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CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E INORGÂNICA – DQOI SETOR DE ESTUDO: QUÍMICA ORGÂNICA ROTEIROS DAS AULAS PRÁTICAS (CE0802) UFC 2019.2 2 SUMÁRIO Regimento do Laboratório Página 03 Vidrarias e Equipamentos Utilizados Página 04 Prática 00 Noções Básicas de Segurança no Laboratório - Biossegurança Página 07 Prática 01 Determinação do teor de álcool na gasolina e efeito Salting out Página 14 Prática 2A Extração de Óleo Essencial Página 16 Prática 2B Extração da Bixina Página 18 Prática 03 Recristalização e Determinação do Ponto de Fusão Página 20 Prática 04 Caracterização de Grupos Funcionais Página 24 Prática 05 Solubilidade, Acidez e Basicidade. Página 30 Prática 06 Saponificação Página 34 MSDS Fichas de Segurança dos Reagentes (MSDS) Página 36 Conheça os roteiros virtuais: http://www.quimica.ufc.br/nunes É importante você verificar o calendário das aulas. ATENÇÃO! Antes de manipular reagentes químicos é preciso conhecer suas propriedades. LEIA ATENTAMENTE AS FICHAS DE SEGURANÇA DOS REAGENTES NO FINAL DESTE MANUAL! 3 Regimento interno do Laboratório de Química Orgânica Em reunião realizada durante o I Workshop dos Professores da Área de Química Orgânica do Departamento de Química Orgânica e Inorgânica, realizado nos dias 14 e 15 de dezembro de 2011, FICOU ESTABELECIDO que: Será tolerado o atraso de 10 (dez) minutos para a chegada do estudante. Depois deste tempo, o estudante não poderá participar da aula prática. O estudante só poderá participar da aula prática se estiver vestido adequadamente (calça comprida, jaleco, calçado fechado e óculos de segurança) e com o seu roteiro de aulas práticas. Cada equipe deverá ter, no máximo, 03 estudantes, exceto em alguma prática em particular. As práticas deverão seguir INVARIAVELMENTE o calendário estabelecido. Não será possível a realização de mais de uma prática em uma única aula. Não haverá reposição de aulas práticas para os estudantes faltosos. 4 As atividades de laboratório exigem do aluno não apenas o conhecimento das peças e aparelhos utilizados, mas também o correto emprego de cada um deles. 1-Balão de fundo chato. Neles são aquecidos líquidos e realizadas reações com liberação de gases. Para aquecê-lo, use o tripé com a proteção da tela de amianto. 2- Erlenmeyer. Usado em titulação, aquecimento de líquido, dissolução de substâncias e realização de reações. 3-Bécher. Apropriado para reações, dissolução de substâncias, recipitações e aquecimento de líquidos. 4 - Funil. Funil é utilizado para filtração simples. 5 - Tubo de ensaio. Empregado para reações em pequena escala, principalmente testes de reação. Com cuidado, pode ser aquecido diretamente na chama do bico de Bunsen. 6 - Condensador. Utilizado na destilação, tem como finalidade condensar vapores gerados pelo aquecimento de líquidos. 7– Pinça Dupla para Buretas É utilizada para fixar a bureta no suporte universal. 8 - Proveta. Mede e transfere volumes de líquido. Não oferece grande precisão. Nunca deve ser aquecida. 9 - Pipeta graduada Utilizada para medir pequenos volumes. Mede volumes variáveis. Não pode ser aquecida 10–Pipeta volumétrica Usada para medir e transferir volume de líquidos. Não pode ser aquecida, pois possui grande precisão de medida. 11 - Bico de Bunsen. É a fonte de aquecimento mais empregada em laboratório. 12- Cadinho. Geralmente é feito de porcelana. Serve para calcinação (aquecimento a seco e muito intenso) de substâncias. Pode ser colocada em contato direto com a chama do bico de Bunsen. MATERIAIS UTILIZADOS EM LABORATÓRIO E SUAS APLICAÇÕES http://www.google.com.br/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=Vz1ckHv8-weKVM&tbnid=zAWKGu0ou54RqM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://escolla.blogs.sapo.pt/2008/09/&ei=gj1PUdmoF6mM0QHjwoC4AQ&psig=AFQjCNFJnJx0CyYPCnh_ND32TveHMdDJrA&ust=1364233986418754 http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=vidrarias+de+laborat%C3%B3rio+de+qu%C3%ADmica+erlenmeyer&source=images&cd=&cad=rja&docid=YNotmBDQCYpVGM&tbnid=QRIXFAmaEI1OEM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.prolab.com.br/produtos/vidrarias-para-laboratorio/erlenmeyer-graduado-boca-estreita-&ei=h3JHUdO1BISa9QSKnoHwDA&bvm=bv.43828540,d.dmQ&psig=AFQjCNGWxmOcAWNq-Rz-fv7Rfo4r2FeSJQ&ust=1363723225565562 http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=sistema+de+funil+de+separa%C3%A7%C3%A3o+ou+decanta%C3%A7%C3%A3o&source=images&cd=&cad=rja&docid=GVKNN8vNDA1SpM&tbnid=HSVbpwKfzxGKDM:&ved=0CAUQjRw&url=http://blogcefar.blogspot.com/2011_03_01_archive.html&ei=9vVOUarxEYTa9QSO4oDYDA&bvm=bv.44158598,d.dmQ&psig=AFQjCNFrh5dQmO-5TdWdHGFEQXnInpZpGg&ust=1364214209731655 5 13 – Suporte universal. É empregado em várias operações, para sustentação de peças. 14 - Tripé de ferro. Sustentáculo utilizado com a tela de amianto para aquecimento de várias peças. 15 -Tela de amianto. Protege peças submetidas ao aquecimento. O amianto distribui uniformemente o calor. 16 - Garra de condensador. Espécie de braçadeira que prende o condensador (ou outras peças, como balões, erlenmeyers etc.) à haste do suporte universal. 17 - Estante de tubos de ensaio. Serve para alojar tubos de ensaio. 18 - Pinça de madeira. Utilizada para segurar tubos de ensaio em aquecimento. 19 - Cápsula de porcelana. Cadinho de louça utilizado para análises químicas Recipiente para evaporar líquidos. 20 - Vidro de relógio. Peça côncava para evaporação em análises de líquido. Para aquecê-lo, use tripé com a tela de amianto. 21 - Bureta. Serve para medir volumes, principalmente em análises titulométricas. 22 - Almofariz e pistilo. Empregados para triturar e pulverizar sólidos. 23 – Kitassato. Compõe a aparelhagem das filtrações a vácuo. Sua saída lateral se conecta a uma trompa de vácuo. 24 - Funil de Buchner. Adapta-se ao frasco de Kitassato nas filtrações a vácuo. javascript:void(0) http://www.google.com.br/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=mV3djyZajbDuOM&tbnid=Teh9840EHCegOM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://imagem.casadasciencias.org/ver_cat.php?categoria=2&ei=ITpPUd73K5PD0AGWtoDIAQ&psig=AFQjCNGBZ5aZ2_GhnA8Z4hTiZNWPWwvnMg&ust=1364233121763722 6 25 - Funil de decantação. Utilizado na separação de mistura de líquidos imiscíveis. 26- Dessecador. Nele se guardam substâncias sólidas para secagem. Sua atmosfera interna deve conter baixo teor de umidade. 27– Balão volumétrico. Medidas fixam e exatas de volumes de líquidos. 28 – Placa de petri. Onde são colocados os meios de cultura de substâncias, líquidos ou secreções, para análise microbiológica. 29 – Garras para fixar sistemas São utilizadas para dar sustentação aos sistemas montados em laboratórios 30 - Bastão de vidro. Haste maciça de vidro com que se agitam misturas, facilitando reações. 31– Conta gota Usado para adicionar gotas para completar o volume dos sistemas. 32 – Anel de Aço Carbono com Mufa Argola metálica que se adapta ao suporte universal, servindo como suporte para tela de fibra cerâmica refratária, funil de separação e funil simples. 33 – Pisseta. Frasco para lavagem de materiais e recipientes por meio de jato de água, álcool e outros solventes. 34 – Pinça para Copo Becker. Usada para manipular copos Becker aquecidos; 35 –a) Pinça de Hoffman b) Pinça de Mohr – Servem para reduzir ou obstruir a passagem de gases ou líquidos em tubos flexíveis 36 - Plataforma Elevatória Ferramenta utilizada para subir ou baixar qualquer equipamento em laboratório. a) b) javascript:window.close()http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=pin%C3%A7as+de+hoffman&source=images&cd=&cad=rja&docid=4OJR3vTXcb41VM&tbnid=SayHF7hS40iUoM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.prolab.com.br/produtos/materiais-de-metal/pinca-de-mohr&ei=yddQUdfUGouq0AG02oCwAg&bvm=bv.44158598,d.dmQ&psig=AFQjCNHdsgG6Waoy47yLuu-alYyqaa0ykw&ust=1364339002873347 7 PRÁTICA 00 NOÇÕES BÁSICAS DE SEGURANÇA NO LABORATÓRIO - BIOSSEGURANÇA A. Segurança no laboratório Antes de iniciarmos os experimentos, serão abordados diversos aspectos relativos à segurança nos laboratório de química orgânica. A conscientização das responsabilidades, dos riscos, dos perigos e dos cuidados que devemos ter, são os pilares centrais da segurança. Todavia, a conscientização destes pontos somente será importante se adotarmos uma postura profissional preocupada com nossa segurança e das demais pessoas que trabalham conosco no laboratório. Devemos ser obedientes às regras de segurança e, o mais importante de tudo, é nos conscientizarmos de que acidente pode acontecer inclusive conosco. B. Segurança é, antes de tudo, responsabilidade sua. Laboratórios químicos são potencialmente locais perigosos porque normalmente neles se encontram líquidos inflamáveis, vidrarias frágeis, substâncias químicas tóxicas e equipamentos que podem estar sob vácuo ou altas pressões, e acidentes no laboratório podem ter conseqüências sérias e trágicas. Felizmente, o laboratório não será mais perigoso que uma cozinha ou um banheiro se você estiver atento aos perigos potenciais, e trabalhar com a atenção e os cuidados devidos. Algumas linhas gerais para segurança no laboratório são apresentadas nesta seção. Em adição a estes princípios você deve estar familiarizado com as regras de segurança aplicadas pelos administradores de seu laboratório. Seu professor ou instrutor tem a responsabilidade te lhe advertir dos perigos associados com seu trabalho, e você deveria sempre consultá-lo caso você não esteja seguro acerca dos perigos potenciais em seu laboratório. Entretanto, a sua própria segurança e a de seus colegas no laboratório, são amplamente determinadas pelas suas práticas de trabalho. Sempre trabalhe seguramente, use seu bom senso, e se conforme com as regras de segurança. Alguns princípios importantes para uma prática segura estão sumariados abaixo nas seguintes regras gerais de segurança. C. Regras Gerais de Segurança. C.1 Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) Veja alguns deles: Avental de algodão com mangas longas. Indica que devemos proteger a pele e a roupa. Possibilidade de ocorrência de explosão. Óculos de segurança. Devem ser usados na proteção de respingos e estilhaços. Símbolo de substâncias venenosas, que não devem entrar em contato com a pele nem ter seus vapores inalados. O uso de luvas evita o contato das mãos com substâncias corrosivas, vidros quebrados e objetos quentes. Possibilidade de choque elétrico. Usar pinça de madeira para o aque- cimento do tubo de ensaio. Indica materiais radioativos. 