GRUPO 13: Familia del Boro QUÍMICA INORGÁNICA I Recopilado por: Eliana Marítza Tulcán Mejía ELEMENTOS TERREOS CONTENIDO 1. Generalidades 2. Abundancia 3. Métodos de obtención 4. Usos 5. Propiedades físicas 6. Elementos 7. Reactividad 8. Hidruros 9. Haluros 10. Óxidos, oxoácidos, oxoaniones 11. Compuestos de nitrógeno 12. Oxosales 13. Boruros metálicos 2 • Constituyen más del 7% en peso de la corteza terrestre. • Esta familia posee una estructura electrónica exterior ns2 np1, lo que determina su comportamiento químico. • Estado común del oxidación +3; Talio posee +1 • Una característica peculiar del B es la existencia de un gran número de especies con deficiencia electrónica, que plantean grandes problemas a la teoría de valencia: hidruros y sus derivados, boruros, subhaluros y el mismo elemento. • En esta familia exhibe una variedad de propiedades: • B es un no metal • Al es un metal • Ga, In y Tl son metales • Tanto el Al como el Ga, In y Tl son de considerablemente más grandes que el B, lo que hace que presenten un carácter metálico definido. 3 Por esto. 4 . en general. según las tres primeras energías de ionización para cada elemento. • La formación de uniones covalentes tiene gran importancia y los compuestos de boro se parecen. sus compuestos presentan carácter iónico pronunciado. es considerablemente más fácil separar los tres electrones de valencia. • Para los demás elementos del grupo. a los de otros no metales. • La energía total que se requiere para formar iones B3+.• El reducido tamaño del B provoca que los tres electrones de su capa de valencia sean difíciles de separar. es mucho mayor que la que puede compensarse con le energía reticular de compuestos iónicos o por la hidratación de éstos iones en solución. • Existen compuestos en los que el B forma tres enlaces covalentes que se pueden explicar si se supone una hibridación sp2 de los orbitales de valencia del boro. el carbón.001%. Na3[AlF6]. Na2[B4O5(OH)4)]·2H2O.Boro • Es un elemento presente en la naturaleza. 7%. extensión. el esquisto y en algunos suelos. aunque no en estado libre. • Su abundancia relativa en la corteza terrestre es de aprox. • Ga tiende a oxidarse por lo que no se lo encuentra puro. Indio y Talio • El Ga. cuyos extensos depósitos se explotan comercialmente en el desierto de Mojave (California). de la corteza terrestre y se encuentra en los aluminisilicatos como arcillas. en la bauxita (óxidos hidratados) y. Aluminio • Es el metal más abundante. o bien como ácido bórico. In y Tl sólo se encuentran en muy pequeñas cantidades en minerales de aluminio y de zinc. Galio. Na2[B4O5(OH)4)]·8H2O. 5 . • Su química es muy similar a la del Al. y la kernita. y en trazas como sulfuros en diferentes minerales. También se puede extraer de colemanita Ca2B6O11·H2O y boracita Mg7Cl2B16O30. en las rocas sedimentarias. Se encuentra en forma de boratos alcalinotérreos en los océanos. • Las principales fuentes de B son el boráx. micas y feldespatos. en menor. 0. en la criolita. inerte frente a la mayor parte de los ácidos. HCl y a continuación HF. Es atacado lentamente por HNO3 concentrado o álcali fundido.Boro • Las primeras etapas en la extracción del B a partir de bórax. son su conversión en ácido bórico y después en óxido. muy duro. • El B puro cristalino se prepara por reducción en fase vapor de BBr3 con H2 o por pirolisis de B2H6 o BI3. 𝑁𝑎2 𝐵4 𝑂5 (𝑂𝐻)4 · 8𝐻2 𝑂 + 𝐻2 𝑆𝑂4 → 4𝐵(𝑂𝐻)3 + 𝑁𝑎2 𝑆𝑂4 + 5𝐻2 𝑂 • El B de baja impureza se obtiene por reducción del óxido con Mg en caliente. 𝐵2 𝑂3(𝑠) + 3𝑀𝑔(𝑠) 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 2𝐵(𝑙) + 3𝑀𝑔𝑂(𝑠) • El producto es un sólido negro. 