Relatório Sólidos Orgexp 1

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1. Introdução
A análise orgânica é uma área da química analítica que visa identificar compostos orgânicos e tem sua importância em diversos setores da economia, seja na caracterização e purificação de produtos de química fina, na quantificação das frações do petróleo ou na determinação de novas estruturas moleculares em universidades e centros de pesquisa.
 Nesta disciplina, por meio das técnicas: de extração reativa que envolve a separação de um composto através de sua solubilidade preferencial a um solvente; a técnica de recristalização: que visa purificar a amostra utilizando um solvente que não solubilize impurezas apenas a substância desejada; o ponto de fusão, que através de duplicatas ou triplicatas visa encontrar a temperatura de coexistência das fases sólido-líquida em equilíbrio termodinâmico e também a pureza da amostra, além da técnica de cromatografia em camada fina que é definida como a separação de dois ou mais compostos diferentes por distribuição entre fases, uma das quais é estacionária e a outra móvel, através da interação da amostra com uma das mesmas. É uma técnica utilizada para identificar os componentes de uma mistura.
 	O relatório tem como principal objetivo a exposição de resultados das aulas, de Química Orgânica Experimental I ministradas pelo professor Pedro Netto Batalha, sobre sólidos orgânicos e alguns de seus procedimentos comuns e simples de análise e separação, além de conseguir, por meio destas técnicas e sabendo que uma das substâncias teria caráter básico ou ácido e, a outra, neutra, identificar os dois compostos.
2. Materiais e métodos
2.1 Extração reativa
Materiais:
Diclorometano Concentrado
Hidróxido de Sódio (NaOH) 10%
Sulfato de Sódio Sólido (agente secante) (Na2SO4)
Água destilada
Aro
Bastão 
Erlenmeyer
Papel de filtro 
Funil de separação
Funil de buchner
Proveta 
Suporte universal 
Mufa
Vidro de relógio
Microtubo
Métodos:
Primeiramente, realizou-se o teste de solubilidade da amostra recebida adicionando 10 gotas de diferentes soluções como H2O, NaOH 10% e HCl 10%, em microtubos contendo o sólido. Com as conclusões dos testes de solubilidade, dissolveu-se o sólido recebido com 20mL CH2Cl2 (diclorometano). Colocou-se a solução no funil de separação e acrescentou-se 20mL da solução de NaOH 10% no mesmo, para aumentar a eficiência do processo.
Dessa maneira, com o funil invertido e tampado foram realizados movimentos circulares, abrindo em alguns momentos o funil para liberar a pressão interna. A fim de separar em duas fases a mistura, sendo uma orgânica (contendo o diclorometano e o componente neutro ou inerte) e outra aquosa (contendo o sal formado), colocou-se o funil de separação verticalmente no aro preso por uma mufa ao suporte. E esperou a separação entre as fases ocorrer por decantação.
Utilizaram-se dois erlenmeyers como recipientes para recolhê-las separadamente e reservaram-nas. 
Para fase orgânica: Com objetivo de eliminar possíveis resquícios de água e 
agilizar o processo de volatilização do diclorometano, adicionou-se um agente secante (Na2SO4) para retirar a água da mistura até ficar engrumado. Posteriormente, filtrou-se para a separação do agente secante da mistura com um filtro de papel, um funil de liquido e um erlemeyer para recolher o liquido filtrado. Nesse processo, o agente secante com os resquícios de água passam pelo filtro de papel, restando somente o liquido de diclorometano com o composto neutro/inerte no erlenmeyer. Com a separação da água na mistura, colocou-se o conteúdo do erlenmeyer em um vidro de relógio por um tempo na capela até a evaporação total do diclorometano restando somente o composto neutro/inerte.
 
