N°07_Hidrólise

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UFBA 
IQ-UFBA 
 
Universidade Federal da Bahia 
Departamento de Química Orgânica 
QUI-B37 – Química Orgânica Básica Experimental I-A 
 2018.1 
 
RELATÓRIO DE ATIVIDADES 
 
 Título: Reação de Hidrólise 
 Data: 19/06/2018 
 Autor: Luiz Jonatan Fernandes Ambrozio 
 
1. Introdução 
 
1.1 Objetivos 
 Discutir o mecanismo de uma reação de hidrólise; 
 Conhecer as condições experimentais para uma reação de hidrólise; 
 Utilizar métodos de separação, purificação e caracterização de um produto orgânico 
sólido; 
 Discutir e comparar métodos alternativos de preparação da p-nitroanilina. 
 
1.2 Fundamentação teórica 
 
A reação de hidrólise é um tipo de sovólise, isto é, uma reação entre um composto e seu 
solvente, na qual a água é o solvente, que, na maioria das vezes, corresponde a uma 
substituição nucleofílilca. Quimicamente, esse tipo de reação foi e é muito utilizado para 
produzir sabões – que são sais de ácidos graxos - a partir de gorduras (triacilgliceróis) em meio 
básico, mas também é bastante empregada na obtenção de produtos químicos a partir de, por 
exemplo, outros derivados de ácidos carboxílicos. Além disso, esse tipo de reação é baste 
observado em reações bioquímicas como a hidrólise de ATP para produção de energia (UFBA, 
[200-?]; MORRISON&BODY, 1990). 
No presente experimento, espera-se obter a p-nitroanilina a partir da p-nitroacetanilida por 
hidrólise em meio ácido, o que é possível porque, de acordo com Morrison e Body (1990) as 
amidas, assim como os outros derivados de ácidos carboxílicos, são mais facilmente 
hidrolisados em meio ácido ou básico, porque, no primeiro caso, as soluções ácidas protonam o 
oxigênio carbonílico, tornando a molécula mais susceptível ao ataque nucleofílico, e, no 
segundo caso, porque o íon hidroxila atua como forte nucleófilo. 
Assim, a partir da hidrólise em meio ácido obtém-se a p-nitroanilina protonada, uma vez que se 
trata de uma amina aromática primária com cárater básico (Kb = 0,001), que é solúvel em água. 
Por esse motivo, é necessário alcalinizar o meio a fim de precipitá-la na forma desprotonada, 
que é insolúvel em água, o que facilita sua separação do meio aquoso (MORRISON&BODY, 
1990). 
 
 
1.3 Reação principal e possíveis reações secundárias 
 
 
 
Figura 1: Reação de hidrólide da p-nitroacetanilida em meio ácido 
 
1.4 Mecanismo da reação principal 
 
 
 
 
Figura 2: Mecanismo da reação de hidrólise da p-nitroacetanilida em meio ácido 
 
2. Parte experimental 
 
2.1 Resumo do experimento 
 
a)Síntese da p-nitroanilina 
 Em um béquer de 100 mL adicionaram-se 9 mL de água destilada e resfriou-se o 
recipiente em um banho de gelo e água; 
 
 Cautelosamente, sob agitação, adicionaram-se 11 mL de ácido sulfúrico concentrado; 
 
 Depois de adicionado o ácido sobre a água, transferiu-se a solução ácida para um balão 
de fundo chato de 125 mL contendo 2,00 g de p-nitroacetanilida; 
 
 Adaptou-se um condensador de refluxo ao balão (Figura 3) e, utilizando uma manta de 
aquecimento, levou-se a mistura à ebulição por 20 minutos; 
 
 Depois de transcorrido o tempo reacional, ainda com o condensador acoplado ao 
sistema, retirou-se o aquecimento e resfriou-se a mistura reacional em um banho de 
água gelada; 
 
 Na sequência, verteu-se o conteúdo do balão sobre 70 mL de água gelada e 
adicionaram-se 25mL de uma solução saturada de hidróxido de sódio até pH básico; 
 
 Resfriou-se a solução em banho de água e gelo por ~10 minutos e filtrou-se à vácuo o 
precipitado, lavando o produto com água gelada (~200 mL) para remoção dos 
componentes minerais, conforme Figura 4; 
 
b)Recristalização da p-nitroanilina obtida 
 
 Em um Erlenmeyer de 125mL, adicionou-se o sólido obtido, uma bagueta e 70mL de 
água destilada; 
 
