Reação de Cannizzaro - Relatório 03

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
REAÇÃO DE CANNIZZARO:
PURIFICAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS
Acadêmicos: Daíse Miranda Ávila			RA: 94364
		 Lucas Folin Pereira		 	RA: 95183
		 Paula Cristina Perin			RA: 92862	
Docente: Gisele Freitas Gauze
Disciplina: Química Orgânica Experimental I
Turma: 003
Curso: Química Bacharelado
Maringá
04 de maio de 2016
Introdução
Stanislao Cannizzaro foi um professor de Física e Química, que desenvolveu um trabalho de pesquisa com produtos naturais. Suas realizações cientificas de maior destaque são a descoberta da santonina, a síntese de cianamidas e a desprotonação de aldeídos (Reação de Cannizzaro).[1]
Reação de Cannizzaro
A reação de Cannizzaro é uma reação de desproporcionamento feito com aldeídos aromáticos e aldeídos alifáticos que não possuem um hidrogênio ligado ao carbono , quando tratados com uma base forte. Seu produto é uma mistura equimolar do álcool primário e do sal do ácido carboxílico correspondente.[2]
Por muito tempo, esta reação foi uma das maneiras mais utilizadas para reduzir um aldeído aromático em álcool. No entanto, a reação de Cannizzaro é considerada virtualmente inútil como um método geral para aldeídos alifáticos por conta de sua maior limitação: o requerimento da ausência de um átomo de hidrogênio na posição .[1]
Mecanismo da Reação de Cannizzaro
Na reação de Cannizzaro, primeiramente, por meio de uma adição nucleofílica, o par de elétrons do oxigênio da hidroxila (-OH) ataca o carbono parcialmente eletropositivo da carbonila (-CO-) do benzaldeído. Forma-se então, um intermediário alcóxido (RO-) contendo um hidrogênio muito ácido que, por sua vez, faz com que ocorra a transferência imediata do hidreto para outra molécula de benzaldeído. (Equação 01) 
(Equação 01)
Em seguida, ocorre a etapa de redução, em que a molécula de benzaldeído que sofreu adição de hidreto na etapa anterior ataca o hidrogênio da água e, com isso, o aldeído é reduzido a álcool benzílico. (Equação 02)
(Equação 02)
Na ultima etapa, denominada etapa de oxidação, a molécula de aldeído que sofreu substituição do hidrogênio pela hidroxila na primeira etapa é oxidada a ácido benzoico. Este, por sua vez, contém um hidrogênio ácido que sofre o ataque da hidroxila, numa reação ácido-base, produzindo o sal benzoato de sódio. (Equação 03)
(Equação 03)
Cristalização – Recristalização
A cristalização (ou recristalização) é um processo de separação e purificação de compostos orgânicos que são sólidos a temperatura ambiente. Este método consiste, em dissolver o sólido num determinado solvente em temperatura mais elevada e, em seguida, resfriar o sistema de modo a formar cristais. Para que este processo seja efetivo, o refriamento assim como o crescimento dos cristais deve ser lento, para ter como produto um composto cristalizado puro.[3]
A recristalização é o método mais comum de purificação de substâncias sólidas, uma vez que tais substâncias raramente são puras quando obtidas a partir de uma reação. Além disso, este processo baseia-se nas diferenças de solubilidade das substâncias, em diferentes solventes e no fato de a maioria das substâncias sólidas serem mais solúveis em temperaturas mais elevadas. Assim, pode-se dizer que o fator crítico na recristalização é a escolha do solvente.[4]
Destilação
A destilação é um processo físico de separação de misturas homogêneas mais utilizado em laboratórios de química, e baseia-se, na diferença de temperatura de ebulição. De maneira geral, existem diversos tipos de destilação, porem, neste relatório daremos ênfase apenas à destilação simples e a sob pressão reduzida.