2𝐵𝐶𝑙3(𝑠) + 3𝐻2(𝑔) 𝑊 𝑦 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 2𝐵(𝑠) + 6𝐻𝐶𝑙(𝑔) 6 . de baja conductividad eléctrica. seguido del lavado del producto con álcali. la disolución se siembra con Al2O3·3H2O y se enfría o se trata con CO2 para precipitar α-Al(OH)3 cristalino. aunque su extracción es extraordinariamente difícil. • El Al2O3 anhidro. su extracción es cara por la energía eléctrica requerida y la producción de Al se asocia con frecuencia a centrales hidroeléctricas. y se purifica mediante el proceso Bayer. SiO2 y TiO2. alúmina. Se adiciona solución acuosa caliente de NaOH a presión. • Bauxita impura es una mezcla de óxidos: Fe2O3. se obtiene por calentamiento.Aluminio • Se obtiene a partir de aluminosilicatos ampliamente disponibles. • Bauxita y criolita son las principales menas. su punto de fusión es elevado 2345 K. 7 . esfarelita o blenda de zinc. • Su principal fuente es la bauxita impura. 8 . sustituye algunos de sus átomos. Su demanda es baja. La extracción de Zn. Zn y Pb. indio como subproducto. en la que el Ga esta asociado con el Al. GaAs. es especial en lugares donde las reservas de ZnS son bajas Talio • Se obtiene como subproducto en la fundición de las menas de Cu. • Se encuentra en la mena del ZnS.Galio • El aumento de su producción coincide con el aumento la demanda de arseniuro de galio. por consiguiente. donde al ser del mismo tamaño del Zn. • Se obtiene a partir de residuos de la industria del procesado del Zn Indio • El desarrollo en la industria electrónica ha conducido también a un aumento significativo en la demando de In. • El reciclado de In se está haciendo importante. fundamental en el mantenimiento de la estructura de la pared celular y de las membranas. • Es un nutriente esencial. se emplea a gran escala en la industria del vidrio. • El B amorfo se emplea en pirotecnia dando un color verde característico cuando se quema. como retardador de llama. Na2[B4O5(OH)4)]·2H2O. y como agente antibacteriano. al mezclarse con SiO2 se obtiene el vidrio Pyrex empleado en el laboratorio. debido a que el 10B tiene una elevada sección eficaz para la captura de neutrones.Boro • Los dos boratos más importantes comercialmente son: • Na2[B4O5(OH)4)]·8H2O. B(OH)3. • El B2O3 se emplea en la industria del vidrio. • El vidrio de borosilicato tiene un índice de refracción alto y es adecuado para lentes ópticas. • El ácido bórico. • y. como componente de soluciones tampón. • El B elemental se emplea en la producción de aceros resistentes al impacto y en barra de control para reactores nucleares. usado para vidriados en alfarería y en la industria de la cerámica. 9 . Aluminio • Se lo emplea en utensilios domésticos. • La forma α del Al2O3 se utiliza como catalizador o como fase estacionaria en cromatografía. • Elemento bioacumulable. • El corindón o alúmina α y el esmeril. en diversos vehículos. que es una mezcla de corindón con óxidos de hierro magnetita y hematites. ya que el organismo no tiene mecanismos para expulsarlo. • Pueden fabricarse cristales artificiales a partir de bauxita en hornos y los rubíes artificiales son componentes importantes de los láseres. • Las piedras preciosas rubí. en arquitectura. topacio oriental. 10 . en envases. amatista oriental y esmeralda oriental son el resultado de la presencia de Al2O3. en aviación. Son extremadamente duros y se utilizan como abrasivos. zafiro. • El óxido de aluminio tiene muchos usos importantes. Se hacen esfuerzos para eliminar la polución del agua. por ejemplo calculadoras de bolsillo. fotodetectores y células solares. • Es usado en minas pero causa daños a la tierra y a la salud de sus habitantes. 11 .Galio • Los fosfuros. el 60% se aplicó en circuitos integrados. diodos laser. arseniuros y antimoniuros de Ga e In son importantes en la industria de los semiconductores. • En 2001. se utilizó el 37% de la producción mundial de Ga en forma de GaAs para LED. por ejemplo ordenadores de alto rendimiento. • Se emplean como materiales para transistores y en diodos emisores de luz LED. • El sulfato de talio se utilizaba para matar hormigas y ratas pero actualmente se reconocen sus niveles toxicidad sumamente altos. debido a su capacidad de unirse a metales que no se humedecen. • También se emplea en soldaduras sin plomo. se emplea para recubrir visualizadores de pantalla plana. cerámica y metales. • En fabricación de espejos especiales que reducen el deslumbramiento de faros • ITO: óxido de indio dopado con óxido de estaño.Indio y Talio • El mayor uso del indio es en recubrimientos de lámina delgada. • Sus usos importantes son semiconductores y en detección de radiación IR y en equipos de transmisión. en semiconductores. por ejemplo visualizadores de cristal líquido y lámparas electroluminiscentes. para cierres entre vidrio. 