Para fase aquosa: Com objetivo de recuperar o ácido ou base, adicionou-se em excesso H2SO4 (caso ácido) ou NaOH (caso básico) para precipitação do composto. Após isso, realizou-se uma filtração a vácuo para a separação completa do sólido e a eliminação da água. 
O esquema 1 ilustra a aparelhagem utilizada para extração dos sólidos
Esquema 1: Aparelhagem para a extração dos sólidos
2.2 Recristalização 
Materiais:
Filtro de Buchner 
Kitassato
Placa de aquecimento
Bastão de vidro
Erlenmeyer
Funil de líquidos 
Microtubo
Béquer 
Papel de filtro
Água destilada
Etanol
Pipeta
Métodos:
Inicialmente, em um microtubo testou-se a solubilidade dos dois compostos, obtidos a partir do ensaio anterior, adicionando primeiramente 10 gotas de água destilada a frio e depois a quente, o mesmo foi realizado e em etanol a frio e a quente.
Para o composto básico/ácido: Tendo em vista o resultado do teste de solubilidade realizado anteriormente, adicionou-se a um erlenmeyer a amostra com ajuda de um funil de sólido. Em seguida, acrescentou-se gota a gota o melhor solvente ao erlenmeyer, que estava sobre a placa de aquecimento, até solubilizar a amostra. Após a solubilização total, filtrou-se a mistura a quente utilizando papel pregueado. O funil foi colocado no aro preso por uma mufa ao suporte acima de um erlenmeyer com água na placa de aquecimento desde o início do processo, a fim de manter o funil quente com o vapor da água e permitir que impurezas não participem da recristalização. Com o fim da filtração, deixou-se o erlenmeyer com o filtrado descansando para esfriar vagarosamente para ocorrer o processo de recristalização. Adiante fez-se a filtração a vácuo, para isso, utilizou-se o kitassato com o filtro Buchner contendo de papel de filtro. A mistura foi lentamente virada no funil com auxílio de um bastão, até que se obtivesse o sólido seco retido no papel de filtro.
Para o composto neutro/inerte: Após o teste de solubilidade, realizou-se o mesmo procedimento acima, adicionou-se o melhor solvente até precipitar, filtrou-se a quente, deixou-se o filtrado decantar e filtrou-se a vácuo.
2.3 Ponto de fusão
Materiais:
Suporte
Mufas
Microtubo
Capilares
Bico de Bunsen
Tubo de Thiele com óleo 
Garra móvel
Termômetro
Anel de borracha
Elevador
Ácido Sulfúrico 10%
Bicarbonato de Sódio 10%
Métodos:
Inicialmente, fechou-se a extremidade de 3 capilares no bico de Bunsen. Após esse procedimento, pegou-se um suporte, mufa e garra móvel, sendo esses dois últimos fixados no suporte. Um tubo de Thiele foi preso à garra móvel a uma altura razoável, de modo que a chama do bico de Bunsen atingisse a alça lateral desse tubo.
O capilar foi preenchido até mais ou menos 1 cm com o composto a ser analisado, pressionando a extremidade aberta do capilar sobre o sólido. A seguir, o capilar foi posto no elevador com a extremidade fechada para baixo para o sólido descer. Esse capilar foi fixado a um termômetro com ajuda de um anel de borracha e de modo que o bulbo do termômetro coincidisse com o fim do capilar. Tal especificação é necessária para melhor registro da temperatura.
Utilizando uma mufa e garra móvel como sustentação, o termômetro foi inserido no tubo de Thiele, já preenchido com óleo, de modo que a borracha não ficasse imersa no óleo, evitando o derretimento desse componente e a contaminação do meio com a amostra. A chama do bico de Bunsen foi acesa, e deixou-se o sistema esquentar lentamente até que o composto fosse fundido. Realizou-se esse experimento 2 vezes para cada composto e assim os dados do ponto de fusão foram obtidos.
Realizou-se um teste de solubilidade com bicarbonato de sódio na amostra proveniente da fase polar e outro com ácido sulfúrico na amostra proveniente da fase orgânica.
O esquema 2 ilustra a aparelhagem utilizada para determinação do ponto de fusão:
Esquema 2: Aparelhagem para determinação do ponto de fusão
2.4 Cromatografia em camada fina
Materiais:
Placas de vidro (lâminas)
Capilares
Béquer
Microtubo		
Gel de sílica e diclorometano
Água destilada
Papel de filtro
Vidro de relógio 
Diclorometano Concentrado (CH2Cl2) 
Hexano Concentrado
Acetato de Etila Concentrado
Etanol Concentrado
Câmara UV
 
