aula_recristalização

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Orgânica 
Experimental:
Recristalização
Prof. Jonas Santos
12/05/2022
Aplicações 
 Recuperação de produtos (purificação)
 Pode chegar a 99,9%
 Cristalografia (estudo de caracterização de substâncias)
 Pode ser realizada em temperaturas baixas 
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Separação do 
Produto das 
Impurezas
 A recristalização é uma técnica de purificação para separar um 
produto cristalino de alto valor das impurezas indesejadas 
dissolvidas na “água-mãe”. 
 Em rigor, a recristalização é um processo em que um material 
inicialmente solidificado e cristalino é redissolvido e recristalizado, 
resultando em cristais do tamanho, forma, pureza e rendimento 
desejados como produto final. 
 A purificação de sólidos por recristalização é um método eficiente 
baseado na diferença de solubilidade do produto e da impureza 
em um determinado solvente ou mistura de solventes. Logo, a 
escolha de um solvente adequado representa um grande 
percentual do sucesso de uma recristalização.
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Separação do 
Produto das 
Impurezas
 Cristalização, é o processo de átomos ou moléculas se 
organizando em uma estrutura cristalina rígida e bem definida 
para minimizar seu estado energético. 
 A menor entidade da estrutura cristalina é chamada de célula 
unitária, que pode aceitar átomos ou moléculas para fazer crescer 
um cristal macroscópico. 
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Separação do Produto das 
Impurezas
 Durante a cristalização, átomos e moléculas se ligam com 
ângulos bem definidos para formar uma forma de cristal 
característica com superfícies e facetas lisas. 
 Embora a cristalização possa ocorrer na natureza, a 
cristalização também tem uma ampla aplicação industrial 
como uma etapa de separação e purificação nas indústrias 
farmacêutica e química.
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Sólido impuro Sólido puro
Professo de recristalização
 Quando as solubilidades são parecidas (substância e impureza), a 
recristalização só purifica se pequenas quantidades de impurezas 
estão presentes.(~ 10%).
 Exemplo: Substância A (9 g) com impureza B (2 g); recristalização 
em solvente que dissolve a frio 10 g/L e a quente de 100 g /L de A e 
B. As 11 g A+B aquecidos em 100 mL do solvente; dissolução total. 
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Recristalização 
 O processo de recristalização consiste basicamente em:
 Dissolver a mistura em um solvente apropriado, no ponto de 
ebulição ou próximo.
 Filtrar a solução a quente, eliminando assim impurezas insolúveis;
 Deixar a solução esfriar e aguardar a cristalização.
 Filtrar a solução, a vácuo e a frio, para separar os cristais da solução. 
O filtrado é chamado de “água-mãe”.
 Lavar os cristais com solvente adequado para remover solvente 
residual da “água-mãe”.
 Secar os cristais para remover o solvente residual.
 Realizar testes para verificação da pureza da substância. 
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Cristalização 
vs
Precipitação 
Cristalização 
• Lento
• Seletivo
• Equilíbrio
• Reversível
• Tamanho e forma bem definidos 
Precipitação 
• Rápido
• Não seletivo
• Tamanho mal definido
• amorfo
• Irreversível 
• Inclusão de impurezas
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Contaminações 
 Adsorção: o contaminante aloja-se na 
interface do cristal;
 Oclusão: o contaminante é aprisionado na 
formação do cristal;
 Inclusão isomórfica: o contaminante aloja-se 
na rede cristalina, sem causar distorção;
 Inclusão não isomórfica: causa distorção da 
rede cristalina devido a entrada do 
contaminante na rede;
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Recristalização 
em 7 etapas
Solvente
Método de cristalização
Termodinâmica e cinética
Estratégia de semeadura
Geração de supersaturação
Separação sólido/líquido
Secagem 
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Seleção do 
solvente
 As características mais desejáveis para que um 
solvente seja escolhido são:
 alta dissolução da substância a ser purificada em 
elevadas temperaturas e baixa dissolução à 
temperatura ambiente ou inferior; 
 dissolver ou não as impurezas à temperatura 
ambiente e/ou inferior; 
 possuir ponto de ebulição relativamente baixo; 
 não reagir com a substância a ser purificada. 
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Seleção do 
solvente
 A técnica se 
aproveita da 
diferença de 
solubilidade (da 
maioria) das 
substâncias a frio 
e a quente. 
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Seleção do 
solvente
 É necessário escolher um solvente que tenha a polaridade muito 
próxima da polaridade do soluto. 
 No caso o AAS:
 O AAS é um pó cristalino branco, ou cristais incolores, 
geralmente inodoro. Sua fórmula molecular: C9H8O4. 
 Massa molecular: 180,15 g/mol
 Ponto de fusão: 135 °C
 Ponto de ebulição: 140 °C
 Solubilidade:
 Água – 0,3 g/100 g (25°C); 1g/100g (37°C)
 Álcool – solúvel
 Éter – solúvel
 Classe terapêutica: Analgésico, anti-inflamatório não esteroide; 
utilizado também para alívio de enxaqueca e em cardiopatia 
isquêmica.
