Grupo 13 - Eloisa

GRUPO 13

Universidade do Extremo Sul Catarinense - UnescQuímica Inorgânica – Yasmine MichelettoEngenharia Química

Camila Pacheco SantosEloisa Contessi ConsensoJhonatan Piffer Ramos

Figura 1 - Grupo 13 na tabela periódica.

Fonte: Windows 8.0

Grupo 13 - IIIA

Segundo Russell (1994), os elementos desse grupo são geralmente menos metálicos que os correspondentes metais alcalino-terrosos, mas, como em outros casos, o caráter metálico aumenta de cima para baixo no grupo.

Características

• Configuração eletrônica da camada de valência: ns²np¹;

• Número de oxidação máximo esperado: +3;

• Os membros mais leves são encontrados na natureza em combinação com o oxigênio, na forma de óxidos.

Grupo 13 - IIIA

BORO

• Um não-metal;• Forma sempre ligações

covalentes;• Normalmente são três,

utilizando orbitais híbridos sp2

;

• Com ângulos de 120º entre si; (UNIOESTE, 2014).

OUTROS ELEMENTOS DO GRUPO

• Formam compostos trivalentes;

• São mais metálicos e iônicos que o boro;

• São metais moderadamente reativos;

• Seus compostos estão no limite entre aqueles com caráter iônico e covalente. (UNIOESTE, 2014).

Pontos de Fusão e Ebulição

• Os pontos de fusão dos elementos do grupo 13 não podem ser comparados entre si devido às diferentes estruturas cristalinas apresentadas no grupo;

• A estrutura incomum do boro faz com que ele apresente um ponto de fusão muito elevado;

• A estrutura do gálio, também pouco comum, faz com que ele tenha uma temperatura de fusão incrivelmente baixa;

Pontos de Fusão e Ebulição

Tabela 1 - Pontos de fusão e ebulição dos elementos do grupo 13.

Fonte: UNIOESTE, 2014.

• Outra característica do gálio, é que ao passar do estado líquido para o sólido, ao invés de se contrair, ele se expande;

• Os demais elementos apresentam estruturas metálicas de empacotamento compacto. (UNIOESTE, 2014).

Grupo 13 - IIIA

A natureza eletropositiva desses elementos cresce do boro para o alumínio, segundo a tendência normal associada ao aumento de tamanho, e a seguir decresce do alumínio para o tálio. Os três últimos elementos desse grupo têm menor tendência em perder elétrons por causa da blindagem ineficiente proporcionada pelos elétrons d. (UNIOESTE, 2014).

Propriedades Físicas

De acordo com Ferreira (2005):

Boro

Semimetal

Estado Sólido Alumínio

ÍndioTálio

Metais

Estado Sólido

Gálio

Metal

Estado Líquido

Propriedades Químicas

De acordo com Ferreira (2005):

• Formam muitos compostos moleculares;

• O boro não forma compostos iónicos binários e não reage com o oxigênio, nem com a água;

• O alumínio origina óxido de alumínio quando reage com o oxigênio.

• Têm tendência para formar ions tripositivos, pois têm configuração electrónica de valência ns² np²;

• No entanto, para o tálio o íon monopositivo (Tl +) revela-se mais estável do que o íon tripositivo (Tl³ + ).

Propriedades Químicas

De acordo com Russell (1994):

• Todos os átomos dos elementos do grupo IIIA apresentam um único elétron p, além dos dois elétrons s, na sua camada de valência;

• Devemos então esperar que o efeito do par inerte seja evidente nos estados de oxidação desses elementos;

• Portanto, embora compostos +1 sejam encontrados em todos eles, em condições normais o estado +3 é o único observado, exceto para o tálio que comumente apresenta o estado +1.

Propriedades dos elementos do grupo

Tabela 2 - Elementos do grupo 13.

Fonte: Russel, 1994.

Gálio, Índio e Tálio

De acordo com Russel (1994):

• Os três membros mais pesados do grupo;

• Todos raros e encontrados, principalmente, como impurezas nos minerais de zinco, chumbo e cádmio, como também em muitos minerais contendo alumínio;

• Devido a sua escassez, são usados apenas em pequenas quantidades;

• Não são tão metálicos como seria de esperar; isto é conseqüência da série de metais de transição que os precedem na tabela periódica;

• Como o subnível (n – l)d está preenchido, a carga nuclear elevada resultante e o tamanho pequeno dos átomos desses elementos tomam os elétrons mais fortemente presos que em outros casos.

