Reatividade Do Boro

Reatividade do Boro

Autor: Ruan Michel Alves Barbosa (*)

Universidade Estadual da Paraíba

Centro de Ciências e Tecnologia

Campus Bodocongó – CEP: 58109-970

Campina Grande – Paraíba (PB)

(*) [e-mail]

EXPERIMENTO (3): REATIVIDADE DO BORO

Ruan Michel Alves Barbosa

Departamento de Química, Universidade Estadual da Paraíba, Campus Bodocongó, 58109-970, Campina Grande – PB

Este experimento consiste em observar algumas características e a obtenção de alguns compostos constituintes do boro. Primeiramente foi observado o comportamento químico do ácido bórico com a água destilada e a glicerina através da identificação de pHs. A preparação do borato de metila e do anidrido bórico (óxido de boro) também foi efetuada. A primeira, após a mistura de metanol com ácido bórico e ácido sulfúrico; e a segunda, após a desidratação do ácido bórico. Por fim, foi obtido o boro amorfo através da mistura e do aquecimento do anidrido bórico com magnésio em pó, e da introdução do ácido clorídrico a esta mistura.

PALAVRAS CHAVE: pH, ácido bórico, anidrido bórico (óxido de boro).

INTRODUÇÃO

O boro é um não metal e sempre forma ligações covalentes. Normalmente forma três ligações covalentes com três ligações 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 outro átomo, formando uma ligação coordenada. O BF3, por exemplo, tem importância comercial como catalisador. [Ref. 1]

Boro amorfo de baixa pureza (conhecido como boro de Moissan) é obtido pela redução de B2O3 com Mg ou Na, a altas temperaturas. Sua pureza é de 95-98 %, é contaminado por boretos metálicos e possui cor preta. Além disso, é muito reativo, queimando no ar ou numa atmosfera de oxigênio formando o óxido. [Ref. 1]

Na2[B4O5(OH)4] . 8H2O → H3BO3 → B2O3 → 2B + 3MgO

Boro também queima na presença de halogênios, formando os trihaletos. Reage diretamente com muitos elementos formando os boretos, nos quais são duros e refratários. Reduz lentamente HNO3 e H2SO4 concentrados; e libera H2 quando reage com NaOH fundido. [Ref. 1]

É difícil obter boro cristalino puro, pois o boro fundido é corrosivo e seu ponto de ebulição é muito elevado (2180°C). Porém, pequenas quantidades de boro cristalino pode ser obtido pela redução de BCl3 com H2; pela pirólise de BI3; ou pela decomposição térmica do diborano ou de outros hidretos de boro. O boro cristalino é muito pouco reativo. Contudo, ele é atacado por agentes oxidantes fortes a temperaturas elevadas, como por uma mistura de H2SO4 e HNO3 concentrados, a quente, ou por peróxido de sódio. [Ref. 1]

Uma importante aplicação do boro é na fabricação de barras de controle, de aço-boro ou de carbetos de boro, para reatores nucleares. O bórax (Na2[B4O5(OH)4] . 8H2O), o ácido ortobórico (H3BO3), e o sesquióxido de boro (B2O3), encontram diversas aplicações. Dentre elas, as mais importantes estão na produção de fibra de vidro para revestimento e tecidos, e de perboratos para detergentes. [Ref. 1]

O B2O3 é convenientemente obtido pela desidratação do ácido bórico em temperaturas em torno de 100°C:

H3BO3 → HBO2 →B2O3

O óxido formado é um típico não metálico, tendo propriedades ácidas. É o anidro do ácido ortobórico e reage com óxidos básicos (metálicos), formando sais denominados boratos ou metaboratos. Contudo, é possível forçar o B2O3 a comporta-se como um óxido básico, reagindo-o com compostos fortemente ácidos. [Ref. 1]

Por outro lado, como o B(OH)3 só reage parcialmente com água para formar H3O+ e [B(OH)4]-, ele se comporta como um ácido fraco, possuindo ponto de fusão baixo. Assim, H3BO3 ou B(OH)3 não pode ser titulado satisfatoriamente com NaOH. Se certos compostos orgânicos como o glicerol for adicionado à mistura a ser titulada, o B(OH)3 se comportará como um ácido monobásico forte. [Ref. 1]

Além disso, o ácido bórico reage com o metanol em presença de ácido sulfúrico para formar um éster volátil, o barato de metila. Quando levado à chama, queima apresentando uma coloração verde brilhante.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Para a realização de todo o experimento foram utilizados 3 pipetas de 5 mL, 5 tubos de ensaio, espátulas, colher, papel indicador, funil de vidro, papel de filtro (faixa branca), Erlenmeyer de 250 mL, bastão de vidro, capilar, bico de gás, cadinho, almofariz e pistilo. Os reagentes utilizados foram: água destilada, glicerina, ácido bórico (H3BO3), ácido sulfúrico (H2SO4) 1M, magnésio em pó, metanol (CH3OH), ácido clorídrico (HCl) 4M.

A primeira parte do experimento tinha como objetivo a análise do comportamento químico do ácido bórico (H3BO3). Para isso foram utilizados quatro tubos de ensaio numerados. Com o auxílio de pipetas para a medição, no tubo de ensaio 1 foi colocado 2 mL de água destilada. No tubo de ensaio 2, mais 2 mL de água destilada e 1 mL de glicerina. No tubo de ensaio 3 foi colocado 2 mL da mesma água e, com ajuda de uma espátula, uma pequena quantidade de ácido bórico. No tubo de ensaio 4, 2 mL de água destilada, 1 mL de glicerina e uma pequena quantidade ácido bórico. Imediatamente após todos eles serem agitados, foi determinado o pH de cada tubo de ensaio através do papel indicador. Depois de uma hora, este procedimento de determinação do pH foi efetuado novamente.

Em segunda instância, foi adicionado uma pequena quantidade de ácido bórico em um novo tubo de ensaio e, em seguida, 2 mL de metanol (CH3OH). A mistura foi agitada até que o ácido se dissolvesse no álcool. Assim, foi adicionado mais duas gotas de ácido sulfúrico (H2SO4) 1 M e agitado novamente. Logo em seguida, foi utilizado um capilar. Introduzindo-o no tubo de ensaio, uma pequena amostra do produto formado foi retirada e levada para a chama do bico de gás, observando a queima do mesmo.

Na terceira parte do experimento