Tabela Periódica - Grupo 13

Apresentação:

Eu vou falar do grupo 13 da tabela periódica é formado pelo não metal Boro (B), e pelos metais Alumínio (Al), Gálio (Ga), Índio (In), e Tálio (Tl).

Seus membros têm configuração eletrônica da camada de valência s2p1. Logo, espera-se que o seu número de oxidação máximo seja +3.

O Boro é um elemento bastante raro, mas é bem conhecido, pois ocorre em depósitos concentrados de bórax, Na2[B4O5(OH)4]. 8H2O.

O Alumínio é um metal mais abundante e o terceiro elemento mais abundante, em peso, (depois do oxigênio e sílica) da crosta terrestre. É bem estudado e tem grande importância econômica. O minério de alumínio mais importante é a bauxita.

O Gálio é duas vezes mais abundante que o Boro, mais o Índio e o Tálio são muito menos abundantes. Os elementos Ga, In e Tl, ocorrem na forma de sulfetos e são menos estudados por terem também aplicações restritas.

Os elementos Al, Ga, In eTl formam compostos trivalentes. Os elementos mais pesados apresentam o “efeito do par inerte”. Esses quatro elementos são mais metálicos e iônicos que o boro.

Estado de oxidação de tipos de ligação:

Os elementos do grupo 13 apresentam 3 elétrons de valência. Com exceção do TL, eles normalmente utilizam esses 3 elétrons pra formarem 3 ligações, levando-os ao estado de oxidação +III. Algumas evidências sugerem a covalência dessas ligações:

1) O tamanho reduzido dos íons e suas cargas elevadas favorecem a formação de ligações covalentes. (Regras de Fajans)

2) A soma das três primeiras E.I. é muito grande, o que sugere também que as ligações serão essencialmente covalentes.

3) Os valores das eletronegatividades são maiores em relação aos dos grupos 1 e 2, de modo que quando reagem com outros elementos as diferenças de eletronegatividades não deveram ser muito grandes.

Os elementos Al, Ga, In eTl São metais moderadamente reativos. Seus compostos se situam no limite entre aqueles com caráter iônico e covalente. Muitos de deus compostos são covalentes quando anidros, mas formam íons em solução. . O tipo de ligação dependerá do que for mais favorável em termos de energia,em relação ao compostos formados. Em alguns compostos, o caráter iônico será preponderante. Isso ocorre, pois os íons são hidratados e a quantidade de energia de hidratação liberada excede a energia de ionização.

O boro é consideravelmente menor; logo sua energia de ionização será maior que dos demais elementos do grupo. A energia de ionização é tão elevada que o boro sempre forma ligações covalentes.

O estado de oxidação (+I) – o “efeito do par inerte”

Alguns dos não são trivalentes, formam compostos com estado de oxidação inferior, são monovalentes. Os átomos desse grupo apresentam configuração eletrônica de valência s2p1. A monovalência pode ser explicada se os elétrons s permanecerem emparelhados, não participando das ligações. É o chamado “efeito do par inerte”. Se a energia necessária para desemparelhá-los for maior que a energia liberada quando formarem ligações, então os elétrons permaneceram emparelhados.

PONTOS DE FUSÃO, PONTOS DE EBULIÇÃO E ESTRUTURAS

Os pontos de fusão dos elementos do grupo 13 não variam regularmente. O boro apresenta uma estrutura cristalina fora do comum, que leva a um ponto de fusão muito elevado. O boro possui um número insuficiente de elétrons para preencher o nível de valência, mesmo após a formação das ligações. A variedade e a complexidade das formas alotrópicas ilustra as várias maneiras pelas quais a natureza tenta solucionar esse problema. Em outros elementos esse problema é solucionado pela formação de ligações metálicas, mas no caso do boro isso é impossível, por causa do seu pequeno tamanho e de sua elevada energia de ionização. Existem pelo menos quatro formas alotrópicas do boro.

Os elementos Al, In e Tl apresentam estruturas metálicas de empacotamento compacto.

O gálio tem uma estrutura pouco comum. Cada átomo possui um vizinho próximo e seis vizinhos mais distantes. Essa notável estrutura se assemelha mais à estruturas de moléculas diatômicas discretas que dos metais. Isso explica o ponto de fusão incrivelmente baixo do gálio, 30°C. Além disso, o gálio líquido se expande quando forma o sólido, isto é, o sólido é menos denso que o líquido. Essa propriedade só observada no Ga, Ge e Bi.

TAMANHO DOS ÁTOMOS E ÍONS

Os raios dos íons aumentam de cima para baixo mas não de maneira regular.

Não há evidência de formação do íon B 3+, seu valor é uma estimativa.

Ga, In e Tl aparecem imediatamente após uma série de 10 elementos de transição. Eles possuem elétrons na camada d, que são menos eficientes na blindagem.

BORO

O Boro é um elemento bastante raro, mas é bem conhecido, pois ocorre em depósitos concentrados de boráx Na2[B4O5(OH)4] . 8H2O.

O Boro é um não-metal e sempre forma ligações covalentes. Normalmente forma três ligações covalentes com ângulos de 120``` entre si, utilizando orbitais híbridos sp². O Boro não possui nenhuma tendência de formar compostos monovalentes. Todos os compostos BX3’’’’ são deficientes em elétrons e podem receber mais um par de elétrons de um outro átomo, formando uma ligação coordenada. O Boro é uma exceção a regra do octeto, forma 3 ligações com outros elementos não metálicos. Isso resulta numa camada de valência com 6 elétrons. . O BF3, por exemplo, tem importância comercial como catalisador.

É um sólido na temperatura ambiente, classificado como não metal, trivalente que existe abundantemente no mineral bórax. Apresenta dois alótropos: boro amorfo que é um pó marrom e boro metálico, cristalino, que é negro. A forma metálica é dura, e é um mau condutor à temperatura ambiente mas um bom condutor em temperaturas elevadas. Não foi encontrado boro livre na natureza.

O boro é um elemento que, na configuração eletrônica normal, apresenta na camada de valência orbitais p incompletos e vazios, justificando a forte tendência de ganhar elétrons. Por isso, que seus compostos se comportam como ácidos de Lewis, reagindo rapidamente com substâncias ricas em elétrons. O boro arde com chama verde e entre as características ópticas deste elemento, se