Grupo 13 - IIIA

BORO ALUMÍNIO GÁLIO

ÍNDIO TÁLIO

Boro (B)

• O Boro puro, atualmente, é obtido pela redução do BeO3 com Mg em pó;

• Apresenta-se na coloração negra ou marrom;

• É um micronutriente essencial aos animais e plantas;

• Utilizado principalmente na indústria de vidros, fertilizantes, semicondutores, retardante de chamas, antisépticos e abrasivos (nitreto de boro).

Boro (B)

• Não é encontrado livre na natureza, mas em jazidas relacionadas a atividades vulcânicas, combinado com oxigênio e sódio (Bórax).

• O átomo de Boro pode acomodar um quarto par de elétrons, mas somente quando esse par é fornecido por um outro átomo (ÁCIDO DE LEWIS).

• Moléculas ou íons com pares isolados de elétrons podem cumprir esse papel (BASE DE LEWIS).

Boro (B)

• Há 13 isótopos do Boro;

• Apenas dois são estáveis: B -10: 19,85% de abundância e B -11: 80,2% de abundância;

Boro (B) - Aplicações

• O composto de boro de maior importância econômica é o bórax (empregado na fabricação de fibras de vidro);

• O boro é usado em reatores nucleares com a função de materiais de controle, sendo usado para controlar e até mesmo finalizar a reação de fissão nuclear em cadeia, pois o boro é um bom absorvente de nêutrons;

Boro (B) - Aplicações

• Fibras de boro são usadas em aplicações mecânicas especiais, como no âmbito aeroespacial;

• Alcançam resistências mecânicas de até 3600 MPa;

• O boro é usado em fogos de artifício devido a coloração verde que produz;

Alumínio (Al)

De acordo com RUSSEL (1994):

• O alumínio tem seu nome ligado ao de um de seus compostos, o alúmen;

• Terceiro em abundância na litosfera;

• A maior parte do alumínio ocorre nos aluminosilicatos tais como: – argilas, – micas e – feldspatos.

Alumínio (Al)

De acordo com a CEUNES (2014):

• Há 23 isótopos de alumínio. – Apenas 1 é estável: Al – 27;

• Os demais são radioativos e possuem tempo de meia-vida da ordem de nanosegundos;

• O alumínio puro metálico não é encontrado na natureza. É encontrado combinado principalmente com o oxigênio formando o óxido de alumínio (Al2O3)– Bauxita.

Alumínio (Al)

Mineral de alumínio (Bauxita)

- Óxido de alumínio

hidratado impuro Al2O3 × xH2O

Separado das suas impurezas (óxido

de ferro (III) e dióxido de silício

PROCESSO BAYER Al2O3(s) Alumina

Alumínio (Al) - Metálico


• O alumínio metálico é preparado eletroliticamente pelo processo Hall, a partir da alumina;

• Na metade do século XVIII o alumínio era vendido por mais de US$ 500 por libra e era muito utilizado como metal precioso em joalheria;

• No século XIX, Charles Martin Hall era estudante de graduação do Oberlin College quando um de seus professores de química o incentivou a, tentar encontrar um método para produção de alumínio que fosse prático para o emprego em escala industrial;


• Hall teve o pressentimento de que a eletrólise deveria servir, mas logo descobriu que a eletrólise de soluções aquosas de sais de alumínio produzia somente hidrogênio no cátodo;

• Hall então pensou num solvente não aquoso para o Al2O3 e incidentalmente acertou na criolita, um mineral encontrado na Groelândia que parece gelo, mas se funde a 950°C;

• Hall montou uma espécie de laboratório num barracão de madeira da família e em menos de um ano depois de formado, conseguiu eletrolisar uma solução de alumina em criolita fundida formando alguns glóbulos brilhantes de alumínio;


Figura 2 - A célula Hall para a produção do alumínio

Fonte: Russell, 1994.

Alumínio (Al)


• O alumínio pode ser enrolado, prensado, moldado, curvado e extrudado, dando origem às mais variadas formas;

• Baixa densidade construção de aeronaves e, recentemente nas indústrias automobilísticas;

Alumínio (Al)

• Atualmente, o alumínio puro é muito mole para ser utilizado nas estruturas;

• O alumínio puro é um excelente condutor elétrico e é aplicado em fios elétricos, competindo com o cobre.