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Seleção do solvente
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Outros fatores
 Facilidade de manipulação;
 Volatilidade: deve-se observar o ponto de ebulição 
para que o solvente não se evapore antes da 
solubilização total do cristal;
 Toxicidade: observar os perigos iminentes ao uso dos 
solventes para evitar acidentes e contaminações;
 Ponto de Ebulição: deve ser menor que o ponto de 
fusão da substância a ser cristalizada, pois esta pode 
fundir-se formando um óleo de difícil recristalização, 
caso forme-se o óleo deve-se tentar dissolve-lo 
novamente e deixar esfriar para recristalizar;
 Ser quimicamente inerte : não reagir com o soluto;
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Mistura de 
solventes
 Quando as características particulares de 
solubilidade não são encontradas em um único 
solvente devemos fazer uma combinação de 
solventes para obter um bom resultado:
 O primeiro solvente solubilizará o soluto;
 O segundo solvente será miscível no primeiro solvente, 
no qual o soluto é relativamente insolúvel;
 O componente é dissolvido com mínima quantidade do 
primeiro solvente fervendo. A seguir o segundo 
solvente é adicionado à mistura fervendo, gota a gota 
até a turvação da solução.
 Adicionar o primeiro solvente até clarear a solução, 
neste ponto a solução pode ser resfriada para cristalizar.
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Carvão ativado
 O carvão ativado é um produto quimicamente 
inerte, que pode ser usado para remoção de 
impurezas resinosas e coloridas dissolvidas na 
solução a ser recristalizada.
 O mecanismo de remoção das impurezas 
consiste na sua adsorção física pelo Carvão, ou 
seja, as moléculas das impurezas são atraídas 
pela porosidade existente no carvão ativado e lá 
retidas por forças físicas.
 Logo que o soluto é dissolvido numa quantidade 
mínima do solvente quente, uma pequena 
quantidade do carvão é adicionado, adsorvendo 
as impurezas.
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Cuidado!
 O uso de excesso de carvão ativo leva à perdas do 
material a ser purificado.
 A quantidade ideal é em torno de 1 a 2 % (p/p) do total 
pesado da amostra.
 Deve-se te o CUIDADO para não colocar carvão ativo 
sobre a solução em ebulição, pois provocaria uma 
grande agitação da solução levando ao derramamento 
e perda de material.
 Tomar cuidado também com o pó muito fino do carvão 
ativo pois faz mal aos pulmões quando inalado
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Filtração a quente
 Filtração a quente é o método para remover impurezas ou 
quando o carvão ativado é utilizado .Esse processo assegura 
que os cristais não se formarem no papel de filtro.
 Para essa filtração, é necessário pré-aquecer e manter 
aquecido o funil com o solvente em ebulição .
 Em seguida o papel pregueado úmido quente é colocado no 
funil o mais rápido possível e colocado em cima do béquer 
para iniciar a filtração.
 Se os cristais começarem a cristalizar no filtro durante a 
filtração deve-se adicionar uma quantidade mínima de 
solvente quente em ebulição, para dissolver os cristais 
novamente.
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Métodos para 
induzir a 
cristalização
 A cristalização ocorre quando a solubilidade de um soluto em 
solução é reduzida por alguns meios. Os métodos comuns 
para reduzir a solubilidade incluem:
 Resfriamento
 Adição de anti-solvente Evaporação do Solvente
 Precipitação por meio de reação
 A escolha do método de cristalização depende do 
equipamento disponível para a cristalização, dos objetivos do 
processo de cristalização e da solubilidade e estabilidade do 
soluto no solvente escolhido.
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Recristalização por Resfriamento
 Um sistema soluto/solvente com baixa solubilidade a 
baixas temperaturas, mas com a solubilidade sendo uma 
função que depende cada vez mais da temperatura, é 
adequado para a recristalização por resfriamento. Uma 
enorme quantidade de soluto pode ser dissolvida em altas 
temperaturas e, devido à baixa solubilidade a baixas 
temperaturas, o resfriamento controlado pode iniciar a 
recristalização. Solutos sensíveis à temperatura que se 
decompõem a temperaturas elevadas não são adequados 
para a recristalização por resfriamento.
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Recristalização com Anti-solvente
 Os sistemas soluto/solvente com alta solubilidade a baixas 
temperaturas e a disponibilidade de um antissolvente 
miscível satisfazem os requisitos da recristalização com 
antissolvente. A adição controlada de antissolvente reduz a 
solubilidade na mistura, desencadeando a recristalização. 
Duas formas comuns de operação são a adição de 
antissolvente à solução do produto ou a adição da solução do 
produto ao antissolvente (adição inversa). As desvantagens 
da recristalização com antissolvente são a introdução de um 
solvente adicional, alta supersaturação local no ponto de 
adição, produtividade volumétrica reduzida e a necessidade 
de separação do solvente posteriormente.