8 Costumes e usos Use calçados fechados no laboratório. Uma vestimenta apropriada oferece uma maior segurança contra substâncias químicas que podem ser derramadas acidentalmente. É obrigatório vestir uma bata (avental) de mangas longas no laboratório, pois este protegerá melhor sua pele do que sua vestimenta normal. Sempre use óculos de segurança no laboratório, mesmo quando você estiver apenas escrevendo em seu caderno de laboratório ou lavando sua vidraria, uma vez que outras pessoas presentes nas suas proximidades podem sofrer um acidente. A menos que teu professor ou instrutor diga o contrário, não use lentes de contato no laboratório. Mesmo se você estiver usando óculos de segurança, pois produtos químicos podem atingir seus olhos, e você pode não ser capaz de retirar suas lentes antes que um dano nos seus olhos ocorra. Você sempre deve usar óculos corretivos (de grau) enquanto estiver trabalhando no laboratório, mesmo certo de que suas lentes são se quebram. Usar óculos de proteção sobre os óculos corretivos (de grau) é recomendado porque tal equipamento de segurança dá uma proteção adicional lateral contra substâncias químicas que são projetas na direção de seus olhos. Use protetor facial sempre que você for realizar algum procedimento que possua risco de explosão, tais como reações onde peróxidos são produzidos. Vista luvas de látex ou outro material impermeável quando estiver trabalhando com substâncias químicas particularmente perigosas e corrosivas e quando estiver lavando vidrarias. Ácidos e bases concentradas, além de bromo e suas soluções são os regentes encontrados em laboratórios de química orgânica que são mais agressivos quando entram em contato com a pele. Consulte seu professor ou instrutor sempre que você estiver inseguro se deve ou não usar luvas quando manusear um reagente. Use máscara de proteção contra partículas sólidas finamente divididas. Como exemplo, você sempre deve usar a referida máscara quando for empacotar uma coluna cromatográfica, uma vez que a sílica, usada frequentemente como adsorvente, pode causar sérios danos ao pulmão. Com relação às máscaras contra gases, estas só devem ser utilizadas por pessoas que receberam treinamento para tal. Caso você não saiba como utilizá- las, peça instruções ao seu professor ou instrutor. C.2 Hábitos Individuais Alguns hábitos simples devem ser incorporados à sua rotina de trabalho no laboratório. São medidas simples que podem prevenir muitos acidentes. Lave as mãos antes de iniciar seu trabalho. A sujeira trazida pelas suas mãos pode contaminar as vidrarias e/ou equipamentos utilizados no experimento, fato este que pode comprometer o resultado do experimento. Identifica substâncias inflamáveis. O descarte de determinado material deve ser feito de maneira específica (conforme indicação do professor). Identifica substâncias cáusticas ou corrosivas. Símbolo de alerta para a necessidade de lavar as mãos após cada experimento (evitar tocar o rosto e os olhos durante o experimento). Indica produção de vapores nocivos ou venenosos, que não devem ser inalados. Caixa de primeiros socorros. (Seu uso deve ser orientado pelo professor). 9 Lave as mãos antes de sair do laboratório. As suas mãos podem ter sido contaminadas com algum reagente, contaminação esta que pode ser transferida para algum alimento que será ingerido após a realização do experimento. Alerte o seu professor ou instrutor se você é alérgico a algum reagente. Os organismos das pessoas respondem de formas diferentes frente aos reagentes. Sendo assim, você pode ser alérgico à aspirina, por exemplo, e todas as demais pessoas presentes no laboratório não sejam. O professor ou instrutor, ao saber de sua alergia, lhe dará instruções específicas para a realização do experimento de modo seguro ou, até mesmo, lhe impedirá de realizar o experimento visando sua segurança. Nunca fume no laboratório. Lembre-se que muitas substâncias no laboratório são inflamáveis e seu cigarro poderá ocasionar o início de um incêndio. Nunca corra no laboratório. Esta atitude poderá resultar na colisão com alguma pessoa que manuseia e/ou transporta uma substância nociva e, conseqüentemente, poderá ocorrer um acidente. Nunca coma ou beba no laboratório. Suas mãos poderão contaminar o alimento ou bebida ingerida, podendo resultar em sua contaminação por via oral, uma das mais sérias. Nunca se sente ou se debruce sobre a bancada, pois na mesma freqüentemente são encontrados frascos de reagentes ou reagentes derramados, os quais poderão lhe contaminar e/ou danificar sua vestimenta. Nunca use cabelos longos soltos, pois além do contato deles com substâncias tóxicas, os mesmospoderão atrapalhar sua visão num momento que exija sua total concentração, como a transferência de um ácido, por exemplo. Outro perigo iminente refere-se ao contato dos cabelos com a chama do bico de Bunsen. Por todos estes motivos, é aconselhável que cabelos longos sejam mantidos presos durante a permanência no laboratório. Nunca mantenha alimentos em geladeiras que armazém produtos químicos. Nunca jogue papel, fósforos, fitas de medição de pH ou qualquer outro sólido em pias para evitar entupimentos. Sempre que terminar um experimento: desligue todos os aparelhos; lave todo o material; guarde todos os equipamentos, reagentes e vidrarias nos locais apropriados, deixando a bancada limpa e desobstruída. C.3 Considerações Gerais Torne-se familiar com o ambiente do laboratório. Saiba onde ficam as saídas do laboratório, os extintores e cobertores para combate à incêndios, lava-olhos, chuveiro de segurança, estojo de primeiros socorros e o telefone, juntamente com o números telefônicos do corpo de bombeiros e do pronto socorro mais próximo. Também é importante verificar se todos estes itens de segurança, embora próximos do local onde você irá trabalhar, estão em boas condições de uso e dentro dos prazos de validade. Também é muito importante verificar se as saídas do laboratório estão desobstruídas e se o chão está seco. Caso você não saiba como manusear qualquer um dos itens de segurança citados, consulte seu professor ou instrutor acerca do modo correto de operação. Localize as saídas mais próximas que o levem para fora do prédio. No caso de uma evacuação do prédio ser necessária, use as escadas em vez de elevadores para sair. Permaneça calmo durante a evacuação, e caminhe em vez de correr para a saída. Instrua-se acerca de primeiros socorros básicos. Os danos ocasionados em acidentes podem ser minimizados se um primeiro socorro é dado prontamente. A ocorrência de um acidente de qualquer tipo no laboratório deve ser informada prontamente ao seu professor ou instrutor, mesmo se você o considera de pouca relevância. Em caso de incêndio, sua primeira atitude é proteger-se de qualquer perigo e não extinguir o fogo. Se for possível extinga o fogo sem se arriscar, feche as torneiras que alimentam as chamas e remova os recipientes de solventes inflamáveis das áreas próximas para impedir que o fogo se espalhe. Para um uso mais efetivo do extintor de incêndio, direcione o jato na direção da base das chamas. Se suas roupas estiverem queimando, NÃO 10 CORRA; movimento rápido somente abanará as chamas. Role no chão para extinguir o fogo e para manter as chamas longe de sua cabeça. Seus companheiros do laboratório podem ajudar a extinguir as chamas usando mantas ou cobertores, ou outro artefato similar que esteja imediatamente disponível. Não hesite em ajudar um colega vizinho se ele ou ela estiver envolvido em tal emergência, uma vez que poucos segundos de demora podem resultar em sérios danos. Um chuveiro de laboratório se estiver próximo, pode ser usado para extinguir roupas queimando, bem como um extintor de dióxido de carbono, o qual deve se usado com cuidado até que as chamas estejam extintas e, somente se, as chamas não estiverem próximas da cabeça. Se a queimadura for pequena, aplique um ungüento para queimaduras. No caso de queimaduras sérias, não aplique nada e procure um tratamento médico profissional. Em caso de queimaduras com substâncias químicas, as áreas da pele com as quais a substância teve contato devem ser imediatamente e completamente lavadas com sabão e água morna. Se a queimadura for pequena, aplique um ungüento para queimaduras; para o tratamento de