Propriedades Gerais

O grupo 13 é o primeiro grupo do bloco “p”, é formado pelo o Boro, Alumínio, Gálio, Índio e Tálio. Descendo no grupo, existe uma tendência crescente de se formarem compostos monovalentes. O B é um não metal e sempre forma ligações covalentes, já o Al, Ga, In e Tl são metais. 

Os elementos AL, Ga, In e Tl formam compostos trivalentes, elementos mais pesados que apresentem o “efeito do par inerte”, de modo que os compostos monovalentes adquirem importância crescente na sequência Ga > In > Tl. Esses quatros elementos são metálicos e mais iônicos do que o boro, são metais moderadamente reativos, seus compostos possuem caráter iônico e covalente, muitos são covalente quando em anidros, mas formam íons em solução.

Na tabela a seguir apresenta o ponto de fusão e ebulição de cada elemento do grupo 13, importante destacar que no PE os valores diminuem de cima para baixo dentro do grupo e o baixo PF do Gálio reflete a sua estrutura inusitada que contém unidades Ga2.

Ocorrência e a Obtenção dos elementos do grupo 13:

Estados de oxidação e tipos de ligação

Os elementos desse grupo apresentam configuração eletrônica terminada em ns²np¹, ou seja, com três elétrons na ultima camada eletrônica e com exceção do TL eles geralmente utilizam esses elétrons para fazer três ligações, levando a um estado de oxidação +3. Formação de ligações covalentes:

• O tamanho reduzido e sua elevada carga favorecem a covalência;
• Os valores das eletronegatividades são maiores que os dos grupos IA, IIA e quando os elementos do grupo IIIA se combinam com outros elementos, a diferença de eletronegatividade não deverá ser muito grande.
• A soma das três primeiras energias de ionização é muito grande, o que também favorece a covalência.

O tamanho dos átomos e íons

 O boro é consideravelmente menor que os demais elementos. Os raios dos átomos não podem ser comparados a rigor, pois existem muitas diferenças entre os elementos. O boro não é metal, o gálio tem uma estrutura incomum e nos demais há estruturas metálicas. Os raios iônicos aumentam de cima para baixo dentro do grupo, embora não de uma maneira regular.


Estruturas cristalinas

O boro apresenta uma estrutura cristalina fora do comum, da qual resulta um ponto de fusão muito elevado, existindo pelo menos quatro formas alotrópicas desse elemento, todas formadas por unidades icosaédricas (poliedro de 20 fases), com 12 átomos de boro nos 12 vértices. O gálio uma estrutura também comum, na qual os átomos tendem a formar moléculas diatômicas discretas, e não uma estrutura metálica, o gálio também é incomum porque o líquido se expande quando forma o sólido, isto é, o sólido é menos denso que o líquido. O Índio e o Tálio apresentam estruturas metálicas de empacotamento denso.


Caráter eletropositivo

A natureza eletropositiva desses elétrons cresce do B para o Al e decresce do Al seguir até o Tl. Isso ocorre devido variação do raio atômico, facilitando a saída dos elétrons de valência e decresce a seguir devido à contração lantanídica.

Vídeo para melhor compreensão.

fonte: Peteq UFC

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REFERÊNCIAS:

- Lee. J.D, Química Inorgânica não tão Concisa, Edgard Blücher, São Paulo 1999.

-ALBUQUERQUE, Maiara. Ebah. Família do Boro. < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAffCAAH/grupo-boro>. Acesso em 28 de Dezembro, 2016. 15:00. 

- Miessler, Gary L.; Fischer, Paul J. eTarr, Donald A., Química Inorgânica, 5ª ed., Pearson Education do Brasil, 2014.

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Boro

O boro (símbolo B) é um elemento do grupo dos não-metais, mais precisamente do grupo 13 e se encontra no segundo período da tabela periódica.  Possui número atômico 5 e número de massa 10,8 aproximadamente e sempre forma ligações covalentes. Normalmente forma três ligações covalentes com ângulos de 120° entre si, utilizando orbitais híbridos sp2. O boro não possui tendência de formar compostos monovalentes, todos os compostos BX3 são diferentes em elétrons e pode receber mais um par de elétrons de um átomo, formando uma ligação coordenada.

O boro é um elemento bastante raro, mas é bem conhecido, pois ocorre em depósitos concentrados de bórax - Na2B4O7·10H2O, de Colemanita - CaB3O4(OH)3.(H2O) e Boracita - Mg3B7O13Cl.   A sua ocorrência maior foi na Califórnia, EUA e no Vale da Morte (Utah, EUA), ambas regiões desérticas. 

