Elementos del Gpo. 13 o Gpo. 3B

1. Elementos del Gpo. 13 o Gpo. 3B Boro, Aluminio, Galio, Indio y Talio

2. Características Generales • Todos los elementos exhiben la valencia 3 • Sus compuestos anhidros son esencialmente covalentes o apreciable cantidad de carácter covalente • El boro nunca forma el ion B3+, Porque? Por la energía tan grande que se necesita para eliminar los 3 electrones de un átomo pequeño • Las configuraciones electrónicas de los átomos de B y Al son semejantes porqué en su penúltima capa tienen la configuración estable de un gas noble • El B es no metálico y el Al es claramente metálico. El Ga, In y Tl son débilmente metálicos, su química es semejante a la del Al

3. Edo. Natural, extracción y usos del Boro • se encuentra principalmente en forma de boratos, ejem. el tetraborato sódico (bórax), en el cual el B forma parte de un complejo aniónico, (Na+)2B4O72-.10H2O • puede obtenerse como polvo amorfo café por tratamiento del bórax con HCl, el ácido bórico resultante, H3BO3, se calienta a ignición para formar el óxido, B2O3 y finalmente reduciendo este último con Mg a Temp. Elevada • B2O3 + 3Mg ------- 2B + 3Mg2+O2- • se utiliza en la fabricación de acero de alta resistencia al impacto y en varillas de reactores para controlar reacciones atómicas (absorbe neutrones) • la forma cristalina del B se obtiene por descomposición térmica del triyoduro de boro

4. La producción mundial/anual de compuestos del Boro es de más de 3 mil millones de ton. 20% se utiliza como agente limpiador y el 35% de la producción del boro se utiliza en fabricar vidrios de borosilicato • Se utiliza para obtener el peroxoborato de sodio (NaBO3), ingrediente en detergentes [B2(O2)2 (OH)4]2- (fuerte ag. oxidante por los 2 grupos peroxo -O-O-) • Propiedades del Boro • Tiene 4 alótropos, uno de ellos forma agrupamientos de 12 atomos formando una estructura icosaédrica B12 • el boro amorfo es un elemento muy reactivo y se combina directamente con el oxígeno, azufre, nitrógeno y los halógenos, para formar, óxidos, sulfuros, nitruros y haluros • al rojo, reduce vapor de agua a hidrógeno: • 2B + 3H2O ------- B2O3 + 3H2

5. Compuestos del Boro • Haluros: • la volatilidad disminuye con el aumento del peso molecular, el yoduro es sólido a temp. amb. • Son covalentes, con estructuras planas, con los átomos de halógeno dirigidos hacia los vértices de un triángulo equilátero, para minimizar la repulsión electrónica • La formación de tres enlaces covalentes B – halógeno, deja al boro con 2 e- menos para la formación del octeto y se completa fácilmente con la formación de compuestos de adición, con moléculas que tienen pares de electrones no compartidos; ejem. tricloruro de boro-amoníaco • Los haluros reaccionan vigorosamente con el agua, produciendo hidroácidos halogenados y oxiácidos • El trifloruro de boro se utiliza como catalizador de Friedel y Crafts en química orgánica (reacciones de polimerización)

6. Boranos (hidruros del boro) Fórmula general BnHm ejem. • Diborano B2H6 • Pentaborano B5H9 • Hexaborano B6H10 • Se conocen alrededor de 25 boranos, son incoloros, diamagnéticos, poco estables térmicamente y tóxicos Diborano • es un gas inflamable muy reactivo, es el hidruro mas simple del B • se prepara por reducción del tricloruro de B con hidruro de Li y Al, al vacio 4BCl3 + 3Li+AlH4- -------- 2B2H6 + 3LiCl + 3AlCl3 • esta molécula es deficiente en electrones (6 pares de e-), donde se considera que la estructura contiene algo parecido a dobles enlaces B-B, los e- extra que se requieren los proporcionan dos de los seis H, formando un puente con los atomos de B usos: síntesis de compuestos y como propulsores en cohetes

7. Trióxido de Boro (B2O3) • se obtiene al quemar boro en atmósfera de O2 o por fusión del ac. Ortobórico • se obtiene como material vítreo cuya estructura se compone de redes tridimensionales de gpos. BO3 orientados al azar, donde c/átomo de O liga dos de B • es ácido y reacciona lentamente con el agua para formar ac. Ortobórico • funde con óxidos metálicos formando vidrios boratados (coloridos) Ac. Ortobórico (H2BO3) • se forma por hidrólisis de los haluros de B o cuando se agrega HCl a una solución de bórax, se obtiene como sólido blanco • por calentamiento forma 1ero ac. Metabórico (HBO2) y luego trióxido de B • su estructura se basa en la unidad planar B(OH)3 , donde las unidades individuales se unen por puentes de H, formando una lámina bidimensional

8. dos láminas bidimensionales se mantienen juntas por fuerzas de van der Waals, lo cual explica la ruptura foliar del sólido Boratos • al igual que el Si posee gran afinidad por el oxígeno • existen infinidad de estructuras que contienen anillos o cadenas de atomos de B y O alternados y tiene estructura plana • los boratos mas complejos se basan en unidades triangulares BO3; asi el metaborato de sodio (Na+)3B3O63- (anillo) y el metaborato de calcio Ca2+B2O42- (polímero) • cuando el bórax se funde con sales de los metales de transición se obtiene un material vítreo coloreado