queimaduras mais sérias, procure um médico. Queimaduras com bromo podem ser particularmente sérias. Estas queimaduras devem ser lavadas com sabão e então completamente umedecidas com solução de tiossulfato de sódio 0,6M durante 3 horas. Aplique ungüento de óleo de fígado de bacalhau e cubra o local e, a seguir, procure um médico. Se substâncias químicas, em particular reagentes corrosivos ou quentes, entram em contato com os olhos, imediatamente inunde os olhos com água. Um lavador de olhos apropriado é muito útil se disponível no laboratório. Não toque nos olhos. A pálpebra e o globo ocular devem ser lavados com água abundante e corrente por vários minutos. Em todos os casos onde o tecido sensitivo do olho estiver envolvido em um acidente, consulte um oftalmologista o mais rápido possível. Em caso de cortes, se estes forem de pequenas extensões e profundidades podem ser tratadas com procedimentos de primeiros socorros. Quando se tratar de cortes mais extensos e/ou profundos, um atendimento médico profissional deve ser procurado. Se uma hemorragia severa indicar que uma artéria foi atingida, tente parar a hemorragia pressionando o local com compressas; um torniquete deve ser aplicado somente por pessoas que tiveram treinamento em primeiros socorros. Procure um atendimento médico urgentemente se você não tiver conhecimentos de primeiros socorros. Nunca trabalhe sozinho no laboratório. Em caso de acidente, você pode precisar de ajuda imediata de alguém. Se você tiver que trabalhar fora de horários normais de trabalho, o faça somente com a permissão expressa de seu professor ou instrutor e na presença de pelo menos mais uma pessoa. Em caso dederramamento de substâncias químicas, limpe imediatamente. Todavia, certifique-se de como fazê-lo, pois cada reagente exige um procedimento particular. Experimentos que estão em andamento e por algum motivo devam ser deixados sozinhos, devem apresentar anotações indicando procedimentos a serem tomados em caso de acidente. Verificar as mangueiras e conexões para prevenir vazamentos, uma vez que vazamentos são causas frequentes em laboratórios. Sempre que for utilizar um aparelho elétrico, certifique-se da voltagem do mesmo antes de ligá-lo à rede elétrica. No caso deste aparelho ser um fornecedor de calor, lembre-se que ele pode ter sido guardado quente minutos antes de você precisar dele, e você poderá se queimar. No caso de você ter dúvidas no manuseio de um aparelho, peça instruções ao seu professor ou instrutor. Não aprenda tentando, pois você poderá danificar o aparelho. D. Cuidados com Vidrarias e Substâncias Químicas Sempre verifique atentamente se as vidrarias que você utilizará possuem imperfeições (rachaduras, trincas, arestas cortantes) que poderão resultar em acidentes. Este procedimento de verificação deverá ser realizado em todas as ocasiões em que você for utilizar as vidrarias, e não somente na primeira vez que as utilizar. Dedique particular atenção às condições dos balões de fundo redondo e dos condensadores. Os balões de fundo redondo são utilizados usualmente sob aquecimento, ocasiões em que a presença de trincas poderá resultar na quebra do balão e conseqüente perda do material ali acondicionado. Quanto aos condensadores, seus 11 pontos mais vulneráveis são os pontos onde as mangueiras de circulação de água são acopladas. Especial cuidado deve ser dado a estes pontos, uma vez que sua ruptura poderá resultar no contato da água do condensador com substâncias químicas incompatíveis com a mesma, fato este que poderá resultar em um sério acidente. Se você detectar imperfeições em sua vidraria, consulte seu professor ou instrutor imediatamente para efetuar a substituição da mesma. Vidrarias quebradas ou com arestas cortantes devem ser sempre substituídas. Não utilize tente colocar tubos de vidro e termômetros em rolhas, sem antes lubrificá-los com vaselina e proteger as mãos com luvas apropriadas ou toalha de pano. As vidrarias inadequadas para o uso devem ser descartadas em um recipiente devidamente rotulado para vidros quebrados e vidros descartáveis, tais como pipetas Pasteur, capilares, etc. Não é aconselhável jogar vidros quebrados em lixos comuns, uma vez queas pessoas que farão a coleta dos mesmos poderão se acidentar. Conheça as propriedades das substâncias utilizadas nos experimentos. O conhecimento das propriedades das substâncias que você utilizará em seus experimentos lhe ajudará a tomar as devidas precauções quando manuseá-las, minimizando os riscos de acidentes. MANUSEIE TODAS AS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS COM MUITO CUIDADO! Propriedades físicas e químicas, informações toxicológicas e ecológicas, periculosidades, dentre outras informações importantes são encontradas em fichas de segurança de materiais, as quais podem ser facilmente localizadas na Internet através de “sites” de busca digitando-se “Material Safety Data Sheets” ou simplesmente a sigla MSDS. Em caso de contato da pele com substâncias químicas, você deve lavar a área atingida com água e sabão. Nunca use solventes orgânicos tais como etanol e acetona para enxaguar a área afetada, pois estes solventes podem aumentar a absorção das substâncias pela pele. Evite o uso dechamas tanto quanto possível. A maioria das substâncias orgânicas são inflamáveis e algumas altamente voláteis, características estas que aumentam consideravelmente seus potenciais de autoignição e de riscos de incêndio. Como exemplos, podemos citar: o éter etílico e a acetona, comumente utilizados como solvente em laboratórios de química orgânica. NUNCA UTILIZE UMA CHAMA NO LABORATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA SEM ANTES SE CERTIFICAR DE QUE NÃO EXISTEM SUBSTÂNCIAS INFLAMÁVEIS NAS PROXIMIDADES. Nunca utilize chama para aquecer solventes inflamáveis (éter de petróleo, éter etílico, acetona, metanol, tetrahidrofurano, acetato de etila, etanol, ciclohexano, 1,4-dioxano, tolueno) em recipientes abertos. Não assuma, entretanto, que um solvente não é inflamável apenas porque não foi aqui citado. Como alternativa para o aquecimento de solventes inflamáveis, você pode utilizar banho-maria, placas de aquecimento ou mantas de aquecimento. Nunca descarte líquidos orgânicos inflamáveis e imiscíveis em água, em ralos ou pias, pois tal procedimento, além de ser danoso ao meio ambiente, resultará no transporte deste solvente até um local onde este poderá sofrer ignição e ocasionar um incêndio. Evite inalar vapores de substâncias orgânicas e inorgânicas. Embora no seu dia-a-dia, você tenha contato com muitos odores provenientes de substâncias orgânicas, não é aconselhável se expor a tais vapores no laboratório. Sempre trabalhe em uma capela com sistema de exaustão eficiente quando manusear substâncias nocivas voláteis, tais como: bromo, anidrido acético e solventes orgânicos de baixo ponto de ebulição. E. Manuseio e Cuidados com Frascos de Reagentes O manuseio de frascos de reagentes requer que alguns cuidados sejam tomados para que não ocorram acidentes. A seguir seguem algumas recomendações importantes que, se seguidas, minimizarão substancialmente os riscos de acidentes no laboratório. Leia cuidadosamente o rótulo do frasco antes de utilizá-lo, habitue-se a lê-lo, mais uma vez, ao pegá-lo, e novamente antes de usá-lo. É comum existir muitos reagentes diferentes com frascos semelhantes, fato este que pode lhe levar a utilizar um reagente errado em um experimento e, se o mesmo for incompatível com outras substâncias com que você estiver trabalhando, poderá resultar em um grande acidente. Ao utilizar uma substância sólida ou líquida dos frascos de reagentes, pegue-o de modo que sua mão proteja o rótulo e incline-o de modo que o fluxo escoe do lado oposto ao rótulo. Parte do reagente pode escorrer pela 12 parede externa do frasco, e se você não tomar o cuidado acima, haverá danos ao rótulo. É comum que este cuidado não seja tomado em laboratórios, ocasionando a destruição dos rótulos dos frascos dos reagentes e, conseqüentemente, tornando desconhecido o conteúdo dentro dos frascos com o passar do tempo. É aconselhável que rótulos parcialmente deteriorados por reagentes e/ou pelo tempo sejam substituídos por outros que contenham todas as informações que continha o rótulo original. Muito cuidado com as tampas e os batoques dos frascos, não permita que eles sejam contaminados ou contaminem-se. Se necessário use o auxílio de vidros de relógio, placas de Petri para depositá-los enquanto utiliza o frasco. Muitas vezes o aluno ou profissional retira a tampa e/ou o batoque de um frasco e os coloca sobre uma superfície suja, ocasião em que ocorre a contaminação dos mesmos, os quais aos serem reintegrados ao frasco contaminarão todo o conteúdo do mesmo. Ao acondicionar um reagente, certifique-se antes da compatibilidade do mesmo com o frasco. Por exemplo, substâncias sensíveis à luz, não podem ser acondicionadas em embalagens translúcidas; bases devem se acondicionadas em frascos plásticos, dentre outros exemplos. Em caso de dúvida acerca do frasco ideal para acondicionar um determinado reagente, consulte seu professor ou instrutor. Não cheire diretamente frascos de nenhum produto químico. Quando houver necessidade de sentir o odor de alguma substância, arraste o ar sobre a substância com a mão na direção de seu nariz. Aprenda esta técnica e passe a utilizá-la de início, mesmo que o frasco contenha perfume. A estocagem dos