 Colocou-se o Erlenmeyer sobre uma chapa de aquecimento e levou-se a mistura até a 
ebulição sob forte agitação; 
 
 Após a dissolução completa do sólido, adicionou-se ~1 ponta de espátula de carvão 
vegetal ativado; 
 
 Após atingir novamente a temperatura de ebulição, realizou-se a filtração da solução 
com papel pregueado e um béquer aquecido para receber o filtrado, similar à Figura 5; 
 
 Após o término da filtração, deixou-se o filtrado em repouso até equilíbrio térmico com a 
temperatura ambiente; 
 
 Observou-se a formação de cristais e, em seguida, resfriou-se em banho de gelo e 
água por ~10 minutos. 
 
 Realizou-se a filtração à vácuo do produto final e, utilizando uma espátula, transferiram-
se os cristais obtidos para um vidro de relógio previamente pesado; 
 
 Secou-se o produto ao ar e determinaram-se o rendimento obtido e o rendimento 
percentual. 
 
c)Caracterização da p-nitroanilina 
 
 Caracterizou-se o produto através da determinação da temperatura de fusão (Tf) e 
comparação do valor obtido com o valor da literatura. 
 
 
2.2 Desenho da aparelhagem 
 
 
 
Figura 3: Sistema de refluxo 
 
 
Figura 4: Sistema de filtração à vácuo 
 
Figura 5: Sistema de filtração à quente 
 
2.3 Materiais. 
 
 
Tabela 1: Materiais, vidrarias, reagentes e equipamentos necessários ao experimento 
Reagentes/Solventes Vidraria Materiais Equipamentos 
Ácido sulfúrico Béquer 100mL – 1 Bagueta Balança 
Hidróxido de sódio sol. 
Saturada 
Proveta 10 e 100mL 
– 1 
Espátula – 2 
Equipamento de 
determinação do PF 
p-nitroacetanilida 
Pipeta graduada 
20mL – 1 
Gelo 
Placa de aquecimento 
com agitação 
magnética 
 
Balão de fundo chato 
125mL – 1 
Água destilada Bomba de vácuo 
 
Condensador de 
refluxo – 1 
Papel de Filtro - 2 
 Kitassato – 1 Tubos capilares 
 Erlenmeyer 125mL – 
1 
Carvão ativado 
 Funil de Büchner – 1 
 Funil analítico – 1 
 
 
2.4 Tabela de reagentes e produtos 
 
Para cálculo das quantidades abaixo, foram utilizadas as seguintes fórmulas: 
Equação 1: 𝑑 =
𝑚 (𝑔)
𝑉 (𝑚𝐿)
 → 𝑚 (𝑔) = 𝑑 (
𝑔
𝑚𝐿
) . 𝑉 (𝑚𝐿)𝑜𝑢 𝐶 (
𝑔
𝑚𝐿
) 
Equação 2: 𝑛 (𝑚𝑜𝑙) = 
𝑚 (𝑔)
𝑀𝑀 (
𝑔
𝑚𝑜𝑙
)
 
Equação 3: 𝑃𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟çã𝑜 𝑢𝑠𝑎𝑑𝑎 =
𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑥 𝑛 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑚 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜
𝑛 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑒
 
 
Tabela 2: Proporções de reagentes e produto 
Reagentes e Produtos MM 
Quantidades Proporção 
mL g Mol Teórica Usada 
Reagente A: p-nitroacetanilida 180,2 - 2,00 0,0111 1 1 
Reagente B: NaOH sol saturada 
(111%m/v) 
40,00 20,0 22,2 0,555 1 50 
Sub-total - - 24,2 - - - 
Catalisador: Ácido sulfúrico 98,08 11,0 20,2 0,206 - - 
Solvente: Água 18,00 9,00 18 - - - 
Total - - 62,4 - - - 
Produto: p-nitroanilina 138,1 - - - 1 - 
 
2.5 Tabela de propriedades físicas 
Substância MM 
d 
g/mL 
Tf 
o
C 
Te 
o
C n
T
D
 
Solubilidade (g/100 mL) 
H2O EtOH CHCl3 Et2O 
Ácido Sulfúrico 98,08 1,840 -15 310 - S S - - 
Hidróxido de Sódio 40,00 1,500 318 - - 111 S - - 
p-nitroacetanilida 180,2 4,340 
212-
215 
- - 0,22 - - - 
p-nitroanilina 138,1 
1,44 
(20º) 
146 -
147 
336 - I - - - 
S= Solúvel; SQP = solúvel em qualquer proporção; P.S. = Parcialmente solúvel; M = Miscível. I = Insolúvel 
 