O boro amorfo de baixa pureza (conhecido como boro de Moissan) é obtido pela redução de B2O3 com o Mg ou Na, a altas temperaturas. Sua pureza é de 95 – 98% (é contaminado por boretos metálicos) e é preto. O boro cristalino puro é de difícil obtenção, pois o boro fundido é corrosivo e seu ponto de ebulição é muito elevado (2.180 °C). O boro e o alumínio são encontrados na natureza primariamente como óxidos e oxoânions.  A seguir a equação de redução para obter o boro.

B₂O₃(s)  +  3Mg → 2B(s)  +   3MgO(s)

Pode ser preparado também sinteticamente aquecendo-se o ácido bórico com metaborato de sódio:


2 H3BO3 + 2 NaBO2 → Na2B4O7 + 3 H2O

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 (Na2B4O7·10H2O), o ácido ortobórico (H3BO3) e o sesquióxido de boro (B2O3), encontram diversas aplicações. Dentre elas, na produção de fibra de vidro para revestimento e tecidos (50% da produção é usada nos EUA) e de perboratos para detegentes (35% na Europa). O bórax pode ser usado para tratamentos termoquímicos - produção de camadas em materiais metálicos, no preparo de banho para modelos ortodônticos, limpeza de metais e inseticidas diversos.


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REFERÊNCIAS:

- Lee. J.D, Química Inorgânica não tão Concisa, Edgard Blücher, São Paulo 1999.

-ALBUQUERQUE, Maiara. Ebah. Família do Boro < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAffCAAH/grupo-boro>. Acesso em 28 de Dezembro, 2016.

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Alumínio

Este elemento tem seu nome derivado do latim alumen, é um metal representativo encontrado no grupo 13 (grupo do Boro) da tabela periódica, que possui número atômico 13 e número de massa 26,98 u.a. É o metal mais abundante e o terceiro elemento mais pesado, ficando atrás do oxigênio e silício, da crosta terrestre, este metal é produzido em grande escala, apresentando uma grande importância econômica. É sólido na temperatura ambiente, possui boa resistência à corrosão, reage rapidamente com o oxigênio formando óxido de alumínio e é um metal dúctil e maleável.

O alumínio é obtido pela eletrolise do óxido fundido à (1000 °C), a partir da bauxita. Trata-se de um processo de produção difícil, pois exige muita energia elétrica. A bauxita de cor marrom-avermelhada deve sofrer um processo de purificação para que se possa extrair a alumina (Al2O3) de outras substâncias, como, por exemplo, o óxido de ferro (III) (Fe2O3). Este processo de retirar as impurezas leva o nome de Processo Bayer. Os minerais de alumínio mais comum são a  Bauxita - Al2O3. n H2O, a Criolita - Na3AlF3 e Alumina - Al2O3.

As aplicações do alumínio são as mais diversas como, por exemplo: em utensílios domésticos, na fabricação de cabos elétricos, na construção civil, embalagem de alimentos e na fabricação de ligas com alumínio  utilizadas na produção de aviões, navios e automóveis para torná-los mais leves. 

Desafio!!!

Responda nos comentários.

 O alumínio é um metal abundante e o terceiro elemento mais pesado, ficando atrás do oxigênio e silício, da crosta terrestre, este metal é produzido em grande escala, apresentando uma grande importância econômica. Como ocorre a obtenção do alumínio? 

REFERÊNCIAS:

- Lee. J.D, Química Inorgânica não tão Concisa, Edgard Blücher, São Paulo 1999.

- PEDROLO, Caroline. Infoescola. Alumínio. Disponível em < http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/aluminio/ >. Acesso em 08 de Janeiro, 2017.

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Gálio, Índio e Tálio

O Ga, In e Tl não são tão metálicos como seria de esperar,  isto é consequência da série de metais de transição que os precedem na tabela periódica. Como subnível (n-1) d está preenchido, a carga nuclear elevada resultante e o tamanho pequeno dos átomos desses elementos tornam os elétrons mais fortemente presos que em outros casos.

            O Tl é o único elemento do grupo que ilustra o efeito do par inerte, os compostos talosos, em solução aquosa, são muito mais estáveis que os compostos tálicos.

• Gálio

Gálio é um elemento químico de símbolo Ga, de número atômico 31 e massa atômica igual a 69,7 u. É um metal pertencente ao grupo 13 (IIIA) da classificação periódica dos elementos.  