frascos de reagentes deve ser feita de acordo com sua compatibilidade química. Os reagentes podem ser agrupados em 08 classes diferentes de compatibilidade: Classe 1 - produtos inflamáveis ou combustíveis; compatíveis com água e não tóxicos; Classe 2 - Produtos inflamáveis e combustíveis; incompatíveis com água e não tóxicos; Classe 3 - Oxidantes não inflamáveis; compatíveis com água; Classe 4 - Oxidantes não inflamáveis; incompatíveis com água; Classe 5 - Sensíveis ao ar; Classe 6 - Produtos químicos que exijam refrigeração; Classe 7 - Cilindros contendo gases comprimidos, separados como oxidantes, redutores, corrosivos ou tóxicos; Classe 8 - Produtos químicos instáveis (explosivos). A classe a que pertence um determinado reagente, às vezes, vem especificada no rótulo do mesmo, portanto, verifique atentamente o rótulo de todos nos novos reagentes que são adquiridos. A estocagem de líquidos inflamáveis deve ser feita em armários que não permitam a propagação de chamas em caso de incêndio. Alguns exemplos de estocagem inadequada são: produtos químicos estocados por nome ou ordem alfabética; dentro de capela; em prateleiras muito altas e/ou superlotadas; produtos químicos deixados nos laboratórios por longos períodos. Os frascos de solventes (hidrocarbonetos, organoclorados, aminas, álcoois, cetonas, etc) vazios devem ser lavados com etanol e depois com água. Os frascos limpos podem ser reutilizados ou descartados em um recipiente específico para tal finalidade. Lembre-se que os frascos vazios oriundos do laboratório não podem ser descartados como um vidro comum. Estes frascos terão um destino diferente dos vidros comuns. Em caso de dúvida, consulte seu professor ou instrutor. Os cilindros de gases devem sempre ser armazenados em pé e presos a um suporte fixo, uma bancada por exemplo. Quanto ao seu transporte, sempre dever ser realizado com o auxílio de um carrinho e com o capacete de proteção da válvula instalado no cilindro. Sempre utilize os reguladores de pressão adequados para o cada tipo de gás, uma vez que as conexões diferem entre si para gases inertes (N2, H2, Ar), inflamáveis (H2) e oxidantes (O2, N2O). F. Manuseio de Soluções Cerca de 80% das soluções químicas concentradas são nocivas aos organismos vivos, principalmente se ministradas por via oral. Sendo assim, fique atento às recomendações abaixo. 13 Não transporte soluções em recipientes de boca largas, se tiver que efetuá-lo por certa distância, triplique sua atenção durante o percurso e solicite a um colega que o acompanhe. Não leve à boca qualquer reagente químico, nem mesmo o mais diluído. Certifique-se da concentração e da data de preparação de umasolução antes de usá-la. Algumas soluções têm suas concentrações alteradas com o passar do tempo. Não pipete aspirando com a boca qualquer substância no laboratório, nem mesmo água destilada, pois as paredes internas da pipeta podem estar contaminadas com líquidos cáusticos, venenosos. SEMPRE USE PERA POR SEGURANÇA. Não use o mesmo equipamento volumétrico para medir simultaneamente soluções diferentes. Este procedimento contaminará as soluções e as tornará imprópria para o uso. Volumes de soluções padronizadas, tiradas dos recipientes de origem e não utilizadas, devem ser descartados e nunca serem retornados ao recipiente de origem. Sempre que for diluir um ácido, sempre adicione o ácido sobre a água; nunca faça o inverso. G. Cuidados o Manuseio de Bicos de Gás (Bicos de Bunsen) Para um manuseio seguro dos bicos de Bunsen no laboratório, as seguintes recomendações seqüências devem ser seguidas. Verifique se não existem substâncias inflamáveis nas proximidades do bico de Bunsen. Feche completamente a válvula de regulagem de altura de chama na base do bico. Abra o registro do bloqueador da linha de alimentação, geralmente localizado na bancada (tubulação amarela). Providencie uma chama piloto (fósforo ou isqueiro) e aproxime-a do bico de gás. Abra lentamente a válvula de regulagem de altura de chama na base do bico até que o bico de gás ascenda. Regule a chama. ATENÇÃO: "A CALMA E O BOM SENSO DO QUÍMICO SÃO AS MELHORES PROTEÇÕES CONTRA ACIDENTES NO LABORATÓRIO". 14 PRÁTICA 01 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ÁLCOOL NA GASOLINA E EFEITO SALTING OUT DATA: ___/___/___ DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ÁLCOOL NA GASOLINA 1A. INTRODUÇÃO A gasolina é um produto combustível derivado intermediário do petróleo, na faixa de hidrocarbonetos de 5 a 20 átomos de carbono. Uma das propriedades mais importantes da gasolina é a octanagem. A octanagem mede a capacidade da gasolina de resistir à detonação, ou sua capacidade de resistir ás exigências do motor sem entrar em autoignição antes do momento programado. A detonação (conhecida como "batida de pino") leva à perda de potência e pode causar sérios danos ao motor. Existe um índice mínimo permitido de octanagem para a gasolina comercializada no Brasil, que varia conforme seu tipo. O álcool etílico, umas das substâncias adicionadas à gasolina tem vital papel na sua combustão, pois sua função é aumentar a octanagem em virtude de seu baixo poder calorífico. Além disso, propicia uma redução na taxa de produção de CO. A porcentagem de álcool adicionado à gasolina é regulamentada por Lei e atualmente é de 27% (± 1%). Se por um lado existem vantagens, por outro, existem também desvantagens, como maior propensão à corrosão, maior regularidade nas manutenções do carro, aumento do consumo e aumento de produção de óxidos de nitrogênio. Dessa forma, nota-se a importância para a frota automotiva brasileira e para o meio ambiente, o rigoroso controle dessa porcentagem. 2A. OBJETIVO Determinar o teor de álcool na gasolina. 3A. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1 - Com o auxílio de pipetas coloque 5 mL de gasolina comum em uma proveta de 10 mL e complete o volume dessa proveta com a solução saturada de NaCℓ. 2 - Feche a proveta, segurando firmemente para evitar vazamentos, misturar os líquidos invertendo a proveta por várias vezes. 3 - Mantenha a proveta em repouso até a separação das duas fases. 4 - Leia o volume de ambas as fases e anote. 5 - Calcule a porcentagem (%) de álcool na gasolina. EFEITO SALTING OUT 1B. INTRODUÇÃO Compreender as forças intermoleculares e suas forças relativas fortes é um dos objetivos essenciais da Química e, através da solubilidade, podemos estudá-las. Em termos mais simples, um soluto vai ser solúvel em um solvente se a intensidade das forças intermoleculares formadas entre as moléculas do soluto e do solvente for mais forte, resultando em uma menor energia potencial total, do que as forças intermoleculares encontradas nas substâncias puras. Desta forma, a solubilidade relativa das espécies pode ser utilizada como um meio de comparar a intensidade das forças intermoleculares que se formam em soluções. Um exemplo desta solubilidade relativa é o "salting out" (expulsão) de não eletrólitos de soluções aquosas mediante a adição de eletrólitos. Nesta demonstração o álcool isopropílico, um não eletrólito, torna-se imiscível com a água depois da adição de sulfato de amônio, um eletrólito forte. Em um nível simples, uma vez que uma quantidade suficiente de eletrólito é adicionada à solução, as moléculas de água devem escolher entre formar interações íon-dipolo com os eletrólitos dissolvidos ou formar mais interações mais fracas do tipo dipolo-dipolo ou ligações de hidrogênio com os não eletrólitos. Como as moléculas de água solvatam os íons, os não eletrólitos são empurrados para fora da solução para formar novas fases. 15 2B. OBJETIVO Estudar o efeito salting out. 3B. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1. Meça 15mL de água em uma proveta de 50mL. (figura 2) 2. Adicione uma gota de corante a esta proveta e tampe-a. 3. Misture o conteúdo por inversão. 4. Depois de misturado, adicione 15 mL de álcool isopropílico 70% em seguida, tampe a proveta e misture o conteúdo por inversão. 5. Adicione 7 g de sulfato de amônio finamente dividido, misturando o conteúdo da proveta agitando durante 10 segundos. Duas camadas distintas forma-se-ão após 20 segundos de repouso. Se possível, tire fotos a cada 2 segundos. 6. Anote os resultados para discuti-los em nossa aula teórica. 4. BIBLIOGRAFIA 1. http://www2.fc.unesp.br/lvq/exp02.htm, acessada em Julho de 2013. 