Relatório 2

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QUÍMICA EXPERIMENTAL - 207
ENGENHARIA QUÍMICA
PREPARAÇÃO DO ÁCIDO BÓRICO
Acadêmicos: RA:
Álefe Zenichiro Yabusame 135653
Felipe Ferraz Coelho Barboza 134584
Luana Camargo de Paula Trindade 131130
Murielk Sebrian Valvassore 142149
Prof. Paulo Cesar S. Pereira
MARINGÁ
2024
1 - INTRODUÇÃO
1.1 – Fundamentação teórica
O grupo 13 ou 3A, também conhecido como família do boro, é constituído dos elementos
Boro (B), Alumínio (Al), Gálio (Ga), Índio (In), Tálio (Tl), Nihônio (Nh). São elementos
representativos e é o primeiro grupo do bloco “p”, cujo os elementos desse grupo têm uma
configuração eletrônica do tipo ns²np¹ e compostos trivalentes de geometria trigonal plana em
função da hibridação sp2. Além disso, geralmente formam composto com estados de oxidação
+3.
O boro, que ocorre na crosta terrestre como borax, é o único não metal do grupo e é um
semicondutor leve. Sempre forma ligações covalentes, ou seja, ligações em que há o
compartilhamento de elétrons. Além disso, o Boro também é uma das exceções da regra do
octeto, de modo a se estabilizar com seis elétrons na camada de valência. Um exemplo (Figura 1)
é o composto formado pelos átomos Boro e o Ferro, onde B faz três ligações simples com os
átomos de F, em que os átomos de F se estabilizam com oito elétrons na camada de valência,
mas o B só necessitada de seis.
Figura 1- Estrutura de Lewis para o Trifluoreto de Boro
Outra exceção são os boranos, compostos formados por Boro e Hidrogênio, muito
reativos. Esses compostos podem ser obtidos por meio da reação do boreto de magnésio com
ácido clorídrico diluído. Nas estruturas dos boranos não existem elétrons suficientes para
permitir a formação de ligações covalentes convencionais nas quais há compartilhamento de um
par elétrons entre átomos adjacentes. Dessa forma, é o tipo de ligação deficiente em elétrons de
maneira que só um par de elétrons se encontra localizado em três átomos, cujo termo é
tricentrado, isto é, ligações de três centros ou ligação em ponte como demonstrado na Figura 2.
Figura 2- Ligação de três centros do borano
Nas aplicações, o uso boro elementar é encontrado em fogos de artifício e no
lançamento de foguetes. Além disso, a indústria vidreira é uma das que mais consome o boro,
pois suas propriedades permite a produção de vidro menos viscoso a menor temperatura.
Por sua vez, o borax, também é utilizado em diversas aplicações na indústria, como a
indústria têxtil para amaciar e dar brilho aos tecidos, na fabricação de esmaltes e porcelanas, em
inseticidas, produção de sabões e detergentes, como fertilizantes entre outros.
1.2 – Objetivos
O objetivo dessa prática é estudar as propriedades químicas e físicas dos elementos do
grupo 13, principalmente as características principais do elemento boro. Além disso, também
tem como objetivo a compreensão da preparação do ácido bórico.
2 - PROCEDIMENTOS
2.1 – Materiais utilizados
Os seguintes materiais foram utilizados para a realização da atividade experimental:
Béquer
Bico de Bünsen
Tripé
Suporte
Termômetro
Tela de amianto
Caixa de isopor com gelo
Papel de filtro
Funil de Buchner
Vidro de relógio
Bastão de vidro
Balança analítica
Pinça metálica
2.2 – Procedimentos experimentais
a) Foi pesado uma amostra de 3,70 g de bórax anidro, com uma precisão de 0,01 g em um
béquer e em seguida adicionou-se 20 mL água destilada ao béquer.
b) Foi montado um suporte com tela de amianto com um bico de Bünsen embaixo. Além disso,
foi colocado um suporte para utilizar um termômetro para medir a temperatura do líquido
no béquer.
c) Preparou-se uma solução de HCl 1:1 (contendo uma mistura de 6 mL de HCl concentrado
com 6 mL de água destilada), em uma capela.
d) Em seguida, o bico de Bünsen foi ligado e o béquer com a solução foi posto sobre a tela de
amianto para aquecer em chama baixa, até que todo o bórax tenha sido dissolvido.
e) Como a solução não ficou turva após a dissolução, não foi necessário fazer a filtração
comum.
f) A solução foi aquecida até 90 ºC e adicionou-se 12 mL de solução de HCl.
g) Retirou-se a solução obtida do aquecimento e esta foi esfriada até a temperatura ambiente.
