Quimica experimental- prova

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
INSTITUTO DE QUIMICA 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA 
DISCIPLINA: QUÍMICA ORGÂNICA BÁSICA EXPERIMENTAL I-A – QUIB37 
DOCENTE: CALINE FERRAZ 
DISCENTE: JOSILENE RODRIGUES PEDREIRA 
 
1a AVALIAÇÃO – 10,0 PONTOS 
 
1. Com base nos espectros de infravermelho abaixo, responda: 
a) Calcule o IDH de cada uma das substâncias. (0.5 pontos) 
IDH = (C- M/2) + T/2 +1 
Substância A (C7H6O) 
 = (7-6/2) + 0/2 + 1 
 = 7-3 + 1 
 = 5 
 
Substância B (C6H12O) 
= (6 – 12/2) + 0/2 + 1 
= 0 + 0 + 1 
= 1 
 
b) Proponha, com base nas bandas e picos observados, as estruturas das substâncias A e 
B. (0.5 pontos) 
 
Substância A (C7H6O) 
O IDH igual a 5 é compatível com a presença de um anel aromático. 
A presença de absorção a 1702 cm-1 (vC=O) juntamente com o dubleto de Fermi (2820 e 2738 
cm-1) é indicativo de função aldeído. 
As absorções a 1598 e 1455 cm-1, (vC=C, ArH) e 3064 cm-1, (νCsp2 -H) confirmam a presença 
de estrutura aromática. 
As absorções a 746 e 688 cm-1 (δC-H, ArH) indicam o padrão monossubstituído. 
O espectro de A corresponde ao benzaldeído 
 
7
Lápis
7
Lápis
7
Lápis
7
Lápis
7
Lápis
 
 
 
 
 
 
Substância B (C6H12O) 
O IDH igual a 1 é indicativo da presença de ligação dupla ou estrutura cíclica. 
A ausência de absorção entre 1820 e 1630 cm-1 exclui todas as funções carboniladas. 
As absorções em 1068 cm-1 (νC-O) e 3334 cm-1 (νO-H) são compatíveis com a função álcool. 
As absorções entre 3000 e 2800 cm-1 (νC-H) são compatíveis com a presença de carbono com 
hibridização sp3. 
A ausência de absorções entre 3100 e 3000 cm-1 (νCsp2-H) e entre 1680 e 1620 cm-1 (νC=C) 
elimina a possibilidade de ser uma olefina. 
A ausência de absorção em ~1380 cm-1 (C-H) indica que a substância não possui grupo metila 
O espectro de B, poderá corresponder ao ciclo-hexanol 
 
 
 
 
 
 
c) Sabendo que a temperatura de ebulição da substância A é 160,8 C e da substância B é 
178.1 C discuta as vantagens e desvantagens da utilização da destilação simples ou da 
destilação fracionada, na separação de uma mistura das duas substâncias. (1,0 ponto) 
 
A destilação simples é muito útil para separar líquidos com cerca de 100°C de diferença entre 
seus pontos de ebulição, ou separar líquidos de compostos que não se destilam. Líquidos cuja 
diferença entre seus pontos de ebulição seja inferior a este valor destilam juntos, por isso a 
utilização da destilação simples para as substâncias A e B não é recomendada, pois ocorre 
apenas uma vaporização seguida de resfriamento e condensação. A diferença entre os pontos 
de ebulição da substância A e da substância B (~17 °C) é pequena demais para se conseguir 
uma completa separação por destilação simples. 
Já a destilação fracionada serve para separar líquidos miscíveis com temperaturas de ebulição 
próximas. Através da coluna de fracionamento, que é preenchida, ou recheada, com um 
material apropriado, tal como uma esponja de aço inoxidável. Esse recheio permite que as 
substâncias A e B esteja sujeita, continuamente, a muitos ciclos de vaporização-condensação à 
medida que o material sobe pela coluna. Em cada ciclo dentro da coluna, a composição do vapor 
é progressivamente enriquecida no componente com o ponto de ebulição mais baixo 
(substâncias A). Esse processo continua até que a substâncias A seja removido. A destilação 
precisa ser realizada lentamente, a fim de assegurar que inúmeros ciclos de vaporização-
condensação ocorram. Quando quase todo a Substancia A tiver sido removido, a temperatura 
começa a aumentar. Essa segunda fração irá conter as duas substancias (A e B). Somente 
quando a temperatura atingir 178,1°C, que corresponde a temperatura de ebulição da 
substancias B, o vapor será condensado e coletado como a terceira fração que será a substancia 
B. 
2- Sobre Infravermelho, responda: 
a) Por que a deformação O—H de um ácido carboxílico e mais larga que uma 
deformação O—H de um álcool? (1.0 ponto) 
 
