Pobtencion Del Peroxiborato De Sodio

INTRODUCCIÓN

Boro, primer elemento del grupo 3A, en el estado fundamental su configuración de electrones Shell es 2s22p1.. Pasar al estado de excitación trivalente (2s1 2p2) requiere un gasto de energía (343 kJ/mol), de allí su asignación de estado de valencia u oxidación de 3+.1a Su posición en la tabla periódica, ubicado entre metales y no metales, le da el carácter de elemento un semiconductor, un metaloide2a. Su contenido en la corteza terrestre es del 0.003% en forma de Clusters que contienen oxigeno – El acido bórico (H3BO4), bórax (Na2B4O7•10H2O), asharita (MgHBO3) y una serie de minerales más complejos1b. El bórax que es la sal sódica hidratada del ácido tetrabórico es el principal compuesto de donde se obtiene el boro, pasando por el acido bórico y por su anhídrido, el anhídrido bórico.3a

La estereoquímica de los compuestos de boro esta denominada por estas dos configuraciones, aunque recientemente se ha demostrado que el anión borato sencillo, BO2-, que se encuentra en algunos minerales,* tienen una configuración lineal, con longitud de enlace B-O de 125 pm. Esto es de esperarse, ya que el anión es isoelectrónico con el CO2.4a La tabla 1 resume lo expuesto.

El ácido bórico (ortobórico) presenta una disposición plana triangular de los grupos OH alrededor del átomo de boro, con enlaces de hidrogeno entre unidades de B(OH)3 dando lugar a una estructura en capas (ver imagen 1). Un grado de polimerización más limitado se encuentra en la estructura de compuestos cíclicos boro-oxigeno, tal como el anión metaborato [B3O6]3- .4b

*.Calvo y Faggiani(1974)investigación de las nuevas estructuras.

Tabla 1 estereoquímica de los compuestos del boro©.4c

Configuración electrónica

formal del boro Hibridación Forma Ejemplos

B 1s22s12p2 sp2 Plana-triangular

BBr3, BCl3, BF3

B- 1s22s2p3

sp3 tetraédrica

[BCl4]- [BH4]-

sp lineal

BO2-

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Un aspecto característico de los compuestos con boro, es la relación con el oxigeno que reacciona para formar anhidro bórico, de acuerdo a la reacción:

4B + 3O2 → 2B2O3 Reacción 1.1c

En el aire B2O3 atrae la humedad, y se disuelve en agua para formar ácido bórico por el sistema:

B2O3 + H2O ↔ 2H3BO3 Reacción 2.1d

El acido bórico es algo volátil con el vapor de agua, pero no se ioniza en agua para producir un ion H+. Su reacción con el agua es acido-base de Lewis, donde el acido bórico acepta un par de electrones del ion hidroxilo que se deriva de la molécula de H2O.2b

Además del agua, el acido bórico en interacción con el glicerol mejora las propiedades acidas de la molécula. Es decir ayuda a aumentar las concentraciones de iones H+. Por ejemplo, en una solución acuosa pasaría de 0.03 hasta 0.75 M en una solución acuosa, variando el pH de 5.3 a 3.7 debido a la formación parcial de ácidos.1e

La sal del acido (perboratos) poseen un valor práctico, y es que a partir de boratos son formados por la sustitución de los átomos de oxigeno en el grupo peróxido. La practica más común es la composición del perborato [NaBO3]•4H2O que se obtienen por acción del H2O2 a una solución de metaborato de sodio dando como resultado un cristal incoloro relativamente soluble en agua (aproximadamente 25 g/L en condiciones normales). Al parecer, la solución de esta sal posee un intercambio fuerte en los diagramas de equilibrio por lo que se pueden obtener: [NaBO3] 4H2O ò [NaBO2] •H2O2•2H2O.1f

El boro también forma haluros de formula general BX3, que se puede preparar por reacción de los elementos en condiciones normales: para obtener BF3 se usan métodos: uno es por calentamiento de una mezcla de B2O2 y CaF3 con acido sulfúrico concentrado.1g El trifluoruro de boro contiene tres enlaces covalentes, o pares enlazantes. En la distribución espacial más estable, una geometría trigonal plana debido a que los tres átomos de flúor están en los vértices de un triangulo equilátero, entonces, en cada uno de los tres ángulosF-B-F es de 120º, y los cuatro átomos se encuentran en el mismo plano.2c

Para su detección, el boro comunica a la llama de un mechero bunsen un color verde claro brillante y puede detectarse fácilmente de esta forma, siempre que el boro se encuentre en una forma lo suficientemente volátil.3b

Se desea reportar la obtención del [NaBO3] 4H2O, así como el comportamiento de algunos compuestos de Boro, pero bajo las condiciones del laboratorio de química inorgánica de la universidad del Atlántico, (T: 30ºC-32ºC. P: 1 atm), de modo que valores varían debido a la poca precisión analítica de los instrumentos así como errores humanos.

ANALISIS Y RESULTADOS

2.1 Preparación del Peroxiborato de Sodio.

Para evaluar el complejo [NaBO3]•4H2O, su preparación dependió de 3 factores: primero que el bórax fuese sometidoa una temperatura superior a 50ºC para ionizar la reacción. La estructura del bórax consiste en unidades [B4O5(OH)4]2- conectadas por puentes de hidrógenos,5a así que en agua, el ion tetraborato (ver imagen 2) reacciona de la siguiente manera:

Reacción 3.6b

〖[B〗_4 O_5 (〖OH)〗_4 ]^(2-)+5H_2 O↔2H_3 BO_3+〖2[B(OH〗_4)]^-

La fuerte alcalinidad de las soluciones de todos los boratos se debe a la reacción en equilibrio:

Reacción 4.6c

〖[B(OH〗_4)]^-↔H_3 BO_3+[OH]^-

Segundo, se agrega una base fuerte, NaOH, para producir una sal:

Reacción 5.7b

H_3 BO_3+3NaOH↔Na_3 BO_3+3H_2 O

Esta sal formada es muy inestable, por tanto hidroliza

Reacción 6.7c

Na_3 BO_3+H_2 O↔NaBO_2+2NaOH

Una vez obtenido el producto se enfría la disolución, debido a que al agregarle peróxido de hidrogeno 30%, previamente diluido, evitar su descomposición, se percibe la presencia de un precipitado insoluble en la disolución a medida que se agita, que serian los cristales de [NaBO3]•4H2O:

Reacción 7.8a

4NaBO_(2(ac))+4H_2 O_2↔ 4NaBO_3•4H_2 O

Y tercero, para eliminar cualquier exceso de impureza de los cristales una vez filtrados, se lavan con alcohol etílico y éter dietílicodebido a su poca solubilidad en estos.El siguiente esquema demuestra las reacciones sucesivas para obtener el NaBO_3•4H_2 O :

Esquema 1

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