Relatório - Elementos do Grupo III A
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Relatório - Elementos do Grupo III A


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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
	
4º RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL
MANAUS - AM
11 DE NOVEMBRO DE 2014
	
	UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
ELEMENTOS DO GRUPO III A
Laiane Souza da Silva	\u2013 21201351
Wagner Picanço Moreira \u2013 21203673
MANAUS - AM
DE NOVEMBRO DE 2014
OBJETIVOS
Geral
Observar as reações dos elementos do grupo IIIA, bem como a obtenção de ácido, de hidróxido e a análise da reatividade de diversos compostos de alumínio
Específicos
Analisar a obtenção do ácido bórico
Analisar o comportamento do alumínio com ar e com água;
Analisar o comportamento do alumínio com ácidos e bases;
Analisar a hidrólise de alumínio e seu caráter anfótero.
INTRODUÇÃO
O grupo 13/IIIA é o primeiro grupo do bloco p. Seus membros têm configuração eletrônica ns2np1, logo, espera-se que seu número de oxidação máximo seja +3. Os números de oxidação de B e Al são +3 na maior parte de seus compostos. Entretanto, os elementos mais pesados do grupo são mais propensos a reter os elétrons s (efeito do par inerte); logo, o número de oxidação +1 passa a ser cada vez mais importante de cima para baixo no grupo. Os compostos de tálio (I) são tão comuns como os compostos de tálio (III).
Existem alguns pontos de semelhanças entre os elementos deste grupo. Porém em geral os elementos apresentam uma variedade de propriedades e alguns contrastes. Indo do boro para o tálio encontraremos uma mudança das propriedades semi-metálicas para metálicas, de óxidos ácidos para anfóteros e básicos, de haletos onde a ligação é covalente para haletos com caráter iônico. 
Os elementos desta família são o Boro (B), Alumínio (Al), Gálio (Ga), Índio (In), Tálio (Tl). O boro é um não-metal e forma sempre ligações covalentes, normalmente são três, utilizando orbitais híbridos sp2, com ângulos de 120º entre si. Os outros elementos do grupo formam compostos trivalentes, sendo mais metálicos e iônicos que o boro. São metais moderadamente reativos. Seus compostos estão no limite entre aqueles com caráter iônico e covalente.
Os raios atômicos não aumentam regularmente de cima para baixo dentro do grupo. Deve-se considerar que os raios no boro e no gálio são estimados, como sendo a metade da distância de aproximação. Os raios iônicos de X3+ aumentam de cima para baixo dentro do grupo.
A natureza eletropositiva desses elementos cresce do boro para o alumínio, segundo a tendência normal associada ao aumento de tamanho, e a seguir decresce do alumínio para o tálio. Os três últimos elementos desse grupo têm menor tendência em perder elétrons por causa da blindagem ineficiente proporcionada pelos elétrons d. Os valores das energias de ionização não decrescem regularmente dentro do grupo. O decréscimo do boro para o alumínio corresponde ao comportamento esperado descendo-se pelo grupo, associado ao aumento de tamanho. A blindagem ineficiente oferecida pelos elétrons d influenciam os valores dos demais elementos da família.
A fonte principal de boro na natureza é constituída pelos depósitos de bórax, Na2B4O7. 10H2O. A obtenção do elemento puro a partir desse composto é difícil. Um método usado é a conversão do bórax ao óxido B2O3, que é então reduzido com magnésio. Esse processo conduz elemento com baixa pureza, visto que a redução do óxido nunca é completa. A redução do tricloreto de boro com hidrogênio dá um produto de melhor qualidade, porém esse processo é pouco adequado para a produção do elemento em quantidade.
O alumínio é o metal mais abundante na crosta terrestre e é obtido em alta pureza pela redução eletrolítica de seu óxido. Em contraste, o gálio, o índio e tálio são bastante raros, e são obtidos apenas com subprodutos na produção de outros metais mais importantes, como o alumínio, zinco, cádmio e o chumbo.