2. Person, E. C., Golden, D. R.; J. Chem Educ. 2010, 87(12), 1332. Anotações Figura 2 http://www2.fc.unesp.br/lvq/exp02.htm 16 PRÁTICA 02 EXTRAÇÃO DE ÓLEO ESSENCIAL POR HIDRODESTILAÇÃO E EXTRAÇÃO DA BIXINA A PARTIR DE SEMENTES DE URUCUM DATA: ___/___/___ EXTRAÇÃO DE ÓLEO ESSENCIAL POR HIDRODESTILAÇÃO 1A. INTRODUÇÃO Óleos essenciais são misturas complexas de substancias voláteis, lipofílicas, geralmente odoríferas e líquidas. São matérias-primas de origem natural, extraídas de diversas espécies vegetais, podendo ser obtidos a partir das folhas, frutos, caule e raízes. Como evaporam quando expostos ao ar, em temperatura ambiente, são também chamados de óleos voláteis ou etéreos. Sua principal característica é a volatilidade, diferindo assim dos óleos fixos, que são misturas de substancias de natureza lipídica, obtidas geralmente, a partir de sementes. Outra característica importante é o aroma, geralmente agradável e intenso, sendo por isto chamado de essências. O aroma do óleo essencial está associado à sua composição química, a qual varia com a espécie de planta. Os óleos essenciais são largamente utilizados como matéria-prima na produção de fragrâncias para as indústrias de perfumaria, cosmética e higiene pessoal, bem como, na aromatização de alimentos e bebidas. Praticamente, todos os óleos voláteis são constituídos por misturas de moléculas orgânicas. O número de constituintes na mistura pode variar de um único componente a uma mistura complexa. Neles podem ser encontrados quase todos os tipos de compostos orgânicos, como: hidrocarbonetos terpênicos, álcoois, cetonas, aldeídos, ésteres, óxidos, éteres, óxidos peróxidos, furanos, cumarinas, fenilpropanóides e até compostos contendo enxofre. Por exemplo, no capim santo (Cymbopogon citratus)o constituinte principal é o citral; no eucalipto limão (Eucalyptus citriodora) o constituinte majoritário é o citronelal, no eucalipto medicinal (Eucalyptus tereticornis) o principal constituinte é o eucaliptol, enquanto na casca da laranja (Citrussinensis) é o limoneno (Citrus aurantium),Figura 1. Figura 1. Constituintes majoritários dos óleos voláteis de: Cymbopogon citratus (citral), Citrus aurantium (limoneno), Eucalyptus tereticornis (eucaliptol) e Eucalyptus citriodora (citronelal). Caracteristicamente, os óleos essenciais possuem odores próprios, índice de refração e são oticamente ativos. São solúveis em éter, álcool e na maioria dos solventes orgânicos. De caráter lipofílico, apresentam solubilidade limitada em água, mas suficiente para aromatizar as soluções aquosas, que são denominadas de hidrolatos. 1.1.A. Teoria da Extração de Óleo Essencial por Hidrodestilação A hidrodestilação é um processo de extração de óleo essencial a ser utilizado (Figura B). Este consiste num sistema de destilação em que o material vegetal é depositado em um balão, em seguida é adicionado água e submetido ao aquecimento moderado por volta de duas ou três horas. Ao ocorrer a ebulição da água, o óleo essencial é arrastado pelo vapor d’água sendo conduzido a um condensador e depositado, após a condensação, em um doseador do tipo Cleavenger. Após a formação das duas fases, o óleo volátil é retirado do doseador e submetido ao tratamento com sulfato de sódio anidro (Na2SO4), para remoção de água. O princípio da hidrodestilação baseia-se na lei de Dalton, a qual postula que a pressão de vapor de uma mistura de líquidos imiscíveis é igual à soma da pressão de vapor dos componentes puros individuais. A pressão total de vapor da mistura torna-se igual à pressão atmosférica (e a mistura ferve) numa temperatura menor que o ponto de ebulição do componente que possui a maior pressão de vapor. Um dos métodos para identificação da composição química dos constituintes presentes nos óleos é através da técnica conhecida por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (CG/EM). H3C CH3 CH3 CHO CH3 H2C CH3 CH3 H3C CH3 CHO Citral E: geranial Z: neral Limoneno Eucaliptol Citronelal 17 2A. OBJETIVO Realizar a extração de óleos essenciais pelo processo de hidrodestilação. Caracterização de grupamentos funcionais presentes, como alcenos através dos testes de bromo e de Baeyer, além da caracterização de compostos carbonílicos (aldeídos ou cetonas) usando o teste da 2,4-dinitrofenilhidrazina. 3A. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Pese o material vegetal a ser extraído pela sua equipe e transfira-o para um balão de 2 L. Com auxílio de um Becker adicione água destilada ao balão até a imersão do material vegetal (1 L). A seguir, posicione o balão em uma manta de aquecimento (Figura A). Figura A Monte o sistema de hidrodestilação para a extração de óleo essencial conforme ilustrado Figura B ao lado. Inicie o processo de extração conectando a aparelhagem de vidro com o sistema de circulação água. Deixe o sistema ligado por aproximadamente 50 minutos, retirando, se necessário, a água acumulada no doseador com um erlenmeyer. Decorrido o tempo de extração, desligue o sistema, espere o seu resfriamento por um período de aproximadamente 10 minutos e meça a quantidade do óleo essencial obtido no próprio doseador (fase superior). Abra a torneira e separe o hidrolato (fase inferior) do óleo essencial (fase superior). Trate o óleo obtido com sulfato de sódio (Na2SO4) e pese-o para o cálculo de rendimento percentual. Guarde o óleo extraído no refrigerador a fim de evitar a sua volatilidade e/ou oxidação. Faça os testes de caracterização, mostrados abaixo, para o óleo essencial extraído: Prepare 3 tubos de ensaio (A, B e C) de acordo com a tabela abaixo e anote os resultados. Tubo Amostra de óleo essencial Testes Resultados A 5 gotas 5 gotas da solução de bromo B 5 gotas 5 gotas da solução de Bayer C 5 gotas 5 gotas da solução de 2,4-dinitrofenil-hidrazina Teste de Bromo - Consiste no descoramento da solução de bromo, indicando a presença de insaturação de alceno ou alcino. Se não houver descoramento imediato da solução de bromo, exponha o tubo de ensaio à ação da luz e tire suas conclusões. Teste de Bayer - Consiste no descoramento da solução de permanganato de potássio, com a formação de um precipitado marrom (MnO2), indicando a presença de insaturação de alceno ou alcino. Teste da 2,4-dinitrofenil-hidrazina - A formação de um precipitado amarelado ou avermelhado indica teste positivo para aldeídos e cetonas. Figura B: Sistema para hidrodestilação 18 Bixina (monoéster de ácido carotenoide) EXTRAÇÃO DA BIXINA A PARTIR DE SEMENTES DE URUCUM 1B. INTRODUÇÃO Componentes de uma mistura podem ser separados e purificados por vários métodos. Nesta experiência, o componente de uma mistura será separado por extração líquido-líquido. Este processo de separação é baseado na solubilidade relativa do soluto em dois solventes imiscíveis. Para que a extração seja eficiente, é essencial que haja uma grande diferença nos valores dos parâmetros de solubilidade dos líquidos imiscíveis, e que o soluto seja mais solúvel em um destes solventes do que no outro. Por exemplo, o parâmetro de solubilidade () da água é de 23,4 e do clorofórmio 9,3, portanto são solventes apropriados que podem ser usados para extração-líquido-líquido. Neste experimento conhecer as densidades dos solventes é muito importante, entretanto, às vezes isto não basta, porque as substancias dissolvidas podem alterar significativamente a densidade de uma solução. Assim, é muito importante conhecer a posição relativa das duas camadas porque geralmente uma delas contém o produto desejado, enquanto a outra deve ser descartada. Os solventes clorados são mais densos do que a água e constituem a camada inferior em qualquer extração aquosa. A presença de sais inorgânicos na fase aquosa diminui a solubilidade de solutos orgânicos em água (aumento da polaridade), o coeficiente de partição aumenta e conseqüentemente as extrações se tornam mais eficientes. Neste experimento será extraída a bixina, um pigmento vermelho-alaranjado presente na semente do urucueiro, Bixa orellana L., com solvente imiscível de uma solução aquosa alcalina a qual foi preparada a partir da semente pulverizada e uma solução de NaOH 5%. O urucueiro (Bixa orellana) é um arbusto originário da América Tropical, entretanto, devido sua grande procura como fonte de corante natural para alimentos, medicamentos e cosméticos, hoje, encontra-se distribuído em vários continentes. O extrato comercial das sementes do urucum é rico em vários pigmentos que vão desde o amarelo claro ao vermelho púrpura, constituído de óleo, resinas e sólidos. A primeira substancia isolada foi a bixina, em 1875, mas esta só teve a sua estrutura e estereoquímica determinada em 1961. Atualmente mais de duas dezenas de substancias já foram isoladas das sementes de Bixa orellana. 2B. OBJETIVO Extrair a bixina a partir de uma solução alcalina de sementes de urucum, usando a técnica de extração líquido-líquido. 3B. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Com o auxílio de uma pipeta graduada, meça 10 mL de solução alcalina de sementes de urucum e transfira-a para um funil de separação (Figura A). A seguir adicione ao mesmo funil 10 mL de clorofórmio com o auxílio de outra pipeta graduada (Figura B). Figura A Figura B 19 Tampe o funil de separação e agite-o cuidadosamente, com movimentos leves (Figura C). Este processo deve ser acompanhado de repetidas liberações dos gases que se formam. Consegue-se isto virando o funil de e abrindo a torneira (Figura D). Ponha o funil de separação novamente na argola e deixe-o em repouso até que ocorra separação das duas fases (Figura E). Atenção! Fotografe a primeira extração para posterior comparação de cor com a segunda Girar para abrirFigura C Figura D Figura E Recolha a fase orgânica (inferior) em um erlenmeyer, observe a coloração e fotografe para posterior comparação. Guarde-a para reutilizar na próxima extração. Acidifique a fase aquosa (solução alcalina) que ficou no funil até pH = 1, utilizando aproximadamente 2,0 mL de solução de HCℓ a 10% (teste o pH, utilizando papel de pH). Extraia a bixina da solução acidificada com o clorofórmio da etapa anterior. Recolha a fase orgânica (inferior) em outro erlenmeyer limpo. Compare as fases orgânicas recolhidas nas duas extrações com clorofórmio (meio básico 1ª extração) e (meio ácido 2ª extração). OBSERVAÇÃO: Ao final da prática, as fases orgânicas deverão ser colocadas no frasco apropriado (CLOROFÓRMIO + BIXINA) e a fase aquosa desprezada. 3. BIBLIOGRAFIA 1. McMurry, J. Química Orgânica, 6a Ed., São Paulo, Thomson, 2005. 