FAMÍLIA DO BORO E DO CARBONO

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO        4

OBJETIVOS        26

PARTE EXPERIMENTAL        26

RESULTADOS E DISCUSSÃO        35

CONCLUSÕES        24

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        24

---

3

INTRODUÇÃO

Os elementos dos grupos 13/III (o grupo do boro) e 14/IV (o grupo do carbono) possuem

propriedades físicas e químicas interessantes e diversas, de importância fundamental na indústria e na natureza. O carbono, naturalmente, apresenta um papel central na química orgânica, mas ele também forma muitos compostos binários com os metais e os não-metais e uma gama rica de compostos organometálicos. Em combinação com o oxigênio e o alumínio, o congênere do carbono o silício é um componente dominante dos minerais da crosta terrestre, da mesma maneira que o carbono em combinação com o hidrogênio e o oxigênio é dominante na biosfera. Os outros elementos desses dois grupos são vitais para altas tecnologia moderna, particularmente como semicondutores e guias de onda ótica. “Atkins, 2003, pag. 361.”

Figura 1: Abundância relativa dos elementos do grupo 13. Fonte: Housecroft, 2005, pag. 294.

Figura 2: Abundância relativa dos elementos do grupo 14. Fonte: Housecroft, 2005, pag.  339.

[pic 1]        [pic 2]

Dentre as propriedades físicas estão os pontos de fusão e ebulição, apresentados na

tabela 1. Os pontos de fusão são irregulares em razão das diferentes maneiras com que cada elemento do grupo se organiza na fase sólida, já os pontos de ebulição decrescem ao aumentar o número atômico do elemento.10

Ponto de Fusão (ºC)	Ponto de Ebulição  ( ºC )	Ponto de Fusão (ºC)         Ponto de Ebulição (ºC)
B         2180	3560	C	Sublima a 4100
Al         660	2467	Si	1420	3280
Ga         30	2403	Ge	945	2850
In         157	2080	Sn	232	2623
Tl         303	1457	Pb	327	1751

Tabela 1: Pontos de fusão e ebulição dos elementos dos grupos 13 e 14 da tabela periódica. Fonte:

Canham, 2015, pag. 224 e 242.

3

A maneira com que estes metais e semimetais se ordenam estruturalmente está

relacionada, dentre outros fatores, ao tamanho dos átomos de cada metal. Os tipos de estrutura são:  romboédrica (B), cúbica de face centrada (Al), ortorrômbica (Ga), tetragonal (In, Sn), hexagonal denso (Tl), grafite (C), diamante (Si) e cúbica densa (Ge, Pb). Essas estruturas são representadas nas figuras 3, 4 e 5.

[pic 3]        [pic 4]

Figura 3: Estrutura do diamante. Fonte: Canham, 2015, pag. 244.

[pic 5]

Figura 4: Estrutura do grafite. Fonte: Canham, 2015, pag.

245.

---

Figura 5: Estruturas cúbicas metálicas mais comuns. Fonte: <http://4.bp.blogspot.com/HQi94x8ykss /UcEhD5i25uI/wr2pmbqAuFw/s640/Estruturas+Cristalinas.jpg>.

Em relação as propriedades químicas, apresentadas na tabela 2, os elementos mais

leves de cada grupo são os não metais e os mais pesados são os metais.[...] As propriedades químicas do boro, carbono, silício e germânio são distintas dos não metais. Suas eletronegatividades são similares à do hidrogênio e formam muitos compostos covalentes com hidrogênio e com álquicompostos. Os elementos leves, boro, alumínio, carbono e silício são oxofílicos e fluorfílicos fortes, pois possuem afinidades elevadas pelo oxigênio e pelo flúor.[...] Os elementos pesados tálio e chumbo possuem afinidades maiores com os ânions “moles”, tais como os íons I- e S2-. Deste modo, o tálio e o chumbo são classificados como quimicamente “moles”.  “Atkins, 2003, pag. 362”.

[pic 6]

	Energia de ionização (kJ/mol)	χ	Propriedades	NOX comuns	Fonte natural
B	899	2,01	Semicondutor	3	Bórax
Al	578	1,61	Metal	3	Bauxita
Ga	579	1,81	Metal	1,3	Sulfeto de Zn e
In	558	1,78	Metal mole	1,3	Pb
Tl	589	2,04	Metal mole	1,3
C	1086	2,55	Isolante ou semimetal	4	Carvão, hidrocarbonetos, grafite
Si	786	1,90	Semicondutor	4	Sílica
Ge	760	2,01	Metal	2,4	Refino de Zn
Sn	708	1,96	Metal	2,4	Cassiterita
Pb	715	2,33	Metal mole	2,4	Galena

Tabela 2: Propriedades dos elementos dos grupos 13 e 14. Fonte: Atkins, 2003, pag. 363.