Métodos:
Inicialmente, dissolveu-se o ácido e o neutro em CH2Cl2, cada um em um microtubo diferente. Mergulhou-se duas placas de vidrono gel de sílica-diclorometano, que é a fase estacionária, e aguardou-se até secar. 
Quando a camada fina de sílica já estava seca, aplicou-se uma das soluções anteriormente preparadas na parte inferior de uma das placas com o auxílio do capilar e a solução controle da substância na qual suspeitava-se, essa posição foi marcada. A cuba cromatográfica foi preparada utilizando um béquer de 150 mL onde colocou-se o eluente a ser analisado, em quantidade suficiente para cobrir o fundo, a placa contendo a amostra a ser confirmada e um papel de filtro de forma que fosse possível enxergar seu interior por uma pequena parte sem filtro, o sistema foi fechado com um vidro de relógio.
Observou-se que essa fase móvel subiu pela sílica por capilaridade podendo arrastar a amostra pela fase estacionária e retirou-se a placa antes que chegasse ao fim da mesma. Marcou-se o ponto até onde subiu a fase móvel, aguardou-se a evaporação desta e calculou-se o fator de retenção.
O método de visualização utilizado foi de lâmpadas ultravioleta (UV) e vapores de Iodo (I2). Sob luz UV, os compostos aparecem como manchas brilhantes na placa e com iodo, revelam-se manchas de cor marrom.
3. Resultados e discussão
3.1. Extração reativa
 No teste de solubilidade não houve solubilização dentro do microtubo quando adicionado HCl 10% indicando que a amostra não tem caráter básico. Em contrapartida, um pouco do sólido reagiu com NaOH 10% demostrando o caráter ácido de um dos compostos da amostra. Além disso, com a água também não houve solubilização. Dessa maneira, com os testes de solubilidade obteve-se que a amostra provia de dois compostos, um de caráter ácido e outro de caráter neutro/inerte. 
Ao realizar a extração observou-se que a fase orgânica é mais densa do que a fase aquosa, pois o diclorometano é mais denso que a água, ficando por baixo e sendo então a primeira fase a ser recolhida. Consequentemente, a fase que ficou no superior do funil, a parte aquosa, foi posteriormente recolhida. Observou-se também a coloração castanha na fase orgânica. 
Na fase aquosa, onde foi adicionado NaOH, observa-se a seguinte reação de solubilização, que na verdade é uma reação de neutralização e por consequência, formação do sal.
HA + NaOH → A-Na+ + H2O
Onde A é a base conjugada do ácido presente na amostra. Enquanto o neutro/inerte solubiliza-se mais no diclorometano pela baixa polaridade do mesmo. Após a separação da fase aquosa, adiciona-se Ácido Sulfúrico para a retirada do sólido presente, a reação que descreve esse procedimento é a seguinte:
2A-Na+ + H2SO4 → 2HA + Na2SO4 (aq) 
3.2. Recristalização
Para prática de recristalização, é necessário um solvente que seja insolúvel a frio e solúvel a quente, para que, com o resfriamento da solução, os cristais do sólido devido ao seu coeficiente de solubilidade estar relacionado à temperatura possam se formar e, assim, purificar o composto.
 Após o processo de extração, apesar da separação das duas frações, os sólidos obtidos estavam impuros. Dessa maneira, foi necessário o processo de recristalização. No teste de solubilidade da fração ácida, o melhor solvente para a realização da técnica era a água. No entanto, durante o acréscimo do solvente a quente sob a placa de aquecimento, o sólido fundia sendo necessário a adição do etanol para solubilizar totalmente a amostra. Após conseguir realizar corretamente a filtração a quente, mesmo após o resfriamento lento não houve a cristalização. Desse jeito foi necessário atritar com um bastão de vidro o erlenmeyer para que a sílica se desprendesse da vidraria e perturbasse o sistema em equilíbrio da solução antes supersaturada para ocorrer a formação dos cristais. Depois da cristalização e da filtração a vácuo foi possível obter uma fração pura do componente ácido. 