As ligações O-H são polares e apresentam bandas de absorção intensas e ligeiramente largas. 
A posição e a largura da banda de absorção de OH depende da concentração da solução. Quanto 
mais concentrada for a solução, maior a probabilidade de moléculas que contenham OH 
formarem ligações de hidrogénio intermoleculares. É mais fácil deformar uma ligação O-H se 
ela estiver em uma ligação hidrogénio porque o hidrogênio é atraído pelo oxigênio da molécula 
vizinha. Sendo assim, a ordem de largura de banda é definida pela capacidade de formar 
ligações de H mais fortes. O grupo O-H do ácido carboxílico absorve mais largo, devido à forte 
ligação de hidrogénio que ocorre. Diferentemente do grupo O-H do álcool. 
 
b) Como a espectroscopia no IV distinguiria uma amina primaria e uma amina 
terciaria? (1.0 ponto). 
A amina primaria fornece dois picos pronunciados originários do estiramento simétrico e 
assimétrico das duas ligações N-H; A amina terciária, uma vez que não têm ligação N-H, não 
absorve nessa região. A amina terciária não mostra banda na região de 3400-3330 cm-1. As 
bandas de absorção da ligação C-N não conjugada, em aminas primária, secundaria e terciária 
costumam aparecer na região entre 1250-1020 cm-1 e são bandas de intensidade média a fraca. 
3. Um estudante necessitava realizar a extração dos componentes de uma mistura 
contendo ácido benzóico, 2-naftol, p-nitroanilina e naftaleno dissolvidos em tolueno. O 
mesmo estudante planejou duas sequências de extração: na primeira sequência ele 
utilizaria HClaq, NaHCO3aq, NaOHaq, nessa ordem, enquanto na segunda sequência ele 
utilizaria NaHCO3 aq, NaOHaq, HClaq nessa ordem. Forneça uma explicação para o 
sucesso ou não da separação dos componentes seguindo as duas sequências de extração. 
(2,0 pontos) 
A utilização da primeira ordem de solventes é a que se obtém melhor eficiência da 
extração/purificação da mistura. Pois seguindo o método de purificação e separação, as 
extrações com ácido, como o HClaq visam remover impurezas básicas, especialmente, aminas 
orgânicas, como a p-nitroanilina, onde as bases são convertidas em seus sais catiônicos 
correspondentes pelo ácido utilizado na extração, e esses sais catiônicos são solúveis na solução 
aquosa e, portanto, são extraídos do material orgânico. A água pode ser utilizada imediatamente 
após a extração com ácido, a fim de assegurar que todos os resíduos do ácido tenham sido 
removidos do material orgânico. Em seguida deve-se realizar a extração de uma mistura 
orgânica com uma base diluída, como o NaHCO3aq. Uma extração com bicarbonato de sódio 
pode ser utilizada para remover qualquer ácido carboxílico que estiver presente, como o ácido 
benzoico. Os sais de carboxilato aniônicos, sendo altamente polares, são solúveis na fase 
aquosa e essas impurezas ácidas são extraídas do material orgânico na solução básica. A 
extração com água também pode ser utilizada depois da extração básica para garantir que toda 
a base foi removida. A extração com NaOHaq, por outro lado, extrai tanto os ácidos 
carboxílicos como os fenóis, como o 2-Naftol, na solução aquosa básica, uma vez que o íon 
hidróxido é uma base suficientemente forte para desprotonar fenóis. 
A mudança na sequência do uso dos solventes pode não garantir a totalidade das extrações, 
visto que ocorre a separação do produto desejado das matérias-primas que não reagiram ou de 
produtos secundários indesejados na mistura da reação. E o soluto é extraído de um solvente 
para outro porque ele é mais solúvel no segundo solvente que no primeiro. 
 
4- Nos sistemas 1, 2 e 3 de cromatografia em camada delgada, fase normal (sílica), as 
misturas (1) - clorofórmio/ acetona (7:3), (2) - clorofórmio/ acetona (8:2) e (3) - 
clorofórmio/ metanol (8:2) (Figura abaixo) foram usadas como fase móvel. Comente sobre 
as interações das (substâncias A e B) com a fase estacionária e fase móvel, e indique e 
explique em qual sistema as substânciasA e B apresentaria um melhor valor de Rf. (2.0 
pontos) 
 
