Relatório 3

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
	
QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL
MANAUS - AM
 2015
	
	UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
OS ELEMENTOS BORO E ALUMINIO E SEUS COMPOSTOS
Ana Tayná Chaves Aguiar – 21350971
Nathália Lamenha Lopes – 21457037
MANAUS - AM
2015
Os Elementos Boro e Alumínio e seus Compostos
OBJETIVOS
Observar algumas propriedades do Bórax e do ácido bórico;
Verificar a ativação do alumínio por amalgamação;
Observar o comportamento do alumínio (III) hidratado;
Observar anfoterismo do hidróxido de alumínio.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
O grupo 13 é a primeira família da tabela periódica presente no bloco “p” o que faz que seus elementos possuam como configuração de valência ns2 np1. Os elementos que compõe esta família são o boro, alumínio, gálio, índio e tálio. Devido aos 3 elétrons da camada de valência, os elementos desta família tendem a fazer ligações de natureza covalente chegando a um nox de 3+. As ligações covalentes destes complexos também são favorecidas pelo tamanho dos átomos e pelo fato de que as 3 primeiras energias de ionização são demasiadamente altas, uma vez que, os elétrons estão bem próximos ao núcleo do átomo.
O boro é o único elemento da família 13 classificado com semi-metal comportando-se como um ácido de Lewis tendendo a receber elétrons e isso o torna bastante reativo com compostos de maior número atômico. Possui grande afinidade com os halogênios formando tri-haletos de boro. Ao reagir com alcoóis, o boro pode formar ésteres de boro. 
Visivelmente o boro pode ser identificado pela cor verde clara de sua chama no espectro de luz visível.
O alumínio é um metal de grande reatividade não se encontrando puro na natureza. Apesar dessa alta reatividade quando entra em contato com a água ou ar, não reage completamente, pois acaba criando uma camada passivadora de óxido de alumínio em sua superfície que o protege de posteriores ataques químicos. Após a formação desta camada “passiva”, o alumínio demora mais para reagir com outros compostos.
Através de certos métodos o alumínio pode ser passivado ou ativado. Ao tratar o Al com ácidos concentrados com propriedades oxidantes pode-se induzir a passividade, já por outro lado, se o Al for submetido ao processo de amalgamação ou lixado manualmente ele é ativado e não forma a camada passiva possibilitando reações completas.
O alumínio e seus compostos apresentam caráter anfótero, ou seja, reagem tanto com ácidos como com bases.
MATERIAIS E MÉTODOS
NATÁLIA
RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1: Compostos de Boro
No ítem A realizou-se a análise do pH, os resultados podemos observar na tabela a seguir:
	Tubos 
	pH
	1
	5
	2
	4
No primeiro tubo o pH manteve-se inalterado, contendo ele apenas água destilada (pH= 5). No tubo 2 ao adicionar orgânicos poliidroxilados como glicerina ao ácido bórico, este comportou-se como ácido monobásico forte (pH= 4). 
No item B, a mistura ao ser queimada apresentou uma chama de coloração verde. 
O ácido bórico é um acido de fraco de Lewis, solúvel em água, aceitando íons OH- e sendo por isso melhor representado como B(OH)3.
Nessa mistura o H2SO4 serve apenas como um catalisador para a reação, pois, ao se tratar o B(OH)3 com este ácido a solução fica mais volátil permitindo assim que esta se inflame mais facilmente além de auxiliar a formação de ésteres de boro resultantes de reações entre ácido bórico e alcoóis(neste caso foi utilizado o etanol). 
A presença de ésteres de boro na mistura é comprovada pela coloração verde da chama durante a queima, típica da excitação dos elétrons deste tipo de composto. O procedimento pode ser descrito por esta reação:
 B(OH)3 + CH3CH2OH B(OCH2CH3) + H2O
No último item de analise do Boro, C , observou-se o pH = 1.
4.2: Alumínio e seus Compostos
Parte 1.
Com água -> Quando as raspas foram mergulhadas na água ocorreu a seguinte reação: 
 2Al(s) + 3H2O(l) Al2O3(s) + 3H2(g)
Nesta parte observa-se o desprendimento de algumas bolhas correspondentes ao gás hidrogênio. Esta reação é muito rápida, pois apesar do Al ser reativo se exposto a H2O ou ar, quando ele entra em contato com o ar ou com a água ocorre a formação de Al2O3 sem que este se desprenda da superfície do alumínio formando assim, uma pequena camada desse óxido que impede que o restante do alumínio reaja.
Quando ocorre a formação desta camada diz-se que o alumínio está “passivo”, pois ele para de reagir.
Com HCl -> Durante a reação pode-se observar que houve desprendimento do gás hidrogênio, característico pela formação de bolhas. O alumínio (Al) reagiu com o ácido clorídrico (HCl) produzindo o cloreto de alumínio (AlCl3) liberando gás hidrogênio (H2) sendo assim uma reação de simples troca, conforme a reação:
2Al(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl3(aq) + 3H2(g)
Não houve formação de precipitado pelo fato do cloreto de alumínio ser um sal solúvel em diversos compostos.
Com NaOH -> Nesta reação pode-se observar a liberação de gás hidrogênio, característico pela formação de bolhas, comentada anteriormente. A reação apresentou uma coloração branca devido ao produto formado, aluminato de sódio. O alumínio (Al) reagiu com o hidróxido de sódio (NaOH) produzindo aluminato de sódio [2NaAl(OH)4] liberando gás hidrogênio (H2), conforme a reação:
2Al(s) + 2NaOH(aq) + 4H2O(l) → 2NaAl(OH)4 + 3H2(g)
Com HNO3 -> Introduziu-se em um tubo de ensaio, com 2-3ml de ácido nítrico concentrado, um pedaço de alumínio (previamente lixado). Deixou-se por 3-4min e observou-se se ocorre alguma variação.
Ao se adicionar ácido nítrico ao pedaço de alumínio lixado, percebeu-se que o líquido sobre a lâmina do metal, antes transparente, tornou-se cinza marrom claro. A equação a seguir descreve a reação ocorrida:
2Al(s) + HNO3 → Al2O3 + HN
Como se pode notar, houve a formação de nitrato de alumínio, uma camada de passivação.
Parte 2: Ativações do Alumínio por Amalgamação.
Após lixarmos e mergulharmos o pedaço de alumínio em uma solução de nitrato de mercúrio, limparmos posteriormente e logo em seguida mergulharmos novamente em um bécker com água, podemos observar o desprendimento de hidrogênio e o expormos em seguida ao ar, verificamos a oxidação da superfície do alumínio.
Esse fenômeno é explicado pela seguinte razão: ao mergulharmos o pedaço de alumínio em nitrato de mercúrio, o nitrato reage com a película de óxido de alumínio, removendo-a. 
Uma vez que o líquido é removido da superfície do metal, o alumínio reage instantaneamente com o oxigênio da água e do ar para formar Al2O3 e Al2O4, respectivamente, formando uma camada branca sobre o alumínio, ao entrar em contato com o ar, observando o aquecimento da fita, evidenciando a oxidação do alumínio pelo ar e a sua parcial combustão.
Parte 3: Comportamento do Alumínio (III) Hidratado.
Na parte A do experimento o pH observado foi igual a 4.
Na parte B do experimento, foi necessária a adição de gotas de NaOH 0,1 mol L-1 ao tubo de ensaio contendo sulfato de alumínio 0,1 mol L -1 para se observar a formação de um precipitado, de acordo com a equação:
Al2(SO4) 3 + 6NaOH → 2Al(OH) 3↓ + 3Na 2SO4
Em seguida, ao se adicionar hidróxido de sódio em excesso e agitar, notou-se o desaparecimento do precipitado.
O Al(OH)3, uma substância anfotérica, apesar de reagir principalmente como base, ele demonstra algum caráter ácido quando se dissolve em NaOH (base forte,se dissocia muito) e forma o íonAl(OH)4- ao reagir com mais uma hidroxila proveniente da base forte:
Al(OH) 3 + NaOH (em excesso) → Na +Al(OH)4-
Em outro tubo de ensaio, contendo sulfato de alumínio 0,1 mol L-1, ao adicionar gotas de hidróxido de amônio e agitar, observou-se a formação de precipitado:
Al2 (SO4) 3 + 6NH4OH → 2Al(OH) 3↓ + 3(NH4) 2SO4
Em seguida, mediantea adição de hidróxido de amônio (base fraca) em excesso, o precipitado não se dissolveu. O NH4OH, por ser uma base fraca, se dissocia pouco e devido a isso ela não consegue dissolver o Al(OH)3.
Parte 4: Caráter Anfótero do Hidróxido de Alumínio:
Em dois tubos de ensaio distintos, obteve-se hidróxido de alumínio através da reação entre 2ml das soluções 0,1N de cloreto de alumínio e gotas de NaOH 0,1N até formar um precipitado
A um dos tubos, aos poucos, adicionou-se solução de um ácido (HCl 6N), e ao outro, solução de um álcali (NaOH 6N). O hidróxido de alumínio apresenta comportamento anfótero, pois reage tanto com ácido quanto com base gerando sal.
Exemplos:
- Reação com ácido: 
- Reação com base: 
CONCLUSÃO
O boro possui características diferentes dos elementos do grupo IIIA na formação de seus compostos. Este pode ser identificado através do teste da chama. Ao tratar o boro com o ácido sulfúrico suas características físicas sofrem leve alteração 
O alumínio, apesar de bastante reativo pode não reagir com outros compostos quando forma uma película protetora de oxido de alumínio em sua superfície que o protege de ataques químicos deixando-o passivo. A passividade do alumínio pode ser retirada a partir de lixamento ou tratamento com nitrato de mercúrio.
O alumínio ativo e seus compostos reagem com ácidos e bases provando o caráter anfótero deste metal. 
BIBLIOGRAFIA
LEE, J. D., Química Inorgânica não tão concisa, 5. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 1999.
MAHAN, B. M. Química: Um curso universitário. 4. ed. São Paulo : Edgard Blucher, 2003.
DIAS, S. C.; BRASILINO, M. G. A. Aulas Práticas de Química Inorgânica. FPB. Departamento de Química. PB.