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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS CURSO: FARMÁCIA DISCIPLINA: QUÍMICA ORGÂNICA NOME DO ALUNO: MATHEUS VINÍCIUS DA MATA R.A: 2249342 POLO: ÉDEN SOROCABA DATA: 13/03/2023 2 Química Orgânica INTRODUÇÃO No dia 04/03/2023 deu início a aula prática de Química Orgânica, dirigida pelos professores Daiane Piva e João Vitor. Antes de começarmos a aula, foi ressaltado questões como: definições químicas, regras laboratoriais e segurança no ato da realização dos procedimentos destacados no roteiro acadêmico. Após estar devidamente preparado com vidrarias e instrumentos para a realização das atividades, dentro do laboratório os alunos do curso de Farmácia terceiro semestre foram divididos em grupos. A orientação sobre os EPC’s (Equipamento de Proteção Coletiva) dispostos pelo laboratório, como chuveiro e lava-olhos foram apontados e localizados. Em todos os experimentos relatados a seguir, foram utilizados EPI’s (Equipamento de Proteção Individual) como jaleco, luvas, touca e óculos de proteção. Adiante, iniciou-se a aula 1, roteiro 1. O tema dessa primeira aula foi as reações de caracterização de álcoois e fenóis, que teve como objetivo central os testes qualitativos para a identificação de cadeias insaturadas, álcoois e fenóis utilizando reação químicas. Para essa primeira parte, precisou-se usar oito tubos de ensaio que foram divididos em três tipo de identificação pelo decorrer do roteiro, ao final, pode-se avaliar todos os resultados obtidos e chegar a uma conclusão. Para a aula 1, roteiro 2, iniciou-se a primeira síntese feita pela maioria da sala de farmácia. Esse procedimento tinha como objetivo promover uma reação de acetilação do grupo amina. Depois de muito tempo dedicado a finalização desse procedimento seguido a risca, se obteve resultado não satisfatório quando nos últimos detalhes a se seguir, os cristais de acetanilida voaram para fora da estufa quando foi aberta. Não foi possível chegar a um rendimento esperado, porém a experiencia adquirida não foi descartada. No dia 11/03/2023, deu-se início a segunda aula 2, roteiro 1, onde começou com objetivo de promover uma reação de nitração de composto aromático. Esse procedimento teve semelhanças com o feito anteriormente, contudo esse foi mais rápido graças a presença de mais um filtro de vácuo, o que demandou uma agilidade maior na efetuação da síntese. Chegou-se ao final do procedimento e identificou-se um rendimento menor do que o esperado, o que pode ter como relevância as várias perdas durante o processo de filtração, de manipulação como também a acetanilida não estar tão concentrada. Embora os resultados não sejam tão favoráveis quanto ao rendimento, o processo como um todo adicionou excepcionais aprendizados. A aula 4, roteiro 1 tinha como objetivo as técnicas de purificação e determinação de propriedades físicas, contudo o modulo 1 não foi realizado, seguindo para o modulo 2 onde foi pesado anidrido succíneo em um béquer e tapado com um funil vedado com algodão. Nesse procedimento observou-se a aparição de sublimação na parede das vidrarias, que foi retirada e pesada para calcular o rendimento de sua purificação. O restante do experimento não foi efetuado por falta de tempo. 3 Na aula 3, roteiro 1, está etapa do roteiro teve como objetivo promover uma reação de esterificação entre o ácido salicílico e o metanol para obtenção do éster salicilato de metila, contudo, o experimento prosseguiu até o momento que se levou a solução ao condensador de refluxo, e partir daí a aula se encerrou pela falta de tempo para completar essa e as demais atividades. A aula 4, roteiro 2, sendo a última do roteiro de química orgânica, não foi realizada por falta de tempo dentro do laboratório. