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Universidade Federal do Rio de Janeiro Curso: Engenharia Química - Integral Orgânica Experimental I Solubilidade e “Spot test” Professora: Débora de Almeida Azevedo Aluna: Sarah Amaral Braz Barcellos Luiz Rio de Janeiro Outubro / 2016 1 – Introdução 1.1 Solubilidade Solubilidade é a capacidade natural que uma substância possui de se dissolver em um determinado solvente à certas condições de temperatura e pressão. Ou seja, a quantidade máxima de soluto que pode ser adicionado no solvente mantendo a homogeinidade e estabilidade do sistema, sem precipitado. É uma propriedade fisico- química exclusiva de cada substância, portanto, cada espécie química tem solubilidade única para o mesmo solvente e condições de pressão e temperatura, ou seja, é uma característica que pode utilizada na identificação de compostos desconhecidos comparando-os com os dados obtidos previamente empiricamente. A solubilidade é uma grandeza quantitativa, portanto, também comparativa, ou seja, não existe composto completamente insolúvel em determinado solvente, apenas compostos muito pouco solúveis. Tal solubilidade é quantificada utilizando o produto de solubilidade (Kps), que determina qual a quantidade máxima de soluto que pode ser adicionado a um volume fixo de solvente ( normalmente é dado em mol/l ). Quanto mais alto o Kps, mais soluto pode ser adicionado ao solvente e mais solúvel é o seu composto, e vice-versa. Uma maneira qualitativa de saber se seu soluto é solúvel ao solvente escolhido é observando a polaridade de ambas as substâncias. Para ocorrer a dissoloção, é necessário que as moléculas do seu analito interajam com as do solvente, ocorrendo assim, a dispersão do soluto uniformemente. Para que ocorra tal interação, ambas substâncias precisam ter afinidade polar, em outras palavras, um soluto muito polar terá pouca afinidade e por consequência baixa solubilidade em um solvente muito apolar, tendo em vista que tal parâmetro deve ser comparativo, de modo que uma substância pode ser polar ou apolar dependendo da substância em que esta se usando como referencia. Como visto, alguns fatores externos podem influenciar na solubilidade, como temperatura e pressão. Para os liquidos, a solubilidade pode tanto aumentar como diminuir variando a temperatura. Isso ocorre, pois na reação de dissolução de alguns analitos, o aumento da temperatura desloca a reação para direita, favorecendo o produto (composto dissociado) e assim, aumentando a solubilidade, esses são os casos onde a solubilidade é endotérmica. Em outros casos, o aumento da temperatura desloca a reação para esquerda, favorecendo o reagente (soluto) e assim, diminuindo a solubilidade, esses casos são chamados de exotérmica. Para os gases, em geral, a solubilidade diminui com o aumento da temperatura e aumenta com a diminuição da temperatura, ou seja, são inversamente proporcionais. Isso ocorre, pois com o aumento da temperatura, o gás tende a sair da solução para o meio onde está. 1.2 “Spot Tests” “Spot Tests” são testes rápidos e precisos que identificam com facilidade a presença de certos grupos funcionais em amostras analisadas, esses testes são, em geral, praticos, na qual necessita-se de uma vidraria simplória sendo assim, utilizado em muitos laboratórios. Dentre a variedade de testes existentes, tem-se os testes de Le Rosen e 1,2- dinitrohidrazina. 1.2.1 Le Rosen O Teste de Le Rosen é utilizado para identificar a presença de aromáticos na espécie química. Muitos compostos que contém o núcleo benzênico, reagem com o Aldeído Fórmico e Ácido Sulfúrico concentrado com formação de produtos de cor intensa (Reação de Le Rosen). A cor final pode variar de acordo com o tipo de composto que esta sendo analisado, sendo também impactante, o fato de que muitos compostos quando em contato com o ácido sulfúrico concentrado já mudam de cor, não necessariamente indicando a presença de aromático, estes só serão identificados após a adição do aldeído fórmico. Sendo necessário a realização do “branco” apenas com o ácido para checar esta possibilidade. Segundo Feigl (1966), a seqüência de reações que provavelmente se passam é a seguinte (exemplificando para o benzeno): Abaixo, encontram-se a as possibilidades de cores durante o teste de Le Rosen em aromáticos: 1.2.2 Teste da 2,4-dinitrofenilhidrazina O teste da hidrazina é utilizado para identificar presença de aldeídos e cetonas na amostra. Aldeídos e cetonas reagem com a 2,4-dinitrofenilhidrazina, DNFH, em meio ácido para formar 2,4-dinitrofenil-hidrazonas, usualmente como um precipitado de coloração amarelo-avermelhada, que pode ser visualmente identificado durante o teste. A reação que rege o teste é mostrada a seguir: 2 – Material e Métodos 2.1 Solubilidade 2.1.1 Material ● Espatula ● Microtubo ● Bequer ● Padrão: Compostos e solvente ● Placa de aquecimento Composto Estrutura Solvente Estrutura Ácido Benzóico Água Ácido Acetilsalícilico Hidróxido de sódio Nitro fenol Diclorometano Hexano Etanol Acetona 2.1.2 Métodos Inicialmente, foi feito a