Relatorio BORO E ALUMINIO

2 RESULTADOS ESPERADOS

BORO

2.1 Ácido bórico, óxido de boro e boratos:

A) Na queima do ácido bórico, a chama verde é devida à combustão do ácido e os orbitais envolvidos são os moleculares da ligação entre o boro e o oxigênio.1

B) O ácido bórico atua como um ácido monoprótico (Ka=6,4 x 10-10)2, sendoum ácido fraco e mais fácil de ser reversível, tendo pH ácido e variando, de acordo com a concentração de hidrogênio presente no mesmo3. De acordo com a reação abaixo:

H3BO3(s) + H2O(aq) H+(aq) + [B(OH)4]-

Por adição de certos compostos polidróxidos orgânicos, como manitol, o ácido bórico atua como um ácido muito mais forte (a constante do manitol é Ka = 1,5 x 10-4)4. Os efeitos do aumento de pH tem sido explicados à base da formação de complexos em menores proporções.

C) O boro, com características acentuadas de ametal, forma óxidos ácidos como na reação do ácido bórico com água em que há formação do ácido bórico. Assim, o óxido de boro possui as mesmas propriedades do ácido bórico, em solução aquosa:

B2O3(s) + 3H2O(l) 2H3BO3(aq)

D) O bórax é formado a partir do ácido bórico e metaborato de sódio, sendo um sal proveniente de um ácido fraco e uma base consideravelmente forte5, temos um sal base, como mostra a reação:

2H3BO3 + 2 NaBO2 Na2B4O7 + 3 H2O

Dissolvendo o tetraborato de sódio em água, obtemos base, consideravelmente, forte e o ácido bórico, como exemplificado abaixo:

Na2B4O7(aq) + 7H2O(l) 2NaB(OH)4(aq) + 2H3BO3(aq)

2.2 Obtenção do Éster Metílico do Ácido Bórico B(OCH3)3

Adicionando-se ao ácido bórico(ou óxido de boro ou um borato) ao ácido sulfúrico concentrado e metanol acontecerá uma reação de esterificação6, formando um éster volátil, o borato de metila (CH3)3BO3. O ácido sulfúrico concentrado atua como um agente desidratante7, absorvendo H2O e deslocando o equilíbrio da reação química para a direita8, de acordo com a reação a seguir:

B(OH)3(s) + 3CH3OH(l) + H2SO4(aq) (CH3)3BO3 (g) + 3H2O(g) + H2SO4(aq)

O borato de metila sofre combustão (queima) na presença do ar, produzindo uma chama de cor verde9.

2.3 Obtenção do Trifluoreto de Boro

6 K(BF4) + B2O3 + 6 H2SO4 8 BF3 + 6 KHSO4 + 3 H2O

KBF4 + 2 B2O3 [K(B4O6F)] + BF3

O trifluoreto de boro é um gás incolor com odor desagradável e sufocante, não inflamável, altamente tóxico e irritante, corrosivo na presença de umidade. No caso de exposição à humidade do ar é rapidamente hidrolisado em ácido bórico e fluoreto de ácido, gerando um fumo branco.

Assim na reação do tetrafluorborato de potássio com óxido de boro em presença de ácido sulfúrico concentrado deverá resultar em um produto gasoso não inflamável quando exposto à chama. 10

Outra forma de produzir o trifluoreto de boro seria fazendo a seguinte reação:

B2O3 + 3 CaF2 + 3 H2SO4 (conc) 2 BF3 + 3 CaSO4 + 3 H2O

2.4 Preparação do Tricloreto de Boro

KBF4 + AlCl3 BCl3 + AlF3 + KF

O tricloreto de boro é um gás incolor em temperatura e pressão normais, inflamável, irritante, com odor ácido. Reage com a maioria das substâncias, incluindo a água formando HCl e H3BO3. Em contato com o ar úmido, forma uma forte fumaça branca proveniente da hidrolise.

Assim na reação do tetrafluorborato de potássio com cloreto de alumínio anidro deverá resultar em um produto gasoso inflamável quando exposto à chama.11

2.6 Alumínio Metálico

A) Comportamento a temperatura elevada

a1) Aquecer um pedaço de folha de alumínio suspenso com uma pinça na chama do bico.

A reação do alumínio com o oxigênio é altamente exotérmica e pode ser representada como segue:

4 Al + 3 O2 2 Al2O3

Os materiais metálicos, quando expostos a alguns meios corrosivos, tendem a corroer. Sendo que em alguns destes materiais a oxidação é benéfica. Trata-se da oxidação do alumínio, fenômeno conhecido como passivação, que ocorre na presença de oxigênio, permitindo com isso a formação de óxido de alumínio.

O alumínio quando exposto ao oxigênio, forma um filme de óxido de excelente resistência a alguns meios corrosivos.

O processo de passivação é um processo natural, o qual pode ser entendido como sendo a reação que ocorre entre as espécies metálicas e as substâncias contidas nesse meio. Essa reação de passivação também pode ocorrer à temperatura ambiente e formar produtos de oxidação, que agem na proteção do metal, tornando esta superfície mais estável ao meio, como no caso do alumínio.

As superfícies de alumínio possuem uma elevada afinidade com o oxigênio, logo o metal é recoberto sempre com uma fina camada de óxido, fato este que identifica basicamente sua estabilidade química. Isto o torna um dos materiais mais utilizados para proteção contra a corrosão em diversos meios, entre eles o mais agressivo que é o meio salino. O processo de passivação do alumínio é espontâneo como anôdo de sacrifício.

A formação dos diferentes tipos de óxidos de alumínio depende fundamentalmente das condições a que foram expostos, ou seja temperatura e disponibilidade de oxigênio. A estabilidade química do alumínio está relacionada, basicamente, pela sua reação com o oxigênio contido no ar. Esta película de óxido é formada por Al2O3 é amorfa e protetora. Uma de suas características é que se for “removida” formar-se-á outra novamente.12

B) Reatividade Química e Passivação do Alumínio

O alumínio que está entre o magnésio e o zinco na série eletroquímica reagirá vigorosamente, mas somente após um certo tempo (o alumínio metálico está recoberto com um filme protetor de óxido de alumínio, resultante da reação do alumínio com o oxigênio do