Obtenção do hidrogênio e reatividade dos metais alcalinos e alcalinos terrosos

1. Introdução

             O boro é um elemento encontrado na natureza formando compostos com o oxigênio, principalmente boratos. Está presente nos oceanos, rochas sedimentares, carvão, xisto e alguns solos. Estes compostos são liberados naturalmente para atmosfera e ambientes aquáticos dos oceanos, por fluxos de vapor geotermais, erosão de rochas sedimentares ricas em argila, e em menor quantidade por fontes antropogênicas (Ayyildiz, et al, 2005).

           Em meio aquoso o boro apresenta-se normalmente como ácido bórico e íons borato.

               Compostos de boro são usados na indústria metalúrgica, micro-eletrônica de vidros, na agricultura, etc. Este elemento é um micro-nutriente essencial no desenvolvimento de microrganismos, plantas, animais e humanos. No entanto, pode ser tóxico em grandes concentrações e por isso necessita ser removido de águas e efluentes (Ferreira et al, 2006).                                                                             Alumínio (símbolo Al) é um metal representativo de número atômico igual a 13 e massa atômica ponderada 27 u. Por ser relativamente resistente e bom condutor de calor e eletricidade, é muito utilizado na produção de eletroeletrônicos (computadores, aparelhos de áudio e vídeo), latas de bebidas (refrigerantes, cervejas), além de utensílios culinários (panelas, baldes de gelo e “papel-alumínio”) e nas condições ambiente, é sólido e brilhante (Lee, 1999).

  Sua trivalência positiva faz com que seja altamente oxidável, logo, sua aparência visual é de cinza fosco; para que sua verdadeira aparência brilhante seja vista, é necessário um polimento ou atrito com outro metal mais duro (Lee, 1999).                                                                                                                É dúctil e, também, o segundo metal mais maleável – atrás apenas do ouro. O estado de oxidação +3 é praticamente o único encontrado no alumínio e a existência de hidróxidos sólidos formam o principal componente do mineral bauxita (Lee, 1999).

                As aplicações do alumínio são muito amplas, como: na fuzilaria de barcos, aviões e metrôs; em embalagens (revestimento interno de caixas de papel, papel-alumínio, latas); construção civil (esquadrias para portas, janelas, pontes);  ligas metálicas para absorção de grandes impactos; caldeiras industriais e recipientes criogênicos (às temperaturas de -200°C) (Lee, 1999).

1. Objetivos

• Analisar as reações do bórax com metais em chamas oxidantes e redutoras;
• Testar a reatividade do boro com haleto e álcool;
• Observar a passividade do alumínio em meio a ácido nítrico;
• Analisar caráter anfótero do alumínio em reações ácido-base.

1. Metodologia

1.       PARTE A:

Uma pequena quantidade de bórax foi adicionada a um fio de platina e levada à chama oxidante do bico de Bunsen. Em seguida, após a formação da pérola, foi umedecida e mergulhada na substância amostra, aderindo um pouco de amostra (Co, Ni, Cu).

A mistura foi aquecida na chama redutora, depois na oxidante. Esse procedimento foi repetido para os três metais. Cada vez que o procedimento foi repetido, o fio de platina foi limpo em um béquer de água.

1.       PARTE B:

Uma tira de alumínio foi mergulhada em ácido nítrico concentrado e retirado após um tempo e lavado com água.

Com isso, foram realizados testes com ácido clorídrico com o alumínio normal e passivado, e foram realizadas reações com ácido nítrico quente, hidróxido de sódio quente e frio e reação de oxirredução com cloreto de mercúrio.

1.       Experimento Bônus:

Em um béquer de 50 mL, foi adicionado iodo triturado com alumínio cortado em pequenos pedaços. Foi adicionado água quente para catalisar a reação.

1. Resultados e discussão

4.1                Parte A

Quando aquecido, na chama oxidante, o bórax decaidratado perde suas águas dando uma massa branca, conforme o esquema 1. Com a continuação do aquecimento, o bórax entra em fusão, ficando uma pérola transparente.

Na2B4O7 .10 H2O →10 H2O + Na2B4O7

Esquema 1: Reação do aquecimento do bórax decaidratado.

        

        Com isso, na chama oxidante, o cobalto apresentou coloração roxa, enquanto que na redutora ficou azul. O cobre ficou preto na chama oxidante e marrom na redutora. Já o níquel teve uma coloração verde clara na oxidante e verde mais escuro na redutora.

        As reações do esquema 2 apresentam as reações na chama oxidante desses metais com o cristal de bórax.

3 Na2B4O7 + 2 Co → 2 Co(BO2)2 + 6 NaBO3

3 Na2B4O7 + 2 Cu → 2 Cu(BO2)2 + 6 NaBO3

3 Na2B4O7 + 2 Ni → 2 Ni(BO2)2 + 6 NaBO3

Esquema 2: Reações de oxidação dos metais com a pérola de bórax.

                

                A reação do bórax com fluoreto de cálcio, em meio de ácido sulfúrico, formando fluoreto de boro, conforme mostrado a seguir.        

Na2B4O7.10 H2O + 6 CaF2 + 7 H2SO4 → 4 BF3 + 6 CaSO4 + Na2SO4 + 17 H2O