Separação, purificação e identificação da amostra sólida (Guardado automaticamente)

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Separação, purificação e identificação dos componentes da mistura de sólidos número 4
Introdução
A partir de uma mistura de dois sólidos triturados contidos em um recipiente de número 4, utilizaram-se alguns métodos experimentais da química orgânica com o objetivo de separar, purificar e identificar tais sólidos presentes. Baseando-se na informação previamente estabelecida de que no recipiente conteria um neutro e uma base ou um ácido, realizou-se primeiramente a técnica de extração reativa possibilitando identificar se continha um ácido ou uma base na amostra além de separar os dois sólidos contidos. 
Após a separação, realizou-se a purificação dos constituintes da mistura utilizando a técnica de cristalização com o intuito de deixar os dois compostos mais puros possíveis para sua posterior identificação. Para a identificação de tais componentes os métodos de ponto de fusão e cromatografia em camada delgada (CCD) foram aplicados, sendo o primeiro utilizado para se obter uma característica determinante de cada sólido, podendo, assim, sugerir uma possibilidade de composto orgânico contido na lista dos possíveis sólidos. 
Com a informação do ponto de fusão de cada componente e estabelecidas as possibilidades de quais compostos orgânicos estavam presentes na amostra, foi possível estabelecer um padrão para a realização da cromatografia e esta fornecer uma identificação mais precisa do composto, uma vez que a técnica compara o composto desconhecido com um padrão conhecido.
Assim, dada a amostra quatro contendo a mistura de sólidos, realizaram-se as técnicas de extração reativa, cristalização, ponto de fusão e cromatografia em camada delgada respectivamente com um único objetivo final, entretanto, cada método foi realizado com um determinado propósito, possuindo também seus respectivo grau de conclusão e especificidade. 
Materiais e métodos
2.1) Extração Reativa
Primeiramente homogeneizou-se a amostra masserando-a com um bastão de vidro. Feito isso,testou-se sua solubilidade em água adicionando o sólido com uma ponta de caneta Bic em um microtubo e 10 gotas de água destilada. Observou-se o resultado.
	Do mesmo modo, realizou-se o ensaio de solubilidade com 10 gotas de solução de NaOH 10% em um microtubo e também com solução de HCl 10% em outro microtubo. Após observar o resultado, realizou-se o contra-teste adicionando HCl concentrado no microtubo com a amostra parcialmente solúvel em NaOH 10%.
	Transferiu-se toda a amostra para um erlenmayer de 125 mL e adicionaram-se gradualmente 10 mL de dicloro metano até dissolver todo o sólido, correspondendo um total de 30 mL. No mesmo erlenmayer, foram acrescentados 30 mL de solução aquosa de NaOH 10%. Transferiu-se a solução final para um funil de separação, com o auxílio de um funil de solução. Agitou-se bem o funil de separação para que todo o ácido entrasse em contato com a base, lembrando sempre de abrir a torneira para retirar a pressão de dentro.
	Em 2 erlenmayers de 50 mL foram separadas a fase contendo o dicloro metano com o neutro e a fase aquosa com o sal do ácido. No erlenmayer contendo o dicloro metano e o neutro, adicionou-se o agente secante sulfato de magnésio anidro com a ponta de uma espátula. Filtrou-se para um vidro de relógio e aguardou-se até completa evaporação do dicloro metano. Tranferiu-se o sólido contendo somente o neutro para o recipiente de vidro e o mesmo foi devidamente rotulado.
	Em banho de gelo, na fase aquosa adicionou-se solução de HCl concentrado para alterar o pH da solução e reprotonar o sal até completa precipitação do ácido. Filtrou-se a vácuo e armazenou-se o sólido em papel de filtro devidamente identificado.
2.2) Cristalização
Primeiramente testou-se a solubilidade do sólido ácido em bicarbonato de sódio e observou-se para concluir se este era um ácido fraco ou forte.
Com o auxílio da ponta de uma tampa de caneta bic, adicionou-se o sólido ácido em um microtubo e o sólido neutro em outro microtubo. Após isso, foram adicionadas 15 gotas de água destilada a frio para testar a solubilidade dos compostos. Ambos os microtubos após devidamente agitados e observados foram armazenados dentro de um becher contendo água quente em banho-maria na placa de aquecimento. Observou-se o resultado.
Introduziu-se a amostra ácida toda em um erlenmayer de 125 mL e adicionou-se água destilada previamente aquecida até dissolver a amostra. Filtrou-se a quente a amostra dissolvida em papel de filtro pregueado, isto é, o sistema de filtração já estava aquecido, tanto o erlenmayer quanto o filtro foram anteriormente aquecidos. O erlenmayer contendo a solução filtrada foi deixado em repouso para resfriar a temperatura ambiente.
Após a formação de cristais no interior do erlenmayer, realizou-se a filtração a vácuo para retirar toda a água-mãe. Armazenou-se os cristais ácidos formados em papel de filtro devidamente rotulado.
Para a amostra sólida neutra realizou-se o mesmo procedimento do ácido, entretanto, ao dissolver o neutro em água à quente, o sólido fundiu e, portanto, foi necessário evaporar um pouco a água com o erlenmayer sobre a placa de aquecimento e adicionar etanol, que seria o solvente correto. Ao resfriar o erlenmayer, colocou-se o mesmo dentro de uma cumbuca com água e após adicionou-se gelo para acelerar a formação dos cristais, pois seu resfriamento estava sendo muito mais lento.
2.3) Ponto de fusão
	Selou-se uma das extremidades de 5 capilares. Despositou-se um pouco da amostra sólida neutra sobre um vidro de relógio e esta foi triturada com um bastão de vidro. Introduziu-se a amostra neutra devidamente seca e moída dentro de um capilar. Para a amostra permanecer na extremidade fechada do capilar, o capilar foi despejado com a extremidade aberta voltada para cima dentro de um tubo de vidro.
	Montou-se o sistema de medição do ponto de fusão como mostra o esquema a seguir:
	Com o auxílio de um elástico, anexou-se o capilar já contendo a amostra a um termômetro. Introduziu-se o termômetro com o capilar no tubo Thiele. Iniciou-se o aquecimento e obsevou-se a amostra começar a fundir até completa fusão, anotando as temperaturas inicial e final de fusão.
	Tal procedimento descrito foi realizado duas vezes tanto para a amostra sólida neutra, quanto ácida.
 