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Recristalização por Evaporação
 A alta solubilidade em baixas temperaturas e a 
indisponibilidade de um antissolvente geralmente 
requerem a recristalização por evaporação. A remoção do 
solvente reduz a solubilidade na mistura remanescente e, 
quando uma supersaturação suficiente se formar, a 
recristalização ocorre. Os desafios na recristalização por 
evaporação são a introjeção de bolhas de gás, que podem 
agir como fonte de nucleação, pontos de semeadura 
difíceis de prever e aumento imprevisível de escala
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Recristalização por Reação 
(Precipitação)
 Quando o soluto desejado é gerado por uma reação 
química entre dois compostos complexos ou por 
neutralização ácido/base, o método é referido como 
recristalização por reação. A reação química em 
progressão aumenta a supersaturação do soluto que, ao 
final, é recristalizado. A formação da supersaturação pode 
ser extremamente rápida, levando a uma elevada 
supersaturação local no ponto de mistura, nucleação 
extensiva, controle ineficiente do processo e operação 
dificultada posteriormente no processo.
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Termodinâmic
a e Cinética
 Compreender o comportamento da solubilidade de um composto 
é um requisito importante para o desenvolvimento bem-sucedido 
do processo de recristalização. O conhecimento sobre quanto de 
soluto pode ser dissolvido em um solvente e quanto soluto 
permanecerá na “água-mãe” no final é essencial para avaliar a 
eficiência de recristalização. Para a cristalização da solução, a 
solubilidade é a quantidade máxima de soluto que pode ser 
dissolvida em uma dada quantidade de solvente em uma 
temperatura específica.
 Um sistema é supersaturado quando a concentração do soluto 
dissolvido excede o limite de solubilidade em uma dada 
temperatura. Dependendo da cinética, a solução tem a 
capacidade de permanecer supersaturada em uma faixa de 
temperatura e tempo antes de ser recristalizada. O tempo 
decorrido entre a formação da supersaturação e a formação dos 
primeiros cristais é chamado de tempo de indução. 
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5/12/2022
O aumento da supersaturação reduz o tempo de indução a um ponto onde a formação de cristais 
acontece espontaneamente assim que a supersaturação é aumentada ainda mais. Esse ponto é definido 
como o Limite Metaestável, e a diferença entre a curva de solubilidade e a Curva Metaestável é a 
Amplitude da Zona Metaestável.
Desafios de 
cristalização 
comuns
 A cristalização ocorre por meio de uma série de mecanismos 
interdependentes, onde cada um é influenciado pela escolha dos parâmetros 
do processo:
 Nucleação
 Crescimento
 Separação do Óleo
 Aglomeração
 Ruptura
 semeadura
 Transformação polifórfica
 Esses mecanismos, que geralmente são invisíveis para os cientistas, cumprem 
uma função dominante na definição do produto de um processo de 
cristalização.
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Separação Sólido/Líquido
 Na maioria dos processos de recristalização, as 
partículas sólidas são o produto desejado, que devem 
ser separadas da “água-mãe” por filtragem. Os 
requisitos básicos para um processo eficiente de 
filtragem são:
 Suspensão de cristais com um baixo número de 
partículas
 Meio filtrante adequado
 Força motriz (pressão ou vácuo)
 Equipamento de filtragem (para coleta do fluido 
e retenção do bolo de filtragem)
 Após a filtragem, o cristal geralmente é lavado com um 
antissolvente de fácil evaporação para remover a 
“água-mãe” restante e para ajudar no processo de 
secagem.
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Secagem dos 
cristais
 Secagem ao ar: É o método mais comum de 
secagem de cristais consiste na colocação 
destes em vidros de relógio, pratos de barro ou 
pedaços de papel e colocá-los para secar ao ar. 
A vantagem deste método é que não é 
necessário o aquecimento, reduzindo o risco de 
decomposição, derretimento e a desvantagem 
é a exposição atmosférica pode causar a 
hidratação de materiais higroscópicos.
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Secagem dos 
cristais
Secagem no forno: Consiste na 
colocação dos cristais em vidros de 
relógio, pratos de barro ou pedaços de 
papel absorvente e colocá-los em um 
forno, porém este método requer 
atenção pois os cristais podem 
decompor, sublimar, vaporizar e 
desaparecer, portanto deve-se observar o 
ponto de derretimento dos cristais 
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Secagem dos 
cristais
 Secagem a vácuo: Neste método os cristais 
são colocados em um dessecador que contém 
um agente secante em seu interior . Dois 
problemas podem ser notados, o primeiro é 
que parcelas da amostra podem ser sublimadas 
rapidamente, já que sob vácuo a probabilidade 
de sublimação é aumentada, o segundo é que o 
dessecador pode implodir pois a superfície de 
vidro que está sob vácuo é grande. O 
dessecador a vácuo só deve ser usado se 
colocado em um recipiente de metal para 
proteção
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