2. Pavia, D. L. et al; Alencastro, R. B. (Trad.). Química Orgânica Experimental – Técnicas de escala pequena, 2a Ed., Porto Alegre, Bookman, 2009. 3. Solomons, T. W. G., Fryhle, B. C. Química Orgânica, vol. 1 e 2, 9a Ed., Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos S/A, 2009. 4. Vogel, I. Química Orgânica- Análise orgânica qualitativa, vol.3, 3a Ed., Livros Técnicos Científicos S/A; Rio de Janeiro, 1979 20 PRATICA 03 RECRISTALIZAÇÃO E DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO DATA: ___/___/___ 1. RECRISTALIZAÇÃO Compostos orgânicos sólidos quando obtidos de reações orgânicas, raramente são puros. Geralmente, estão contaminados com pequenas quantidades de outros compostos “impurezas”, que são produzidos juntos com o produto desejado. A purificação de compostos cristalinos é feita, geralmente, por cristalização utilizando- se 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 a substância que as impurezas. O resfriamento, durante o processo de recristalização, deve ser feito lentamente para que se permita a disposição das moléculas em retículos cristalinos, com a 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 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. OBJETIVO Purificar a acetanilida através de uma recristalização, utilizando a água como solvente. 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ATENÇÃO! Antes de manipular reagentes químicos é preciso conhecer suas propriedades. LEIA ATENTAMENTE AS FICHAS DE SEGURANÇA DOS REAGENTES NO FINAL DESTE MANUAL! Pese cerca de 4,0 g de acetanilida em um béquer de 250 mL. Meça 80 mL de água em uma proveta e a transfira para o béquer com a acetanilida (Figura A) (Figura A) Aqueça a suspensão até dissolver todo o material em uma chapa aquecedora (Figura B). A seguir, filtre a solução em um funil comum, previamente aquecido, utilizando uma pequena quantidade de algodão como filtro (Figura C). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 2 3 4 5 6 7 8 9 11 (Figura B) (Figura C) Algodão 21 Deixe o sistema em repouso até atingir a temperatura ambiente. Em seguida, coloque o erlenmeyer para esfriar em um banho de gelo (com um pouco de água) por 10 minutos (Figura D). Decorrido este tempo, filtre a vácuo os cristais fazendo uso de papel de filtro, funil de Büchner e um kitassato (Figura E). Banho de gelo (Figura D) (Figura E) (Figura F) Lave os cristais com 3 porções de 20 mL de água destilada gelada (Figura F) e mantenha o sistema sob vácuo durante 5 minutos. A solução remanescente contida no kitassato, denominada "água mãe", deve ser armazenada em um recipiente apropriado. Pese os cristais em um vidro de relógio e calcule o rendimento percentual. Guarde o material recristalizado em um recipiente apropriado. Lave a vidraria e a coloque sobre a bancada. DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO 1. INTRODUÇÃO O ponto de fusão é a propriedade de uma substância orgânica sólida que é mais frequentemente usada como critério de pureza. Além disso, o ponto de fusão também pode ser utilizado para determinar se identidade de compostos. O ponto de fusão de uma substância corresponde ao intervalo de temperatura em que a fase sólida se transforma na líquida. Posto que frequentemente acompanhado por decomposição, o ponto de fusão pode não corresponder a uma temperatura de equilíbrio, mas a uma temperatura de transição de sólido para líquido. A maioria dos compostos orgânicos funde abaixo de 350°C. Quando o ensaio de pirólise (teste de ignição) indica que o sólido funde com facilidade (entre 25 e 300°C), o ponto de fusão pode ser determinado pelo método do tubo capilar. No caso de intervalos mais elevados (de 300 a 500°C), usa-se equipamento especial. Na teoria, o ponto de fusão de um sólido puro deve ocorrer sempre à mesma temperatura. Na prática, entretanto, equilíbrio entre sólido e líquido quase nunca é atingido, devido a fatores como quantidade da amostra, tamanho do cristal, velocidade de aquecimento, tipo de equipamento usado, etc. Em geral, podemos dizer que um composto puro tem um ponto de fusão bem definido (a substância funde-se inteiramente dentro da faixa de 1 a 2 °C), enquanto uma substância impura tem o ponto de fusão indefinido e, portanto, funde-se lenta e gradualmente numa faixa de vários graus, sempre abaixo do valor da substânica pura. Por isso, o procedimento de determinação do ponto de fusão de um composto impuro deverá ser repetido após purificação, normalmente, por recristalização. É importante lembrar que alguns compostos orgânicos muito polares, como aminoácidos, sais de ácidos ou aminas, carboidratos, dentre outros, fundem com decomposição num intervalo de temperatura considerável, mesmo estando puros. Um ponto de fusão, com boa exatidão para a determinação da identidade e pureza de um composto, pode ser obtido com facilidade utilizando-se instrumentos simples e pequenas quantidades de amostra. 2. OBJETIVO Determinar o ponto de fusão de substâncias puras e de substâncias desconhecidas. 2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL A determinação do ponto de fusão pelo método capilar é realizada em tubo capilar de vidro com ±1 mm de diâmetro, fechado em uma das extremidades. Água mãe Funil de Büchner 22 Preparo da amostra Pulverize a substância em análise em um graal com o auxílio de um pistilo (Figura G). Prepare o tubo capilar colocando a substância a ser analisada (pulverizada e seca) na extremidade aberta do tubo capilar (Figura H a). Compactea amostra no fundo do capilar, golpeando o fundo do capilar, deixando-o cair por um canudinho de refrigerante (Figura H b, c). A amostra deve ocupar de 2 a 3 mm de altura no tubo. Figura H: (a) Carregamento do tubo capilar; (b e c) compactação da amostra Adapte o tubo capilar a um termômetro utilizando uma liga de borracha, de modo que a ponta inferior atinja aproximadamente a metade do bulbo de mercúrio (Figura I). Observação:. O sistema ( termômetro + capilares + amostras) encontra-se preparado para determinação do ponto de fusão. Mergulhe o termômetro no banho de fusão (Becker com água, óleo ou glicerina em aquecimento). Em caso de dúvida, consulte o professor a posição correta do capilar no banho. Aqueça o banho em chapa aquecedora com agitação magnética. A agitação constante homogeneíza a temperatura do banho (utiliza-se barra magnética e em sistemas mais simples a agitação pode ser feita com um bastão de vidro). O controle da temperatura do banho é realizado através da leitura no termômetro. Anote a temperatura marcada no termômetro no momento em que a substância começar a fundir e observe a fusão completa (passagem do estado sólido para o líquido). Essa é a temperatura de fusão da substância. Consulte a tabela abaixo, compare os valores de ponto de fusão determinados com aqueles da tabela e identifique suas amostras. Figura I (c) (a) (b) 23 Tabela – Pontos de fusão corrigidos para algumas substâncias orgânicas puras Substância P.F. (°C) Substância P.F. (°C) Benzofenona 48 Ácido Benzóico 122 p-Diclorobenzeno 53 -Naftol 123 Ácido Fenilacético 77 Dibenzalacetona 130 Trifenilfosfina 78 Ácido Acetilsalicílico 135 Naftaleno 80 Ácido Malônico 136 -Naftol 95 Ácido Salicílico 159 Acetanilida 113 Sulfanilamida 165 Quando não se conhece o ponto de fusão da amostra, economiza-se bastante tempo, fazendo uma determinação preliminar do ponto de fusão, elevando-se rapidamente a temperatura do banho. Depois de se conhecer aproximadamente o ponto de fusão, efetua-se uma segunda determinação elevando-se a temperatura rapidamente até uns 10°C abaixo do valor aproximado e depois lentamente (cerca de 1 °C por minuto). A cada determinação é preciso usar uma amostra virgem do composto. É importante ressaltar que certas substâncias são sensíveis à qualidade do vidro de fabricação do capilar. Pontos de fusão baixos e/ou intervalos de fusão amplos, podem ocorrer devido ao álcali na superfície do vidro mole, que catalisa a condensação aldólica de aldeídos e cetonas, a mutarrotação de açúcares e derivados, etc. Por exemplo, em um tubo de vidro alcalino a D-glicose começa a fundir a 133°C e funde de 143 a 146°C; num tubo desalcalinizado, o amolecimento inicial ocorre a 142°C e a fusão a 147°C. O uso de tubos de vidro pirex, evita estes problemas. Termômetros de laboratório diferem significativamente na precisão, podendo apresentar erros de leitura de 3 a 4° C. Por essa razão é necessário calibrar o termômetro a ser usado na determinação. Um termômetro pode ser sempre calibrado mediante a observação dos pontos de fusão de diversos compostos puros. 4. BIBLIOGRAFIA 1. Masterton, W. L., Slowinski, Emil J. - Princípios de Química, 6a ed., Livros Técnicos e Científicos Editora S.A; Rio de Janeiro, RJ, 1990. 2. McMurry, J. Química Orgânica, 6a Ed., São Paulo, Thomson, 2005. 3. Pavia, D. L. et al; Alencastro, R. B. (Trad.). Química Orgânica Experimental – Técnicas de escala pequena, 2a Ed., Porto Alegre, Bookman, 2009. 4. Morris, R.T., BOYD, R. N. Química Orgânica, 13a ed., Fundação Caloustre Gulbenkian, Lisboa, Portugal 1996. Anotações 24 PRÁTICA 04 CARACTERIZAÇÃO DE GRUPOS FUNCIONAIS DATA: ___/___/___ 1. OBJETIVO Caracterizar e identificar diferentes grupos funcionais através de testes químicos. Fique atento às orientações a seguir: a) O resíduo deverá ser descartado, imediatamente, após cada teste. b) Para cada teste deverá ser utilizado um tubo de ensaio limpo. c) O tubo de ensaio, para ser reutilizado, deverá ser lavado adequadamente com detergente e escova. 