2.4) Cromatografia
	Limparam-se 6 lâminas de vidro. Preparou-se a placa de sílica pegando duas lâminas, mergulhando-as na suspensão de sílica previamente agitada e deixando-as secar. Preparou-se as soluções das amostras ácida e neutra adicionando os sólidos em microtubos diferentes com uma ponta de tampa de caneta bic e solução de dicloro metano até dissolver completamente.
	Com o auxílio de um capilar, aplicou-se uma gota da amostra ácida do lado esquerdo da placa e uma gota da amostra neutra do lado direito, como mostra o desenho abaixo.
	Para preparar a cuba cromatográfica, pegou-se um becher de 100 mL, adicionou-se a fase móvel até cobrir todo o fundo do becher e tampou-o com um vidro de relógio. Antes de tudo, escolheu-se a fase móvel ideal, ou seja, aquela que não permite que a amostra fique na origem e nem corra demais chegando ao front. Para isso, testou-se o ácido e o neutro juntos em uma cuba com as fases móveis na seguinte ordem: hexano, clorofórmio e etanol.
	Aguardou-se a corrida, retirou-se a placa, esperou secar e esta foi revelada colocando dentro de uma câmara de radiação U.V. Após a escolha da fase móvel ideal para o ácido e para o neutro, realizou-se a corrida do ácido com o padrão previamente escolhido a partir da suposição de qual ácido correspondia a amostra com a análise dos dados obtidos anteriormente nas outras experiências e da lista de sólidos possíveis. O mesmo foi feito com o neutro e um padrão do suposto neutro contido na amostra. Abaixo o desenho de como o ácido e o neutro foram aplicados nas placas com seus respectivos padrões.
Ácido 					Neutro
	
Resultados e discussão
3.1) Extração Reativa
Nesta técnica foi possível obter os seguintes resultados a partir de um teste comparativo:
	Amostra
	Águadestilada
	Solução aquosa de HCl 10%
	Solução aquosa de NaOH 10%
	Contra-teste com HCl concentrado
	4
	Insolúvel
	Insolúvel
	Parcialmente solúvel
	Precipitou
	Este primeiro experimeto tinha como objetivo descobrir se a amostra era composta por um ácido ou uma base, uma vez que já existia o conhecimento prévio de que um dos sólidos dentre os dois era um neutro. Além disso, realizou-se a separação dos dois sólidos presentes através da extração reativa (líquido-líquido).
	Ao realizar o ensaio de solubilidade da mistura, as possibilidades para cada solvente eram: solúvel ou insolúvel em água e insolúvel ou parciamente solúvel em NaOH 10% ou em HCl 10%, parcialmente solúvel devido a presença do sólido neutro que não pode ser solúvel nem em ácido nem base, portanto, apenas o sólido ácido ou básico iria solubilizar totalmente. 
	Neste teste de solubilidade ocorre uma solubilidade reativa onde ácido e base reagem formando um sal. Ao observar o resultado do teste com HCl percebe-se que nada ocorreu quando a mistura entrou em contato com a solução, isto é, não houve nenhuma reação. Todavia, ao testar em solução de NaOH observou-se alguma solubilidade, o que sugere que um dos componentes da mistura era um ácido que reagiu com a base formando um sal e tornando-se solúvel.
	Ao realizar o contra-teste, adicionou-se HCl concentrado na solução contendo o sal formado pela reação ácido-base, assim, alterou-se o pH para protonar novamente o composto, ou seja, o sal do ácido voltou a ser um ácido, sendo este precipitado, pois não é solúvel, retornando ao seu estágio anterior sólido e constatando que de fato era um ácido um dos componentes presentes na mistura.
	Após constatação de que na amostra havia um sólido ácido e um sólido neutro, utiliza-se o dicloro metano para dissolver toda a amostra, pois este é um bom solvente de composto orgânico e imiscível na água.
	Adiciona-se o sulfato de magnesio anidro na fase aquosa porque este é um agente secante e possui a capacidade de absorver a água presente no meio e, com isso, ele retira toda a água restante da fase aquosa no erlenmayer contendo dicloro metano mais o neutro. E, como o dicloro metano é muito volátil, basta esperar alguns minutos para que todo o dicloro metano evapore e só reste o neutro.
	Do mesmo modo que foi realizado o contra-teste, adiciona-se HCl concentrado na fase aquosa onde encontra-se o sal do ácido para que este seja reprotonado com a mudança de pH. Para isso, adiciona-se solução de HCl concentrado até completa precipitação em banho de gelo, pois tal reação é exotérmica e ao aumentar a temperatura, aumenta-se também a solubilidade, o que dificulta a precipitação do composto.
	