Com exceção do boro, os elementos do grupo III não apresentam pontos de fusão excepcionalmente altos; pelo contrário, o gálio se funde a 30º C. Em virtude do grande intervalo entre seus pontos de fusão e ebulição, o gálio algumas vezes é usado como líquido termométrico.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais
- 02 Bécheres;				- Chapa aquecedora;
- 01 Papel tornassol;				- 01 Papel filtro;
- 06 Tubos de ensaio;
Reagentes
Borax;						- Água destilada;
HCl;						- Alumínio;
Hg(NO3)2;					- HNO3;
NaOH;						- Al(OH)3;
AlCl3;						- NH3;
Enxofre;					- Fita de Mg;
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Obtenção do ácido bórico 
Colocar em um bécher: 2g de bórax anidro (Na2B4O7) e 20mL de água destilada. Em seguida, aquecer, suavemente, o bécher até a dissolução total do bórax (se após a dissolução do bórax a solução torna-se turva, é necessário fazer sua filtração e quente).
a) Testar o caráter ácido-base da solução com papel de tornassol.
b) Aquecer a solução até 80ºC e adicionar à mesma, lentamente, 2mL da solução 6N de HCl. Resfriar, em seguida, o bécher em uma cuba com gelo e observar os cristais de ácido bórico (H3BO3) formados.
Comportamento do alumínio diante da ação do ar e da água
a) Retirar a camada oxidada de um fio ou um pedaço de alumínio com o auxílio de uma lixa. Dobrar o Al formando um ângulo de 30º e introduzir um dos extremos em um bécher com água.
b) Mergulhar, durante 2 minutos o pedaço de Al, usado anteriormente, em uma solução 1N de Hg(NO3)2. Limpar o Al, em seguida, com um pedaço de papel filtro e introduzi-lo em um bécher com água. Observar o desprendimento de H2 e expor, em seguida, o Al ao ar.
Passivação do Al
Introduzir em um tubo de ensaio, com 2-3mL de HNO3 concentrado, um pedaço de Al. Deixar por 3-4 minutos e observar.
4.4. Comportamento do Al com ácidos e álcalis
a) Colocar em dois tubos de ensaio 2mL da solução 6N de HCl. Em seguida, ao mesmo tempo, adicionar a um dos tubos um pedaço de alumínio, e ao outro, o pedaço com a superfície passivada.
b) Provar a ação de uma solução 6N NaOH sobre um pedaço de alumínio. Aquecer se necessário.
Caráter anfótero do Al
Em dois tubos de ensaio distintos, obter hidróxido de Al através da reação entre 1mL das soluções de 1N AlCl3 e 1N de NH3 e aquecer. A um dos tubos adicionar, aos poucos, solução de um ácido, e ao outro, solução de um álcali.
Hidrólise dos sais de Al
Colocar sobre uma placa de amianto 0,5g de uma mistura de Al e S, ambos em pó (1g de Al para cada 2g de S). Formar um montículo, introduzir na mistura uma fita de Mg e levar o conjunto para a capela. Em seguida, acender a fita de Mg com a chama do bico de Bunsen. Após a reação, deixar esfriar o produto e transferir o mesmo para um tubo de ensaio, ao qual são adicionados 3mL de água. 
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Obtenção do ácido bórico
Com auxílio do papel de tornassol avaliou-se o caráter ácido-básico da solução presente, o papel indicador alterou a sua coloração de rosa para azul, indicando que a solução possui um caráter básico. Devido ao ácido bórico ser muito fraco, os sais solúveis são hidrolisados na solução e, assim, se apresenta em reação alcalina. A seguinte equação representa essa análise: 
B4O72-(aq) + 7H2O(l) 4H3BO3(aq) + 2OH-(aq)
Podemos então justificar que o ânion hidroxila (OH-) foi o responsável pela mudança de coloração do papel de tornassol de rosa para azul, caracterizando um meio básico presente na solução.
Ao realizarmos a segunda parte do procedimento 3.1, notamos que não houve a formação de cristais. Então resolvemos refazer a prática, pois podíamos ter errado algum passo do procedimento. Na parte final do procedimento, podemos observar a formação de cristais de coloração branca, proveniente do ácido bórico (H3BO3), na parte anterior já realizada. A seguinte equação representa essa análise:
Na2B4O7(s) + 2HCl(aq) + 5H2O(l) \u2192 4H3BO3(s) + 2Na+(aq) + 2Cl-(aq)
Comportamento do alumínio ante a ação do ar e da água
Retirou-se a camada oxidada de