12 . Una película delgada en la cubierta de mando de un avión hace que esta parte del avión sea silenciosa al radar. por lo que todas sus especies deben tratarse con precaución. bajo poder apantallamiento. compensan el aumento la carga nuclear. de de no de La tendencia en EI2 y EI3 muestra un aumento en Ga y Tl.Los electrones d y f. 13 . lo que conduce a un marcado aumento en la estabilidad del estado de oxidación +1 para éstos elementos. muy duro.• B puro cristalino tiene apariencia metálica. 14 . • Es difícil obtenerlo puro por su elevado punto de fusión. de color gris plateado. 2300°C. • Sus propiedades fundamentales se deben a dos factores: • Su pequeño tamaño • Sus elevadas energías de ionización • Potenciales de ionización: 800. • Presenta similitudes con el Si y con el C. • El radio atómico es 0. 2427 y 3659 kJ·mol-1. B impuro amorfo es un polvo marrón.098 nm. • Es un semimetal semiconductor porque presenta propiedades tanto de los metales como de los no metales. Por lo que no forma iones B3+.02 nm suponiendo el ion +3. radio covalente es 0. Es un importante material refractario por su baja conductividad y elevado punto de fusión.084 nm y su radio iónico es 0. y el carácter corrosivo del líquido. B12. icosaedro. • Boro β-romboédrico. 15 . icosaedro • Las redes covalentes del B α y β romboédrico.• Boro α-romboédrico. haciendo que el B cristalino sea muy duro y con elevado punto de fusión. son las dos extraordinariamente rígidas. B84. • Posee una densidad muy baja pero es un metal fuerte. excelente conductor de la electricidad y del calor. duro. Al3+. dúctil y maleable. ΔHh = -4690 kJ·mol-1 16 . • Forma compuestos iónicos y covalentes a pesar de su elevada energía de ionización. • Debido a su afinidad con el O aparece combinado. pues las polariza con 𝐴𝑙(𝑔) + 6𝐻2 𝑂(𝑙) → [𝐴𝑙(𝐻2 𝑂)6 ](𝑎𝑞) facilidad a través de un proceso fuertemente exotérmico. • Su relación carga/radio.• Corresponde a un metal plateado. como se muestra en la tabla. • El ion Al3+ posee un elevado poder polarizante. es muy alta comparada con otros cationes del período. El solución acuosa 3+ 3+ el ion Al3+ se rodea de moléculas de agua. • Tl tiene la extraña propiedad de emitir un “grito” de tono alto cuando el metal se dobla. maleable y se decolora cuando se expone al aire. con intervalo líquido especialmente amplio. 17 . • Metal color plata. • Metal blando.Galio • Número atómico 31. • Metal blando. símbolo Tl. • Corroe otros metales al difundirse en sus redes cristalinas Indio • Número atómico 49. símbolo Ga. color plateado. 303-2477 K. color gris. presenta lustre brillante. símbolo In. Talio • Talio: Número atómico 81. 18 . como los hidruros. • En condiciones normales. • Muchos metales se combinan con el B a alta temperatura pero los boruros restantes no se prestan a una clasificación sencilla.• Desde el punto de vista químico. los ácidos no lo atacan con excepción del nítrico concentrado y caliente: 𝐵(𝑠) + 3𝐻𝑁𝑂3(𝑎𝑞) 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐻2 𝐵𝑂3(𝑎𝑞) + 3𝑁𝑂2(𝑔) • Otros agentes oxidantes concentrados y calientes no lo atacan o lo hacen muy lentamente. siendo el más abundante el último. • Con el aire forma lentamente el óxido B2O3 y el nitruro [BN]n. • A temperaturas elevadas reacciona con la mayor parte de los no metales. la mayor parte de los metales y con NH3. A = 10 y 11. es atacado por F2. • El B tiene dos isótopos estables. es relativamente inerte. compacta y no porosa. por lo tanto se espera que reaccione fácilmente con el oxígeno y los ácidos diluidos. la misma impide que la reacción prosiga. cuando se desprende la capa de óxido la reacción prosigue vigorosamente. puesto que en cuanto la superficie del metal se cubre con una capa de óxido muy fina. evitando que lleguen las moléculas del reactivo a la superficie del metal.676 V. • La reacción parece no ocurrir. • La capa de óxido se puede eliminar con Hg por el fenómeno conocido como pasivación.