Destilação simples
O método de destilação simples é utilizado geralmente para separar misturas homogêneas compostas por um líquido e um sólido, ou também mistura entre dois ou mais líquidos, desde que tenham temperaturas de ebulição distintas.[5]
Para realizar da deslição simples primeiramente, aquecemos a mistura para que a substância mais volátil se vaporize e se desprenda da mistura. Em seguida, o vapor formado deve ser resfriado para que ocorra um processo de condensação, e por fim, recolhido em um recipiente.[6]
Destilação a vácuo (ou sob pressão reduzida)
A destilação a vácuo é o método o qual se adapta um sistema de vácuo para reduzir a pressão total do sistema. Dessa forma, utilizam-se misturas cujos componentes possuem pontos de ebulição muito elevados, para que, através da redução na pressão interna do sistema, haja um abaixamento da temperatura de ebulição, ocasionando a vaporização prévia destes componentes.[7]
Propriedades e toxicidades
Benzaldeído
Figura 2.1. – Forma estrutural do benzaldeído
Aparência: líquido incolor
Fórmula: C7H6O
Massa molar: 106,121 g/mol
Densidade: 1,04 g/mL
Ponto de fusão (PF): -26°C
Ponto de ebulição (PE): 178,1°C
Solubilidade em água (20ºC): 3 g/L
Riscos associados: Em pequenas quantidades pode entrar em combustão espontaneamente. Pode formar peróxidos em contato com o ar.[8]
Álcool benzílico
Figura 2.2. – Forma estrutural do álcool benzílico
Aparência: líquido incolor ou ligeiramente amarelo
Fórmula: C7H8O
Massa molar: 108,14 g/mol
Densidade: 1,04 g/mL
Ponto de fusão (PF): -15°C
Ponto de ebulição (PE): 205°C
Solubilidade em água (17ºC): 4 g/mL
Riscos associados: Possui baixa volatilidade e toxicidade. É utilizado como solvente, e é fracamente aromático.[9]
Éter etílico 
Figura 2.3. – Forma estrutural do éter etílico
Aparência: líquido incolor 
Fórmula: (C2H5)2O
Massa molar: 74,12 g/mol
Densidade: 0,71 g/mL
Ponto de fusão (PF): -116,3°C
Ponto de ebulição (PE): 34,6°C
Solubilidade em água (20ºC): 69 g/L
Riscos associados: Volátil e altamente inflamável. [8]
Ácido benzoico 
Figura 2.4 - Forma estrutural do ácido benzoico
Aparência: sólido cristalino incolor
Fórmula: C6H5COOH
Massa molar: 122,12 g/mol
Densidade: 1,27 g/mL
Ponto de fusão (PF): 122,1 ºC
Ponto de ebulição (PE): 250 ºC
Solubilidade em água (25ºC): 2,9 g/L
Riscos associados: Seu vapor fundido podem formar misturas explosivas com o ar, assim como o pó concentrado. Toxidade aguda.[8] 
Objetivo
Esta prática teve como objetivo obter as frações orgânicas, através do tratamento de benzaldeído, contendo ácido benzóico e álcool benzílico. E realizar a purificação do ácido benzóico e a destilação do álcool benzílico.
Procedimento Experimental
Primeiramente em um balão de Claisen de 125 mL adicionou-se 30 mL de solução de NaOH 20%, 10 mL de benzaldeído e algumas pedrinhas de porcelana. Logo após foi colocado duas tábuas de madeira abaixo da manta. Feito isso, passou-se vaselina na junta esmerilhada do balão e uniu-o com o condensador de refluxo e os fixou ao suporte universal com o auxílio de garras metálicas, ficando o balão dentro da manta.
Em seguida conectou duas mangueiras na entrada e na saída de água do condensador, ficando a que foi acoplada a torneira conectada na entrada inferior. Sendo assim, ligou-se a manta no nível 5 e também a torneira, deixando refluxar a mistura reacional durante 1 hora.
Passado esse tempo, foi desligado a manta e a torneira e retirada as tábuas de madeira para abaixar a manta para acelerar o resfriamento do balão. Após ter esfriado a mistura, retirou o balão do sistema e transferiu a mesma para o funil de separação.
Adicionou-se 12 mL de éter etílico à mistura, agitou o funil e esperou a formação de fases para então separá-las. Após a separação, voltou-se a fase aquosa ao funil e reproduziu o mesmo processo, repetindo-o três vezes.
Posteriormente transferiu a fase orgânica para um frasco e adicionou secante CaCl2.
Em seguida, foi adicionado 25 mL de HCl concentrado à fase aquosa, agitou e colocou o béquer que a continha dentro de uma caixa de isopor com gelo e água. Para verificar o meio, foi introduzido um papel tornassol azul na mistura.
Após estar totalmente gelado, transferiu-se a mistura para o funil de Buchner contendo um papel filtro e então fez-sea filtração. Terminada a filtração, retirou-se o papel filtro e deixou-o em repouso. 