Em seguida a mesma foi colocada em um banho de gelo dentro de um recipiente de isopor.
h) Filtrou-se os cristais formados no béquer em um funil de Büchner utilizando um papel filtro,
de massa previamente determinada com 0,99 g, molhado com água gelada.
i) Com auxílio de uma pinça metálica, o papel de filtro com cristais foi retirado do funil de
Buchner e colocou-se sobre um vidro de relógio e deixado em uma bancada em repouso
para secar.
j) Por fim, foi determinado a massa do papel de filtro com os cristais de ácido bórico e
calculou-se o rendimento, a partir da reação:
Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O→ 4H3BO3 + 2NaCl
3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com a realização do experimento foi obtido uma massa de ácido bórico em cristais de
1.95g sob o papel filtro, subtraindo a massa desse papel que equivale a 0.99g, obtemos uma
massa de 0.96g de ácido bórico. Aplicando a teoria sob os valores dos compostos dados e à
equação química, utilizando de 3.70 g de bórax de anidro, deveríamos obter aproximadamente
4.55g de ácido bórico em cristais.
Assim, para que se calcule o rendimento, dividimos o valor real obtido pelo valor teórico
almejado e multiplicamos por 100%, da seguinte forma:
𝑅 = 𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑉𝑡𝑒𝑟ó𝑟𝑖𝑐𝑜 · 100%
Em que, R equivale ao rendimento, Vreal equivale ao valor real obtido com a
experimentação e Vteórico equivale ao valor teórico objetivado.
Assim, fazendo os cálculos, obtemos um rendimento de 21,12%. Dado que evidencia a
existência de erros na realização do experimento que passaram despercebidos, podendo ser:
1. Contaminação do material utilizado: os reagentes utilizados podem não estar nas
condições ideais.
2. Erro humano: Determinadas imprecisões na realização da prática que levaram a perda de
determinada massa de produto e por consequência podem ter levado a uma obtenção
menor do que esperado.
4 - CONCLUSÃO
Com os resultados obtidos, conclui-se que o ácido bórico é uma substância sólida de cor
branca na forma de cristais puro, obtido através da técnica utilizada durante o experimento
mostrado, sintetizando a partir do bórax anidro. Foi obtido puro com um rendimento de 21,12%,
abaixo do esperado. Desta forma, mesmo com um rendimento baixo, foi obtido o ácido bórico
puro como proposto, determinando o processo bem sucedido.
5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
ATKINS, P. W.; SHRIVER, D. F. Química Inorgânico. 3 ed. Editora Bookman. 2003. 820 p.
As principais aplicações industriais do Boráx. Base quimica, 2024. Dispoível em:
<https://basequimica.com/as-principais-aplicacoes-industriais-do-borax#:~:text=Aplica%C3%A7
%C3%B5es%20na%20ind%C3%BAstria&text=Aplica%C3%A7%C3%B5es%20t%C3%AAxteis%3A%
20O%20B%C3%B3rax%20%C3%A9,%2C%20fogos%20de%20artif%C3%ADcio%2C%20etc.>
Acesso em: 15 jun. 2024.
BROWN, T. L.; LEMAY H. E.; BURSTEN B. E. Química: A Ciência Central. 9ª ed. Editora Pearson.
2005, 992 p.
DIAS, D. L. Familia do Boro. Manual da Química. Dispoível em:
<https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/familia-boro.htm> Acesso em: 14 jun. 2024.
WELLER, M.T; OVERTON, T.L.; ROURKE, J.P.; ARMSTRONG, F.A. Química Inorgânica. 6ª ed. Editora
Bookman. 2017. 888 p.