• El potencial de reducción del Al3+/Al0 es alto. -1. 19 . • El aluminio se combina directamente con el oxígeno y otros no metales como el azufre y el nitrógeno y reacciona con los ácidos sulfúrico y clorhídrico diluidos: 4𝐴𝑙(𝑠) + 3𝑂2(𝑔) → 2𝐴𝑙2 𝑂3(𝑠) + 3+ 4𝐴𝑙(𝑠) + 6𝐻(𝑎𝑞) → 2𝐴𝑙(𝑎𝑞) + 3𝐻2(𝑔) • Esta reacción es lenta al principio. es decir. es capaz de reducir a otros metales en solución: 0 2+ 3+ 0 2𝐴𝑙(𝑠) + 3𝐶𝑢(𝑎𝑞) → 2𝐴𝑙(𝑎𝑞) + 3𝐶𝑢(𝑠) 20 . por lo que se puede considerar que no reacciona con éste ácido.• El Al se pasiva por acción de HNO3 concentrado. 𝐴𝑙 + 3𝐻2 𝑆𝑂4 → 𝐴𝑙(𝑆𝑂4 )3 + 3𝐻2 • El Al es atacado por el NaOH y otros álcalis mediante la reacción: − 2𝐴𝑙(𝑠) + 2𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 6𝐻2 𝑂(𝑙) → 2[𝐴𝑙 𝑂𝐻 4 ]− (𝑎𝑞) + 3𝐻2(𝑔) ↑ • El Al desplaza a los metales que se encuentran por debajo de él en la serie electroquímica. se disuelve. es la reacción de la termita. dan los haluros o en nitruro de Al3+. • El calor que se libera es suficiente para que la reacción se automantenga y la temperatura alcanzada sea lo suficientemente elevada como para que el Fe que se produce esté en estado líquido: 2𝐴𝑙(𝑠) + 𝐹𝑒2 𝑂3(𝑠) → 𝐴𝑙2 𝑂3(𝑠) + 2𝐹𝑒(𝑙) • Las reacciones de Al con halógenos a temperatura ambiente o con N2 al calentar.• Un ejemplo del poder reductor del Al. 21 . por la cual el Al reduce Fe. La reacción es fuertemente exotérmica y se inicia mediante la ignición de Mg. Ga. In y Tl • Se disuelven en la mayor parte de los ácidos para dar sales de Ga3+. los productos son del tipo MX3 con excepciones: 2𝑇𝑙 + 2𝐵𝑟2 → 𝑇𝑙[𝑇𝑙𝐵𝑟4 ] 3𝑇𝑙 + 2𝐼2 → 𝑇𝑙3 𝐼4 22 . In3+ y Tl3+. • Reaccionan con halógenos a 298 K o justo por encima. pero solo el Ga libera H2 del álcali acuoso. 23 . sería de esperar que los elementos del grupo 13 formasen un hidruro MH3.de valencia.Neutros • Con 3 e. sea el hidruro más simple de boro. • Presenta una estructura en cadena en la cual esta presente un enlace multicéntrico. lo que sugiere dos tipos de interacción enlazante B-H. • Cada átomo de H puente esta unido a dos átomos de B • Cada átomo de B esta unido a 4 átomos de H • Las distancias de enlace B-H no son todas iguales. su propensión a dimerizar implica que B2H6. Aunque se ha establecido la existencia de BH3 en fase gas. diborano. • El diborano es un gas incoloro que se descompone rápidamente en agua. 𝐵2 𝐻6 + 6𝐻2 𝑂 → 2𝐵(𝑂𝐻)3 + 6𝐻2 + 𝐵2 𝐻6 + 3𝑂2 → 𝐵2 𝑂3 + 3𝐻2 𝑂 • El diborano es un reactivo importante en química orgánica de síntesis y un método conveniente de preparación es mediante la reacción: 24 .• Los hidruros de este grupo son extraordinariamente sensibles a la humedad y su uso requiere de técnicas de alto vacío con equipamiento de vidrio. las mezclas con aire y O2 son propensas a inflamarse o explotar. • B2H6 tiene un valor pequeño de ΔH0f = +36 kJ·mol-1. 25 . fue caracterizado completamente en la década de 1990. y los datos muestran que su estructura es similar a la de B2H6. pero descompone por encima de 253 K. • Se prepara por la reacción: • El producto condensa a baja temperatura como un sólido blanco. pf 223 K. Ga2H6.• El digaliano. 26 . • Es estas reacciones. se deben señalar tres puntos: 27 . por el contrario.• Dos moléculas de NH3. las reacciones con bases de Lewis más impedidas estéricamente suelen provocar una ruptura simétrica. pueden atacar el mismo centro de B o Ga. ácido de Lewis. 28 . dando como resultado una ruptura asimétrica de la molécula de E2H6. el producto es estable a 298 K. GaBH6 tiene una estructura análoga a las de B2H6 y Ga2H6. 