No teste de solubilidade da fração neutra/inerte, nenhum dos dois solventes testados -água e etanol- foram compatíveis para realização dessa técnica. Para os solventes testados o etanol solubilizava a frio e a quente, enquanto que a água não solubilizou em nenhuma das condições. Dessa maneira, foi necessário realizar uma mistura de solventes, solubilizando primeiramente no composto que melhor solubilizou a quente -o Etanol-, posteriormente adicionou-se o pior solvente a quente- A água- até o turvamento da solução e por fim, acrescentou-se aos poucos o etanol até ressolubilizar.
 Após encontrar o melhor solvente para a prática, durante o processo de filtração a quente uma parte da solução a ser filtrada cristalizou no papel de filtro. Essa fração foi colocada para evaporar o etanol presente e separada como uma fração impura do composto neutro/inerte. Enquanto na parte filtrada, houve a recristalização e realizou-se a filtração a vácuo separando-a como uma fração do componente neutro/inerte puro. 
3.3. Ponto de fusão
O elevador utilizado consiste em um tubo de vidro aberto em suas duas pontas, onde o mesmo é posto na vertical apoiado na bancada. O capilar é deixado cair da extremidade mais alta afim de que o sólido presente na extremidade aberta passe para a fechada, ou seja, desça após impacto. Outra observação importante, é que o inferior do capilar deve estar na mesma altura do inferior do bulbo do termômetro para garantir o melhor registro de temperatura.
O ponto de fusão foi medido duas vezes para cada analito, sendo anotado o resultado a partir do momento em que o sólido iniciava a se tornar líquido, indicando o início da temperatura de fusão até tornar-se completamente líquido. Encontraram-se os seguintes resultados:
	 Ponto de Fusão
	 Susbtância Ácida (PF °C)
	Substância Neutra (PF °C)
	Análise 1
	120,5 – 122
	80-82
	Análise 2
	121-122
	81-83
	Faixa considerada
	119,5-123
	79-84
A técnica utilizada para o ponto de fusão, apesar de ser clássica, admite erros comuns, como: o momento exato de observação que o sólido se inicia a tornar líquido e a temperatura no termômetro que são dependentes do analista, sendo passível de erros. Por isso, para que não se excluísse erroneamente substâncias do espaço amostral, admitiu-se uma faixa de segurança de 1 grau para mais e para menos nos valores mais extremos das medições.
Além do ponto de fusão, realizou-se um último teste de solubilidade com as duas amostras. Na ácida, utilizou-se Bicarbonato de Sódio a fim de observar a força do ácido, como o mesmo não solubilizou significa que se tratava de um ácido fraco. E com a amostra neutra, realizou-se o teste com Ácido Sulfúrico a fim de observar se a amostra se tratava de um composto neutro ou inerte, como o mesmo não solubilizou têm-se que se tratava se um composto neutro.
Com auxílio da tabela de sólidos possíveis e os resultados dos procedimentos anteriores, foi possível limitar os possíveis compostos tanto para o ácido quanto para o neutro/inerte. Excluíram-se todas as substâncias com pontos de fusão que não estivessem contidas nesse intervalo e levando em consideração os ensaios de solubilidade, obtiveram-se as seguintes possibilidades: 
Amostra ácida: Ácido Benzoico, Ácido pícrico ou β-Naftol
Amostra neutra: Dibenzofurano ou Naftaleno 
3.4 Cromatografia em camada fina
O papel de filtro posto no interior do béquer é feito para criar uma atmosfera saturada de vapor do composto eluente e facilitando a subida deste na placa, por capilaridade, necessitando então do sistema fechado para facilitar a criação dessa atmosfera.
O fator de retenção (Rf) é a razão entre a distância percorrida pela amostra e a distância percorrida pela fase móvel a partir dos pontos marcados. Assim, os compostos que apresentaram o Rf iguais, e em torno de 0,5 além de manchas relativamente iguais são considerados os mesmos sendo portanto, identificados.
Rf = distância percorrida pela amostra/ distância percorrida pela fase móvel.
O critério de eluente utilizado foi o seguinte, testar primeiro em diclorometano, se a amostra correr demais, partir para hexano, se correr de menos, partir para etanol. Se após o realizado anteriormente para ohexano, a amostra correr pouco deve-se fazer uma mistura entre diclorometano-hexano.
