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Relatório Autor: David Barbosa Universidade Estadual da Paraíba Centro de Ciências e Tecnologia – CCT Campus Bodocongó – CEP:58109-970 Campina Grande – Paraíba (PB) (GRUPO 13 – Boro) david.barbosa@aluno.uepb.edu.br Experimento (5): GRUPO 13 – Boro (David Barbosa Da Silva) Departamento de Química, Universidade Estadual da Paraíba, Campus Bodocongó, 58109- 970,Campina Grande-PB Resumo Essa prática tem como objetivo, estudar algumas propriedades dos elementos do Grupo 13, principalmente do boro, para melhor compreensão de suas reações e aplicações observar algumas propriedades do bórax, determinar qualitativamente o boro através de teste de chama e observar o efeito da adição de etilenoglicol sobre a acidez de soluções de ácido bórico. O boro é um elemento químico com número atômico 5 e símbolo B na tabela periódica. Suas propriedades químicas e físicas são influenciadas pela sua posição na tabela periódica, sendo classificado como um metaloide. Ação do H2SO4 sob o H3BO3 foi realizada em uma cápsula de porcelana foram acrescentados alguns cristais de ácido bórico, 5 gotas de ácido sulfúrico e 5 mL de metanol, e em seguida foi inflamado formando uma chama verde, por efeito da formação do borato de etila B(OC2H5)3. O ácido bórico é um ácido fraco de Bronsted, o que o torna mais suscetível a transferência de elétrons, sendo o responsável pela coloração verde da chama, que traz como produto final água e borato de etila. Nesta reação o ácido sulfúrico serve como um catalisador para reação deslocando o equilíbrio da reação, assim, acelerando o processo. Palavras-Chave: Boro. Experimental. Propriedades. david.barbosa@aluno.uepb.edu.br Introdução O boro é um elemento químico com número atômico 5 e símbolo B na tabela periódica. Suas propriedades químicas e físicas são influenciadas pela sua posição na tabela periódica, sendo classificado como um metaloide. O boro é conhecido por formar compostos covalentes estáveis, como o ácido bórico (H3BO3) e o borato de sódio (Na2B4O7), que são amplamente utilizados em diversas aplicações industriais e comerciais. Além disso, o boro é um componente importante em ligas metálicas, como o aço, que aumentam sua resistência e durabilidade. O boro também é utilizado em reatores nucleares, na produção de materiais cerâmicos, em vidros especiais, na agricultura como fertilizante e no tratamento de algumas doenças ósseas, como a osteoporose. As propriedades químicas e físicas do boro tornam esse elemento extremamente útil em diversas aplicações industriais, comerciais e científicas. No bloco p é uma região muito rica da tabela periódica; seus membros mostram uma variação de propriedades muito maior que aqueles do bloco s e d. Os elementos do Grupo 13, boro, alumínio, gálio, índio e tálio, têm diferentes e interessantes propriedades químicas e físicas. O primeiro membro do grupo, o boro, é essencialmente não-metálico, enquanto as propriedades dos membros mais pesados do grupo são claramente metálicas, isso porque há uma variação da predominância de ligação covalente e iônica devido ao aumento do raio atômico e a respectiva diminuição da energia de ionização ao descermos no grupo. Muitos dos compostos formados por esses elementos são deficientes de elétrons e se comportam como ácidos de Lewis. Essa deficiência se origina da configuração eletrônica ns2np1e tem influência vital nas estruturas e nas reações dos compostos dos elementos. O boro ocorre na natureza como bórax, e como quernita, dos quais se obtém o elemento impuro, sendo o boro puro produzido pela redução do vapor de BBrO3com HO2. Já o alumínio constitui até 8% em massa das rochas da crosta terrestre, sendo considerado o elemento metálico mais abundante. Ele ocorre em vários minerais aluminossilicatos e argilas, mas o mineral comercialmente mais importante é a bauxita. Já o gálio e o índio, são obtidos através da eletrólise de seus óxidos, que geralmente são subprodutos da fabricação de alumínio, chumbo e zinco. O tálio, pouco abundante, é obtido das poeiras de chaminés, que são dissolvidas e precipitadas como cloreto de tálio(I). david.barbosa@aluno.uepb.edu.br Procedimento Experimental Tabela 1 : Materiais e Reagentes. Materiais Reagentes Tubos de ensaio Ácido bórico Espátula Etanol Vidro de relógio Solução de H2SO4 1M Pipetas Etilenoglicol Estantes para tubos de ensaio HCl diluído (4M) Capilar de vidro Solução (A): Solução de Cobalto Bastão de vidro Solução (B): Solução de Cobre Papel indicador Solução (C): Solução de Ferro Papel de filtro (faixa branca) Solução (D): Solução de Níquel Cadinho de porcelana Bico de gás ou vela Fonte: elaborado pelo autor, 2023. Parte(I) Inicialmente colocamos 5 mL da solução de ácido bórico (2,6 g /100 