29 . En fase gas. • Esta reacción se lleva a cabo a baja temperatura. se prepara por reacción de H2Ga(μ-Cl)2GaH2 con Li[BH4] a 250 K en ausencia de aire y humedad. • Se descompone a 343 K y reacciona con NH3 experimentando una ruptura simétrica. • La ruptura simétrica tiene lugar cuando GaBH6 reacciona con NMe3.• El galoborano. GaBH6. ambos pueden actuar como: • Dadores de electrones. • Y como aceptores de electrones. • Acepta electrones porque el B tiene 4 orbitales atómicos de valencia y solo se utilizan 3 para el enlace BH3. utiliza un par de electrones solitario centrado en C o P. • La donación de electrones de BH3 se atribuye a la hiperconjugación análoga a la propuesta para un grupo metilo en compuestos orgánicos. utilizando orbitales antienlazantes vacíos en CO y PF3. • La formación de OC·BH3 y F3P·BH3. 30 . sugiere que BH3 puede también actuar en ambos sentidos.• El BH3 forma aductos con CO y PF3. [AlH3]n es inestable respecto a la descomposición en sus elementos. cuya estructura en estado sólido es dimérica con puentes Al-H-Al asimétricos. • Reacciona con bases de Lewis.• Se ha aislado AlH3 monomérico a temperatura baja en una matriz. • La inestabilidad térmica tiene potencial para generar láminas finas de Al. un ejemplo es THF·AlH3. 31 . En estado sólido los datos de difracción de rayos X han demostrado que el hidruro de Al consiste en una red tridimensional. en la cual cada centro de Al está en posición octaédrica y esta implicado 6 interacciones Al-H-Al. pero la formación de complejos eterato (Et2O)nAlH3 complica la síntesis. • Los últimos elementos del grupo pueden presentar números de coordinación más elevados que sus homólogos anteriores. • Por encima de 423 K. el disolvente puede ser Et2O. para dar compuestos de coordinación en los que el Al es el átomo central. • En la reacción de preparación. • El tetrahidroborato(1-) es un sólido cristalino. • En [Zr(BH4)4] el centro Zr4+. ejemplo [Al(BH4)3]. no volátil. color blanco. se disuelve en THF y en poliéteres. esta rodeado por 4 ligantes tridentados. implicando enlaces M-H-B. • Insoluble en Et2O. sal iónica típica con la del NaCl. 32 . en la cual el ion [BH4]. con coordinación 12.es didentado. • Los derivados con algunos metales son covalentes. más que termodinámicamente. • Es estable en aire seco y soluble en agua siendo estable cinéticamente.tienen propiedades reductoras.y [AlH4].• Iones [BH4]. la esfera de coordinación es aproximadamente dodecaédrica. • La sal Li[AlH4] es un agente reductor y de hidrogenación ampliamente utilizado. Es capaz de reducir los ácidos carboxílicos a alcoholes y es el reactivo estándar para convertir los haluros moleculares en hidruros. se obtiene como un sólido blanco y es estable en aire seco pero se descompone en agua: • Se disuelve en muchos éteres. 33 .• El complejo [Al(BH4)3] ha sido caracterizado por difracción de rayos X. en donde se indica que contiene un centro Al3+ con coordinación 8. • El tetrahidruroaluminato de sodio Na[AlH4] puede obtenerse por reacción directa entre Na. Al e hidrógeno. In y Tl. donde E = Ga. bajo presión. 34 . han sido preparados a bajas temperaturas pero son térmicamente inestables. en THF. • Se puede convertir la sal de Li por interacción con LiCl. disolvente en el que el NaCl es insoluble. 𝑁𝑎𝐴𝑙𝐻4 + 𝐿𝑖𝐶𝑙 → 𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝐿𝑖𝐴𝑙𝐻4 • Los compuestos [Li(EH4)]. en éter. a 150°C. BORO • Son monoméricos en condiciones ordinarias • Poseen estructura trigonal plana • Son mucho más volátiles que los correspondientes compuestos de Al. Ec-1 Ec-2 35 . Tiene aplicaciones como catalizador en reacciones orgánicas. • BF3 es un gas incoloro. Forma complejos con éteres. • BCl3 y BBr3 son líquidos incoloros • BI3 es un sólido blanco • Síntesis Ec-1 y reacción Ec-2. de BF3. alquilación y acilación Firedel-Crafts. nitrilos y aminas. 36 . por el B • Se descomponen en agua • Reaccionan con compuestos inorgánicos u orgánicos que contienen protones libres • Los enlaces B-X tienen carácter 𝜋. • La reacción con una base de Lewis. L. pasa de trigonal plana a tetraédrica.B BX3 Cl2 Br2 BCl3 BBr3 • Se comportan como ácidos de Lewis. cambia la estereoquímica del centro B. se estabilizan con cationes grandes.se coordina débilmente a centros metálicos y se emplea como anión “inocente” para precipitar cationes. • Es un ácido muy fuerte. • El ion [BF4]. HBF4.