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Disciplina: EXPERIMENTAÇÃO PARA O ENSINO DE QUÍMICA ORGÂNICA Prática: Nº 3 Alunas: Graciely Silva Nascimento Juciele Maiara Bender Chaves Luciana Francioli De Oliveira Nilva Gonçalves Moreira Curso: Licenciatura em Química Turma: 2017/1 - 3º semestre Professor: Luís Roberto de Assis Júnior Data: 12/03/2018 Relatório: Determinação de grupos funcionais. Ji-Paraná-RO 2018 1 1. INTRODUÇÃO Toda e qualquer substância analisada vai apresentar algumas propriedades que definem suas diversas características físico-químicas específicas, como por exemplo, a cor, o sabor, o cheiro, o estado físico, o grau de solubilidade, entre outros. E como cada uma dessas especificidades ocorre em nível molecular, e em nível atômico? É aí que entra o papel de composição de cada molécula. A presença de alguns átomos, o tamanho da molécula, as proporções dos átomos vão influenciar no cheiro, na cor ou sabor e em todas as demais propriedades. Nesse momento começa, a influência dos grupos funcionais, pois eles são grupos de átomos que têm poder para alterar as propriedades das substâncias. Eles também vão permitir as interações e diferentes reações entre moléculas. (PAZINATO, 2011). Cada função orgânica apresenta um átomo ou grupo de átomos que caracteriza a função a que o composto pertence. Esses átomos ou grupos de átomos são chamados grupos funcionais. A função orgânica do hidrocarboneto é caracterizada por compostos que possuem em sua estrutura somente átomos de carbono (C) e hidrogênio (H), e podem ser divididos em diversos grupos, baseados no tipo de ligação existente entre os átomos de carbono. Os hidrocarbonetos possuem uma dupla ligação entre os átomos de carbono são chamados alcenos. (SOLOMONS, 1996). Apesar de grandes moléculas biológicas geralmente possuírem um esqueleto feito de átomos de carbono ligados aos hidrogênios, alguns outros átomos também estão normalmente presentes, como o oxigênio, o nitrogênio ou até mesmo o enxofre. Os hidrocarbonetos têm um alcance limitado de comportamento químico, assim se uma molécula biológica necessita, por exemplo, ser solúvel em água ou se submeter a uma reação ácido-base, serão necessários alguns outros átomos além do carbono e hidrogênio. (HARDINGER, 2015). 2 2. OBJETIVOS 2.1. Identificar grupos funcionais orgânicos de amostras desconhecidas; 2.2. Classificar os compostos orgânicos; 3. MATERIAIS E REAGENTES 3.1. Materiais: 3.2. Reagentes: 3.1.1 Espátula; 3.2.1 Água destilada; 3.1.2 Estante para tubos de ensaio; 3.2.2 Ácido sulfúrico concentrado; 3.1.3 Pipetas volumétricas; 3.2.3 Solução de ácido clorídrico 5%; 3.1.4 Papel de tornassol; 3.2.4 Solução de NaOH 5%; 3.1.5 Tubos de ensaios. 3.2.5 Ácido fosfórico 85%; 3.2.6 Éter etílico; 3.2.7 Solução de NaHCO3 5%. Figura 01: Tabela sobre as características de cada reagente utilizado na prática Densidade (g/cm³ ) Ponto de Fusão (°C) Ponto de Ebulição (°C) Massa Molar (g.mol ) Água destilada 1,0 g/cm³ 0 °C 100 °C 18,01 g.mol Ácido sulfúrico concentrado 1,83 g/cm³ 10,38 °C 337 °C 98.078 g.mol Solução de ácido clorídrico 5% 1.18 g/cm³ -114,8 °C -85,03°C 36.46 g.mol Solução de Hidróxido de sódio 5% 2,3 g/cm³ 318 °C 1390 °C 40,01 g.mol Ácido fosfórico 96% 1,68 g/cm³ 42,35 °C 158 °C 98 g.mol Éter etílico 0,71 g/cm³ -116 °C 35 °C 74,12 g.mol Solução de Bicarbonato de sódio 5% 2.1 g/cm³ 300 °C 50 °C 84 g.mol Fonte: Wikipedia 3 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Para o desenvolvimento desta experiência foram usados os nove amostras desconhecidas por nós, e reagentes: Água, Éter dietílico, NaOH 5%, HCl 5%, NaHCO₃ 5%, Papel tornassol azul, H₂SO₄ 96%, H₃PO₄ 85%. Iniciou-se a experiência com a apresentação dos diferentes compostos com o intuito de verificar a classificação dos mesmos em grupos distintos, através de testes de solubilidade. 