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 1. Aula 1, Roteiro 1. Reações de Caracterização de Álcoois e Fenóis Para o primeiro procedimento, houve o objetivo de se fazer testes qualitativos para identificação de cadeias instauradas, álcoois e fenóis utilizando reações químicas especificas. Essa aula fora dividida em três partes, sendo a primeira a identificação de cadeia insaturada (Teste de Bayer). Nesse momento foram enumerados 3 tubos de ensaio e em cada um adicionado, com o auxílio de uma pipeta graduada, um volume igual a 2,0 mL de acetona. Tapou-se e reservou-se todos os tubos. No primeiro tubo (número um), foi adicionado com o auxílio de uma pipeta de Pasteur, 1 mL de hexano. Após isso, novamente o tubo de ensaio foi tapado para evitar que as substâncias contidas ali, escapassem por volatilização. Ao tubo dois, adicionou-se também com o auxílio de uma pipeta, 1 mL de ciclo-hexano. Foi tampada e seguiu se para o terceiro e último tubo dessa primeira parte, onde nele foi adicionado com o auxílio de uma pipeta, ácido oleico, após isso, as três vidrarias foram abertas por um curto espaço de tempo e adicionadas em cada tubo, uma gota de uma solução aquosa de permanganato de potássio 2%, e assim, verificou-se a formação de cor. Antes de chegarmos em uma explicação para o experimento, vale ressaltar que, segundo o professor João Vitor em sala de aula, um alcano é referente a ligação simples entre carbono-carbono, com isso, a cadeia que apresenta apenas ligações simples nesse sentido, é chamada de cadeia saturada. Já quando se trata de duas ligações entre carbono- carbono, ele é chamado de alceno, logo a cadeia recebe o nome de insaturada. Quando a cadeia apresenta três ligações entre carbono-carbono, ela recebe o nome de alcino, isso a denomina também como insaturada. Ao avaliar os resultados obtidos, chegou-se aos seguintes resultados: Tubos Coloração 1 Roxo/saturado 2 Roxo/saturado 3 Marrom claro/insaturado Fonte: autoria própria Tendo em vista o conhecimento de que as cadeias saturadas são aquelas que em sua fórmula estrutural apresentam apenas ligações simples entre carbono-carbono, o hexano e o ciclo-hexano apresentaram coloração roxa, indicativo que comprova que o reagente é um a alcano, e logo, saturado. Ao analisar o tubo 3, obtendo uma coloração marrom claro, teve num primeiro momento a estranheza de não se assemelhar ao restante dos outros dois tubos, e após aguardar cerca de três minutos, chegou-se a conclusão de que o ácido oleico se tratava de um alceno, portanto, insaturado. 5 Dando procedência a parte dois, chegamos no tópico de identificação de álcoois primários/secundários e terciários (Reação de Lucas). Nesse momento foram separados três tubos de ensaio e enumerados de quatro a seis. Em cada um, foi adicionado 1,4 mL de reativo de Lucas (que consiste numa solução aquosa com ZnCl₂ + HCl). Em seguida, foi adicionado 1 mL dos álcoois: n-butanol, sec-butanol e terc-butanol respectivamente nos tubos quatro, cinco e seis. Após isso, agitou-se e chegou-se nos seguintes resultados: Tubos Separação de fases 4 Sem separação de fase 5 Separação de fase sútil 6 Separação de fase Fonte: autoria própria Segundo a explicação dos professores em sala de aula, o tubo número quatro é um álcool primário, e que tendo essa característica (tem a hidroxila ligada ao carbono primário), ele se torna mais solúvel em meio aquoso ainda mais por apresentar uma estrutura simples e pequena. O tubo dois, tem a característica de ser um álcool secundário (tem a hidroxila ligada ao carbono secundário), por conta disso, apresentou em alguns momentos a dúvida de ser ou não solúvel, já que se obteve uma separação de fase sutil. Por fim, o tubo número seis apresentou uma separação de fase inconfundível, o que também se dá como justificativa o tamanho de sua cadeia, que quanto maior, menos solúvel também, além disso, é um álcool terciário (com a hidroxila ligada ao carbono terciário). Para a terceira e última parte dessa aula, teve-se como objetivo a identificaçãode fenóis usando da reação com FeCl₃ (Cloreto Férrico). Nesse experimento foi enumerado dois tubos de ensaio, sete e oito. Adicionado em cada um a quantidade de 1mL de água destilada. No tubo sete foi adicionado com a ponta de uma espátula a substância fenol, depois disso, agitou-se por cerca de trinta segundos. No tubo número oito, com o auxílio da ponta de uma espátula adicionou-se a substância ácido salicílico, agitou e reservou. Com o auxílio de uma pipeta de Pasteur, duas gotas de FeCl₃ foram adicionadas em cada tubo. Após observar o resultado depois de três minutos, chegou-se as seguintes anotações: Tubos Observação 7 Violeta, tem 1 fenol na estrutura 8 Violeta, tem 1 fenol na estrutura Fonte: autoria própria Em suma, a identificação de fenóis se dá pela presença da coloração roxa nas substâncias, confirmando assim, o composto químico na fórmula. 