Apostila de experimentos - Química orgânica

QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL A

http://www.qmc.ufsc.br/organica

PLANO DE ENSINO: QMC5232 E QMC5230

1- OBJETIVOS GERAIS:

1.1- Ensinar as técnicas necessárias para um estudante poder trabalhar com compostos orgânicos.

1.2- Aprender a manusear os equipamentos básicos para uma pesquisa laboratorial.

1.3- Conhecer as técnicas para sintetizar, separar e purificar compostos orgânicos.

2- CONTEÚDO PROGRAMÁTICO:

2.1- Síntese e purificação de substâncias orgânicas líquidas: destilação simples e fracionada.

2.2- Síntese e purificação de substâncias sólidas: cristalização e recristalização.

2.3- Separação de compostos orgânicos por arraste de vapor.

2.4- Determinação de ponto de fusão.

2.5- Extração com solventes.

2.6- Cromatografia em camada delgada e em coluna.

3- PROCEDIMENTO DIDÁTICO:

A disciplina será ministrada através de aulas expositivas e práticas.

4- RELATÓRIO:

O relatório da experiência realizada deverá ser entregue ao Professor, logo no início da aula seguinte. O relatório deverá conter os seguintes itens:

1. Título da Experiência realizada.

2. Objetivos.

3. Introdução.

4. Resultados (deverão ser colocados em forma de tabelas): Reações, mecanismos, cálculos e outras observações relacionadas ao experimento.

5. Discussão: Comentários dos resultados obtidos experimentalmente e comparação com os dados disponíveis na literatura.

6. Conclusão.

7. Bibliografia.

5- CRONOGRAMA:

EXPERIÊNCIA 01:

SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO (AAS)

EXPERIÊNCIA 02:

SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DA ACETANILIDA

EXPERIÊNCIA 03:

DESTILAÇÃO

EXPERIÊNCIA 04:

SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS ORGÂNICOS

EXPERIÊNCIA 05:

CROMATOGRAFIA

EXPERIÊNCIA 06:

EXTRAÇÃO COM SOLVENTES REATIVOS

EXPERIÊNCIA 07:

SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS COMPONENTES DA PANACETINA

EXPERIÊNCIA 08:

SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DA ACETONA

EXPERIÊNCIA 09:

OXIDAÇÃO DO CICLOEXANOL: SÍNTESE DA CICLOEXANONA

EXPERIÊNCIA 10:

DESTILAÇÃO POR ARRASTE DE VAPOR: EXTRAÇÃO DO ÓLEO DE CRAVO

EXPERIÊNCIA 11:

DESTILAÇÃO POR ARRASTE DE VAPOR: EXTRAÇÃO DO CINAMALDEÍDO DA CANELA

EXPERIÊNCIA 12:

EXTRAÇÃO DA CAFEÍNA

EXPERIÊNCIA 13:

PREPARAÇÃO DE UM AROMATIZANTE ARTIFICIAL: ACETATO DE ISOAMILA

EXPERIÊNCIA 14:

PREPARAÇÃO DO CLORETO DE t-BUTILA

EXPERIÊNCIA 15:

PREPARAÇÃO DE UM CORANTE: ALARANJADO DE METILA

EXPERIÊNCIA 16:

DESIDRATAÇÃO DE ÁLCOOIS: OBTENÇÃO DO CICLOEXENO A PARTIR DO CICLOEXANOL

EXPERIÊNCIA 17:

SÍNTESE DA BENZOCAÍNA

6- AVALIAÇÃO:

A avaliação será feita através de:

6.1- 02 (duas) provas individuais escrita - 60%

6.2- Relatórios - 20%. (Semanais)

6.3- Pré-testes - 20%. (Semanais)

7- BIBLIOGRAFIA:

1-) Vogel, A. I. Análise Orgânica; Ao Livro Técnico S.A.; 3a ed.; Vol. 1, 2, 3; 1984.

2-) Vogel, A. I. A Textbook of Practical Organic Chemistry; 3a ed; Longmann; Londres; 1978.

3-) Pavia, D. L.; Lampman, G. M.; Kriz, G. S. Introduction to Organic Laboratory Techniques; 3rd ed; Saunders; New York; 1988.

4-) Gonçalves, D.; Almeida, R. R. Química Orgânica e Experimental; McGraw-Hill; 1988.

5-) Fessenden, R. J.; Fessenden, J. S. Techniques and Experiments for Organic Chemistry; PWS Publishers; Boston; 1983.

6-) Mayo, D. W.; Pike, R. M.; Trumper, P. K. Microscale Organic Laboratory; 3a ed; John Wiley & Sons; Nova Iorque; 1994.

7-) Nimitz, J. S. Experiments in Organic Chemistry; Prentice Hall; New Jersey; 1991.

8-) Mohrig, J. R.; Hammond, C. N.; Morrill, T. C.; Neckers, D. C. Experimental Organic Chemistry; W. H. Freeman and Company; New York; 1998.

9-) Morrison, R. T.; Boyd, R. N. Química Orgânica; Fundação Calouste Gulbenkian; 9a ed; Lisboa; 1990.

10-) Solomons, T. W. G. Química Orgânica; 6a ed; Livros Técnicos e Científicos; Rio de Janeiro; 1996.

11-) Shriner, R. L.; Fuson, R. C.; Curtin, D. Y.; Morril, T. C. The Systematic Identification of Organic Compounds; 6th ed; John Wiley & Sons; Singapure; 1980.

QMCWEB O JORNAL

VIRTUAL DA QUÍMICA!

http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/

HOMEPAGE DA DISCIPLINA NO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA DA UFSC:

http://www.qmc.ufsc.br/organica

SITE PARA A BUSCA DE

SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS

http://www.chemfinder.com/

SITE COM DADOS DE SEGURANÇA

DE PRODUTOS COMERCIAIS:

http://www.hazard.com/msds/

DADOS FÍSICO-QUÍMICOS DE SUBSTÂNCIAS

http://webbook.nist.gov/

HOMEPAGE DA AGÊNCIA AMERICANA

DE PROTEÇÃO AO MEIO AMBIENTE:

http://www.epa.gov/

SEGURANÇA E NORMAS DE

TRABALHO NO LABORATÓRIO

1- INTRODUÇÃO

Laboratórios de química não precisam ser lugares perigosos de trabalho (apesar dos muitos riscos em potencial que neles existem), desde que certas precauções elementares sejam tomadas e que cada operador se conduza com bom senso e atenção.