Alumínio (Al)


• O alumínio é termodinamicamente muito reativo, pelo seu potencial de redução padrão e pela variação da energia livre para reações como:

2Al(s) + 3/2O2 (g) Al2O3(s) ∆G°= –1582kJmol-l

Alumínio (Al)


• As reações de alumínio metálico (à temperatura ambiente) são consideravelmente lentas por causa da formação de uma película superficial de alumina Al2O3.

• Essa camada superficial é lisa, forte e dura, portanto, o alumínio e a maioria das suas ligas, se auto-protegem do ataque do meio ambiente.

• Uma camada extra, fina, de alumina pode ser depositada eletroliticamente na superfície do alumínio processo de anodização.

• A alumina pode ser colorida pela adição de vários corantes, à eletrocoloração gera uma camada colorida muito mais durável do que qualquer pintura.

Alumínio (Al)


• O alumínio forma uma variedade de sais;

• O íon de alumínio é muito pequeno e de carga elevada, ele é fortemente hidrolisado pela água;

• O óxido de alumínio anidro ocorre na natureza, no mineral córindo;

• Apesar de a ligação Al—O ter caráter covalente considerável (Al não é muito eletropositivo);

Alumínio (Al)


• A estrutura do Al2O3 pode ser imaginada como um arranjo hexagonal de empacotamento denso de íons óxido, nos quais dois terços das lacunas octaédrica são ocupadas por íons de alumínio.

• Al2O3 puro é incolor (ou branco, quando triturado).

• O alumínio foi primeiramente descoberto em uma série de sais conhecidos como alúmens.

Alumínio (Al) - Reciclagem


• A reciclagem de latas é dividida em dez etapas, e se inicia com a entrega da latinha nos postos de coleta;

• Diferencial: poder ser usada para o mesmo fim, ao contrário das garrafas plásticas, que depois de recicladas não podem guardar alimentos.

Alumínio (Al) - Curiosidade


• 67 latinhas de alumínio correspondem a 1 kg;• Cada 1.000 kg de alumínio reciclado significa 5 mil kg de

minério bruto (bauxita) poupados;• O Brasil possui uma das três maiores reservas de bauxita do

mundo;• Para reciclar o alumínio são gastos apenas 5% da energia

utilizada na extração, ou seja, uma economia suficiente para manter iluminadas 48 residências;

Gálio (Ga)

De acordo com Santos (2003);

• O gálio metálico dissolve-se lentamente em ácidos e bases e seus sais sofrem hidrólise formando sais básicos;

• O gálio possui maior densidade no estado líquido;

• Foi descoberto em 1875 por Lecoq Boisbraudran, um brilhante investigador Francês no campo da espectroscopia;

• Boisbraudran isolou cerca de 1 g de gálio a partir de centenas de quilogramas de minério de zinco provindo dos Pirineus;

Gálio (Ga) – Ocorrência Natural

De acordo com Santos (2003)

• A abundância de gálio na crosta terrestre é de 19 ppm, semelhante ao nitrogênio, lítio e chumbo.

• A dificuldade de obte-lo está na sua não ocorrência em concentrados minerais naturais.

• O gálio encontra-se associado aos seus vizinhos da tabela periódica, zinco e germânio ou com alumínio.

• O gálio ocorre na germanita entre 0,1 e 1% e na galita com cerca de 35%, porém estes dois minerais são raros;

Gálio (Ga) – Ocorrência Natural


• Ocorre também na esfalerita, bauxita e no carvão, porém em quantidades cem vezes menor que na germanita.

Gálio (Ga) – Obtenção

POR ELETRODEPOSIÇÃO


• Atualmente quase que a totalidade da produção mundial de gálio primário é obtido como subproduto da indústria de alumínio e em menor escala, como subproduto da indústria de zinco.

Gálio (Ga) – Obtenção

OBTIDO COMO SUBPRODUTO DA INDUSTRIA DE ALUMÍNIO


• Com a obtenção da alumina presente no licor de Bayer, o resíduo resultante desse processo, que contém as impurezas já existente na bauxita e também o íon galato [Ga(OH) 4 ] -, é reciclado e retorna ao processo inicial fazendo parte novamente da solução alcalina que promoverá a dissolução da bauxita. Esse processo faz com que o resíduo do processo da obtenção da bauxita se torne cada vez mais concentrado na espécie [Ga(OH) 4 ] -, sendo possível produzir gálio metálico através da separação do íon galato da solução mãe, por técnicas de extração de solvente.