2. Aula 1, Roteiro 2. Síntese da Acetanilida A segunda aula do dia teve como objetivo promover uma reação de acetilação do grupo amina. Em um béquer de 250 mL devidamente identificado, foi adicionado o 6 volume correspondente a 100 mL de água destilada. Após isso, seguiu-se para a capela de exaustão e nela, com o auxílio de uma pipeta graduada, adicionou-se o volume correspondente a 4 mL de anilina, que num primeiro momento se mostrou lipossolúvel (não solúvel em água), observando assim, duas fases. Ainda na capela, pipetou-se aos poucos e em constante agitação com o auxílio de um bastão de vidro, um volume igual a 3,7 mL de ácido clorídrico, que nessa parte do procedimento serviu para solubilizar a anilina. O ácido foi adicionado de maneira controlada e mantendo agitação constante, pois se por um descuido acelerasse os movimentos ou pipetasse a solução rápido demais, poderia ocorrer a liberação de muito calor e consequentemente a explosão dele. Após muito bem solubilizado, adicionou-se novamente com o auxílio de uma pipeta graduada, o volume correspondente a 5,2 mL de anidrido acético. Após isso, retornou-se com o béquer para a bancada onde nela, foi adicionado com o auxílio de uma proveta o volume correspondente a 10 mL de solução saturada de acetato de sódio 33%. Observou-se nesse momento, enquanto realizava a agitação constante que, a solução turvou levemente e precipitou, gerando pequenos cristais. Nessa etapa, o béquer foi levado para o banho de gelo onde ficou reservado por trinta minutos para que o resfriamento causasse a cristalização na solução que antes estava quente pela liberação de calor do ácido diluído na água. Após o tempo exigido, levou-se o béquer para a realização da filtração a vácuo. Acoplou-se o kitassato a uma bomba de filtração por meio de uma mangueira de silicone e acima do kitassato, posicionou-se um funil de Büchner contendo um filtro que foi molhado para selar a passagem de ar. Para iniciar a filtração, foi transferido todo o conteúdo do béquer para o funil de Büchner utilizando um bastão de vidro e enxaguando a vidraria para retirar todo o restante da síntese grudada na parede do béquer, para máximo aproveitamento. A vantagem de usar a filtração com funil de Büchner é a eliminação de impurezas e seu meio mais rápido para exercer a função, porém outro tipo de filtração poderia ser utilizado, como a filtração por gravidade, pois é mais eficiente porque não perde muito produto comparado ao vácuo nesse procedimento. Depois de aguardar que tudo fosse filtrado, notou-se a existência de impurezas (pontinhos pretos) e desligou-se a bomba e cuidadosamente foi retirado o filtro contendo os cristais de acetanilida e colocado sobre o vidro de relógio, seguindo para a bancada onde com o auxílio de uma espátula foi transferido todos os cristais de acetanilida obtidos, para um béquer de 250 mL limpo e seco. Com o auxílio de uma proveta, foi adicionado 100 mL de água fervente ao béquer contendo os cristais, contudo, não dissolveu todos os cristais e precisou usar o banho maria para eliminar o restante. Enquanto isso, o kitassato foi desmontado e limpo para um posterior uso. Após todos os cristais serem dissolvidos, realizou-se uma nova filtração a vácuo, recolhendo a acetanilida para ser dissolvida. Com um pouco mais de água destilada, cerca de 20 mL, limpou-se as paredes do béquer e toda a síntese passou para o filtro (que havia sido pesado para prosseguir para o cálculo de rendimento), que foi selado com água 7 destilada pela segunda vez. Logo após filtrar, o produto extraído foi levado para a estufa por uma hora, a uma temperatura de 105 °C. Embora todo o procedimento tenha sido realizado