1. Foi colocado, aproximadamente, 0,10g (ponta de espátula) da amostra sólida ou o equivalente a 0,20mL (3 gotas) da amostra líquida em um tubo de ensaio. 2. Em seguida, adicionou-se 3,0mL do solvente em que foi testado a solubilidade do material de interesse. Agitou-se vigorosamente o tubo de ensaio por aproximadamente 3 minutos e foi observado se ocorreu ou não a solubilização da amostra. 3. Para cada teste realizado uma nova porção de material de interesse foi utilizado, como indicado no item 1, sendo transferida para um outro tubo de ensaio. Sequência de teste: ❖ Primeiro teste: Sempre feito com água destilada. Ser for solúvel em água, a amostra é submetida ao segundo teste. Se for insolúvel, a amostra é submetida ao terceiro teste. ❖ Segundo teste: A amostra é submetida à solubilidade com éter etílico, sempre obedecendo as quantidades dos procedimentos 1 e 2 descritos acima. Se for insolúvel ou solúvel em éter etílico, sua classificação se enquadra a amostra. É utilizado as fitas indicadoras de pH para determinação da acidez do sistema. ❖ Terceiro teste: É testado a solubilidade da amostra em solução aquosa de NaOH 5%. Se a amostra for solúvel, é submetida ao quarto teste, se for insolúvel é submetida ao quinto teste. ❖ Quarto teste: A amostra de interesse é submetida a solubilização com solução de NaHCO3 5% se for solúvel ou insolúvel, é verificado em qual classificação se enquadra a mostra pela análise da figura 1. 4 ❖ Quinto teste: É realizado o teste de solubilidade da amostra de interesse com solução de HCl 5%, se a amostra for solúvel ou insolúvel, é pesquisado em qual classificação se enquadra a amostra pela figura 1. Se for insolúvel e não pertencer ao grupo MN, a amostra é submetida ao sexto teste. ❖ Sexto teste: A amostra é submetida a solubilidade com H 2SO4 (96%). Se for insolúvel, é verificado na figura 1 a qual grupo a amostra pertence. Se for solúvel, a amostra é submetida a solubilidade com H3PO4 (85%), se for solúvel ou insolúvel, é verificado a qual classificação ela pertence pela análise da figura. Fonte: Luís Roberto 5 Primeiro teste: Pegou-se 3 gotas de substância (amostra 1) não identificada, e adicionou-se 2mL de água destilada, logo após a observação fez o mesmo procedimento com a amostra 1 agora usando 3mL de éter etílico. Após agitação e observação, foi necessário a, utilização do papel tornassol para verificação de reação com a mudança de cor, conforme é mostrado na tabela 01 dos resultados e discussões. Segundo teste: Pegou-se 3 gotas de substância (amostra 2) não identificada, e adicionou-se 2 mL de água destilada, logo após a observação fez o mesmo procedimento com a amostra 2 agora usando 3mL de NaOH, após agitação e observação, fez-se um novo teste com a amostra2 e 3mL de HCl seguindo o mesmo procedimento de agitação e observação. Após observação, foi necessário fazer um novo teste com a amostra agora utilizando H2SO 4. O resultado encontra-se na tabela 02 dos resultados e discussões. Terceiro teste: Pegou-se 0,10g (ponta de espátula) da substância (amostra 3) não identificada, e adicionou-se 2mL de água destilada, logo após a observação fez o mesmo procedimento com a amostra 3 agora usando 3mL de NaOH. Novamente agitado e observado, em seguida um novo teste foi realizado com a amostra 3 e NaHCO 3. O resultado encontra-se na tabela 03 dos resultados e discussões. Quarto teste: Pegou-se 0,10g (ponta de espátula) da substância (amostra 4) não identificada, e adicionou-se 2mL de água destilada, logo após a observação fez o mesmo procedimento com a amostra 4 agora usando 3mL de NaOH, após agitação e observação, fez-se um novo teste com a amostra 2 e 3mL de HCl seguindo o mesmo procedimento de agitação e observação. Após observação, foi necessário fazer um novo teste com a amostra agora utilizando H2SO4. O resultado encontra-se na tabela 04 dos resultados e discussões. Quinto teste: Pegou-se 0,10g (ponta de espátula) da substância (amostra 5) não identificada, e adicionou-se 2mL de água destilada, logo após a observação fez o mesmo procedimento com a amostra 5 agora usando 3mL de NaOH. Novamente agitado e observado, em seguida um novo teste foi realizado com a amostra 3 e NaHCO 3. O resultado encontra-se na tabela 05 dos resultados e discussões. 