Gálio (Ga) – Aplicação


• O gálio em seu estado reduzido possui poucas aplicações práticas, sendo o seu emprego mais representativo em termômetros industriais, devido a sua extensa faixa de temperatura no estado líquido, 29,72°C a 2403°C;

• Na área da saúde o isótopo Ga- 67, com tempo de meia vida de 78,3 horas é empregado na forma de citrato para a execução de exames com geração de imagens que possibilitem a localização e o monitoramento de tumores.

Gálio (Ga) – Aplicação


• Do ponto de vista técnologico, o interesse industrial concentra-se na produção de compostos GaP, GaAs, GaN que são utilizados nas indústrias eletrônicas e optoeletrônica, na produção de micro-chips de computadores e dispositivos para células solares.

Gálio (Ga)

De acordo com Russel (1994);

• O gálio foi utilizado como impureza nas fabricações de semicondutores e como componente de ligas;

• O arseneto de gálio é empregado em lasers sólidos.

Índio (In)

• Em 1863, F. Reich e H. Richter descobriram o índio, ao realizarem experimentos para extração de tálio da blenda, proveniente de uma mina localizada na cidade de Freiburg;

• Esse metal encontra-se mais freqüentemente associado ao zinco sendo portanto comercialmente recuperado a partir dos resíduos ou fumos do tratamento do minério de zinco;

• O Brasil não dispõe de tecnologia para a sua separação e purificação e, portanto, grande parte do índio permanece nas bacias de rejeito do processamento hidrometalúrgico do concentrado de zinco.

Índio (In)

• O índio possui propriedades fisico-químicas distintas de qualquer outro metal;

• A capacidade do índio não oxidado ou de ligas de alto teor de índio, de aderir a si mesmo ou soldar a frio permite que materiais revestidos com índio sejam instantaneamente unidos;

• Possui também, a propriedade de "molhar", ou seja, de revestir por fricção do metal ou liga (alto teor) fundida, superfícies de vidros, micas, quartzos , cerâmicas vítreas e certos óxidos metálicos.

Índio (In)

• Quimicamente, o índio assemelha-se ao zinco em alguns aspectos e ao alumínio, ferro e estanho em outros.

• É um metal branco prateado, brilhante, maleável, dúctil e cristalino. À temperatura ambiente é estável ao ar seco.

• É menos volátil do que o zinco e o cádmio mas sublima, quando aquecido com hidrogênio ou a vácuo.

• O índio também é utilizado em soldas de baixo ponto de fusão (usadas comumente na solda de "chips" de semicondutores).

Índio (In) - Aplicação

• Quanto a sua utilização e consumo mundial, 45% é utilizado em filmes contendo óxido de índio ou óxido de índio e estanho (ITO) para revestimentos sobre vidros;

• No setor eletrônico, estes filmes são usados em visores de cristal líquido (LCD's) de relógios, telas de televisão, monitores de vídeo e computadores portáteis;

• São usados também como refletores de raios infravermelhos sobre vidro comum.

Tálio (Tl)

• Tálio é um elemento químico metálico, de símbolo Tl.• Sólido branco-esverdeado, maleável, mole, tóxico e de limitado

valor comercial. • Ao contrário dos outros metais do grupo III A, o tálio não é

protegido por uma película de óxido, e consequentemente, é facilmente oxidado pelo ar.

• Ocorre em pequenas quantidades na pirita, na blenda, na hematita e em alguns minerais raros, como o crookesita, a lorandita e a hutchinsonita.

Tálio (Tl)

• Tálio é um elemento químico metálico, de símbolo Tl.• Sólido branco-esverdeado, maleável, mole, tóxico e de limitado

valor comercial. • Ao contrário dos outros metais do grupo III A, o tálio não é

protegido por uma película de óxido, e consequentemente, é facilmente oxidado pelo ar.

• Ocorre em pequenas quantidades na pirita, na blenda, na hematita e em alguns minerais raros, como o crookesita, a lorandita e a hutchinsonita.

Tálio (Tl)

• Os compostos de tálio são tóxicos. O próprio metal se transforma nesses compostos em contato com o ar úmido em contato com o ar e a pele.