com extrema cautela e atenção, ao final da síntese, chegou-se que os cristais de acetanilida voaram por completo do papel filtro. Logo, todas as sínteses na estufa foram prejudicadas, impossibilitadas de continuar o procedimento e calcular o rendimento final. Foi observado que a acetanilida é muito fina e como várias vezes a estufa precisou ser aberta, por conta do fluxo de sínteses sendo colocadas na estuda, a acetanilida voou para fora do equipamento, junto com o vapor de água. No momento em que ocorreu, os alunos tiveram que evacuar o laboratório e esperar até que o cheiro predominantemente forte saísse para fora. Rendimento: 0 O cálculo de rendimento até então ficaria assim: 4,08g — X mol 93,13g — 1 mol 4,08 x 1 / 93,13 = 0,04 mol de anilina X g — 0,04 mol 137,17 g — 1 mol 0,04 x 137,17 / 1 = 5,92 g acetanilida, até então. 3. Aula 2, roteiro 1 Síntese da p-nitro-acetanilida Dando procedência nas atividades no dia 11/03/2023, esta primeira aula teve como objetivo promover uma reação de nitração de compostos aromáticos, então com o auxílio de uma balança, pesou-se em um béquer de 100 mL identificado, 5,0 g de acetanilida. Após isso, levou-se o béquer para a capela de exaustão onde lá, adicionou-se ao béquer com o auxílio de uma pipeta volumétrica, o volume de 5 mL de ácido acético. Em seguida, com outra pipeta volumétrica, foi adicionado lentamente e sob agitação constante o volume correspondente a 10 Ml de ácido sulfúrico concentrado. Notou-se em um primeiro momento que a liberação de calor, o que fez o béquer aquecer, pois é uma característica da formação do intermediário nitrônio. A função do ácido acético nesse momento foi deixar o ácido sulfúrico mais forte e o ácido sulfúrico serviu como catalisador da reação. Logo após, ainda na capela, foi colocado a mistura em banho de água com gelo há uma temperatura de -10 °C. Em outro béquer de 100 mL, foi adicionado com pipetas distintas o volume de 2,2 mL de ácido nítrico concentrado e 1,4 mL de ácido sulfúrico concentrado. Após isso, transferiu-se toda a solução para um funil de extração corretamente verificado, e acoplou- se a vidraria num suporte universal, onde nessa etapa, gota-a-gota foi transferida para o 8 béquer em banho de água gelada, essa etapa seguiu dessa forma com o intuito de evitar explosões e acidentes, pois é uma reação exotérmica. Após a adição de toda a solução nitrante, deixou-se a solução em repouso no interior da capela por cerca de 1 hora em temperatura ambiente. Separado em outro béquer, 50 g de gelo triturado foi adicionado na mistura reacional contida dentro da capela, e conforme o gelo caia para dentro, observou-se a precipitação imediata da p-nitroacetanilida. Mexendo com um bastão de vidro, notou-se uma coloração amarelada/alaranjada se formar, e após isso, transferiu-se o béquer para bancada, onde ficou em repouso por mais quinze minutos. Passados os minutos, iniciou-se o processo de filtração a vácuo, usando o kitassato e uma bomba de filtração por meio de mangueira de silicone. Posicionou o papel filtro dentro do funil de Buchner e banhou-se o papel para tapar possíveis saídas de ar. Com o auxílio de um bastão de vidro centralizado no meio do funil, a solução contida no béquer desceu escorrendopelo bastão de forma lenta até que toda a substância fosse transferida. O restante da solução contida na parede do béquer foi lavado e introduzido a vácuo para que tivesse máximo rendimento final. O filtrado da solução foi descartado e uma medição de pH era para ser feita, porém não havia dentro do laboratório, fitas que indicavam o valor. Com o auxílio de uma pinça, o papel filtro foi retirado e colocado em um vidro de relógio. Em um béquer de 250 mL, foi adicionado cerca de 100 mL de etanol levemente aquecido em banho de aquecimento, e com o auxílio da mesma espátula usada anteriormente, foi transferidos todos os cristais de p-nitroacetanilida para o béquer com etanol, e agitado até que ocorresse toda a solubilização. Depois de 15 minutos em banho de aquecimento, a solução foi transferida para um banho de água fria para que ocorre a recristalização da p-nitroacetanilida