6 Sexto teste: Pegou-se 0,10g (ponta de espátula) da substância (amostra 6) não identificada, e adicionou-se 2mL de água destilada, logo após a observação fez o mesmo procedimento com a amostra 5 agora usando 3mL de éter dietílico. Novamente agitado e observado.. O resultado encontra-se na tabela 06 dos resultados e discussões. Sétimo teste: Pegou-se 3 gotas de substância (amostra 7) não identificada, e adicionou-se 2mL de água destilada, logo após a observação fez o mesmo procedimento com a amostra 7 agora usando 3mL de éter etílico. Após agitação e observação, foi necessário utilizamos o papel tornassol para verificação de reação com a mudança de cor, conforme é mostrado na tabela 07 dos resultados e discussões. Oitavo teste: Pegou-se 3 gotas de substância (amostra 8) não identificada e adicionou-se 2mL de água destilada, logo após a observação fez o mesmo procedimento com a amostra 8 agora usando 3mL de NaOH, após agitação e observação, fez-se um novo teste com a amostra 8 e 3mL de HCl seguindo o mesmo procedimento de agitação e observação. Após observação, foi necessário fazer um novo teste com a amostra agora utilizando H2SO 4. O resultado encontra-se na tabela 04 dos resultados e discussões. Nono teste: Pegou-se 3 gotas de substância (amostra 9) não identificada, e adicionou-se 2mL de água destilada, logo após a observação fez o mesmo procedimento com a amostra de interesse agora usando 3mL de éter etílico. Após agitação e observação, foi necessário a , utilização do papel tornassol para verificação de reação com a mudança de cor, conforme é mostrado na tabela 09 dos resultados e discussões. 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO Tabela 01- Primeira amostra não identificada Àgua destilada Èter etílico Papel tornassol Resultado Amostra 1 Solúvel Solúvel Azul Sb Fonte: Própria Sb: Aminas multifuncionais com seis átomos de carbono ou menos. 7 Tabela 02- Segunda amostra não identificada Água destilada NaOH 5% HCl 5% H 2SO 4 96% Resultado Amostra 2 Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel I Fonte: Própria I: Hidrocarbonetos saturados, haletos de alquila, haletos de arila, éteres diarílicos e compostos aromáticos não ativos. Tabela 03- Terceira amostra não identificada Água destilada NaOH 5 % NaHCO3 Resultado Amostra 3 Insolúvel Solúvel Insolúvel A2 Fonte: Própria A2: Ácidos orgânicos fracos, fenóis, enóis, oximas, imidas, sulfonamidas, tiofenóis, todos com mais de cinco átomos de carbono. Incluem-se também B-dicetonas, os compostos nitro com hidrogênio em a e as sulfonamidas. Tabela 04- Quarta amostra não identificada Água destilada NaOH 5% HCl H 2SO4 Resultado Amostra 4 Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel I Fonte: Própria I: Hidrocarbonetos saturados, haletos de alquila, haletos de arila, éteres diarílicos e compostos aromáticos não ativos. Tabela 05- Quinta amostra não identificada Àgua destilada NaOH 5% NaHCO3 Resultado Amostra 5 Insolúvel Solúvel Solúvel A 1 Fonte: Própria 8 A1: Ácidos orgânicos fortes: ácidos carboxílicos com mais de seis átomos de carbono, fenóis com grupos eletrofílicos em posição orto e para, B-dicetonas. Tabela 06- Sexta amostra não identificada Água destilada Éter dietílico 5% Resultado Amostra 6 Solúvel Insolúvel