2.6 Tabela de propriedades toxicológicas (resumo objetivo) 
Substância Propriedades 
Ácido Sulfúrico 
Irritação e corrosão, tosse, náuseas, vômitos, diarreia, dor, perigo de 
cegueira. Materiais incompatíveis: Água, metais alcalinos, compostos de 
metais alcalinos, amoníaco, metais alcalino- terrosos, soluções de 
hidróxidos alcalinos. 
Hidróxido de Sódio Corrosivo 
p-nitroacetanilida 
Irritação e corrosão, efeitos irritantes, Tosse, Respiração superficial. O seguinte diz 
respeito a aminas aromáticas em geral: efeito sistémico: metahemoglobinemia com 
cefaleias, disritmia cardíaca, hipotensão arterial, dispneia e espasmos; principal 
sintoma: cianose (tonalidade azulada do sangue). 
p-nitroanilina 
Venenoso se inalado, irritante para pele e olhos. Se ingerido, causar tosse, 
dor de cabeça ou perda da consciência 
 
 
3. Resultados, observações, discussão e conclusões 
 
3.1 Resultados e observações 
 
3.1.1Anotação dos resultados dos experimentos; 
 
Massa do papel de filtro com vidro = 35,123g 
Massa do papel de filtro com vidro e produto = 35,656g 
Faixa de temperatura de fusão determinada = 143 – 146°C 
 
3.1.2 Imagens de aparelhos, procedimentos e resultados. 
 
 
 
Figura 6: p-nitroacetanilida pesada 
 
Figura 7: Meio reacional com refluxo
 
 
 
 
 Figura 8: Sistema de aquecimento com refluxo 
 
 Figura 9: Sistema de resfriamento com refluxo 
 
 
 Figura 10: p-nitroanilina precipitada por pH básico 
 
Figura 11: Recristalização da p-nitroanilina: dissolução à quente 
 
 
Figura 12: Recristalização da p-nitroanilina: filtração à quente 
 
Figura 13: Início da formação dos cristais de p-nitroanilina 
 
 
Figura 14: p-nitroanilina após recristalização e filtração à vácuo 
 
3.2 Avaliação da eficiência da reação ou processo 
 
Para a realização do presente experimento fora utilizada a p-nitroacetanilida sintetizada no 
experimento anterior e, como descrito no mesmo, este sólido apresentava umidade perceptível. 
Por esse motivo, tanto o R% quanto o Fator E e o RT não podem representar de fato a 
eficiência do processo, uma vez que não é sabida massa real de p-nitroacetanilida utilizada 
para a reação, o que implica em quantidade de matéria desconhecida. Contudo, é possível 
avaliar a EA%, uma vez que é um parâmetro teórico que se refere ao quanto de átomos dos 
reagentes são incorporados ao produto. 
Os cálculos foram realizados pela aplicação das seguintes fórmulas: 
 
Equação 4: 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 (𝑅𝑇) = 𝑛 (𝑚𝑜𝑙) 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑥 𝑀𝑀 (
𝑔
𝑚𝑜𝑙
) 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜; 
Equação 5: 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑂𝑏𝑡𝑖𝑑𝑜 (𝑅𝑂) = 𝑚 𝑝𝑎𝑝𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 − 𝑚 𝑝𝑎𝑝𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜; 
Equação 6: 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑃𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 (𝑅%) =
𝑅𝑂 𝑜𝑢 𝑅𝐼
𝑅𝑇
𝑥100; 
Equação 7: 𝐸𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎 𝑑𝑒 Á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 (𝐸𝐴%) =
𝑀𝑀 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜
∑ 𝑀𝑀 𝑑𝑜𝑠 𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
𝑥100; 
Equação 8: 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝐸 = 
(∑ 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 )−𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑜
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑜
 
Assim, 
 
 𝑅𝑇 = 0,0111𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑥 138,1 ≅ 1,53𝑔, mas não representa a realidade, pois a massa tomada 
estava úmida 
 𝑅𝑂 = 35,656 − 35,123 = 0,533𝑔 
 𝑅% =
0,533𝑔
1,53𝑔
 ≅ 0,348% , mas não representa a eficiência do processo 
 𝐸𝐴% =
138,1
220,2
𝑥100 ≅ 62,7% 
 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝐸 =
62,4−0,533
0,533
 ≅ 116 , mas não representa a eficiência do processo 
 
