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UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES DANIELLE DE SOUSA FERREIRA DOS SANTOS DARIO ALEXANDRE GOMES DA COSTA FILHO SELLA PRISCILA BARBOSA FERREIRA PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO M- DINITROBEMZENO Mogi das Cruzes, SP 2022 UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES DANIELLE DE SOUSA FERREIRA DOS SANTOS DARIO ALEXANDRE GOMES DA COSTA FILHO SELLA PRISCILA BARBOSA FERREIRA PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO M- DINITROBEMZENO Relatório apresentado à professora Marina Leite da disciplina de Química Orgânica III para obtenção da nota do sétimo semestre de 2022. Mogi das Cruzes, SP 2022 SUMÁRIO 1. Introdução...................................................................................... 04 2. Objetivo.......................................................................................... 10 3. Materiais e Métodos....................................................................... 11 3.1. Materiais............................................................................... 11 3.2. Métodos................................................................................ 11 4. Resultados e Discussão................................................................. 12 5. Conclusões.................................................................................... 13 4 1. INTRODUÇÃO A Nitração é uma reação orgânica de substituição em que um ou mais átomos de hidrogênio do composto orgânico é substituído por um grupo nitro do ácido nítrico. Esse tipo de reação ocorre especialmente com alcanos e com o benzeno e seus derivados, onde um dos átomos de hidrogênio ligados à cadeia ou ao núcleo aromático é substituído pelo grupo NO2, originando um nitrocomposto e água. 5 2. OBJETIVO Demonstrar de forma simples e objetiva, o processo de síntese do m-Dinitrobenzeno, fazendo uso de toda a teoria de mecanismos de reação (nitração). 6 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. MATERIAIS • Balão de fundo redondo 125 mL; • Kit refluxo; • Proveta de 25 ml; • Proveta de 50 ml; • Cuba; • Funil • Papel de filtro; 2 tubos de ensaio. 3.2. REAGENTES • 10 Ml de ácido nítrico conc.; • 15mL de ácido sulfúrico (d=1,84g/mL); • 8mL de nitrobenzeno; • NaOH 8 mol/L; • m-Dinitrobenzeno reagente; • m-Dinitrobenzeno sintetizado na aula; • Acetona 3.3. MÉTODOS 3.3.1. PREPARAÇÃO M-DINITROBENZENO Na capela, em um balão seco de 125ml, colocar 15 mL de ácido sulfúrico concentrado e 10mL de ácido nítrico (65%). Adicionar, lentamente e agitando, 8 mL de nitrobenzeno. Após alguns minutos, ainda na capela, adaptar ao balão um condensador de refluxo, para dificultar a saída, para o ambiente, dos vapores nitrosos que se formaram no seguimento da reação. Aquecer a mistura reacional contida no balão, em banho Maria à ebulição, por 45 minutos, agitando ocasionalmente (Fig. 1). Logo depois, enquanto o meio resfria, adapte, numa cuba contendo banho com gelo,o outro béquer de 600 mL contendo cerca de 400 mL de água destilada (deixe essa água ficar gelada) e derramevagarosamente o conteúdo do balãosobreágua destilada geladado béquer, conforme Fig. 2, agitando continuamente, de modo a se obter uma fina precipitação de m-dinitrobenzenoem água, e desse modo permitir a melhor remoção dos ácidos residuais. Filtrar a massa obtida e lavarcom pequenas porções de água gelada, para remover o ácido residual. Adicionarpapel de tornassol para ter conhecimento do grau de acidez do meio,e continuou a lavagem até próximo à neutralização (Fig.3), pesar a massa obtida. 7 3.3.2. CARACTERIZAÇÃO DO M-DINITROBENZENO POR CARACTERIZAÇÃO. Colocar em um tubo de ensaio alguns cristais do m-dinitrobenzeno reagente, 1 mL de NaOH 8 mol/L e 5 mL de acetona.Agitar observando rapidamente obtendo-se uma solução de coloração violeta que comprova a presença dom-dinitrobenzeno. Repetir para a amostra sintetizada. 8 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO A partir do procedimento descrito acima, foi possível realizar a sintetização do m- dinitrobenzeno a partir da reação de nitração do benzeno, onde é realizado uma reação de substituição eletrofílica em aromáticos. O agente eletrofilico é o NO2+, gerado pela reação com ácido sulfúrico. Primeiro ocorre a reação com um ácido forte, o ácido sulfúrico ocorrendo a desidratação do ácido nítrico, formando assim o íon nitrônio. Ao adicionar o benzeno em meio ácido, ocorre a formação do Íon arênio que irá posteriormente se converter em nitrobenzeno. A seguir, é realizado basicamente o mesmo processo para se obter o m-dinitrobenzeno, porém devido ao já estabelecimento do grupo NO+ no benzeno, o grupo NO+ irá se ligar a outro carbono do anel. O NO+ por já possuir carga positiva orienta o segundo grupo substituinte para a posição meta formando o m- dinitrobenzeno. A partir da formação do precipitado, é realizado a filtração para separa-lo, pesa-lo e adicionado em um tubo de ensaio com acetona para dissolve-lo. Em seguida se adiciona NaOH e a solução se torna violeta. 9 5. CONCLUSÃO A partir da reação de nitração foi realizada a sintetização do nitrobenzeno em laboratório conforme imagem abaixo: Figura 1: A direita solução de m-dinitrobenzeno sintetizada e a esquerda solução já preparada. Na imagem o tubo de ensaio contém a solução de nitrobenzeno dissolvida em acetona e NaOH, sendo este último adicionado para verificar a presença de nitrobenzeno. No tubo de ensaio a esquerda podemos verificar a coloração roxa que indica que a solução contém m-dinitrobenzeno, sendo este já pré-preparado e adicionado ao tubo de ensaio para comparar ao que seria preparado. E no tubo de ensaio a direita, contém o m-dinitrobenzeno sintetizado no laboratório da faculdade, que misturados em NaOH não apresentou a coloração esperada (violeta) devido a possíveis interferências como vidrarias sujas, conforma mostra a imagem abaixo: Imagem 2: Pipeta contaminada