purificada, onde precisou usar de pedra de gelo para acelerar o processo. Enquanto isso, o papel filtro onde a solução seria mais uma vez filtrada foi tarado, obtendo 1,429 g. Preparado o kitassato para a filtragem, a solução foi transferida para o funil e levada as paredes do béquer com etanol gelado para que assim não ocorresse a redissolução da p-nitroacetanilida e, com isso, ocorresse a redução do rendimento do cristal obtido. Após esse processo, os cristais de p-nitroacetanilida purificada foram transferidos para um vidro de relógio e colocador para secar na estufa por 1 hora a 105 °C. Após o tempo de espera, retirou da estufa e aguardou-se que a manipulação dele fosse segura. Adiante, pesou-se os cristais obtendo o seguinte cálculo de rendimento. Substância Massa exata (g) Acetanilida 5,0 g p- Nitroacetanilida 0,209 g Fonte: autoria própria. n= m real / m teórica . 100 n= 0,209g/ 5,40g . 100 9 n= 3,87% Concluiu-se que no meio do processo, houve perdas como deixar parte da solução cair sobre o papel na bancada, perda no béquer quando foi lavado, perdas na filtração como também a acetanilida pode não estar tão concentrada. 4. Aula 4, roteiro 1 Técnicas de purificação e determinação de propriedades físicas Está aula teve como objetivo a realização da purificação de sólidos pela sublimação e determinar a rotação especifica de açucares, contudo o método 1 desse procedimento não foi executado por falta de matéria-prima (ácido succínico). Porém, o modulo 2 foi seguido até o fim da parte A. Nesse procedimento de sublimação foi pesado num béquer de 100 mL, 2,2 g de anidrido succínico em balança analítica. Tapou-se o béquer com o auxílio de um funil de vidro com a saída tampada com algodão. Levou-se a capsula tampada com o funil para uma chapa de aquecimento mantida em temperatura de 125 °C. Com o decorrer do tempo, foi percebido uma sublimação aparecer em volta do funil e nas paredes do béquer, então com o auxílio de uma espátula, foi transferido o anidrido succínico para um papel filtro tarado (T: 1,398 g) e chegou-se ao peso de 0,19 g, e assim foi calculado o rendimento: n= m final / m inicial . 100 n= 0,19/2,2 . 100 = 8,63% Embora o resultado seja muito mais menor do que o esperado, deve se levar em consideração o que não foi retirado da parede do béquer e do funil, onde houve perdas significativas para o rendimento final. O restante da atividade não foi efetuado por falta de tempo. 5. Aula 3, roteiro 1 Síntese do salicilato de metila Para o procedimento a seguir, o objetivo foi a esterificação entre o ácido salicílico e o metanol para a obtenção do éster salicilato de metila, que se iniciou com a pesagem de 5,035 g de ácido salicílico em um Erlenmeyer de boca esmerilhada de 125 mL. Dosou- se 15 mL de metanol em uma proveta e adicionou a solução ao Erlenmeyer e agitou até que houvesse a completa dissolução do ácido salicílico, pois o ácido serviu como material de partida (reagente). Após isso, levou-se o Erlenmeyer até a capela de exaustão e nela coletou e pipetou 5 mL de ácido sulfúrico concentrado, e adicionou gota-a-gota ao restante da solução, sempre promovendo a agitação dentro do Erlenmeyer, nessa etapa o ácido serviu como forma de catalisador, acelerando a reação e diminuindo a energia de ativação. Feito isso, transferiu-se o a solução para um condensador de refluxo onde permaneceu por 45 minutos numa temperatura de 115 °C. 10 A partir desse ponto, não foi feita mais etapas do processo por não sobrar tempo para execução. Contudo, foi observado uma mudança de coloração da solução dentro do refluxo. Mesmo com dois filtros de vácuo (diferente da aula anterior com apenas 1), ainda não foi o suficiente para suprir a demanda de atividades. Os horários foram obedecidos estritamente, porém foi impossível prosseguir por falta de tempo. 6. Aula 4, roteiro 2 Análise do índice de refração de açucares Esta aula não foi realizada por falta de tempo. 11 REFERÊNCIAS Manual de orientações aulas práticas. Curso de Farmácia, Universidade Paulista – UNIP, 2023. Acesso em: 12 mar. 2023.
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