2. CARACTERIZAÇÃO DE HIDROCARBONETOS 2A. Teste de Bromo (Br2/CCℓ4) Compostos alifáticos insaturados reagem com a solução de bromo (Br2/CCℓ4) através de suas ligações olefínicas (C=C) ou acetilênicas (CC). A solução de bromo possui uma cor vermelha ou laranja, dependendo da concentração, que desaparece imediatamente devido à ocorrência de reação. Trata-se de uma reação de adição eletrofílica do bromo à dupla ou tripla ligação com produção de dibromo vicinal ou tetra-bromo, respectivamente, que são substâncias incolores. Hidrocarbonetos saturados e hidrocarbonetos aromáticos com cadeia lateral alifática também podem descorar a solução de bromo. Esta é uma reação bem mais lenta que a anterior, só ocorrendo na presença de luz ou calor. Trata-se de uma reação de substituição radicalar que se passa com a eliminação de HBr. Br2, CCl4 (vermelho) tolueno brometo de benzila (incolor) Br2, CCl4 (vermelho) 2-metilpropano 2-bromo-2-metilpropano (incolor) Br ou h ou h Br Br2, CCl4 (vermelho) Br Br Br2, CCl4 (vermelho) Br Br Br Br incolor incolor Prepare 3 tubos de ensaio (1, 2 e 3) de acordo com a tabela abaixo e anote os resultados. Tubo Amostras Quantidade da Amostra Solução de Bromo em tetracloreto (Br2/CCℓ4) Resultados 1 A 5 gotas 5 gotas 2 B 5 gotas 5 gotas 3 C 5 gotas 5 gotas Se não houver descoramento da solução de bromo quando adicionada sobre algum composto, exponha o(s) tubo(s) a ação da luz e tire suas conclusões. 2B. Teste de Baeyer (KMnO4/HO -/H2O) O teste de Bayer consiste no descoramento da solução de permanganato de potássio pela ligação múltipla de um alqueno ou alquino, com formação de um precipitado marrom (MnO2). Ligações olefínicas e acetilênicas são rapidamente atacadas por uma solução aquosa de permanganato de potássio neutra ou levemente alcalina. Trata-se de uma reação de oxidação branda de alcenos e alcinos com C=C H2O C C OH OH + + (violáceo) MnO4 MnO2 (precipitado marron) 25 formação de glicóis e -dicetonas, respectivamente. A cor violeta do permanganato desaparace e surge uma cor marrom, sob forma de precipitado, devido a formação de MnO2 no meio reacional. Os alcinos verdadeiros produzem -ceto-aldeídos. Este teste é necessário para confirmação de insaturação, pois o teste de bromo, por si só, não é suficiente para tal fim, uma vez que alguns compostos etilênicos simetricamente substituídos reagem lentamente nas condições de ensaio com bromo. Prepare 3 tubos de ensaio (1, 2 e 3) de acordo com a tabela abaixo e anote os resultados. Tubos Amostras Quantidade da Amostra Solução de permanganato de Potássio (KMnO4) 1% Resultados 1 A 5 gotas 5 gotas 2 B 5 gotas 5 gotas 3 C 5 gotas 5 gotas 3. CARACTERIZAÇÃO DE ÁLCOOIS 3A. Teste de Lucas (ZnCl2/HCl) Os álcoois terciários e secundários reagem com uma solução de cloreto de zinco em ácido clorídrico concentrado, com a formação de uma mistura heterogênea difásica ou pelo aparecimento de uma emulsão de aspecto leitoso (Teste de Lucas). Os álcoois terciários reagem rapidamente, enquanto que os álcoois secundários reagem após alguns minutos. Os álcoois primários não dão bons resultados diante do reagente de Lucas. OH ZnCl 2 /HCl Cl 2-Metilpropan-2-ol (álcool terc-butílico) 2-cloro-2-metilpropano (cloreto de terc-butila) Reação rápida OH ZnCl 2 /HCl Cl Propan-2-ol 2-cloropropano Reação lenta (observada após alguns minutos) OH ZnCl 2 /HCl Cl Etanol Cloroetano Reação muito lenta (não observada durante testes químicos qualitativos) Prepare 3 tubos de ensaio (1, 2 e 3) de acordo com a tabela abaixo e anote os resultados. Tubos Amostras Quantidade da Amostra Solução de (ZnCℓ2/HCℓ)Resultado 1 D 5 gotas 5 gotas 2 E 5 gotas 5 gotas 3 F 5 gotas 5 gotas Se não houver a turvação imediata da solução após a adição do reagente de Lucas, aqueça o(s) tubo(s) lentamente com o auxílio de uma manta de aquecimento e tire suas conclusões. KMnO4 f rio HO, H2O OH OH + MnO2 (marrom) Cicloexeno 1,2 -Cicloexanodiol Violeta KMnO4 frio HO - , H2O (violeta) 2- pentino O O pentano - 2,3 - diona + MnO2 (marrom) 26 3B. Teste de Jones (K2Cr2O7/H2SO4) O teste de Jones baseia-se na oxidação de álcoois primários e secundários a ácidos carboxílicos e cetonas, respectivamente, pelo ácido crômico. A oxidação é acompanhada pela formação de um precipitado verde de sulfato crômico. O teste de Jones também dá resultado positivo para aldeídos e/ou fenóis. Prepare 3 tubos de ensaio (1, 2 e 3) de acordo com a tabela abaixo e anote os resultados. Tubos Amostras Quantidade da Amostra Acetona (K2Cr2O7/H2SO4) Reagente de Jones Resultados 1 D 2 gotas 10 gotas 6 gotas 2 E 2 gotas 10 gotas 6 gotas 3 F 2 gotas 10 gotas 6 gotas O aparecimento, em 5 segundos, de um precipitado verde confirma a presença de álcool primário ou secundário. 4. CARACTERIZAÇÃO DE FENÓIS Os fenóis têm características ácidas, com valores de pKa variando muito conforme a natureza dos substituintes. Os principais testes de identificação de fenóis produzem cor, sendo o teste com cloreto férrico o mais utilizado. 4A. Teste com cloreto férrico Os fenóis formam complexos coloridos com íon Fe3+. A coloração varia do azul ao vermelho. O teste do cloreto férrico pode ser efetuado em água, álcool ou em diclorometano. 3ArOH + [Fe(H2O)6] 3+ Fe(H2O)3(OAr)3 + 3H3O + Prepare 2 tubos de ensaio ( 1 e 2) de acordo com a tabela abaixo e anote os resultados. Tubos Amostras Quantidade da Amostra Etanol Solução de FeCl3 3% Resultados 1 G uma ponta de espátula 1 mL 5 gotas 2 H uma ponta de espátula 1 mL 5 gotas 5. CARACTERIZAÇÃO DE ÉSTERES 5A. Teste do ácido hidroxâmico Os ésteres de ácidos carboxílicos são normalmente caracterizados pela reação com hidroxilamina e cloreto férrico. O éster reage com cloreto de hidroxilamônio (cloridrato de hidroxilamina), em meio básico, para dar o sal do ácido hidroxâmico. Este se converte, em meio ácido, em ácido hidroxâmico, que por sua vez, reage com cloreto férrico, produzindo um complexo de coloração violácea. A cor varia em intensidade, dependendo do éster. H2NOH.HCl (cloridrato de hidroxilamina) O O O N O- +Na H + OH HCl O N OH H O N OH H 3 FeCl3 O N O H Fe 3 RCH2OH CrO3 H2SO4 R C O H R C O OH + + + Cr2(SO4)3 (verde) R2CHOH CrO3 H2SO4+ + C O R R + Cr2(SO4)3 (verde) R3COH CrO3 H2SO4+ + não reage 27 ATENÇÃO! Procedimento Experimental para a realização do teste do Ácido Hidroxâmico. Prepare um tubo de ensaio com a amostra e faça o teste de acordo com a tabela abaixo. Tubos Amostras Quantidade da Amostra (10 mg) Solução de cloridrato de hidroxilamina 0,5 mol/L Hidróxido de sódio (NaOH) 6 mol/L Resultados 1 H uma ponta de espátula 10 gotas 4 gotas Aqueça brandamente o(s) tubo(s) por 1 minuto e deixe esfriar. A seguir, adicione 2 mL de solução de ácido clorídrico 1 mol/L ao(s) tubo(s). Caso a mistura apresente-se turva, acrescente 2 mL de etanol. Finalmente, adicione uma gota da solução de cloreto férrico, observe e anote o resultado. A formação de um complexo de coloração violácio confirma a presença do grupo funcional de éster. 6. CARACTERIZAÇÃO DE ALDEÍDOS E CETONAS 6A. Teste da 2,4-dinitrofenil-hidrazina Aldeídos e cetonas reagem com a 2,4-dinitrofenil-hidrazina para produzir os derivados 2,4-dinitrofenil- hidrazonas na forma de precipitados amarelos ou vermelhos. NHNH2 NO2O2N O + Pentan-2-ona 2,4-dinitrofenil-hidrazina fenil-hidrazona (ppt colorido) NH NO2O2N N Prepare 3 tubos de ensaio (1, 2 e 3) de acordo com a tabela abaixo e anote os resultados. Tubos Amostras Quantidade da Amostra Solução de 2,4- dinitrofenilhidrazina Resultados 1 I 5 gotas 5 gotas 2 J 5 gotas 5 gotas 3 L 5 gotas 5 gotas A formação de um precipitado amarelo ou vermelho indica teste positivo para aldeídos e cetonas. 6B. Teste de Tollens Aldeídos são oxidados pelo reagente de Tollens via reação de oxirredução. Neste caso, a redução do íon de prata (Ag+1) produz prata metálica (Ag0), gerando um espelho de prata. A reação é positiva também para os açúcares redutores, poli-hidroxifenóis, aminofenóis, hidroxilaminas e outros agentes redutores. H O + butanal 2[Ag(NH3)2]OH O NH4 O AgO + 3NH3 + H2O+ reagente de Tollens butirato de amônio prata metálica Obs.: O reagente de Tollens encontra-se preparado na bancada. TESTE PRELIMINAR (Teste não realizável - informação apenas a nível de conhecimento) Dissolva 10 mg (aproximadamente uma ponta de espátula) da substância a ser analisada em 1 mL de etanol, adicione 1 mL de ácido clorídrico 1 mol/L e 1 gota de solução aquosa de cloreto férrico 5% e observe o aparecimento de uma coloração diferente da coloração da solução de cloreto férrico. Se isto acontecer, o teste para a função éster não poderá ser realizado. 28 Procedimento Experimental para a realização do Teste de Tollens. Prepare 3 tubos de ensaio (1, 2 e 3) de acordo com a tabela abaixo e anote os resultados. Tubos Amostras Quantidade da Amostra Reagente de Tollens Resultados 1 I 5 gotas 10 gotas 2 J 5 gotas 10 gotas 3 L 5 gotas 10 gotas A formação de um espelho de prata constitui um teste positivo. Depois de realizado o teste, lavar o tubo com água e após com ácido nítrico diluído. O fulminato de prata, que é muito explosivo quando seco, pode estar presente no resíduo e dessa maneira será eliminado. 