	Inicialmente, testou-se a amostra ácida com ácido benzóico, a fim de saber se era dele que se tratava. O eluente utilizado foi o diclorometano que é uma substância relativamente polar, tanto a amostra quanto o ácido eluíram demais, possuindo um Rf=1, ou seja, correram a placa juntamente com o eluente mostrando ter bastante afinidade com o mesmo. Testou-se então, o hexano, substância mais apolar, os compostos permaneceram imóveis, mostrando ter mais afinidade com a sílica desta vez. Observou-se, entretanto, a diferença de tamanho das manchas e suas alturas, podendo então afirmar-se que não se tratavam das mesmas substâncias. Realizou-se então o teste com β-Naftol em diclorometano, as substâncias eluíram muito, possuindo um Rf=0,89, mostrando ter bastante afinidade com o eluente. Testou-se então em hexano, Rf= 0,16, não correram quase nada. Percebeu-se então, que o eluente ideal era um intermediário entre os dois últimos testados. Enfim, fez-se uma mistura Hexano-Diclorometano (1:1), resultando em Rf=0,5, achando o eluente ideal e identificando o ácido como β-Naftol por possuir mesmo Rf e tamanhos de manchas.
Em seguida, realizou-se o teste para a amostra neutra. Primeiro testou-se com Naftaleno em diclorometano e observou-se que as amostras eluíram demais, possuindo um Rf=1, mostrando ter bastante afinidade com o eluente. Testou-se então com hexano, Rf=0,75, porém, observou-se, a diferença de tamanho das manchas e suas alturas, podendo afirmar-se que não se tratavam das mesmas substâncias. A segunda substância a ser testada foi o dibenzofurano, testou-se em diclorometano, Rf=1, correu juntamente com o eluente. Testou-se então com hexano, Rf=0,75, correu um pouco além do Rf aceitável. Realizou-se o teste então com a mesma mistura utilizada no ácido Hexano-Diclorometano (1:1), resultando em Rf=0,56, achando, portanto, o melhor eluente para a substância e confirmando ser dibenzofurano por possuir mesmo Rf e tamanhos de manchas.
4. Conclusão
Através dos experimentos realizados e a noção das propriedades dos compostos pode-se determinar os componentes presentes na amostra 08. Na prática do teste de solubilidade, foi possível perceber que um dos componentes tinha caráter ácido, podendo, então, eliminar compostos de caráter básico como aminas, e o outro caráter neutro. Com a extração, foi possível separar os dois compostos por polaridade e pelo processo de recristalização conseguiu-se purificar o composto. Percebeu-se que a purificação da recristalização foi eficaz através da análise do ponto de fusão - foi possível analisar pela baixa variação das temperaturas encontradas na prática - que o processo de recristalização foi eficiente. Além disso, já era possível saber uma faixa do ponto de fusão de cada um dos compostos presentes na amostra. 
A cromatografia foi essencial para determinar corretamente as amostras, apesar de não ser muito precisa. No entanto, com a análise dos resultados das outras práticas, o espaço amostral era pequeno o suficiente para o uso e eficiência dessa técnica. 
Fica evidente, portanto, que ao analisar todas as características obtidas pelas práticas como: ponto de fusão, polaridade, caráter e reatividade concluiu-se que as substâncias recebidas presentes na amostra 08 foram: a de caráter ácido: beta-naftol. E a de caráter neutro:
Dibenzofurano
5. Referências bibliográficas
PAVIA, D.L.; LAMPMAN, G.M.; KRIZ, G.S; ENGEL, R.G. Química Orgânica Experimental: técnicas em escala pequena. 2ª Ed. São Paulo: Brookman, 2009.
HAYNES,W.M. Handbook of chemistry and physics. 91° edição. Flórida: CRC, 2010-2011
2-Naphtol. Disponível em <http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.8341.html?rid=92bf469c-7d74-4f5a-b48d-5e51758e3ec9> Acesso em: 04 de Dezembro de 2016
Dibenzofuran. Disponível em <http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.551.html?rid=8871aaca-802d-46d2-96a3-ff68cda0243b> Acesso em: 04 de Dezembro de 2016
Cromatografia em camada fina. Disponível em <http://www.fciencias.com/2015/03/12/cromatografia-em-camada-fina-tlc-laboratorio-online/> Acesso em: 04 de Dezembro de 2016
	SÓLIDO
	ESTRUTURA
	P.F.
	CRISTAIS
	SOLUBILIDADE EM H2O
	Ácido acetil-salicílico
	 
