A Família do Boro reúne os elementos do grupo 13 (3A) da Tabela Periódica: boro (B), alumínio (Al), gálio (Ga), índio (In), tálio (Tl) e o nihônio (Nh) (antigo ununtrio – Uut, sintético). Todos apresentam três elétrons de valência (configuração geral ns2np1) e, com exceção dos mais pesados, tendem ao estado de oxidação +3. A série também é chamada de aluminóides, em alusão à importância e abundância de B e Al.
Elementos do grupo 13
- Boro (B) – semimetal (metalóide) não encontrado livre; forma redes covalentes muito duras (B cristalino) e compostos eletronicamente deficientes (boranos, carboranos).
- Alumínio (Al) – metal leve, ductil, excelente resistência à corrosão por passivação (Al₂O₃); altíssima disponibilidade na crosta (bauxita).
- Gálio (Ga) – ponto de fusão baixo (≈ 29,8 °C), útil em semicondutores (GaAs, GaN) e optoeletrônica.
- Índio (In) – empregado em óxido de índio–estanho (ITO) para telas e revestimentos condutores; subproduto do beneficiamento de Zn.
- Tálio (Tl) – altamente tóxico; aplica-se em dispositivos ópticos específicos, detecção e ligas especiais.
- Nihônio (Nh) – elemento sintético superpesado, extremamente instável, sem aplicações práticas.
Configuração eletrônica, estados de oxidação e tendências
Com ns²np¹ na valência, os elementos do grupo 13 costumam formar espécies +3. Entretanto, nos mais pesados (especialmente Tl) o efeito do par inerte estabiliza o estado +1, tornando Tl(I) o mais comum e Tl(III) menos estável. Para Ga e In, +3 ainda predomina, mas há compostos em +1. O boro raramente forma B+; sua química é marcadamente covalente e aceptora de pares eletrônicos (ácido de Lewis).
- Tamanho e energia: o raio atômico cresce de B → Tl; a energia de ionização diminui. O Ga é “menor que o esperado” pelo encolhimento do bloco d (blindagem ineficiente dos elétrons 3d).
- Eletronegatividade: B é o mais eletronegativo do grupo; Al, Ga, In e Tl são mais metálicos (valores de Pauling menores que p-blocos vizinhos, maiores que s-bloco).
Ácidos de Lewis, covalência e coordenação
Trihaletos e trióxidos de boro e alumínio (p.ex., BF₃, BCl₃, AlCl₃) são ácidos de Lewis clássicos: aceitam pares eletrônicos de bases (NH₃, éteres, haletos) formando adutos. O BF₃ é fortemente aceptor (B com octeto incompleto). AlCl₃ dimeriza no estado gasoso (Al₂Cl₆) e atua como catalisador em reações de Friedel–Crafts.
Óxidos, hidróxidos e caráter ácido–básico
- B₂O₃ e muitos boratos exibem caráter ácido (formam ácido bórico, H₃BO₃, em água).
- Al₂O₃, Al(OH)₃ e análogos de Ga/In apresentam anfoterismo: reagem com ácidos (gerando sais) e com bases fortes (aluminatos, galatos, etc.).
- Óxidos superiores de In e Tl tendem a comportamento mais básico, coerente com o aumento do caráter metálico no grupo.
Ocorrência e extração
- Boro: boratos como bórax (Na₂B₄O₇·10H₂O) e kernita; amplamente minerado para vidros, cerâmicas e detergentes.
- Alumínio: bauxita (hidratos de Al); processo Bayer (alumina) + Hall–Héroult (eletrolítico) para metal primário.
- Gálio: traços em bauxita e minérios de Zn; obtido como subproduto de refinarias.
- Índio: subproduto do refino de Zn (esfalerita), Pb e Cu.
- Tálio: associado a sulfetos de Cu/Pb/Zn; produção limitada e controlada por toxicidade.
Aplicações e relevância tecnológica
- Vidros e cerâmicas: vidro borossilicato (B₂O₃) com alta resistência térmica; boratos em esmaltes e isolantes.
- Alumínio: aeroespacial, embalagens, construção, transmissão elétrica; alumina (Al₂O₃) para abrasivos e cerâmicas técnicas.
- Semicondutores: GaAs, GaN (LEDs azuis/UV, RF), InP (optoeletrônica), ITO (filmes condutores transparentes).
- Ímãs e materiais avançados: Nd₂Fe₁₄B (o boro participa da fase magnética), carboranos em química medicinal e catálise.
- Catálise: AlCl₃ e boratos em síntese orgânica e polimerização.
Segurança e meio ambiente
- Tálio e alguns sais/óxidos de gálio/índio requerem manuseio com EPI e descarte conforme normas ambientais.
- O refino de Al e a mineração de boratos/bauxita demandam gestão de resíduos (lama vermelha) e de energia (processos eletrolíticos).
Resumo de tendências (para estudo)
- Valência: ns²np¹ → preferencial +3; +1 estabiliza em Tl (& parte de In/Ga).
- Ácidos de Lewis: BF₃, BCl₃, AlCl₃ aceptores de pares (adutos com bases).
- Caráter ácido–básico: B₂O₃ ácido → Al/Ga/In anfóteros → bases mais fortes nos óxidos de Tl.
- Estruturas: B favorece redes covalentes; metais do grupo mostram estruturas metálicas e complexação variada.
FAQ – Perguntas Frequentes sobre a Família do Boro
Quem são os elementos da Família do Boro?
B, Al, Ga, In, Tl e Nh (nihônio, sintético e muito instável).
Por que o estado +1 é comum no tálio?
Devido ao efeito do par inerte, os elétrons ns² ficam menos disponíveis para ligação nos mais pesados, estabilizando Tl(I) frente a Tl(III).
O boro é metal?
Não. O boro é um semimetal (metalóide); sua química é predominantemente covalente e apresenta compostos aceptores (ácidos de Lewis) como BF₃.
Por que o Al é resistente à corrosão?
Pela formação espontânea de uma camada passiva de Al₂O₃, fina e aderente, que protege o metal subjacente.
Quais são as principais aplicações de Ga, In e Tl?
Ga e In em semicondutores (GaAs, GaN, InP) e ITO para telas; Tl tem uso restrito e controlado por toxicidade.
“Ununtrio (Uut)” ainda é nome válido?
Não. O nome oficial é nihônio (Nh). Por ser sintético e de meia-vida muito curta, não possui aplicações.