O nome é derivado de Gallia, o nome Latino para a França. Foi descoberto em 1875 por Lecoq de Boisbaudran em París a partir de um mineral de gálio chamado Blenda de Pierrefite. O mineral foi dissolvido em água régia e a solução obtida foi reduzida com folhas de gálio. O resíduo metálico obtido contendo diversos metais foi analisado no espectroscópio e pode-se observar uma raia violeta desconhecida nos outros elementos. É atualmente obtido como subproduto do tratamento da bauxita e minérios de gálio.

O gálio é um metal mole, grisáceo no estado líquido e prateado brilhante ao solidificar. Quando sólido desagrega a baixas temperaturas pois funde ao redor da temperatura ambiente (como o césio , mercúrio e rubídio), inclusive quando colocado nas mãos, devido ao seu baixo ponto de fusão (28,76 °C). A faixa de temperatura na qual permanece no estado líquido é um dos mais altos entre os metais (2.174 °C separam seus pontos de fusão e ebulição) e sua pressão de vapor é baixa mesmo a altas temperaturas.

Utilizado frequentemente na indústria de produção de semicondutores, é empregado na fabricação de termômetros especiais e tubos de quartzo, esses materiais podem ser usados em altas temperaturas (≥1200 ºc).

Conheçam o gálio, um metal que passa para o estado líquido a aproximadamente 30°C! "Derrete nas mãos"!

Fonte: Arquivo oculto

• Índio

O índio (símbilo In) é um metal representativo localizado no 5º período e 13º grupo da tabela periódica (mesmo grupo do boro e alumínio), com número atômico Z = 49 e massa atômica ponderada (entre os dois únicos isótopos estáveis) A = 114,8 u.

Nome derivado de Índigo (azul) que é a cor de uma linha brilhante em seu espectro. Foi descoberto por F. Reich e H. Richter em 1863, em mistura de minérios de zinco proveniente de Freiberg. O cloreto de zinco impuro obtido deste minério foi analisado no espectroscópio e pode-se observar uma linha azul intensa, não encontrada em nenhum elemento conhecido. A partir do Ln₂O₃ reduzido com carvão eles obtiveram o índio metálico. Atualmente é um subproduto da mineração e refino de zinco. É um metal macio, branco prateado, estável ao ar, muito reativo aos ácidos, mas resistente a álcalis, oxida-se quando aquecido produzindo óxido de cor amarela.

          O índio é empregado na fabricação de rolamentos para motores de avião (combinado com o chumbo), na confecção de lâmpadas de mercúrio junto com o vapor de mercúrio e nos reatores atômicos para medir o fluxo de nêutrons.

• Tálio

O tálio (do grego "thallós", "ramo verde") é um elemento químico de símbolo Tl , de número atômico 81, que apresenta massa atômica 204,4 u. É um metal pertencente ao grupo 13 da classificação periódica dos elementos. Foi descoberto por W. Crookes em 1861 ao analisar no espectroscópio um resíduo selenífero da fábrica de ácido sulfúrico proveniente de Tilkerode do Harz.

Estima-se que a abundância do tálio na crusta terrestre seja cerca de 1 grama por tonelada. O tálio tem uma abundância superior a outros metais mais conhecidos, como o mercúrio e a prata. O elemento está muito distribuído pela crusta terrestre, mas é economicamente inviável fazer a sua exploração direta.  Atualmente é recuperado da mineração de zinco, chumbo e cobre e também da ustulação de pirita para fabricação de ácido sulfúrico.

Este metal é muito macio e maleável e pode ser cortado com uma faca. Quando exposto ao ar, inicialmente apresenta um brilho metálico, porém rapidamente torna-se cinza-azulado semelhante ao chumbo . Quando exposto ao ar, forma-se sobre o tálio uma camada de óxido, por isso, é preservado mantendo-o sob a água.

          É um metal prateado, mole, que rapidamente se oxida ficando escuro cor de chumbo, devido a formação de Tl₂O, facilmente atacado pelo HNO₃ e H₂SO₄, não é atacado pelo HCl e seus sais são muito tóxicos. O Tálio é usado na fabricação de fotocélulas, detectores de infravermelho e na manufatura de vidros especiais.

REFERÊNCIA:

- Miessler, Gary L.; Fischer, Paul J. eTarr, Donald A., Química Inorgânica, 5ª  ed., Pearson Education do Brasil, 2014.

- Quimlab. Gálio. Disponível em < http://www.quimlab.com.br/guiadoselementos/galio.htm >. Acesso em 20 de Janeiro, 2017.

- Quimlab. Índio. Disponível em < http://www.quimlab.com.br/guiadoselementos/indio.htm >. Acesso em 11 de Fevereiro, 2017.

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