	135
	Agulhas
	Solúvel 
	Ácido adípico
	 
	152,5
	Sólidos brancos
	Pouco solúvel 
	Ácido anísico
	 
	185
	Agulhas cristalinas
	Pouco solúvel 
	Ácido benzóico
	 
	122,1
	Agulhas
	Solúvel em H2O quente
	Ácido cinâmico
	 
	1
33
	Prismas
	Insolúvel 
	Ácido difenil acético
	
	147,2
	Folhas
	Pouco solúvel 
	Ácido fenil acético 
	 
	76,5
	Folhas 
	Pouco solúvel 
	Ácido o-benzoil-benzóico
	 
	129
	Agulhas 
	Solúvel 
	Ácido o-cloro-benzóico
	 
	140
	Prismas 
	Pouco solúvel 
	Ácido pícrico
	 
	122,5
	Folhas amareladas
	Pouco solúvel 
	Ácido salicílico
	 
	159
	Agulhas 
	Pouco solúvel 
	Antraceno
	 
	218
	Prismas
	Insolúvel 
	Benzamida
	 
	125
	Prismas ou pratos
	Pouco solúvel 
	4-hidroxi-3-metoxi-benzaldeído
	 
	81,5
	Agulhas ou tetragonais 
	Pouco solúvel 
	Acetanilida
	
 
	114,3
	Brancos
	Pouco solúvel 
	Benzofenona
	 
	48
	Prismas brancos
	Insolúvel 
	Benzoína
	 
	134
	Esbranquiçado
	Pouco solúvel 
	Bifenila
	 
	68,9
	Folhas
	Insolúvel 
	Dibenzofurano
	 
	82
	Folhas ou agulhas
	Insolúvel 
	m-nitro-anilina
	 
	114
	
	Pouco solúvel 
	m-di-nitro-benzeno
	 
	89
	Pratos
	Pouco solúvel 
	Naftaleno
	 
	80
	Flocos ou pratos
	Insolúvel
	p-nitro-fenol 
	
	113,5
	Prismas 
	Pouco solúvel 
	p-di-cloro-benzeno
	 
	53,5
	Prismas ou folhas
	Pouco solúvel
	p-metoxi-bifenila
	 
	90
	Prismas 
	Insolúvel
	p-nitro-anilina
	 
	147
	Agulhas 
	Insolúvel 
	Resorcinol
	 
	111
	Pratos 
	Solúvel
	β-Naftol
	
	121,5
	Folhas 
	Pouco solúvel 
Separação e identificação de uma mistura de sólidos orgânicos – Amostra 8
Docente: Pedro Netto Batalha
Discentes: Amanda Carvalho e Karine Marques
Orgânica Experimental I – 2016.1
09 de dezembro de 2016
Sumário
1. Introdução 
2. Materiais e Métodos
 2.1:Extração reativa: 
 
 2.2: Recristalização:
 
 2.3: Ponto de fusão:
 2.4: Cromatografia em camada fina 
 
3. Resultados e Discussão:
 3.1:Extração reativa
 3.2: Recristalização 
 3.3: Ponto de fusão
 3.4: Cromatografia em camada fina
 
4. Conclusão
5. Referências bibliográficas
6. Anexo dos sólidos possíveis