Na fase estacionária foi utilizada a sílica, normalmente consideravelmente polar, 
consequentemente substâncias polares irão interagir com maior facilidade. Substâncias apolares 
eluem mais rapidamente que substâncias polares porque os compostos polares possuem maiores 
interações com a fase estacionária (polar). Contudo, o solvente mais polar elui melhor 
substâncias polares por melhor dissolve-los e deslocar o equilíbrio de eluição, além disso, o 
solvente mais polar adsorve melhor à superfície da fase estacionária, deslocando todas as 
substâncias para a fase líquida. A substância de coloração amarelada aparenta ser mais polar 
por interagir melhor com a sílica (fase estacionaria) que também é polar. Já a substância B de 
coloração avermelhada aparenta interagir melhor com a fase móvel e provavelmente, deve ser 
apolar assim como o clorofórmio que tem maior concentração na mistura da fase móvel. O 
equilíbrio é constantemente restaurado pela fase móvel e as substâncias A e B são separados 
pelas diferenças de mobilidade total. Entre os 3 sistemas observados, o sistema 1 e 2 utilizam a 
mesma fase móvel, com diferença na sua proporção. O que nos leva a identificar o sistema 1 
como a melhor separação cromatográfica ou seja, as substâncias estão nitidamente mais 
separadas. Este fato tem correlação com a proporção utilizada dos eluentes, 
clorofórmio/acetona, que viabilizou uma melhor resolução entre as substâncias A e B, a 
separação resulta das diferenças nas taxas com que os componentes individuais da mistura 
avançam pela placa. O fator de retenção de um composto é definido como a razão entre a 
distância percorrida pela mancha do composto e a distância percorrida pelo eluente, esse cálculo 
deduz sobre a polaridade das espécies e sua interação com as fases móvel e a fase estacionaria. 
O sistema 1, entre todos seria considerado como o valor mais próximo da normalidade. 
 
5. Com base na prática de Princípios de Análise Orgânica descreva como podemos 
detectar a presença de um álcool e uma cetona numa amostra desconhecida? Em caso 
positivo, como é possível distinguir entre um álcool primário, secundário, terciário e a 
cetona através de testes químicos? (2.0 pontos) 
 
Para determinar a presença do grupo funcional cetona, devemos realizar o teste com a 2,4-
dinitrofenil-hidrazina (2,4-DNFH), que é utilizada para a detecção de compostos do grupo 
carbonila, sendo que dentre os compostos deste grupo, o reagente é utilizado especificamente 
para detecção e caracterização de aldeídos e cetonas, já que a maioria forma um precipitado 
sólido, com cor que varia do amarelo ao vermelho, quando misturada com 2,4-
dinitrofenilhidrazina. Cetonas não conjugadas, como a ciclo-hexanona, fornecem precipitados 
amarelos, ao passo que cetonas conjugadas, como a benzofenona, dão precipitados de cor 
laranja a vermelho. Compostos que são altamente conjugados fornecem precipitados 
vermelhos. Contudo, o reagente 2,4-dinitrofenilhidrazina tem uma cor laranja avermelhada, e a 
cor de qualquer precipitado deve ser julgada cautelosamente. Após a confirmação da presença 
de grupos carbonila num composto orgânico, utilizando-se o teste com a 2,4-dinitrofenil-
hidrazina, o Teste de Tollens pode ser utilizado para determinar se o composto é uma cetona 
ou um aldeído. Este teste baseia-se no facto de os aldeídos serem agentes redutores mais fortes 
que as cetonas, isto deve-se à presença de um hidrogénio associado ao carbono do grupo 
carbonila. Onde a presença de uma cetona em vez de um aldeído leva a um resultado negativo 
pois não há formação do precipitado, porque não consegue ser oxidada pelo reagente, pois não 
possuir nenhum hidrogénio ligado ao carbono do grupo carbonila. 
Para determinar a presença do grupo funcional álcool devemos utilizar o Teste com cério (IV). 
Os álcoois e fenóis primários, secundários e terciários formam complexos coloridos na 
proporção de 1:1, com o teste Cério (IV) e constitui uma excelente maneira de detectar grupos 
hidroxila. Porém, isso é limitado a compostos com até dez átomos de carbono. Infelizmente, o 
teste não pode distinguir entre álcoois primários, secundários e terciários. Para distinguir entre 
álcoois primários, secundários e terciário devemos realizar o Teste com anidrido crômico (Teste 
de Jones), onde álcoois primários e secundários reagem imediatamente com a formação de uma 
suspensão opaca de coloração azul-esverdeada. Já os álcoois terciários não reagem 
rapidamente, dessa forma a coloração alaranjada do reativo será mantida. Já com o teste de 
Lucas os álcoois primários não reagem à temperatura ambiente, os álcoois secundários reagem 
lentamente, ao passo que os álcoois terciários, benzilicos e alilicos reagem instantaneamente. 
O teste de Lucas não funciona bem com álcoois sólidos ou álcoois líquidos contendo seis ou 
mais átomos de carbono.