• El ácido tetrafluorobórico puro. 37 . Se encuentra como sal en química de síntesis. • Los iones [BCl4]-.y [BI4]. no es aislable pero se encuentra disponible comercialmente en solución de Et2O. [BBr4]. Descomposición térmica Tipo X2B-BX2 B2Cl4 B2F4 Líquido inestable Gas incoloro Incoloro Se obtiene por reacción entre B2Cl4 y SbF3 B2Br4 Líquido fácilmente hidrolizable B2I4 Sólido amarillo pálido Se obtiene a partir de BCl3 38 . Estructuras tipo Clústers B4Cl4 B8Cl8 B9Br9 39 . In(III) y Tl(III) • Sus trifluoruros son sólidos no volátiles. 40 .Al(III). Ga(III). • Poseen elevados puntos de fusión y una estructura de red infinita. • Se preparan por fluoración del metal con F2. Tl2AlF5 • Contiene cadenas poliméricas compuestas de octaedros AlF6. TlAlF4 y KAlF4 • Los octaedros de AlF6 están unidos a través de cuatro vértices para formar láminas. M es tetraédrico.Se obtienen por combinación directo de los elementos MX3 .. Al2Cl6 . 41 . el M es trigonal plano.Son volátiles y en estado sólido poseen redes que contienen dímeros M2X6 .Los tricloruros de Ga e In forman aductos con No. En el dímero .El AlCl3 es importante por ser un catalizador en reacciones orgánicas .En el monómero. 5 o 6. de Coordinación 4. es un rasgo general de todos los metales que presentan más de un estado de oxidación. de coordinación mayores de 4 en cloruros complejos. • La disminución en la estabilidad de los estados de oxidación más elevados. [TlCl5]2- • TlCl3 y TlBr3 son muy estables respecto a la convención en los haluros de Tl(I).• Los haluros de Tl(III) son menos estables que los de los primeros elementos del grupo 13. 42 . al pasar del fluoruro binario al yoduro. También puede presentar estructura octaédrica. con estructura piramidal de base cuadrada para el anión. • El TlI3 es isomorfo. [Tl2Cl9]3- • El Tl(III) presenta No. . TlBr y TlI adquieres carácter metálico a elevadas presiones.TlF en estado sólido forma una red de NaCl distorsionada. TX • Los haluros de Al(I) se forman a partir de haluros de Al(III). 43 . • Se emplean como precursores de compuestos organometálicos de Ga.TlI es dimórfico . • El GaCl no ha sido aislado como compuesto puro. se parecen a los haluros de Ag(I) • Los monohaluros son inestables respecto a la desproporción. .Estados de oxidación más bajos de los haluros de Al.TlCl .Compuestos estables. . Ga.TlCl y TlBr adoptan estructuras de CsCl . .El TlF es muy soluble en agua • A partir de AlBr se puede obtener el compuesto [Al2Br4(OMePh)2]. In y Tl .TlCl. TlBr y TlI son moderadamente solubles. El GaBr se forma a temperaturas elevadas. 44 . dentro del bloque p. Por lo tanto: Los óxidos de Boro son exclusivamente ácidos Los óxidos de aluminio y galio son anfóteros Los óxidos de indio y talio son exclusivamente básicos • El óxido de Tl(I) es soluble en agua y el hidróxido resultante es una base tan fuerte como el KOH. 45 . el carácter básico crece al bajar en el grupo.• En una observación general que. Al calentar B2O3 con B se obtiene BO . o en forma cristalina por deshidratación controlada. BPO4 .Como ácido de Lewis B2O3 es un catalizador valioso .Óxidos de Boro Se obtiene en forma de un sólido vítreo mediante deshidratación del ácido bórico al calor rojo. . .Su importancia reside en la industria del vidrio de borosilicato.Absorbe lentamente el agua para dar B(OH)3 y con vapor para dar B2O3 (OH)3.Cataliza la hidrólisis de alquenos y la deshidratación de amidas y nitrilos. B2O3 .Su estructura se considera en términos de SiO2 46 . borax Na2[B4O5(OH)4)]·8H2O. kernita Na2[B4O5(OH)4)]·2H2O y ulexita NaCa[B5O6(OH)6)]·5H2O que se encuentran en la naturaleza. • Poco se conoce de éstos aniones en solución acuosa.B(OH)3 Aniones borato • En solución acuosa se comporta como un ácido débil • Corresponde a un ácido de Lewis • Se obtiene a partir del borax • Tiene estructura en capas unidas por enlaces de hidrógeno • Se emplea como lubricante • Existen en forma de colemanita (Ca[B3O4(OH)3]·H2O. 47 . • Las especies presentes en solución dependen del pH y la °T. 48 . así es un agente decolorante. 