 Com base nos cálculos realizados, não se avaliando o R%, Fator E ou RT, observa-se que boa 
parte dos átomos foi incorporada ao produto (62,7%) nesse tipo de reação e obteve-se 0,533g de 
produto. Vale ressaltar que a faixa de temperatura de fusão, 143 a 146°C, apresentou coerência 
com o valor teórico (146 a 147°C) para a temperatura final, mas a diferença entre a inicial e esta foi 
superior a 2°C, o que indica presença de impurezas. Como a faixa de temperatura de fusão tendeu 
a ser menor que o valor teórico, certamente a impureza presente no produto fora umidade, o que 
faz sentido, uma vez que o clima local durante o processo de secagem à temperatura ambiente 
estava chuvoso, o que contribui para a maior umidade do ar. 
 
 
3.3 Discussão e conclusões 
 
 
O experimento se baseou na reação de hidrólise catalisada pelo meio ácido e sob aquecimento 
com refluxo. Nessas condições, o ácido é vaporizado, mas condensa e retorna ao meio, que assim 
permanece constantemente ácido, o que promove a protonação do oxigênio da carbonila (região de 
mais alta densidade eletrônica, que, por ressonância com o nitrogênio, adquire carga negativa). 
Após isso, devido à carga positiva formada pela protonação do oxigênio, a carbonila se torna mais 
eletrofílica, sendo assim atacada pela água do meio, o que leva à quebra da ligação dupla da 
carbonila. Devido à proximidade com a água incorporada na carbonila, os pares eletrônicos do 
nitrogênio atacam o hidrogênio da água, neutralizando a carga formada no oxigênio. Com isso, o 
nitrogênio adquire carga positiva. Com a ressonância da carbonila, quando forma-se uma ligação 
dupla com o oxigênio protonado, e a energia fornecida na forma de calor, a ligação C-N se rompe – 
uma vez que o carbono só faz quarto ligações e aminas são bons grupos abandonadores -, 
formando p-nitroanilina e ácido acético protonado. Como a p-nitroanilina é uma base (Kb = 0,001) e 
o meio é acido, ocorre rapidamente a sua protonação (remove um próton do ácido acético ou do 
meio), formando-se o íon p-nitroanilínio, que é solúvel em água. Contudo, com a adição de base 
(NaOH) ao meio até pH alcalino, esse próton é removido, formando-se água e a p-nitroanilina, que 
precipita dada à insolubilidade em água, o que foi o observado na Figura 10. 
A determinação do ponto de fusão (3.1.1) e as características organolépticas (cor amarela intensa 
e formato acicular dos cristais) – Figura 14 – confirmaram a identidade do produto como p-
nitroanilina. Este produto, obtido pela reação de hidrólise que, como citado na introdução, é 
bastante empregada para obtenção de sabões e diversos produtos a partir de outros derivados de 
ácidos carboxílicos, é bastante caro. De acordo com o site da Sigma Aldrich, 100g custam 
R$304,00. Seus usos são vastos, desde utilizada para síntese de corantes azoicos, oxidantes e 
fármacos a inibidor de corrosão. 
Dado o exposto, observou-se que é possível realizar a hidrólise de amidas como a p-
nitroacetanilida em meio ácido aquecido com refluxo, seguida da alcalinização do meio para 
precipitar o produto, caso esse seja básico como a p-nitroanilina, sendo necessário realizar a 
recristalização para purifica-lo e determinar sua temperatura de fusão e/ou CCD para 
caracterização. Por fim, obteve-se a p-nitroanilina, que foi purificada por recristalização e 
caracterizada pela determinação da temperatura de fusão. 
 
 
 
 
4. Respostas do questionário 
 
1. Forneça as reações e os respectivos mecanismos envolvidos caso a hidrólise fosse 
catalisada por base (NaOH). 
R: 
 
 
 
2. As aminas são caracterizadas por seu caráter básico. Comparando a anilina e a p-
nitroanilina, qual é a amina mais básica? Qual deve ter um menor pKb? 
R: Anilina – Kb = 4,2x10-10 (pKb = 9,38)e p-nitroanilina – Kb = 0,001 (pKb = 3,00). A mais básica 
é a p-nitroanilina, que possui menor pKb. 
 