6C. Teste do iodofórmio Compostos oxigenados neutros contendo o grupo CH3C=O ligado a hidrogênio, grupos alquila ou arila produzem iodofórmio em solução de hipoiodito (I2 + HO -). O ensaio permite a diferenciação entre metilcetonas (RCOCH3) e outros tipos de cetonas (RCOR). O + 3I 2 + 4NaOH + CHI 3 + 3NaI + 3H 2 OO - Na + O Butanoato de sódioPentan-2-ona (Uma metilcetona) Iodofórmio (ppt amarelo) Álcoois secundários do tipo RCH(OH)CH3 também dão teste positivo, devido à formação de metilcetonas. OH + Pentan-2-ol I 2 + NaOH + 2NaI + 2H 2 O O Pentan-2-ona Prepare 3 tubos de ensaio (1, 2 e 3) com as amostras e faça o teste de acordo com a tabela abaixo e anote os resultados. Tubos Amostras Quantidade da Amostra H2O Solução de KI 6% Solução alcalina de NaOCℓ Resultados 1 I 2 gotas 1 mL 1 mL 1 mL 2 J 2 gotas 1 mL 1 mL 1 mL 3 L 2 gotas 1 mL 1 mL 1 mL Obs.: A adição de 1 mL da solução alcalina de hipoclorito de sódio (NaOCl) deve ser feita lentamente e com agitação. No caso de teste positivo, a cor marrom desaparece e surge um precipitado amarelo (iodofórmio). 7. BIBLIOGRAFIA 1. Allinger, N. L. Química Orgânica, 2a Ed., Rio de Janeiro, Guanabara Dois, 1973. 2. Pavia, D. L. et al; Alencastro, R. B. (Trad.). Química Orgânica Experimental – Técnicas de escala pequena, 2a Ed., Porto Alegre, Bookman, 2009. 3. McMurry, J. Química Orgânica, 6a Ed., São Paulo, Thomson, 2005. 4. Solomons, T. W. G., Fryhle, B. C. Química Orgânica, vol. 1 e 2, 9a Ed., Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos S/A, 2009. 5. Vogel, I. Química Orgânica- Análise orgânica qualitativa, vol.3, 3a Ed., Livros Técnicos Científicos S/A; Rio de Janeiro, 1979. 6B. 1. Preparação do Reagente de Tollens (Informação apenas a nível de conhecimento) Em um tubo de ensaio coloque 1 mL de uma solução 5% de nitrato de prata. Em seguida adicione duas gotas de uma solução de hidróxido de sódio 10% e agite. Junte a esta mistura 2 mL de uma solução de hidróxido de amônio 10%, gota a gota com agitação, atéque o precipitado de hidróxido de prata se dissolva totalmente, obtendo-se uma solução transparente (Reagente de Tollens). 29 PRÁTICA 05 SOLUBILIDADE, ACIDEZ E BASICIDADE. DATA: ___/___/___ 1A. INTRODUÇÃO Quando uma mistura de certa quantidade de um dado soluto e uma determinada quantidade de um dado solvente forma uma mistura homogênea, diz-se que o primeiro é solúvel no último. Esta definição prática é utilizada em vários modelos propostos para empregar a solubilidade como base de classificação dos compostos orgânicos. A solubilidade de um composto orgânico é mais bem compreendida relacionando-a com as forças intermoleculares – Forças de Van der Waals (dipolo induzido-dipolo induzido), atração dipolo-dipolo e ligações de hidrogênio. No processo de dissolução, as forças atrativas entre as moléculas do soluto devem ser rompidas e a energia liberada ser suficiente para romper as forças de atração entre as moléculas do solvente. É necessário, portanto, um estudo mais detalhado das relações entre a solubilidade e a constituição química dos compostos orgânicos; porém, algumas generalizações podem ser feitas, tais como: "Um composto é mais solúvel no solvente com o qual apresenta uma relação mais íntima de estrutura". Assim, compostos orgânicos com até cinco átomos de carbono, contendo nitrogênio ou oxigênio, que são polares e podem formar pontes de hidrogênio com a água, são solúveis neste solvente. Desta maneira, os álcoois metílico e etílico são solúveis em água em todas as proporções, pois as forças intermoleculares entre os álcoois e a água em solução são comparáveis àquelas nos líquidos puros. Já o n-hexano, C6H14, um típico hidrocarboneto apolar, é muito pouco solúvel em água, porém é completamente miscível com álcool n-butílico e álcoois maiores. Isto se explica pelo seguinte fato: "À medida que o comprimento da cadeia aumenta, o composto tende a assemelhar-se mais ao hidrocarboneto e, portanto, a solubilidade em compostos apolares aumenta, enquanto que na água diminui". A relação entre a área superficial molecular e a solubilidade é importante, pois, observa-se que 2-metil-2- butanol é claramente solúvel em água (12,5 g por 100 mL de água), enquanto que 1-pentanol está no limite e 1- hexanol é insolúvel. Assim, "um álcool ramificado é geralmente mais solúvel em água do que um álcool normal com o mesmo número de átomos de carbono". Além da água, outros reagentes são empregados como "solventes" para a caracterização de compostos orgânicos, e alguns destes testes de solubilidade incluem reações do tipo ácido-base. 2. OBJETIVO Identificar o composto analisado, com base na sua solubilidade em determinados solventes. 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL LEIA ATENTAMENTE AS FICHAS DE SEGURANÇA DOS REAGENTES NO FINAL DESTE MANUAL Nesta experiência, um composto será dito solúvel em um dado solvente, se 0,1 g (sólido) ou 10 gotas (líquido) for completamente miscível em 3 mL do solvente. Nove compostos (ácido acético, ácido salicílico, anilina, benzofenona, clorobenzeno, dietilamina, etanol e -naftol) terão suas solubilidades testadas em água, NaOH 5%, NaHCO3 5%, HCℓ 5% e H2SO4 concentrado. Observação: A anilina, a dietilamina e o H2SO4 concentrado deverão ser mantidos na capela. Cada grupo submeterá os compostos a uma série de testes, de acordo com o fluxograma abaixo. Os resultados deverão ser anotados na Tabela 1. Para realizar os testes, proceda da seguinte maneira: Coloque 10 gotas da amostra líquida ou 0,1 g, em caso de amostra sólida, em um tubo de ensaio e adicione 3 mL de água destilada (Figura A). Agite bem e verifique se a amostra é solúvel. Se o composto for solúvel em água, faça o teste de pH (utilize um bastão de vidro para molhar o papel de pH com uma gota da solução) (Figura B). Caso a amostra não se dissolva em água, prepare outro tubo com o mesmo composto e repita o teste utilizando outros solventes de acordo com o fluxograma a seguir. 30 Fique atento às orientações a seguir: a) O resíduo deverá ser descartado, imediatamente, após cada teste. b) Para cada teste deverá ser utilizado um tubo de ensaio limpo. c) O tubo de ensaio, para ser reutilizado, deverá ser lavado adequadamente com detergente e escova. RESULTADOS DAS ANÁLISES AMOSTRA H2O pH NaOH (5 %) NaHCO3 (5 %) HCl H2SO4 (conc) CONCLUSÃO Entendendo o fluxograma 1. Testar a solubilidade de todas as amostras em água medindo o pH para aquelas que forem solúveis. 2. Para as amostras insolúveis em água testar a solubilidade em hidróxido de sódio (NaOH - 5%) 3. Para as amostras solúveis em hidróxido de sódio (NaOH - 5%) testar a solubilidade em bicarbonato de sódio(NaHCO3 5%). A solubilidade dessa amostra em bicarbonato de sódio sugere a formação de um ácido forte, enquanto a sua insolubilidade sugere a formação de um ácido fraco. 4. Para as amostras insolúveis em hidróxido de sódio (NaOH - 5%) testar a solubilidade em ácido clorídrico (HCℓ 5%). 5. Para as amostras solúveis em ácido clorídrico (HCℓ), conclui-se a formação de substância de caráter básico. 6. Para as amostras insolúveis em ácido clorídrico (HCℓ 5%), testar com ácido sulfúrico (H2SO4 concentrado). 7. Para as amostras solúveis em ácido sulfúrico (H2SO4 concentrado), conclui-se que a amostra é um composto neutro. 8. Para as amostras insolúveis em ácido sulfúrico (H2SO4 concentrado), conclui-se que a amostra é um composto inerte. Seguindo o fluxograma 31 4. BIBLIOGRAFIA 1. ALLINGER, N. L.; Química Orgânica, Editora Guanabara Dois, R.J. 2a Edição, 1978. 2. MASTERTON, W. L., Slowinski, Emil J.; Princípios de Química, 6a ed., Livros Técnicos e Científicos Editora S.A ; Rio de Janeiro, RJ, 1990. 3. MORRIS, R.T., BOYD, R. N.; Química Orgânica, 13a ed., Fundação Caloustre Gulbenkian, Lisboa, Portugal 1996. 4. SOLOMONS, T. W. G., FRYHLE, C. B.; Química Orgânica 7a ed., Livros Técnicos e Científicos Editora S.A ; Rio de Janeiro, RJ, 2001. 5.VOGEL, A. I.; Química Orgânica, Análise Orgânica Qualitativa, vol. 3, 3a ed.Livros Técnicos e Científicos Editora S.A ; Rio de Janeiro, RJ, 1979. Anotações 32 PRÁTICA 06 SAPONIFICAÇÃO DATA: ___/___/___ 1. INTRODUÇÃO O sabão é conhecido desde pelo menos 600 anos a.C. Os fenícios já preparavam um material coagulado por fervura de gordura de cabra misturada com cinzas de madeira. As propriedades do sabão como material de limpeza nunca chegaram a ser de conhecimento geral, e o uso do sabão não se disseminou até o século XVIII. Do ponto de vista químico, o sabão é uma mistura de sais de sódio ou potássio de ácidos graxos de cadeia longa, produzida pela hidrólise básica (saponificação de gordura animal ou vegetal em meio alcalino). A cinza da madeira foi utilizada como substância alcalina até meados do século XIX, quando o NaOH tornou-se comercialmente disponível. Óleos e gorduras são constituídos de triésteres de ácidos graxos de cadeias carbônicas extensas e glicerol (triglicerídeos), que podem sofrer reações de hidrólise alcalina produzindo sabões (reação de saponificação), Figura 1. Os sabões comuns são sais de sódio ou potássio, obtidos a partir da reação de saponificação de triglicerídeos de origem animal ou vegetal com soda cáustica (NaOH) ou potassa cáustica(KOH), respectivamente. Um subproduto da manufatura de sabões é a glicerina (glicerol), que é bastante utilizada na indústria de cosméticos e também na obtenção do explosivo denominado nitroglicerina. Figura A – Equação química da reação de saponificação. A ação de limpeza dos sabões deve-se à natureza de suas estruturas que apresentam dois extremos muito diferentes. O extremo do carboxilato de sódio é iônico e, por isto, hidrofílico
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