Acidentes no laboratório ocorrem muito freqüentemente em virtude da pressa excessiva na obtenção de resultados. Cada um que trabalha deve ter responsabilidade no seu trabalho e evitar atitudes impensadas de desinformação ou pressa que possam acarretar um acidente e possíveis danos para si e para os demais. Deve-se prestar atenção a sua volta e prevenir-se contra perigos que possam surgir do trabalho de outros, assim como do seu próprio. O estudante de laboratório deve, portanto, adotar sempre uma atitude atenciosa, cuidadosa e metódica em tudo o que faz. Deve, particularmente, concentrar-se no seu trabalho e não permitir qualquer distração enquanto trabalha. Da mesma forma, não deve distrair os demais desnecessariamente.

2- NORMAS DE LABORATÓRIO

01. Não se deve comer , beber, ou fumar dentro do laboratório.

02. Cada operador deve usar, obrigatoriamente, um guarda-pó. Não será permitido a permanência no laboratório ou a execução de experimentos sem o mesmo. O guarda-pó deverá ser de brim ou algodão grosso e, nunca de tergal, nylon ou outra fibra sintética inflamável.

03. Sempre que possível, usar óculos de segurança, pois constituem proteção indispensável para os olhos contra respingos e explosões.

04. Ao manipular compostos tóxicos ou irritantes a pele, usar luvas de borracha.

05. A manipulação de compostos tóxicos ou irritantes, ou quando houver desprendimento de vapores ou gases, deve ser feita na capela.

06. Leia com atenção cada experimento antes de iniciá-lo. Monte a aparelhagem, faça uma última revisão no sistema e só então comece o experimento.

07. Otimize o seu trabalho no laboratório, dividindo as tarefas entre os componentes de sua equipe.

08. Antecipe cada ação no laboratório, prevendo possíveis riscos para você e seus vizinhos. Certifique-se ao acender uma chama de que não existem solventes próximos e destampados, especialmente aqueles mais voláteis (éter etílico, éter de petróleo, hexano, dissulfeto de carbono, benzeno, acetona, álcool etílico, acetato de etila). Mesmo uma chapa ou manta de aquecimento quentes podem ocasionar incêndios, quando em contato com solventes como éter, acetona ou dissulfeto de carbono.

09. Leia com atenção os rótulos dos frascos de reagentes e solventes que utilizar.

10. Seja cuidadoso sempre que misturar dois ou mais compostos. Muitas misturas são exotérmicas (ex. H2SO4 (conc.) + H2O), ou inflamáveis (ex. sódio metálico + H2O), ou ainda podem liberar gases tóxicos. Misture os reagentes vagarosamente, com agitação e, se necessário, resfriamento e sob a capela.

11. Em qualquer refluxo ou destilação utilize "pedras de porcelana" a fim de evitar superaquecimento. Ao agitar líquidos voláteis em funis de decantação, equilibre a pressão do sistema, abrindo a torneira do funil ou destampando-o.

12. Caso interrompa alguma experiência pela metade ou tenha que guardar algum produto, rotule-o claramente. O rótulo deve conter: nome do produto, data e nome da equipe.

13. Utilize os recipientes apropriados para o descarte de resíduos, que estão dispostos no laboratório. Só derrame compostos orgânicos líquidos na pia, depois de estar seguro de que não são tóxicos e de não haver perigo de reações violentas ou desprendimento de gases. De qualquer modo, faça-o com abundância de água corrente.

14. Cada equipe deve, no final de cada aula, lavar o material de vidro utilizado e limpar a bancada. Enfim, manter o laboratório LIMPO.

3- COMPOSTOS TÓXICOS

Um grande número de compostos orgânicos e inorgânicos são tóxicos. Manipule-os com respeito, evitando a inalação ou contato direto. Muitos produtos que eram manipulados pelos químicos, sem receio, hoje são considerados nocivos à saúde e não há dúvidas de que a lista de produtos tóxicos deva aumentar.

A relação abaixo compreende alguns produtos tóxicos de uso comum em laboratórios:

3.1- COMPOSTOS ALTAMENTE TÓXICOS:

São aqueles que podem provocar, rapidamente, sérios distúrbios ou morte.

Compostos de mercúrio

Ácido oxálico e seus sais

Compostos arsênicos

Cianetos inorgânicos

Monóxido de carbono

Cloro

Flúor

Pentóxido de vanádio

Selênio e seus compostos

3.2- LÍQUIDOS TÓXICOS E IRRITANTES AOS OLHOS E SISTEMA RESPIRATÓRIO:

Sulfato de dietila

Ácido fluorobórico

Bromometano

Alquil e arilnitrilas

Dissulfeto de carbono

Benzeno

Sulfato de metila

Brometo e cloreto de benzila

Bromo

Cloreto de acetila

Acroleína

Cloridrina etilênica

3.3- COMPOSTOS POTENCIALMENTE NOCIVOS POR EXPOSIÇÃO PROLONGADA:

a) Brometos e cloretos de alquila: Bromoetano, bromofórmio, tetracloreto de carbono, diclorometano, 1,2-dibromoetano, 1,2-dicloroetano, iodometano.

b) Aminas alifáticas e aromáticas: Anilinas substituídas ou não, dimetilamina, trietilamina, diisopropilamina.

c) Fenóis e compostos aromáticos nitrados: Fenóis substituídos ou não, cresóis, catecol, resorcinol, nitrobenzeno, nitrotolueno, nitrofenóis, naftóis.

3.4- SUBSTÂNCIAS CARCINOGÊNICAS:

Muitos compostos orgânicos causam tumores cancerosos no homem. Deve-se ter todo o cuidado no manuseio de compostos suspeitos de causarem câncer, evitando-se a todo custo a inalação de vapores e a contaminação da pele. Devem ser manipulados exclusivamente em capelas e com uso de luvas protetoras. Entre os grupos de compostos comuns em laboratório se incluem:

a) Aminas aromáticas e seus derivados: Anilinas N-substituídas ou não, naftilaminas, benzidinas, 2-naftilamina e azoderivados.

b) Compostos N-nitroso: Nitrosoaminas (R'-N(NO)-R) e nitrosamidas.

c) Agentes alquilantes: Diazometano, sulfato de dimetila, iodeto de metila, propiolactona, óxido de etileno.

d) Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos: Benzopireno, dibenzoantraceno, etc.

e) Compostos que contém enxofre: Tioacetamida, tiouréia.

f) Benzeno: Um composto carcinogênico, cuja concentração mínima tolerável é inferior aquela normalmente percebida pelo olfato humano. Se você sente cheiro de benzeno é porque a sua concentração no ambiente é superior ao mínimo tolerável. Evite usá-lo como solvente e sempre que possível substitua-o por outro solvente semelhante e menos tóxico (por exemplo, tolueno).

g) Amianto: A inalação por via respiratória de amianto pode conduzir a uma doença de pulmão, a asbestose, uma moléstia dos pulmões que aleija e eventualmente mata. Em estágios mais adiantados geralmente se transforma em câncer dos pulmões.