49 . • A escala industrial se fabrica a partir de Na2B4O7 por oxidación electrolítica. El anión se indica en la figura.• La reacción de B(OH)3 con Na2O2 o de boratos con H2O2. • Producto importante por ser constituyente del jabón en polvo. • Se hidroliza en agua para dar H2O2. da peroxoborato de sodio o perborato de sodio. • Se formula Na2[B2(O2)2(OH)4)]·6H2O. HCP .Se obtiene por deshidratación de Al(OH)3 o AlO(OH) a 1300 K.Absorbe tintes y se utiliza para fijarlos al tejido. Al(OH)3 .Es extraordinariamente dura y poco reactiva .Óxidos de Aluminio Alúmina α(corindón) Alúmina activada γ-Al2O3 . .Posee propiedades catalíticas y absorbentes al igual que Al(OH)3 o AlO(OH) . los cationes ocupan 2/3 de las posiciones intersticiales octaédricas.Consiste en una disposición HCP de iones O2-.Se disuelve en exceso de álcali 50 .Tiene naturaleza anfótera. .Tiene naturaleza anfótera . propiedad importante en el fraguado del cemento.• Ca3Al2O6 tiene importancia en la fabricación del cemento y porque tiene el ion aluminato discreto. • Comprende iones Ca2+ y [Al6O18]18-. • Los aluminatos de calcio se preparan a partir de CaO y Al2O3. esta última unidad en la red en estado sólido facilita la formación de hidratos. 51 . forma Ba2[Tl(OH)6]OH. GaO(OH) y Ga(OH)3. • Forman los óxidos básicos In2O3. • Único en exhibir un óxido para el estado M(I): Tl2O. son compuestos anfóteros. • Forma Tl2O3. el óxido hidratado Tl2O3·xH2O. • Se forma por calentamiento de Tl2CO3 con N2 y reacciona con agua. InO(OH) y In(OH)3. se descompone en medio ácido. • En presencia de Ba(OH)2. 52 . insoluble en agua.Ga In Ta • Forma un polimorfo Ga2O3. BN.0.6. • Un grupo BN no imita la unidad CC. • Tiene una estructura similar al grafito. 𝛘𝑃 𝑁 = 3. 𝛘𝑃 𝐶 = 2. • La gráfica muestra la estructura del Nitruro de boro. • Las fuerzas de atracción entre las capas corresponde a interacciones tipo Van der Waals. las razones para esta diferencia pueden entenderse considerando los valores de electronegatividad 𝛘𝑃 𝐵 = 2.• La unidad BN es isoelectrónica de C2 y existen muchos sistemas de boro-nitrógeno análogos al carbono. 53 .0. Nitruro de Boro - Compuesto resistente Características - Inerte químicamente, se emplea como material cerámico - Tiene estructura ordenada en capas que contienen anillos hexagonales - Forma polimorfa más densa. BN cúbico - Se obtiene por calentamiento hasta 2000 K y >50 Kbar de presión. - Se emplean catalizadores Li3N o Mg3N2 Su estructura es la de blenda de Zn - Borax con [NH4]Cl Obtención - B2O3 con NH3 - B(OH)3 con [NH4]Cl - Alta pureza: NH3 con BF3 o BCl3 • BN cúbico se parece al diamante y es casi igual de duro. • También se le llama borazón y se emplea como abrasivo. 54 - Tiene una estructura de wurtzita Al - Se hidroliza en NH3 con álcali diluido en caliente Nitruros - Se obtiene haciendo reaccionar directamente Al con N2. - Cristalizan con la estructura de wurtzita Ga e In - Se hidrolizan en NH3 - Son más reactivos que sus homólogos de B y Al Importancia - Comprende los compuestos relacionados MP, Mas y MSb, donde M= Al, Ga, In. - Reside en sus aplicaciones en la industria de los semiconductores 55 NITRUROS DE BORO TERNARIOS • Son del tipo MxByNz y son una incorporación relativamente nueva a la química del B-N. • Se conocen: • Li3BN2 • Mg3BN3 • Na3BN2 • Estas especies confirman la presencia de iones [BN2]3-, el cual es isoelectrónico e isoestructural a CO2. • Los nitruros de B ternarios que contienen iones metálicos del bloque d no están bien representados. 56 son análogos isoelectrónicos de [CO3]2. • La figura muestra un conjunto de estructuras resonantes de los enlaces B-N en [BN3]6-.• Los nitruros de metales lantánidos incluyen: • • • • Eu3(BN2)2 La3[B3N6] La5[B3N6][BN2] Ce3[B2N4] • Los iones [BN2]6. respectivamente.y [CO3]2-.y [B2N4]8. 