S2 Fonte: Própria S2: Sais de ácidos orgânicos. cloridratos de aminas, aminoácidos e compostos polifuncionais. Tabela 07- Sétima amostra não identificada Àgua destilada Èter etílico Papel tornassol Resultado Amostra 7 Solúvel Solúvel Azul Sb Fonte: Própria Sb: Aminas multifuncionais com seis átomos de carbono ou menos. Tabela 08- Oitava amostra não identificada Água destilada NaOH 5% HCl 5% H2SO4 96% Resultado Amostra 8 Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel I Fonte: Própria I: Hidrocarbonetos saturados, haletos de alquila, haletos de arila, éteres diarílicos e compostos aromáticos não ativos. Tabela 09- Nona amostra não identificada Àgua destilada Èter etílico Papel tornassol Resultado Amostra 9 Solúvel Solúvel Azul Sb Fonte: Própria Observação: Solubilizou em menos de um minuto Sb: Aminas multifuncionais com seis átomos de carbono ou menos. 9 6. CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS ANALÍTICOS 6.1 Métodos tradicionais: O método tradicional não envolvem nenhum equipamento sofisticado, utilizando apenas vidrarias e reagentes. As análises quantitativas que utilizam os métodos convencionais geralmente são baseadas na gravimetria, através de uma balança de precisão e da volumetria, através de vidrarias ou recipientes cuidadosamente calibrados. 6.2 Métodos instrumentais: Nos métodos instrumentais são utilizados equipamentos eletrônicos mais sofisticados. Apesar de mais utilizado em relação aos tradicionais, podem ter seu uso limitado em função dos seguintes motivos, alto custo dos equipamentos eletrônicos, falta de equipamentos disponível para determinada análise, e a existência de requerimento de um método convencional sob o aspecto legal, por se tratar de um método oficial. Em casos raros, os métodos convencionais podem apresentar resultados melhores que os instrumentais. (DENADAI, 2011). 10 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS O presente experimento proporcionou um melhor entendimento no que diz respeitoa identificar grupos funcionais orgânicos de amostras desconhecidas, sendo assim os objetivos da prática foram plenamente alcançados. Os grupos funcionais têm grupos de átomos dentro de uma molécula que mostra um conjunto característico de propriedades físicas e químicas de cada composto, elas são capazes de controlar o comportamento químico e biológico da molécula como um todo. Pôde-se perceber que realizando os testes de solubilidade, como promovidos na prática, identificar os grupos funcionais inicialmente desconhecidos. 11 8. REFERÊNCIAS WIKIPÉDIA. Desenvolvido pelo wikipedia. Apresenta conteúdo enciclopédico livre. Disponivel em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulf%C3%BArico>. Acesso: 17 de Março de 2018. WIKIPÉDIA. Desenvolvido pelo wikipedia. Apresenta conteúdo enciclopédico livre. Disponivel em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_fosf%C3%B3rico>. Acesso: 17 de Março de 2018. WIKIPÉDIA. Desenvolvido pelo wikipedia. Apresenta conteúdo enciclopédico livre. Disponivel em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clor%C3%ADdrico>. Acesso: 17 de Março de 2018. PAZINATO, M. et al. Uma abordagem diferenciada para o ensino de Funções Orgânicas. In: QUÍMICA NOVA NA ESCOLA, 21., 2011, São paulo. Vol.34, N° 1, p. 21-25. SOLOMONS, T.W.G. Química orgânica. Trad. H. Macedo. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. HARDINGER, S. Functional group. In: Ilustrated Glossary of Organic Chemistry. 2015 Disponível em: <http://www.chem.ucla.edu/harding/IGOC/F/functional_group.html.> Acesso: 17 de Março de 2018. DENADAI, Juarez. Colégio meta: análise química e análise instrumental. 2011. Diponivel em:<http://www.academia.edu/6104558/AN%C3%81LISE_QU%C3%8DMICA_An%C3%A 1lise_Instrumental>. Acesso em: 19 de Março de 2018.