4- INTRUÇÕES PARA ELIMINAÇÃO DE PRODUTOS QUÍMICOS PERIGOSOS

Hidretos alcalinos, dispersão de sódio

Suspender em dioxano, lentamente adicionar o isopropano, agitar até completa reação do hidreto ou do metal: adicionar cautelosamente água até formação de solução límpida, neutralizar e verter em recipiente adequado.

Hidreto de lítio e alumínio

Suspender em éter ou THF ou dioxano, gotejar acetato de etila até total transformação do hidreto, resfriar em banho de gelo e água, adicionar ácido 2N até formação de solução límpida, neutralizar e verter em recipiente adequado.

Boroidreto alcalino

Dissolver em metanol, diluir em muita água, adicionar etanol, agitar ou deixar em repouso até completa dissolução e formação de solução límpida, neutralizar e verter em recipiente adequado.

Organolíticos e compostos de Grignard

Dissolver ou suspender em solvente inerte (p. ex.: éter, dioxano, tolueno), adicionar álcool, depois água, no final ácido 2N, até formação de solução límpida, verter em recipiente adequado.

Sódio

Introduzir pequenos pedaços do sódio em metanol e deixar em repouso até completa dissolução do metal, adicionar água com cuidado até solução límpida, neutralizar, verter em recipiente adequado.

Potássio

Introduzir em n-butanol ou t-butanol anidro, diluir com etanol, no final com água, neutralizar, verter em recipiente adequado.

Mercúrio

Mercúrio metálico: Recuperá-lo para novo emprego.

Sais de mercúrio ou suas soluções: Precipitar o mercúrio sob forma de sulfeto, filtrar e guardá-lo.

Metais pesados e seus sais

Precipitar soba a forma de compostos insolúveis (carbonatos, hidróxidos, sulfetos, etc.), filtrar e armazenar.

Cloro, bromo, dióxido de enxofre

Absorver em NaOH 2N, verter em recipiente adequado.

Cloretos de ácido, anidridos de ácido, PCl3, PCl5, cloreto de tionila, cloreto de sulfurila.

Sob agitação, com cuidado e em porções, adicionar à muita água ou NaOH 2N, neutralizar, verter em recipiente adequado.

Ácido clorosulfônico, ácido sulfúrico concentrado, óleum, ácido nítrico concentrado

Gotejar, sob agitação, com cuidado, em pequenas porções, sobre gelo ou gelo mais água, neutralizar, verter em recipiente adequado.

Dimetilsulfato, iodeto de metila

Cautelosamente, adicionar a uma solução concentrada de NH3, neutralizar, verter em recipiente adequado.

Presença de peróxidos, peróxidos em solventes, (éter, THF, dioxano)

Reduzir em solução aquosa ácida (Fe(II) - sais, bissulfito), neutralizar, verter em recipiente adequado.

Sulfeto de hidrogênio, mercaptanas, tiofenóis, ácido cianídrico, bromo e clorocianos

Oxidar com hipoclorito (NaOCl).

5- AQUECIMENTO NO LABORATÓRIO

Ao se aquecerem substâncias voláteis e inflamáveis no laboratório, deve-se sempre levar em conta o perigo de incêndio.

Para temperaturas inferiores a 100 C use preferencialmente banho-maria ou banho a vapor.

Para temperaturas superiores a 100 C use banhos de óleo. Parafina aquecida funciona bem para temperaturas de até 220 C; glicerina pode ser aquecida até 150 C sem desprendimento apreciável de vapores desagradáveis. Banhos de silicone são os melhores, mas são também os mais caros.

Uma alternativa quase tão segura quanto os banhos são as mantas de aquecimento. O aquecimento é rápido, mas o controle da temperatura não é tão eficiente como no uso de banhos de aquecimento. Mantas de aquecimento não são recomendadas para a destilação de produtos muito voláteis e inflamáveis, como éter de petróleo e éter etílico.

Para temperaturas altas ( 200 C) pode-se empregar um banho de areia. Neste caso o aquecimento e o resfriamento do banho deve ser lento.

Chapas de aquecimento podem ser empregadas para solventes menos voláteis e inflamáveis. Nunca aqueça solventes voláteis em chapas de aquecimento (éter, CS2, etc.). Ao aquecer solventes como etanol ou metanol em chapas, use um sistema munido de condensador.

Aquecimento direto com chamas sobre a tela de amianto só é recomendado para líquidos não inflamáveis (por exemplo, água).

EXPERIÊNCIA 01

SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DO

ÁCIDO ACETILSALICÍLICO (AAS)

1- INTRODUÇÃO

O Ácido Acetilsalicílico (AAS), também conhecido como Aspirina, é um dos remédios mais populares mundialmente. Milhares de toneladas de AAS são produzidas anualmente,. somente nos Estados Unidos. O AAS foi desenvolvido na Alemanha há mais de cem anos por Felix Hoffmann, um pesquisador das indústrias Bayer. Este fármaco de estrutura relativamente simples atua no corpo humano como um poderoso analgésico (alivia a dor), antipirético (reduz a febre) e antiinflamatório. Tem sido empregado também na prevenção de problemas cardiovasculares, devido à sua ação vasodilatadora. Um comprimido de aspirina é composto de aproximadamente 0,32 g de ácido acetilsalicílico.

A síntese da aspirina é possível através de uma reação de acetilação do ácido salicílico 1, um composto aromático bifuncional (ou seja, possui dois grupos funcionais: fenol e ácido carboxílico). Apesar de possuir propriedades medicinais similares ao do AAS, o emprego do ácido salicílico como um fármaco é severamente limitado por seus efeitos colaterais, ocasionando severa irritação na mucosa da boca, garganta, e estômago.

A reação de acetilação do ácido salicílico 1 ocorre através do ataque nucleofílico do grupo -OH fenólico sobre o carbono carbonílico do anidrido acético 2, seguido de eliminação de ácido acético 3, formado como um sub-produto da reação. É importante notar a utilização de ácido sulfúrico como um catalisador desta reação de esterificação, tornando-a mais rápida e prática do ponto de vista comercial.

Grande parte das reações químicas realizadas em laboratório necessitam de uma etapa posterior para a separação e purificação adequadas do produto sintetizado. A purificação de compostos cristalinos impuros é geralmente feita por cristalização a partir de um solvente ou de misturas de solventes. Esta técnica é conhecida por recristalização, e baseia-se na diferença de solubilidade que pode existir entre um composto cristalino e as impurezas presentes no produto da reação.

Um solvente apropriado para a recristalização de uma determinada substância deve preencher os seguintes requisitos:

a) Deve proporcionar uma fácil dissolução da substância a altas temperaturas;

b) Deve proporcionar pouca solubilidade da substância a baixas temperaturas;

c) Deve ser quimicamente inerte (ou seja, não deve reagir com a substância);

d) Deve possuir um ponto de ebulição relativamente baixo (para que possa ser facilmente removido da substância recristalizada);

e) Deve solubilizar mais facilmente as impurezas que a substância.