• A intoxicação por tálio, que pode ser fatal, provoca distúrbios nervosos e gastrintestinais e rápida perda de cabelo

Tálio (Tl) - Aplicações

• As aplicações mais comuns são ligadas ao setor de inseticidas e venenos para roedores (hoje, é proibido o uso do sulfato de tálio para tais);• Pode-se utilizar o tálio como aditivo de vidros especiais (com elevados índices de refração, quando sob forma de óxidos);• Para produção de alguns fusíveis (junto ao chumbo);• Pode ser utilizado para diagnóstico de doenças coronárias e detecção de tumores.

http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/chumbo/

Artigo Científico

Efeito da terapia com laser de arsenieto de Gálio e Alumínio (660Nm) sobre a recuperação do nervo

ciático de ratos após lesão por neurotmese seguida de anastomose epineural: análise funcional

Reis FA1, Belchior ACG1, Nicolau RA2, Fonseca TS1, Carvalho PTC1

Rev Bras Fisioter, São Carlos, v. 12, n. 3, p. 215-21, mai./jun. 2008Revista Brasileira de Fisioterapia

Artigo Científico

• Os nervos periféricos são alvos constantes de lesões de origem traumática, como esmagamento e secções totais resultando em diminuição ou perda da sensibilidade e motricidade no território inervado, cuja severidade dependerá do acometimento de estruturas. •O comprometimento das atividades diárias de pacientes com lesão de nervo periférico é fator determinante para estabelecer metas de recuperação precoce do mesmo.

Artigo Científico

•Embora haja certa recuperação na maioria das lesões nervosas, estas ocorrem lentamente e, muitas vezes, de forma incompleta;•Estima-se que a incidência das lesões traumáticas em alguns países seja superior a 500.000 novos casos anualmente;•Tal fato justifica a continuidade da produção de terapias que permitam subtrair o nível de lesão e incapacidade.

Artigo Científico- Experimento

•Utilizou-se o laser de arsenieto de gálio e alumínio (GaAlAs), da marca KLD

(Amparo, São Paulo, Brasil), modelo Endophoton, com comprimento de onda

de 660Nm, potência de 26,3mW, área do feixe de 0,63cm2, contínuo.

• A forma de aplicação deu-se pelo método transcutâneo pontual e em contato

(para reduzir a reflexão), com densidade de energia de 4J/cm², densidade de

potência de 0,0413W/cm2 e tempo de 96,7 segundos.

•Foram irradiados três pontos sobre a incisão cirúrgica: um ponto em cada

extremidade e outro no ponto centro.

• A laserterapia foi iniciada no primeiro dia pósoperatório e durante os 20 dias

consecutivos.

Artigo Científico- Conclusão

•Os mecanismos da ação do Laser de baixa potência envolvem a aceleração na síntese de colágenos, redução dos microorganismos, aumento na vascularização, redução da dor e ação antiinflamatória. •Este estudo teve como objetivo avaliar a perimetria das feridas no decorrer do tratamento.• Estudo quantitativo, descritivo e longitudinal. Desenvolvido entre 05 de Março de 2009 e 10 junho de 2010, com 14 pacientes da clínica escola da Faculdade de Minas (FAMINAS).

Artigo Científico- Conclusão

•Em síntese, pode-se afirmar que a utilização do laser de baixa potência arseneto de gálio e alumínio representa um grande passo ao tratamento de reparações de feridas pós cirúrgicas em quaisquer tecidos do corpo humano, não apenas utilizando o laser He-Ne mas também outras fontes alternativas as quais trariam grande satisfação e resultados.• Por se tratar de um estudo em andamento, o laser de arseneto de Alumínio e Gálio ainda passa por diversas observações, para que possa trazer benefícios a laserterapia.

Referências

B.RUSSELL, John. QUÍMICA GERAL. 2. ed. São Paulo: Makron Books, 1994. 2 v

Disponível em: http://www.videos.uevora.pt/quimica_para_todos/qpt_breve%20_historia_periodica.pdf

Acessado 4 de novembro de 2014.

Disponível em:http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/flora/docs/p%e1ginas_inicias.pdf


Disponível em:http://www.ceunes.ufes.br/


GRUPO 13

Universidade do Extremo Sul Catarinense - UnescQuímica Inorgânica – Yasmine MichelettoEngenharia Química

Camila dos Santos PachecoEloisa Contessi Consenso

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