mL) em um tubo de ensaio e medimos pela primeira vez o pH com um potenciômetro. Em seguida adicionamos ao mesmo tubo de ensaio, 1 mL de etilenoglicol, agitamos o tubo de ensaio e medimos o pH novamente. Parte(II) Utilizamos nessa etapa uma alça de Ni/Cr aquecemos ela em um bico de Bunsen ou em uma vela até ficar rubra. Após ela ficar rubra adicionamos uma pequena porção de Bórax sólido sobre a alça de Ni/Cr aquecida e levamos novamente a chama até a formação de uma pérola clara com aspecto vítreo. Depois da formação da pérola a umedecemos a com gotas de uma solução diluída de metais de transição denominada A, e em seguida aqueceu-se novamente a pérola até que a mesma fique transparente. Na sequência quebramos a pérola formada aqueceu-se novamente a alça de Ni/Cr, em seguida sobre a alça colocou-se uma pequena porção de Boráx e aqueceu-se e umedeceu-se a pérola com gotas de uma solução diluída de metais de transição denominada B e aqueceu-se david.barbosa@aluno.uepb.edu.br novamente para que a pérola ficasse transparente. Após quebrar a pérola formada aqueceu-se a alça de Ni/Cr, e em seguida sobre a mesma colocou-se uma pequena porção de Boráx e aqueceu-se e umedeceu-se a pérola com gotas de uma solução diluída comentada anteriormente denominada C e aqueceu-se novamente para que a pérola ficasse transparente. Após quebrar a pérola formada aqueceu-se a alça de Ni/Cr, e em seguida sobre a mesma colocou-se uma pequena porção de Boráx e aqueceu-se e umedeceu-se a pérola com gotas de uma solução diluída comentada anteriormente denominada D e aqueceu-se novamente para que a pérola ficasse transparente. Parte(III) – Ação do H2SO4 sob o H3BO3 Utilizando uma cápsula de porcelana adicionamos uma ponta de espátula de ácido bórico, em seguida 5 gotas de ácido sulfúrico concentrado (H2SO4), misturamos bem com um bastão de vidro e logo em seguida foi adicionado 5 mL de etanol (CH3CH2OH), levamos a capela e utilizamos um fósforo para fazer a ignição da solução. Resultados e Discussões A dissociação do ácido bórico depende do pH. Em pH acima de 9,24 o ânion [B(OH)4] - é predominante, enquanto em pH abaixo de 9,24 predominam as espécies não iônicas. A partir da pérola de bórax pode identificar alguns metais de transição. Quando o bórax sólido foi aquecido na chama do bico de Bunsen em uma alça de Ni/Cr como se pode observar que houve a formação de uma pérola de metaborato de aspecto vítreo, e estas pérolas de metaborato de muitos metais de transição apresentam cores características. As cores decorrem das transições eletrônicas de orbitais “d” As amostras A B C e D apresentaram os seguintes resultados: Tabela 2 : Cor da chama. Amostra Cor da chama Amostra A: Solução de Cobalto Amostra B: Solução de Cobre Amostra C: Solução de Ferro Amostra D: Solução de Níquel Chama azul quando quente e quando fria Verde quando quente Marrom avermelhado quando fria e amarelo quando quente Laranjado quando quente Fonte: elaborado pelo autor, 2023. david.barbosa@aluno.uepb.edu.brQuando a solução de ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) foi adicionada ao ácido bórico obteve-se um composto volátil na sequência a reação foi aquecida com o etanol conforme a reação: B(OH)3(s) +3CH3CH2OH(l)→ B(OCH3)3(aq) + 3H2O(g) david.barbosa@aluno.uepb.edu.br O H2SO4 concentrado removeu a água formada. O borato de etila é volátil e conferiu uma coloração à chama após a ignição com o etanol na cápsula de porcelana. A chama adquiriu uma coloração verde característica, devido à transição de níveis de energia. Assim, quando o elétron transita entre os níveis, emite uma cor verde, típica dos orbitais “d”. Conclusão Conclui-se que esses são os resultados obtidos, pode-se concluir que os elementos do grupo 13, especificamente o alumínio possui alta reatividade, porém, a formação de uma película de Al2O3dificulta sua reação com o ar, água e outros solventes e que através da remoção dessa camada de óxido, as reações se processam de forma mais rápida. Esse mesmo elemento,possui caráter anfótero, ou seja, reage como um ácido (propriedade mais fraca) quando em contato com uma base e como uma base quando em contato com um ácido. A tira de tecido tratada com alúmen de potássio apresentou maior fixação do corante, confirmando sua vida propriedade adsorvente. As reações do ácido bórico com gricerol e etilenoglicerol mostraram as propriedades dos cis-diol em reagir com as substâncias de boro alterando o pH do meio reacional. Referências LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. 5. ed. São Paulo: Blucher, 1999. www.laboratoriodequimica-Qui081 SHRIVER, D.F.; ATKINS, P.W Química Inorgânica 4 ed. Porto Alegre, Bookman, 2008. david.barbosa@aluno.uepb.edu.br
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