O resfriamento, durante o processo de recristalização, deve ser feito lentamente para que se permita a disposição das moléculas em retículos cristalinos, com formação de cristais grandes e puros.

Caso se descubra que a substância é muito solúvel em um dado solvente para permitir uma recristalização satisfatória, mas é insolúvel em um outro, combinações de solventes podem ser empregadas. Os pares de solventes devem ser completamente miscíveis. (exemplos: metanol e água, etanol e clorofórmio, clorofórmio e hexano, etc.).

2- METODOLOGIA

O ácido salicílico será preparado neste experimento, através da reação de acetilação do ácido salicílico 1 utilizando-se anidrido acético como agente acilante e ácido sulfúrico como catalisador. A maior impureza no produto final é o próprio ácido salicílico, que pode estar presente devido a acetilação incompleta ou a partir da hidrólise do produto durante o processo de isolamento. Este material é removido durante as várias etapas de purificação e na recristalização do produto.

O ácido acetilsalicílico é solúvel em etanol e em água quente, mas pouco solúvel em água fria. Por diferença de solubilidade em um mesmo solvente (ou em misturas de solventes), é possível purificar o ácido acetilsalicílico eficientemente através da técnica de recristalização.

3- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1- SÍNTESE DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO (AAS):

Coloque 4 g de ácido salicílico seco e 22 mL de anidrido acético em um balão de 100 mL (ou um erlenmeyer de 125 mL). Adicione 15 gotas de ácido sulfúrico concentrado. Agite o frasco para assegurar uma mistura completa. Aqueça a reação em banho-maria (por volta de 50-60oC), mantendo a agitação durante 30 minutos. O aquecimento deve ser sob refluxo. Deixe a mistura esfriar e agite ocasionalmente. Adicione 50 mL de água gelada. Espere formar os cristais para filtrar no funil de Buchner (), lavando com água gelada. Determine o ponto de fusão.

: Filtração a vácuo, com funil de Buchner.

3.2- PURIFICAÇÃO:

3.2.1- Com EtOH/H2O: Dissolva o sólido obtido em cerca de 15 mL de álcool etílico, levando a mistura a ebulição. Despeje esta solução em 40 mL de água previamente aquecida. Caso haja formação de precipitado neste ponto, aqueça a mistura até dissolução completa. Deixe esfriar lentamente. Pode-se observar a formação de cristais sob a forma de agulhas. Filtre usando funil de Buchner, seque e determine o ponto de fusão do produto obtido. Calcule o rendimento percentual.

3.2.2- Com AcOEt: Alternativamente, dissolva o sólido obtido em cerca de 8 mL de acetato de etila, aquecendo a mistura em banho-maria (CUIDADO). Caso o sólido não se dissolva completamente, acrescente mais 1-2 mL de acetato de etila. Deixe a solução esfriar lentamente a temperatura ambiente. Provoque a cristalização com bastão de vidro. Caso não cristalize, concentre um pouco a solução. Deixe esfriar lentamente. Filtre usando funil de Buchner e lave o béquer com um pouco de acetato de etila. Seque o produto, determine o ponto de fusão do produto obtido e calcule o rendimento percentual.

3.3- TESTE DE PUREZA DO PRODUTO:

O ácido acetilsalicílico deve ser mantido em lugar seco. Em presença de umidade é lentamente hidrolizado, liberando ácido salicílico e ácido acético. A decomposição é detectada pelo aparecimento de uma coloração violeta quando o produto é tratado com cloreto férrico (FeCl3). O ácido salicílico, como a maioria dos fenóis, forma um complexo altamente colorido com FeCl3.

Para determinar se há algum ácido salicílico remanescente em seu produto, realize o procedimento apresentado na tabela abaixo. A formação de um complexo ferro-fenol com Fe(III) fornece uma coloração indo de vermelho a violeta, dependendo da quantidade de fenol presente.

Solução de FeCl3

Controle Positivo

Controle Negativo

Produto Sintetizado

cristais de fenol

-

cristais de AAS

2 mL de Etanol +

FeCl3 1%

5 gotas

5 gotas

5 gotas

4- QUESTIONÁRIO

1- Proponha outros reagentes para sintetizar a aspirina e outros solventes que poderiam ser utilizados na sua purificação:

2- Qual é o mecanismo da reação entre o ácido salicílico e o anidrido acético, em meio ácido?

3- O H+ atua, na reação de preparação do AAS, como um reagente ou como um catalisador? Justifique sua resposta:

4- Qual é a função do "trap" (kitasato) no aparato para filtração a vácuo?

5- Qual o reagente limitante usado nesta experiência? Justifique calculando o número de moles de cada reagente.

6- Ao purificar um composto por recristalização, é aconselhável esfriar a solução lenta ou rapidamente? Explique. Cite outra(s) técnica(s) utilizadas para iniciar a formação de cristais.

7- Por quê é recomendável utilizar-se apenas uma quantidade mínima de solvente na etapa de recristalização e quais critérios deverão ser levados em consideração para que um solvente possa ser empregado neste processo?

8- Na etapa de filtração a vácuo, os cristais formados são lavados com água gelada. Por quê?

9- Três alunos (João, Maria e Ana) formavam uma equipe, na preparação do AAS. Um deles derrubou, acidentalmente, grande quantidade de ácido sulfúrico concentrado no chão do laboratório. Cada um dos três teve uma idéia para resolver o problema:

- João sugeriu que jogassem água sobre o ácido;

- Maria achou que, para a neutralização do ácido, nada melhor do que se jogar uma solução concentrada de NaOH;

- Ana achou conveniente se jogar bicarbonato de sódio em pó sobre o ácido.

Qual dos procedimentos seria o mais correto? Explique detalhadamente:

10- O ácido salicílico, quando tratado com excesso de metanol em meio ácido, forma o salicilato de metila (óleo de Wintergreen). Mostre como esta reação ocorre:

11- Os compostos descritos a seguir possuem propriedades analgésicas e antipiréticas semelhantes as da aspirina. Proponha reações para sua síntese:

a) Salicilato de sódio.

b) Salicilamida.

c) Salicilato de fenila.

12- Justifique o fato do analgésico comercial Aspirina ser mais solúvel em água do que o ácido acetilsalicílico:

13- Pesquise sobre a ação farmacológica do ácido acetilsalicílico e seus efeitos colaterais.

CONHEÇA MAIS SOBRE O AAS E A ASPIRINA!

1) Journal of Chemical Education 1979, 56, 331.

