O ácido bórico pode ser obtido pela hidrólise de tri-haletos de boro, \mathrm{BX}_{3}. Proponha a reação balanceada que representa esse processo utilizando tricloreto de boro.

Passo 1

O enunciado pede que eu proponha a reação balanceada da hidrólise de tri-haletos de boro usando o tricloreto de boro como exemplo.
Informações dadas e o que preciso entregar:
  • Reagente: \mathrm{BCl_3} (tricloreto de boro).
  • Reagente adicional óbvio para hidrólise: água \mathrm{H_2O}.
  • Produto desejado típico da hidrólise de \mathrm{BX_3}: ácido bórico \mathrm{B(OH)_3}.
  • Preciso escrever a equação química balanceada que representa esse processo utilizando \mathrm{BCl_3}.

Passo 2

Vou escrever a equação geral não balanceada colocando coeficientes desconhecidos (uso coeficientes inteiros simples):
\mathrm{BCl_3} + x\,\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{B(OH)_3} + y\,\mathrm{HCl}
Aqui x é o número de moléculas de \mathrm{H_2O} que reagem e y é o número de moléculas de \mathrm{HCl} formadas. A ideia é determinar x e y equilibrando átomos de cada elemento (B, Cl, H, O).

Passo 3

Balanceamento por contagem de átomos (contando elemento por elemento).
Boro (B):
  • Lado esquerdo: 1 átomo em \mathrm{BCl_3}.
  • Lado direito: 1 átomo em \mathrm{B(OH)_3}.
    Logo a contagem de boro já dá igualdade.
Cloro (Cl):
  • Lado esquerdo: 3 átomos em \mathrm{BCl_3}.
  • Lado direito: cada \mathrm{HCl} tem 1 átomo de Cl, então há y átomos.
    Portanto
3 = y \quad\Rightarrow\quad y = 3.
Oxigênio (O):
  • Lado esquerdo: x átomos em x\,\mathrm{H_2O}.
  • Lado direito: \mathrm{B(OH)_3} tem 3 oxigênios (os três grupos OH), e \mathrm{HCl} não tem oxigênio. Então há 3 átomos de O no lado direito.
    Portanto
x = 3 \quad\Rightarrow\quad x = 3.
Hidrogênio (H) — checagem final:
  • Lado esquerdo: cada \mathrm{H_2O} tem 2 H, então total 2x = 2\cdot 3 = 6.
  • Lado direito: \mathrm{B(OH)_3} tem 3 H (nos grupos OH) e y moléculas de \mathrm{HCl} dão y átomos de H, então total 3 + y = 3 + 3 = 6.
    As contagens coincidem, então os valores x=3 e y=3 balanceiam a equação.

Passo 4

Interpretação mecanística (opcional, mas útil para entender por que aparecem 3 equivalentes de água e 3 de HCl):
A hidrólise normalmente ocorre por substituições sucessivas de ligantes Cl por grupos OH, cada vez liberando uma molécula de \mathrm{HCl}. Pode-se escrever os passos intermediários:
\mathrm{BCl_3} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{BCl_2(OH)} + \mathrm{HCl}
\mathrm{BCl_2(OH)} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{BCl(OH)_2} + \mathrm{HCl}
\mathrm{BCl(OH)_2} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{B(OH)_3} + \mathrm{HCl}
Somando esses três passos obtém-se a equação global já balanceada mostrada nos passos anteriores.

Passo 5

Confirmação e observações práticas rápidas:
  • A equação global balanceada é consistente em número de átomos para todos os elementos e não há mudanças de carga (tudo neutro).
  • Em laboratório, \mathrm{BCl_3} reage vigorosamente com água; são gerados gás \mathrm{HCl} (ou ácido clorídrico em solução) e precipita/forma ácido bórico em solução, dependendo das condições.

Resposta

\mathrm{BCl_3} + 3\,\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{B(OH)_3} + 3\,\mathrm{HCl}

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