organização de todos os materiais necessários para execução da prática pegando-os em seus respectivos lugares de armazenamento e colocando-os em cima da bancada a ser utilizada. Em seguida com o auxílio de uma espátula, pegou-se uma pequena quantidade de ácido benzóico (sólido) somente na ponta do instrumento, e colocou-se dentro do microtubo. Depois, com o auxílio de um dosador conta-gotas, preencheu-se cerca de 2 cm do microtubo com Hexano, e agitou-se com cautela e segurança o recipiente, para que o composto e o solvente fossem devidamente homogeinizados, possibilitando assim uma possível dissolução. Aguardou-se cerca de dois minutos após o fim da homogeinização e observou-se o estado da solução e os resultados foram anotados. Repetiu-se esse procedimento até que todos os compostos fossem analisados com todos os solventes propostos. Em todas as análises, para os casos em que não ocorreu a solubilização, adicionou- se um passo de solubilização à quente. Onde o microtubo com o composto e solvente foi posto dentro de um bécher de 50 ml e logo após adicionou-se água até atingir o volume total do bécher. Esse recipiente foi posto em cima de uma placa de aquecimento, e a placa foi ligada com a configuração de temperatura para 100º C. Após cerca de 5 minutos, mantendo a homogeinização a cada 1 minuto, observou-se novamente o estado da solução, e o novo resultado foi devidamente analisado. 2.2 “Spot test” 2.2.1 Material ● Vidro de relógio ● Formol ● Ácido sulfúrico Concentrado ● Tolueno ● Acetona ● Sólidos Purificados ● 2,4- dinitrofenilhidrazina 2.2.2 Métodos 2.2.2.1 Le Rosen Colocou-se 5 gotas de Tolueno em um vidro de relógio limpo e seco e pingou- se aproximadamente 5 gotas da amostra e em seguida 5 gotas de ácido sulfúrico concentrado, e observou-se a cor. Logo após, adicionou-se gotas da solução de formol até que a solução expressasse cor. O resultado foi devidamente anotado. 2.2.2.2 Teste da 2,4-dinitrofenilhidrazina Adicionou-se 5 gotas de Acetona em um vidro de relógio limpo e seco, adicionou-se gotas de fenil como solvente, e logo após colocou-se algumas gotas da solução de dinitrofenilhidrazina e observou-se a formação de precipitado amarelo- avermelhado. Os resultados foram devidamente capturados. 3 – Resultados A tabela abaixo sumariza os resultados obtidos de cada composto para todos os solventes propostos: Solvente Ácido benzoico AAS Nitro Fenol Hexano Água Insolúvel Insolúvel Solúvel Insolúvel Hidróxido de sódio Solúvel Solúvel Insolúvel Insolúvel Diclorometano Solúvel Insolúvel Insolúvel Solúvel Etanol Solúvel Solúvel Solúvel Solúvel Hexano Insolúvel Solúvel a quente Insolúvel - Acetona Solúvel Solúvel Solúvel Solúvel A tabela abaixorepresenta os dados para os ensaios de “spot test” Análise Substância Cor Le Rosen Tolueno Vermelho 2,4 diitrofenilhidrazina Acetona Amarelo 4 – Discussão Observa-se, que para alguns compostos, quando aumenta-se a temperatura da solução utilizando a placa de aquecimento , a solubilização acontece, como foi o caso do ácido acetilsalicilico (AAS) em hexano. Isso ocorre, pois para estes compostos, a reação de dissolução é Endotérmica, ou seja, o aumento da temperatura favorece os produtos da reação, assim, aumentando a solubilidade daquele composto naquele determinado solvente. Para os compostos que não solubilizam em determinado solvente, conclui-se que, para estes casos, tanto soluto como solvente possuem polaridade muito diferentes, fazendo com que, mesmo em solução e com o aumento da temperatura, não ocorra a reação de dissolução, tornando-os insolúveis. Analisou-se para os resultados obtidos nos “Spot tests” que a análise de Le Rosen e identifica de maneira satisfatória a presença de aromáticos e a de de 2,4 dinitrofenilhidrazina a presença de cetonas, de modo que os resultados foram compatíveis com o previsto na literatura. Sendo assim, é válida a sua utilização para identificação destes grupos funcionais em amostras desconhecidas. 5 – Conclusão Utilizando os métodos propostos, foi possível checar a solubilidade de todos os compostos em todos os solventes propostos e a valia dos “spot tests” escolhidos. Têm- se que os objetivos da aula prática foram alcançados com sucesso, uma vez que a solubilidade dos compostos foi devidamente encontrada para todos os solventes utilizando as técnicas laboratoriais propostas e a demonstração da eficácia dos “spot tests” em caracterização dos grupos funcionais. 6 – Referências ● SOARES, Bluma G. e outros. Química Orgânica: Teoria e Técnicas de Purificação,Identificação de Compostos Orgânicos. Rio de Janeiro. Editora Guanabara, 1.988. ● SOLOMONS, T. W. Graham e FRYHLE, Craig B. - Química Orgânica - vol. 1, trad.: Whei Oh Lin, 7ª edição – Rio de Janeiro; ed. LTC, 2000, p. 63-64. ● LENZI, E. et al.; Química Geral Experimental. Rio de Janeiro: Freitas Bastos Editora, 2004. ● RUSSELL, John B.; Química Geral vol.1, São Paulo: Pearson Education do Brasil, Makron Books,1994. ● DEGANI, A.L.G.; CASS, Q.B.; VIEIRA, P.C., Química Nova na Escola, 1998.
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