2) QMCWEB: http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/exemplar10.html

EXPERIÊNCIA 02

SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DA ACETANILIDA

1- INTRODUÇÃO

Algumas aminas aromáticas aciladas como acetanilida, fenacetina (p-etoxiacetanilida) e acetaminofen (p-hidroxiacetanilida) encontram-se dentro do grupo de drogas utilizadas para combater a dor de cabeça. Estas substâncias têm ação analgésica suave (aliviam a dor) e antipirética (reduzem a febre).

A acetanilida 1, uma amida secundária, pode ser sintetizada através de uma reação de acetilação da anilina 2, a partir do ataque nucleofílico do grupo amino sobre o carbono carbonílico do anidrido acético 3, seguido de eliminação de ácido acético 4, formado como um sub-produto da reação. Como esta reação é dependente do pH, é necessário o uso de uma solução tampão (ácido acético/acetato de sódio, pH 4,7).

Após sua síntese, a acetanilida pode ser purificada através de uma recristalização, usando carvão ativo.

A purificação de compostos cristalinos impuros é geralmente feita por cristalização a partir de um solvente ou de misturas de solventes. Esta técnica é conhecida por recristalização, e baseia-se na diferença de solubilidade que pode existir entre um composto cristalino e as impurezas presentes no produto da reação.

Um solvente apropriado para a recristalização de uma determinada substância deve preencher os seguintes requisitos:

a) Deve proporcionar uma fácil dissolução da substância a altas temperaturas;

b) Deve proporcionar pouca solubilidade da substância a baixas temperaturas;

c) Deve ser quimicamente inerte (ou seja, não deve reagir com a substância);

d) Deve possuir um ponto de ebulição relativamente baixo (para que possa ser facilmente removido da substância recristalizada);

e) Deve solubilizar mais facilmente as impurezas que a substância.

O resfriamento, durante o processo de recristalização, deve ser feito lentamente para que se permita a disposição das moléculas em retículos cristalinos, com formação de cristais grandes e puros.

Caso se descubra que a substância é muito solúvel em um dado solvente para permitir uma recristalização satisfatória, mas é insolúvel em um outro, combinações de solventes podem ser empregadas. Os pares de solventes devem ser completamente miscíveis. (exemplos: metanol e água, etanol e clorofórmio, clorofórmio e hexano, etc.).

2- METODOLOGIA

A preparação da acetanilida 1 ocorre através da reação entre a anilina 2 e um derivado de ácido carboxílico, neste caso o anidrido acético 3, na presença de uma solução tampão de ácido acético/acetato. Como a reação é dependente do pH, este tampão fornece o pH ótimo para que a reação ocorra com maior velocidade e rendimento.

A acetanilida sintetizada é solúvel em água quente, mas pouco solúvel em água fria. Utilizando-se estes dados de solubilidade, pode-se recristalizar o produto, dissolvendo-o na menor quantidade possível de água quente e deixando resfriar a solução lentamente para a obtenção dos cristais, que são pouco solúveis em água fria.

As impurezas que permanecem insolúveis durante a dissolução inicial do composto são removidas por filtração a quente, usando papel de filtro pregueado, para aumentar a velocidade de filtração. Para remoção de impurezas no soluto pode-se usar o carvão ativo, que atua adsorvendo as impurezas coloridas e retendo a matéria resinosa e finamente dividida.

O ponto de fusão é utilizado para identificação do composto e como um critério de pureza. Compostos sólidos com faixas de pontos de fusão pequenas ( 2oC) são considerados puros.

3- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1- SÍNTESE DA ACETANILIDA:

Em um béquer de 250 mL, na capela, prepare uma suspensão de 2,1 g de acetato de sódio anidro em 7,9 mL de ácido acético glacial. Adicione, agitando constantemente, 7,6 mL de anilina. Em seguida adicione 8,5 mL de anidrido acético, em pequenas porções. A reação é rápida.

Terminada a reação, despeje a mistura reacional, com agitação, em 200 mL de H2O. A acetanilida separa-se em palhetas cristalinas incolores. Resfrie a mistura em banho de gelo, filtre os cristais usando um funil de Buchner () e lave com H2O gelada. Seque e determine o ponto de fusão.

: Filtração a vácuo com funil de Buchner.

: Filtração simples a quente.

: Como preparar papel filtro pregueado.

3.2- RECRISTALIZAÇÃO:

Em um erlenmeyer de 250 mL aqueça 100 mL de água destilada. Num outro erlenmeyer coloque a acetanilida a ser recristalizada e algumas pedrinhas de porcelana porosa. Adicione, aos poucos, a água quente sobre a acetanilida até que esta seja totalmente dissolvida (use a menor quantidade de água possível). Adicione 0,5 g de carvão ativo - aproximadamente 2% em peso - (não adicione o carvão ativo à solução em ebulição), ferva por alguns minutos e filtre a solução quente através de papel filtro pregueado (Figuras 2 e 3). Deixe em repouso para permitir a formação de cristais. Filtre novamente usando um funil de Buchner, seque, determine o ponto de fusão e o rendimento obtido.

4- QUESTIONÁRIO

1- Forneça as reações e os respectivos mecanismos envolvidos no experimento:

2- Qual a função da mistura CH3COO-Na+/CH3COOH durante o processo de síntese? Considerando-se o pKa da anilina, discuta qual deve ser o pH do meio reacional:

3- Em cada um dos pares abaixo, indique o produto com ponto de fusão mais alto, justificando cada escolha:

a) Um ácido carboxílico e o seu respectivo sal;

b) Ácido propiônico e álcool n-pentílico;

c) Éter etílico e álcool etílico;

4- Qual é o solvente usado na recristalização da acetanilida?

5- Por quê é recomendável utilizar apenas uma quantidade mínima de solvente no processo de recristalização?

6- Por quê se usou o carvão ativo na etapa de recristalização?

7- Quando e por quê se deve utilizar a filtração a quente?

8- Por quê se usa o papel de filtro pregueado na filtração?

9- Ao purificar um composto por recristalização, é aconselhável esfriar a solução lenta ou rapidamente? Explique:

10- Além do resfriamento, cite outra(s) técnica(s) utilizada para iniciar a formação de cristais:

11- Quais características deve ter um bom solvente, para que possa ser usado numa recristalização?

12- Como se deve proceder para verificar se os compostos acima foram realmente purificados após a recristalização dos mesmos?

13- Qual o ponto de fusão teórico da acetanilida? Compare com aquele obtido experimentalmente e justifique, se existir, a diferença entre eles:

EXPERIÊNCIA 03

DESTILAÇÃO

1- INTRODUÇÃO

Destilação é uma técnica geralmente usada para remover um solvente, purificar um líquido ou para separar os componentes de uma mistura de líquidos, ou ainda separar líquidos de sólidos.