3. Por que o ácido sulfúrico deve ser adicionado lentamente sobre a água? 
R: Porque a ionização de ácidos fortes é muito exotérmica, então o ácido deve ser adicionado 
lentamente sobre a água a fim de evitar a volatilização dessa durante o processo, o que poderia 
causar acidentes e queimaduras. 
 
4. Por que se recomenda lavar o sólido obtido com água gelada? Como podemos 
confirmar que a p-nitroacetanilida foi totalmente consumida durante a reação? 
R: Para remover os resíduos minerais, mas sem perder muita p-nitroanilina no processo por 
solubilização. 
A confirmação pode ser feita através de CCD e pela coloração do meio: a p-nitroanilina é 
bastante amarela. 
 
5. Um estudante realizou a reação de hidrólise da p-nitroanilina e acompanhou o 
processo por CCD. 
Foram desenvolvidas 3 placas de CCD, nos tempos de 5, 30 e 120 minutos de reação. As 
análises por CCD foram realizadas usando placas com gel de sílica e diclorometano 
como eluente. Na figura a seguir é mostrado o perfil das placas de CCD após o 
desenvolvimento, onde R é o reagente inicial e P é a amostra colhida da reação. 
 
Com esses dados responda: 
a) O que é CCD? 
R: Uma técnica qualitativa de separação e identificação comparativa de compostos orgânicos, 
que se baseia na partição desses compostos entre o eluente e a fase estacionária. 
 
b) Qual é o Rf do reagente e do produto? 
R: Rf reagente =
1,5cm
5,0cm
= 0,30 e Rf produto =
2,5cm
5,0cm
= 0,50 
c) Sabendo que as placas desenvolvidas em 5, 30 e 120 min, identificar qualplaca (A, B, 
C) corresponde a cada tempo. 
R: C = 5min uma vez que a reação ainda não deve ter formado produto, aparecendo as 
manchas apenas do reagente acima do local de aplicação de produto; B = 30min, uma vez que 
coexistem reagente e produto acima do local de aplicação do produto; A = 120min, uma vez 
que há apenas produto na região de aplicação de produto. 
 
d) Diclorometano é um bom eluente ou deveríamos trocar? 
R: É um bom eluente, pois é capaz de separar a amostra do produto com diferença de Rf de 
0,2. 
 
6. Um estudante realizou uma reação e obteve como produto um bonito sólido branco. A 
caracterização do produto foi feita por ponto de fusão, onde ele obteve a temperatura de 
102-105°C. Contudo, quando foi verificar na literatura o valor reportado para o reagente 
era de 101-103oC. Com tais informações, o que poderia ser dito sobre a pureza do 
produto? 
R: Não está puro, uma vez que a variação de temperatura superou 2°C, que é a variação 
aceitável para produtos puros. 
 
 
5. Referências 
 
CETESB. Ficha de informações de segurança de produtos químicos: 4-nitroanilina. 
São Paulo, 2017. Disponível em: 
<http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=4%20-
%20NITROANILINA> . Acesso em: 24 abr 2018. 
 
LABSYNTH. Ficha de informações de segurança de produtos químicos: Hidroxido de 
Sodio. São Paulo, 2017. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-
%20Hidroxido%20de%20Sodio.pdf> . Acesso em: 23 abr. 2018 
 
LABSYNTH. Ficha de informações de segurança de produtos químicos: Ácido 
Sulfúrico. São Paulo, 2017. Disponível em: 
<http://downloads.labsynth.com.br/FISPQ/rv2012/FISPQ-%20Acido%20Sulfurico.pdf>. 
Aceso em 13 mai. 2018. 
 
MERCK. Ficha de informações de segurança de produtos químicos: 4’-nitroacetanilida 
para síntese. Alemanha, 2015. Disponível em: < 
http://www.merckmillipore.com/INTERSHOP/web/WFS/Merck-DE-Site/de_DE/-
/EUR/ShowDocument-File?ProductSKU=MDA_CHEM-
820880&DocumentType=MSD&DocumentId=820880_SDS_BR_Z9.PDF&DocumentUID=6
28886&Language=Z9&Country=BR&Origin=PDP&Display=inline >. Acesso em: 10 jun. 
2018. 
 
MORRISON, R. T; BODY, R. N. Química Orgânica. 4. ed. Lisboa: Fundação Calouste 
Gulbenkian, 1990. 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA (UFBA). Química Orgânica Experimental: 
Disciplina: QUI-B37-Química Orgânica Básica Experimental IA. Salvador, [200-?].