57 . 0. 𝛘𝑃 𝐵 = 2. con olor aromático y propiedades físicas similares al las del benceno. • Pese a la distribución de CF. mientras que el N atrae los electrófilos. • Su reactividad contrasta nítidamente con la del benceno.0 y 𝛘𝑃 𝑁 = 3. • El boraceno es un líquido incoloro. • Existe una deslocalización sustancial. pero no completa. de los pares solitarios del N en el anillo. 58 . indica que el B es susceptible de ataque por los nucleófilos. la consideración de electronegatividad relativa del B. aparece en un grupo de compuestos conocido como boracenos.ESPECIES MOLECULARES QUE CONTIENEN ENLACES B-N O B-P • El anillo hexagonal B3N3 en forma de capas de nitruro de boro. • No se ha logrado aislar ningún boraceno con fósforo. 59 . donde R y R’ son sustituyentes voluminosos. • Se conocen monómeros del tipo R2BPR’2. Figura 2. Figura 1.• También se conocen compuestos con enlaces B-P y parte de su química se asemeja a la de los compuestos que contienen enlaces B-N. Representación de (Me2PBH2)3 y (Me2PBH)4. Representación de R2BPR’2. análogo a la figura 1. Na+ y Tl+. • En los alumbres. incoloro • KFe(SO4) 2·12H2O. morado • El Al2(SO4)3·12H2O se utiliza en la purificación del agua para la eliminación del fosfato y materia coloidal 60 . Cr. Los metales pueden ser Ga. Rb+. Fe y Co. V. por ejemplo: • KAl(SO4) 2·12H2O. Cs+ o [NH4]+.Sulfato de aluminio y alumbres • Oxosales de Al importantes: Al2(SO4)3·12H2O y los sulfatos dobles MAl(SO4) 2·12H2O. alumbres. Li+. In. pero su tamaño debe ser comparable. M+ = K+. son bien conocidos en experimentos de crecimiento de cristales (octaédricos). • Al3+ puede sustituirse por otro M3+. • El ion sulfato en un alumbre puede sustituirse por [SeO4]2-. Ti. Mn. • Alumbres: se encuentran en pizarras de alumbre. • Los boruros de Be y Mg se descomponen por los ácidos diluidos. • Contienen grupos. • La mayor parte de ellos se obtiene por reducción de un óxido metálico con una mezcla de carburo de boro y carbono. capas o redes tridimensionales de átomos de boro. no volátiles y con puntos de fusión altos.• Son sustancias muy duras. 61 . los restantes son químicamente inertes. cadenas. • También se utiliza a combinación directa de los elementos y la acción del sodio sobre una mezcla del óxido metálico y óxido bórico. • La estructura para MB6 puede visualizarse por semejanza con una red CsCl. M3B2 y M7B3. 62 . de 39 K. Entre las familias generales se encuentran: • Ricos en Boro MB3.• Pueden ser ricos en B o en metal. Tc. MB10. • El interés por los boruros ha aumentado desde 2001. M4B. la disposición de los átomos de boro dentro de la red del metal hospedador. MB12. • Aquí se pone de manifiesto la complejidad de las estructuras que con frecuencia se encuentran en la química del B. en la que los iones Clestán sustituidos por icosaedros B12. MB6. MB4. anión B3-. M2B5 y M3B4 • Ricos en metal M3B. M5B. con el descubrimiento del MgB2 como superconductor con una temperatura crítica. • Su fórmula no guarda relación con lo que podría esperarse sobre la base de los estados de oxidación normales de los metales y del B. • El tipo estructural MB12 puede describirse análogamente en términos de una red NaCl. de forma conveniente en términos de las familias. • La siguiente tabla se considera. 63 . 64 . • Los boruros ZrB12 y UB12 se encuentra una estructura semejante. • Los diboruros. tipificados por CaB6 y LaB6. 65 . TiB2 y CrB2. AlB2. con una estructura del tipo CsCl. poseen una estructura en la que capas hexagonales de átomos de B se alternan con capas triangulares de los átomos metálicos.• Los hexaboruros. MgB2. pueden describirse como constituidos por iones metálicos y 𝐵62− . mucho mayores. basada en unidades B12 y con una red que se aproxima a la del NaCl. 66 . • Efecto termodinámico del par inerte • Efecto estereoquímico del par inerte • Isoelectrónico • Isoestructural • Higroscópico • Delicuescente • Aductos • Temperatura crítica • Clústers de borano y carborano 67 . 68 .