Na destilação, a mistura a ser destilada é colocada no balão de destilação (balão de fundo redondo) e aquecida , fazendo com que o líquido de menor ponto de ebulição seja vaporizado e então condensado, retornando à líquido (chamado de destilado ou condensado) e coletado em um frasco separado. Numa situação ideal, o componente de menor ponto de ebulição é coletado em um recipiente, e outros componentes de pontos de ebulição maiores permanecem no balão original de destilação como resíduo.

O ponto de ebulição de um líquido pode ser definido como a temperatura na qual sua pressão de vapor é igual a pressão externa, exercida em qualquer ponto, sobre sua superfície. O líquido entra em ebulição e ferve , ou seja, é vaporizado por bolhas formadas no seio do líquido.

Com líquidos de pontos de ebulição muito próximos, o destilado será uma mistura destes líquidos com composição e ponto de ebulição variáveis, contendo um excesso do componente mais volátil (menor ponto de ebulição) no final da separação.

Para evitar a ebulição tumultuosa de um líquido durante a destilação sob pressão atmosférica, adiciona-se alguns fragmentos de porcelana porosa . Estes liberam pequenas quantidades de ar e promovem uma ebulição mais regular.

Os tipos mais comuns de destilação são: destilação simples, destilação fracionada, destilação à vácuo e destilação a vapor.

A destilação simples é uma técnica usada na separação de um líquido volátil de uma substância não volátil. Não é uma forma muito eficiente para separar líquidos com diferença de pontos de ebulição próximos. A mostra um esquema de um equipamento para destilação simples. Um termômetro é usado para se conhecer a temperatura do que está sendo destilado. O condensador consiste de um tubo, envolvido por uma capa de vidro oca contendo água fria. Para se evitar o aquecimento da água que envolve o tubo, esta é trocada continuamente, através de uma abertura ligada à torneira e outra ligada à pia.

: Esquema de um equipamento para destilação simples.

A destilação fracionada é usada para a separação de dois ou mais líquidos de diferentes pontos de ebulição. A mostra o esquema para uma destilação fracionada, o qual contém uma coluna de fracionamento, que consiste essencialmente de um longo tubo vertical através do qual o vapor sobe e é parcialmente condensado. O condensado escoa pela coluna e retorna ao balão. Dentro da coluna, o líquido, que volta, entra em contato direto com o vapor ascendente e ocorre um intercâmbio de calor, pelo qual o vapor é enriquecido com o componente mais volátil. Então, na prática, é comum empregar uma coluna de fracionamento para reduzir o número de destilações necessárias para uma separação razoavelmente completa dos dois líquidos. Uma coluna de fracionamento é projetada para fornecer uma série contínua de condensações parciais de vapor e vaporizações parciais do condensado e seu efeito é realmente similar a um certo número de destilações separadas.

: Esquema de um equipamento para destilação fracionada.

Uma boa separação dos componentes de uma mistura através da destilação fracionada requer uma baixa velocidade de destilação, mantendo-se assim uma alta razão de refluxo.

O tratamento teórico da destilação fracionada requer um conhecimento da relação entre os pontos de ebulição das misturas das substâncias e sua composição. Se estas curvas forem conhecidas, será possível prever se a separação será difícil ou não, ou mesmo se será possível.

A capacidade de uma coluna de fracionamento é a medida da quantidade de vapor e líquido que pode ser passada em contra-corrente dentro da coluna, sem causar obstrução. A eficiência de uma coluna é o poder de separação de uma porção definida da mesma. Ela é medida, comparando-se o rendimento da coluna com o calculado para uma coluna de pratos teoricamente perfeitos em condições similares. Um prato teórico é definido como sendo a seção de uma coluna de destilação de um tamanho tal que o vapor esteja em equilíbrio com o líquido; isto é, o vapor que deixa o prato tem a mesma composição que o vapor que entra e o vapor em ascendência no prato está em equilíbrio com o líquido descendente.

O número de pratos teóricos não pode ser determinado a partir das dimensões da coluna; é computado a partir da separação efetuada pela destilação de uma mistura líquida, cujas composições de vapor e de líquido são conhecidas com precisão. Por exemplo, uma coluna com 12 pratos teóricos é satisfatória para a separação prática de uma mistura de cicloexano e tolueno.

A eficiência de uma coluna depende tanto da altura quanto do enchimento e de sua construção interna. Sua eficiência é frequentemente expressa em termos de altura equivalente por prato teórico (HEPT), que pode ser obtida, dividindo-se a altura do enchimento da coluna pelo número de pratos teóricos.

O fracionamento ideal fornece uma série de frações definidas e rigorosas, cada uma destilando a uma temperatura definida. Depois de cada fração ter sido destilada, a temperatura aumenta rapidamente e nenhum líquido é destilado como uma fração intermediária. Se a temperatura for colocada em gráfico contra o volume do destilado em tal fracionamento ideal, o gráfico obtido será uma série de linhas horizontais e verticais semelhantes a uma escada. Uma certa quebra na inclinação revela a presença de uma fração intermediária e a sua quantidade pode ser usada como um critério qualitativo do rendimento de diferentes colunas.

Dessa forma, o objetivo principal das colunas de fracionamento eficientes é reduzir a proporção das frações intermediárias a um mínimo. Os fatores mais importantes que influenciam a separação de misturas em frações bem delineadas são: isolamento térmico, razão de refluxo, enchimento e tempo de destilação.

2- METODOLOGIA

No experimento de hoje os componentes de uma mistura equimolar de cicloexano (P.E. = 81oC) e tolueno (P.E. = 111oC) serão separados por destilação fracionada. Serão verificados a composição e o grau de separação dos componentes desta mistura cicloexano/tolueno. Será também analisada a eficiência da coluna de fracionamento usada, através do cálculo de HEPT (altura equivalente por prato teórico).

A composição da mistura de cicloexano e tolueno dos destilados coletados será determinada, através de medidas do índice de refração com posterior extrapolação destas medidas para uma curva de calibração (fração molar de cicloexano X índice de refração da mistura). Cada equipe receberá uma mistura de composição diferente.

Um gráfico de ponto de ebulição em função da composição da mistura indicará o grau de separação dos componentes desta mistura. Uma boa separação corresponde a um gráfico com pontos de ebulição baixos na primeira parte e altos no final, indicando cicloexano e tolueno como componentes principais no início e fim da destilação, respectivamente.

A eficiência da coluna de fracionamento será verificada através do cálculo do número de pratos teóricos, n. Este será calculado, usando a equação de Fenske abaixo, a qual compara a composição do líquido no balão com a composição do vapor que é condensado inicialmente no topo da coluna, e coletado através do condensador.

n = {log ( VCH/VTL) - log (LTL/LCH)} / log

Na equação de Fenske, VCH e VTL correspondem às frações molares na fase vapor e LCH e LTL às frações molares no líquido, respectivamente para a mistura cicloexano e tolueno. O fator de volatilidade, , tem um valor de 2,33 para esta mistura.