Resultados e discussões
Inicialmente, foi feita a reação de Cannizzaro, sendo adicionado o benzaldeido em meio básico, em um sistema de refluxo, ocorrendo a formação do benzoato de sódio e álcool benzílico. Veja o mecanismo desta reação a seguir:
Para a separação dos produtos (benzoato de sódio e álcool benzílico) foi utilizado o éter etílico, pois este é um solvente orgânico imiscível em água, e consegue interagir melhor com o álcool benzílico do que com os outros produtos. Devido a formação de duas fases (fase orgânica com éter etílico e álcool benzílico e a fase aquosa com água e benzoato de sódio), fazemos a separação destas com a ajuda de um funil de separação. 
Fase Orgânica (Éter etílico e álcool benzílico)
Na fase orgânica foi adicionado CaCl2, a fim de retirar a água contida. Em seguida com o auxílio de um rota evaporador, retiramos o éter etílico e o guardamos. O álcool benzílico foi destilado em sistema de destilação á vácuo por causa do seu ponto de ebulição ser alto (205oC). Com a pressão reduzida, foi possível destilar o composto a 170oC, com o nomograma de pressão versus temperatura (imagem 1) determinamos que a pressão do sistema de destilação era de 230 mmHg ou 0,30 atm.
Imagem 1 – Nomograma de pressão versus temperatura
Após a destilação foi obtido 5,25 mL de álcool benzílico. Por meio da estequiometria sabemos que sintetizamos 10,19 mL, logo o redimento foi de 51,5%.
Fase Aquosa (Água e benzoato de sódio)
Na fase aquosa foi adicionado HCl para a formação do ácido benzoico, insolúvel em água. Veja a reação a abaixo:
Desta forma, houve a formação de um precipitado, o qual foi separado através da filtração à vácuo. O sólido retido no papel filtro, após seco foi submetido a recristalização a fim de retirar impurezas indesejadas.
Para a purificação do ácido benzoico foi utilizado como solvente a água. Pois o ácido é solúvel em água quente, mas não em água fria, assim como este solvente também solubiliza qualquer impureza indiferente da temperatura. 
Após a recristalização, podemos perceber que foram obtidos 0,82g de ácido benzoico. 
2 
Através da reação acima, foi possível observar a necessidade de utilizar a estequiometria como base para realizar os cálculos. Neste caso, a estequiometria da reação foi 2:1, isto é, 2 mols de belnzaldeído para 1 mol de ácido benzoico.
Pelo cálculo da densidade encontrou-se a massa do benzaldeído (10,4g) e, utilizando da estequiometria, foi possível determinar que a massa teórica do ácido benzoico, que correspondeu a, aproximadamente, 5,98g. Logo, o rendimento da reação foi de 13,7%.
Conclusão
Após a realização dos experimentos, foi possível concluir que a obtenção do álcool benzílico foi efetiva, gerando um rendimento de 51,52%; em contrapartida, o processo de purificação do ácido benzoico gerou um rendimento muito baixo, equivalente a cerca de 13,7%. Além disso, observou-se que os ensaios sobre recristalização contribuem, de maneira geral, para o aprimoramento das técnicas de laboratório, em especial para a técnica de purificação de sólidos.
Referências Bibliográficas
Experimento: Reação de Cannizzaro. Disponível em: <http://disciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/255023/mod_resource/content/1/Exp4_cannizzaro.pdf>. Acessado em 02 de maio de 2016.
Reação de Cannizzaro. Disponível em: <http://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/aldeidos/coden01.htm>. Acessado em 02 de maio de 2016.
Cristalização ou Recristalização. Disponível em: <http://cadernodefarmacia.blogspot.com.br/2013/05/cristalizacao-ou-recristalizacao.html>. Acessado em 03 de maio de 2016.
Purificação de uma substância por Recristalização. Disponível em: <http://www.fciencias.com/2013/10/10/purificacao-substancia-recristalizacao-laboratorio-online/>. Acessado em 03 de maio de 2016.
Destilação simples e destilação fracionada. Disponível em: <http://quiprocura.net/wordpress/2015/07/27/destilacao/>. Acessado em 03 de maio de 2016.
Destilação simples e fracionada. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/destilacao-simples-fracionada.htm>. Acessado em 03 de maio de 2016.
Destilação. Disponível em: <http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/quimica/sensibilidade/saibamais02_b.html>. Acessado em 03 de maio de 2016.
IFA - Institute ofr Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance – GESTIS Substance Database. Disponível em: <http://gestis-en.itrust.de/>. Acessado em 02 de maio de 2016.