde cada família compartilha características em comum entre seus elementos. A família do Boro, ou família IIIA, é composta por B, Al, Ga, In e Tl (Boro, Alumínio, Gálio, Índio e Tálio), sendo o Boro o único elemento não metal da família [1] e encontrado na crosta terrestre como bórax (). Estes apresentam configurações do tipo ns² np¹ e formam compostos trivalentes de geometria trigonal plana em função da hibridação sp² . Como nestes compostos, existe um orbital p vazio, eles se comportam como ácidos de Lewis. Neste relatório, abordar-se-á propriedades mais especificamente do boro (B). 
	Por possuir caráter não metálico, o boro faz ligação covalente com outros elementos, ou seja, tipo de ligação que ocorre o compartilhamento de elétrons. Pela teoria do octeto, o boro poderia realizar somente uma ligação covalente, pois ele possui somente um orbital atômico incompleto. No entanto, experimentalmente, é notado que esse elemento forma compostos em que ele realiza mais de uma ligação. Um exemplo é o trifluoreto de boro (, o boro realiza três ligações covalentes com o flúor, compartilhando três pares de elétrons e ficando com seis elétrons na sua última camada, ou seja, uma exceção à regra do octeto [2].
 Figura 1: Estrutura de Lewis do trifluoreto de boro [2].
	Existem também os boranos, compostos formados por B e H, que são muito reativos. Estes são obtidos por hidrólise de boreto de magnésio com ácido clorídrico diluído. Nas estruturas dos boranos, não existem elétrons suficientes para permitir a formação de ligação covalente, surge assim, o problema da deficiência eletrônica. Tal tipo de ligação é deficiente em elétrons de tal maneira que só um par de elétrons se encontra localizado em três átomos, de onde surgiu o termo tricentrado, isto é, ligação de três centros [3].
Figura 2: Estrutura de uma ligação três centros. [4]
Devido sua alta reatividade, o boro não é encontrado livre na natureza, mas sim em minérios como: colemanite, ulexita e kernite,ou bórax. Já o ácido bórico tem propriedades antissépticas, fungicida e antiviral e por estas razões é utilizado como clarificador da água no tratamento de água em piscinas.
OBJETIVOS
· Determinar o que difere o boro dos demais elementos do grupo.
· Escrever as fórmulas de Lewis para compostos de boro.
· Preparar o ácido bórico e determinar seu ponto de fusão.
PARTE EXPERIMENTAL
MATERIAIS, REAGENTES E EQUIPAMENTOS:
· Bórax;
· Béquer;
· Água destilada;
· Bico de Bunsen;
· Ácido Clorídrico;
· Gelo;
· Recipiente de isopor;
· Funil de Buchner;
· Papel filtro;
· Vidro relógio;
· Bastão de vidro.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
Transferiu-se cerca de 3,70 g de bórax anidro, com uma precisão de 0,01 g, para um béquer e foram adicionados 20 mL de água destilada.
Aqueceu-se a solução sobre uma chama fraca até todo bórax ser dissolvido. Logo após, foi filtrada através de filtração comum.
Figura 3: solução em aquecimento. Fonte: os próprios autores.
Figura 4: filtração comum da solução. Fonte: os próprios autores.
O filtrado foi aquecido entre 80 a 90°C e adicionado a uma solução de HCl 1:1 (mistura de 6 mL de HCl concentrado com 6 mL de água destilada).
Figura 5: formação do precipitado. Fonte: os próprios autores.
Esfriou-se a solução obtida à temperatura ambiente e em seguida colocou-a num banho de gelo.
Figura 6: solução no banho de gelo. Fonte: os próprios autores.
Foram filtrados os cristais formados em funil de Buchner utilizando um papel de filtro de massa previamente determinada.
Figura 7: filtração dos cristais formados. Fonte: os próprios autores.
Espalhou-se os cristais com um bastão de vidro e deixou-os secando ao ar por alguns minutos. Em seguida, foi determinada a massa de papel filtro contendo os cristais de ácido bórico e calculado o rendimento, a partir da reação:
Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O → 4H3BO3 + 2NaCl
RESULTADOS E DISCUSSÕES
	Primeiramente, tentou-se solubilizar o bórax com água em temperatura ambiente. Percebeu-se que a solubilização não ocorreu – pois o bórax é insolúvel em água na temperatura ambiente - e formou-se uma solução heterogênea e branca. Aqueceu-se a solução com um bico de Bunsen até que todo o bórax se solubilizasse na água, formando uma solução homogênea e incolor.
	Em seguida, retirou-se o béquer do aquecimento e adicionou-se uma solução de HCl 1:1, deixou-se esfriar à temperatura ambiente e depois colocou-a num banho de gelo. Utiliza-se o banho de gelo durante a experiência para acelerar a formação dos cristais de acido bórico, pois a solubilidade do ácido bórico em água aumenta com a elevação da temperatura, e diminui com o decréscimo da mesma, por isto ao resfriarmos a solução favorecemos a formação dos cristais de acido bórico. 
Tabela 1: Solubilidade do ácido bórico.
	Solubilidade do ácido bórico (
	20°C
	4,7g/100ml
	100°C
	27,5g/100ml
Fonte: Smallwood, 2001 [5].
	Como havia um sólido e um líquido, separou-os por meio da filtração à vácuo, e deixou-se o sólido retido no filtro secar ao ar.
Dados:
Massa molar de 
Massa molar de 
Para obtenção do ácido bórico, tem-se a seguinte reação estequiométrica:
Como foi pesado de , seguindo a estequiometria da reação, tem-se:
	Após o experimento ter sido feito e filtrado, deixou-se os cristais secando ao ar por 6 dias e pesou-se de novo, obtendo o valor de:
Com base nos cálculos, espera-se que a massa de obtida após o processo de filtração seja de 4,55g. Para isso, tem-se:
	Realizando o cálculo do rendimento da reação:
CONCLUSÃO
	Portanto, pode-se observar que houve um acidente no laboratório, o que impediu que fosse calculado o rendimento real do experimento. Mas, seguindo a lógica da prática, a porcentagem que seria resultante do rendimento representa o quão puro o ácido estava antes do processo, mostra a porcentagem de impurezas presentes.
REFERÊNCIAS 
[1] LOPES DIAS, D. Família do Boro. Manual da Química. Disponível em <https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/familia-boro.htm>. Acesso em: 08 de Agosto de 2022.
[2] DE LANA, C. R. Geometria molecular- Distribuição espacial dos átomos de uma molécula. UOL Educação Disponível em: < https://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/geometria-molecular-distribuicao-espacial-dos-atomos-em-uma-molecula.htm >. Acesso em: 08 de Agosto de 2022.
[3] LANDRUM, Gregory A ; Goldberg, Norman; Hoffmann, Roald (01/01/1997). "Ligação nos trihalides ( X-3), trihaletos mistos ( X2Y-) e bihaletos de hidrogênio ( X2H). The connection between hypervalent, electron-rich three-center, dor-aceptor and forte hidrogênio bonding ". Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions .
[4] Disponível em < https://pt.frwiki.wiki/wiki/Liaison_%C3%A0_trois_centres_et_deux_%C3%A9lectrons>. Acesso em: 08 de Agosto de 2022.
[5] Smallwood, 2001. Disponível em < https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/14605/14605_4.PDF>. Acesso em: 08 de Agosto de 2022.