Através do conhecimento do valor do índice de refração encontrado experimentalmente para a 1a fração, determina-se a correspondente fração molar de cicloexano na fase vapor (VCH), pela curva de calibração. A fração molar de tolueno na fase de vapor (VTL) será igual a [1 - (VCH)]. Para relacionar a composição no vapor e no líquido da mistura cicloexano/tolueno, deve-se construir o gráfico de % molar de cicloexano em função da temperatura, com os dados da Tabela 1. Então, uma vez conhecida a composição de cicloexano (VCH), encontra-se neste gráfico o valor correspondente ao (LCH).

A altura equivalente a um prato teórico (HEPT) poderá ser calculada medindo-se o comprimento do empacotamento da coluna e dividindo-se por n-1. O balão de fundo redondo fornece um prato teórico, de forma que o número de pratos teóricos da coluna será de n-1. Uma coluna mais eficiente tem um menor valor de HEPT.

HEPT = altura do empacotamento da coluna / (n - 1)

Tabela 1: Composição de uma mistura cicloexano/tolueno em função da temperatura.

% MOLAR DE CICLOHEXANO

T (oC)

VAPOR

LÍQUIDO

0

0

110,7

10,2

4,1

108,3

21,2

9,1

105,9

26,4

11,8

103,9

34,8

16,4

101,8

42,2

21,7

99,5

49,2

27,3

97,4

54,7

32,3

95,5

59,9

37,9

93,8

66,2

45,2

91,9

72,4

53,3

89,8

77,4

59,9

88,0

81,1

67,2

86,6

86,4

76,3

84,8

89,5

81,4

83,8

92,6

87,4

82,7

97,3

96,4

81,1

100,0

100,0

80,7

3- PROCEDIMENTO

3.1- DESTILAÇÃO FRACIONADA:

Pese de forma exata 0,1 moles de cicloexano (d = 0,772 g/mL) e 0,1 moles de tolueno (d= 0,867 g/mL). Combine os líquidos num balão de fundo redondo de 100 mL. Monte o equipamento de destilação fracionada conforme a figura 5.

Inicie a destilação de forma lenta para permitir que a composição dos vapores atinja equilíbrio na coluna de fracionamento. Colete 5 frações de destilado, conforme indicado na Tabela 2. As frações 1-4 deverão ser coletadas em frascos separados e previamente pesados. Tampe cada frasco, para evitar perdas por volatilização.

Após a coleta da quarta fração, retire a fonte de aquecimento. Deixe o líquido da coluna voltar até o balão de fundo redondo, transferindo o conteúdo deste balão para o quinto frasco. Pese os cinco frascos contendo as frações 1-5 e anote os valores na Tabela 2.

Tabela 2: Frações obtidas durante a destilação fracionada.

Fração

de destilado

faixa de ebulição (oC)

peso da fração (g)

índice de refração

fração molar

de cicloexano

primeira (10 gotas)

segunda

81-85

terceira

85-97

quarta

97-107

quinta

107-111

Usando um refratômetro medir o índice de refração para as frações dos destilados 1-5 e anotar os valores na Tabela 2. Com a ajuda da curva de calibração (gráfico de índice de refração X fração molar de cicloexano) será encontrada a fração molar de cicloexano em cada uma das frações destiladas, preenchendo a Tabela 2.

3.2- CONSTRUÇÃO DA CURVA DE CALIBRAÇÃO:

Prepare soluções contendo cicloexano e tolueno em diferentes proporções (Tabela 3) e meça o índice de refração para cada solução. Construa uma curva de calibração que será um gráfico de índice de refração em função da fração molar de cicloexano. Use esta curva para determinar a fração molar de cicloexano nas frações 1-5 dos destilados obtidas na destilação fracionada (item 3.1), e coloque estes valores na Tabela 3.

Tabela 3: Curva de calibração (índice de refração X fração molar de cicloexano).

Fração molar

cicloexano ( )

no moles

cicloexano

no de moles

tolueno

massa (g)

cicloexano

massa (g)

tolueno

índice

de refração

0

-

0,10

0,2

0,02

0,08

0,4

0,04

0,06

0,6

0,06

0,04

0,8

0,08

0,02

1,0

0,10

-

3.3- GRAU DE SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DA MISTURA:

Faça um gráfico colocando na ordenada os valores correspondentes a faixa de ebulição e na abcissa a fração molar de cicloexano para a mistura cicloexano/tolueno, Tabela 2.

3.4- CÁLCULO DO HEPT:

Meça com uma régua a altura do empacotamento da coluna de fracionamento e determine HEPT, usando a equação de Fenske e dados coletados neste experimento.

4- QUESTIONÁRIO

1- Para que serve e quando se aplica a destilação?

2- Fale sobre destilação por arraste a vapor e quando se aplica esta técnica:

3- Fale sobre destilação a pressão reduzida e quando se aplica esta técnica:

4- Cite duas diferenças básicas entre uma destilação simples e uma fracionada:

5- Cite processos industriais que envolvam a técnica de destilação.

6- Além das pedras porosas cite outras maneiras de se evitar a ebulição tumultuosa durante o aquecimento de líquidos:

7- Como funciona uma coluna de fracionamento?

8- O termômetro adaptado no aparelho de destilação informa a temperatura de qual fase: da líquida ou do vapor?

9- Qual a função do condensador?

10- Sugira uma saída para o seguinte problema: o líquido a ser destilado possui ponto de ebulição muito próximo a temperatura ambiente, e não está condensando no condensador.

11- O que é uma mistura azeotrópica e por quê os seus componentes não podem ser separados por destilação?

12- O acetato de n-propila (p. e. 102oC) evapora rapidamente quando exposto ao ar. Entretanto, isto não ocorre com a água (p. e. 100oC). Explique:

13- O que é um "prato teórico"?

14- O que é o índice de refração?

15- Explique como se monta, passo a passo, uma curva de calibração de índices de refração para soluções de dois líquidos A e B.

16- No experimento desta semana você irá trabalhar com tolueno e cicloexano. São eles tóxicos? Que cuidados deverão ser tomados? O que fazer em caso de contato com a pele?

EXPERIÊNCIA 04

SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS ORGÂNICOS

1- INTRODUÇÃO

Grande parte dos processos rotineiros de um laboratório de Química Orgânica (reações químicas, métodos de análise e purificação de compostos orgânicos) é efetuado em solução ou envolve propriedades relacionadas à solubilidade de compostos orgânicos.

A solubilidade dos compostos orgânicos pode ser dividida em duas categorias principais: a solubilidade na qual uma reação química é a força motriz e a solubilidade na qual somente está envolvida a simples miscibilidade. As duas estão inter-relacionadas, sendo que a primeira é, geralmente, usada para identificar os grupos funcionais e a segunda para determinar os solventes apropriados para recristalização, nas análises espectrais e nas reações químicas.

Três informações podem ser obtidas com relação a uma substância desconhecida, através da investigação de seu comportamento quanto a solubilidade em: água, solução de hidróxido de sódio 5%, solução de bicarbonato de sódio 5%, solução de ácido clorídrico 5% e ácido sulfúrico concentrado a frio. Em geral, encontram-se indicações sobre o grupo funcional presente na substância. Por exemplo, uma vez que os hidrocarbonetos são insolúveis em água, o simples fato de um composto como o éter etílico ser parcialmente solúvel em água indica a presença de um grupo funcional polar. Além disso, a solubilidade em certos solventes fornece informações mais específicas sobre um grupo funcional. Por exemplo, o ácido benzóico é insolúvel em água, mas o hidróxido de sódio diluído o converte em seu sal, que é solúvel. Assim, a solubilidade de um composto insolúvel em água mas solúvel em solução de NaOH diluído é uma forte indicação sobre o grupo funcional ácido. Finalmente, é possível, em certos casos, fazer deduções sobre a massa molecular de uma substância. Por exemplo, em muitas séries homólogas de compostos monofuncionais, aqueles com menos de cinco átomos de carbono são solúveis em água, enquanto que os homólogos são insolúveis.

De acordo com o Esquema 1, os testes de solubilidade são iniciados pelo ensaio com água. Diz-se que uma substância é solúvel em um dado solvente, quando esta se dissolve na razão de 3 g por 100 mL de solvente. Entretanto, quando se considera a solubilidade em ácido ou base diluídos, a observação importante a ser feita não é saber se ela atinge os 3% ou outro ponto arbitrário, e sim se a substância desconhecida é muito mais solúvel na solução ácida ou básica aquosa do que em água. Este aumento na solubilidade constitui o ensaio positivo para a existência de um grupo funcional ácido ou básico.

Os compostos ácidos são classificados por intermédio da solubilidade em hidróxido de sódio 5%. Os ácidos fortes e fracos (respectivamente, classes A1 e A2 da Tabela 1) são distintos por serem os primeiros solúveis em bicarbonato de sódio a 5%, enquanto que os últimos não o são. Os compostos que atuam como base em soluções aquosas são detectados pela solubilidade em ácido clorídrico a 5% (classe B).

Muitos compostos que são neutros frente ao ácido clorídrico a 5%, comportam-se como bases em solventes mais ácidos, como ácido sulfuríco ou ácido fosfórico concentrados. Em geral, compostos contendo enxofre ou nitrogênio deveriam ser solúveis neste meio.

Tabela 1: Compostos orgânicos relacionados às classes de solubilidade.

S2

Sais de ácidos orgânicos, hidrocloretos de aminas, aminoácidos,

compostos polifuncionais (carboidratos, poliálcoois, ácidos, etc.).

SA

Ácidos monocarboxílicos, com cinco átomos de

carbono ou menos, ácidos arenossulfônicos.

SB

Aminas monofuncionais com seis

átomos de carbono ou menos.

S1

Álcoois, aldeídos, cetonas, ésteres, nitrilas e amidas

monofuncionais com cinco átomos de carbono ou menos.

A1

Ácidos orgânicos fortes: ácidos carboxílicos com menos de seis átomos de carbono, fenóis com grupos eletrofílicos em posições orto e para, -dicetonas.

A2

Ácidos orgânicos fracos: fenóis, enóis, oximas, imidas, sulfonamidas,

tiofenóis com mais de cinco átomos de carbono, -dicetonas,

compostos nitro com hidrogênio em , sulfonamidas.

B

Aminas aromáticas com oito ou mais

carbonos, anilinas e alguns oxiéteres.

MN

Diversos compostos neutros de nitrogênio ou enxofre

contendo mais de cinco átomos de carbono.

N1

Álcoois, aldeídos, metil cetonas, cetonas cíclicas e ésteres contendo

somente um grupo funcional e número de átomos de carbono entre cinco e nove; éteres com menos de oito átomos de carbono; epóxidos.

N2

Alcenos, alcinos, éteres, alguns compostos aromáticos

(com grupos ativantes) e cetonas (além das citadas em N1).

I

Hidrocarbonetos saturados, alcanos halogenados, haletos de arila,

éteres diarílicos, compostos aromáticos desativados.

Obs.: Os haletos e anidridos de ácido não foram incluídos devido a alta reatividade.

Uma vez que apenas a solubilidade em água não fornece informação suficiente sobre a presença de grupos funcionais ácidos ou básicos, esta deve ser obtida pelo ensaio das soluções aquosas com papel de tornassol ou outro indicador de pH.

Esquema 1: Classificação dos compostos orgânicos pela solubilidade.

2- METODOLOGIA

Neste experimento, serão analisados cinco compostos desconhecidos. A partir dos testes de solubilidade, estes serão classificados em classes de grupos funcionais de acordo com a Tabela 1 e Esquema 1. Estes cinco compostos incluem uma base, um ácido fraco, um ácido forte, uma substância neutra contendo oxigênio e uma substância neutra inerte.

3- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Coloque 1,0 mL do solvente em um tubo de ensaio. A seguir adicione algumas gotas do líquido ou sólido desconhecido, diretamente no solvente. Os compostos sólidos devem ser finamente pulverizados para facilitar a dissolução. A seguir, agite cuidadosamente o tubo de ensaio e anote o resultado. Às vezes um leve aquecimento ajuda na dissolução, e quando um composto colorido se dissolve a solução assume esta cor.

Usando o procedimento acima, os testes de solubilidade dos compostos desconhecidos devem ser determinados nos seguintes solventes: água, éter, NaOH 5%, NaHCO3 5%, HCl 5%, H2SO4 95 % e H3PO4 85%. O roteiro apresentado no Esquema 1 deve servir como orientação.

Usando ácido sulfúrico concentrado pode haver uma mudança de coloração, indicando um teste positivo de solubilidade.

Sólidos desconhecidos que não dissolvem nos solventes citados acima podem ser substâncias inorgânicas.

Se o composto dissolver em água, o pH deverá ser medido com papel indicador. Compostos solúveis em água são, em geral, solúveis em todos os solventes aquosos. Se um composto é pouco solúvel em água, ele poderá ser mais solúvel em outro solvente aquoso. Como já citado, um ácido carboxílico poderá ser pouco solúvel em água, mas muito solúvel em

• Avaliações:
• 4
• 89
• Denuncie