3.2) Cristalização
	Amostra 4
	Água à temperatura ambiente
	Água à quente
	Etanol
	Ácido
	Insolúvel
	Solúvel
	-
	Neutro
	Insolúvel
	Insolúvel (fundiu)
	Solúvel
Ao realizar o teste de solubilidade em NaHCO3 no sólido ácido, observou-se que o sólido havia se solubilizado, concluindo que este era um ácido forte, isto é, um ácido carboxílico, tendo em vista que devido o NaHCO3 ser uma base fraca, esta só irá conseguir desprotonar o ácido forte.
Para o procedimento da cristalização, antes de tudo faz-se necessário realizar a escolha do solvente ideal, ou seja, aquele que dissolve a amostra completamente em seu ponto de ebulição, porém, a frio (temperatura ambiente) a amostra deve ser insolúvel, cristalizada. Então, utilizando o solvente ideal para cada sólido, criam-se as condições termodinâmicas que levam as moléculas a aproximarem-se e a agruparem-se em estruturas altamente organizadas, os cristais. 
Com isso, foi possível alcançar a purificação dos sólidos ao obter como resultado o cristal característico de sua substância, o sólido ácido apresentava cristais brancos em formato de agulha, enquanto o neutro possuia cristais também brancos, porém com o aspecto de cubo, como mostram as imagens abaixo.
Ao observar que o neutro se fundiu ao entrar em contato com a água aquecida, isto é em torno de sua temperatura de ebulição equivalente a 100°C, pode-se concluir que o ponto de fusão do sólido é menor ou muito próximo a essa temperatura impossibilitando a sua solubilidade e necessitando de um outro solvente com ponto de ebulição menor, utilizando-se neste caso o etanol (Pe = 78°C). Diferentemente do que ocorreu com o ácido, pois este proporcionou a água como solvente, concluindo que este sólido apresenta Pf maior que 100°C. 
Figura 1: Cristais de ácido carboxílico
Figura 2: Cristais do sólido neutro
3.3) Ponto de fusão
	Com esta técnica foi possível determinar o ponto de fusão dos dois sólidos da amostra, verificar sua pureza e identificar de uma maneira menos conclusiva de qual composto orgânico poderia corresponder ao sólido ácido e ao sólido neutro.
	Neutro
	Temperatura inicial de fusão (°C)
	Temperatura final de fusão (°C)
	1ª medição
	118
	119
	2ª medição
	117
	118
	Ácido 
	Temperatura inicial de fusão (°C)
	Temperatura final de fusão (°C)
	1ª medição
	162
	164
	2ª medição
	160
	163
	
Para determinar o ponto de fusão, observou-se a temperatura inicial da fusão do sólido e a temperatura final, a qual todo o sólido terminou de fundir. Com a variação destas temperaturas é possível averiguar se os sólidos de fato estavam puros e se a purificação através da cristalização foi efetiva. Caso a temperatura final tenha uma oscilação maior que 2°C, possivelmente o sólido encontrava-se impuro. Tendo isso em vista, torna-se relevante considerar que ambas as amostras encontravam-se puras, já que apenas em uma medida encontrou-se uma diferença de 3 graus e tal fato se confirma na técnica de cromatografia realizada posteriormente. 
 Além disso, se ao comparar o ponto de fusão encontrado com o Pf da literatura e o primeiro ser menor, significa que a amostra não está pura, uma vez que as impurezas diminuem o ponto de fusão, tornando mais fácil de desorganizar os cristais ao agitar as moléculas submentendo-as a alta temperatura, isso porque já existe algo interferindo a sua organização. E mais uma vez, o fato das amostras estarem puras se confirma após a conclusão de todo o experimento realizado.
Realizaram-se duas medidas consecutivas para se obter uma certeza maior da faixa do ponto de fusão da substância, além disso é importante considerar ao analisar as temperaturas encontradas que o termômetro utilizado não estava calibrado e, portanto, faz-se necessário não descartar uma faixa de erro de alguns graus Celsius a mais ou a menos no ponto de fusão encontrado. 
3.4) Cromatografia
Ao realizar as corridas através da CCD observaram-se os seguintes resultados representados através dos desenhos abaixo:
Teste da fase móvel ideal:
Hexano
Antes Depois (tanto o ácido quanto o neutro não correram, ambos se mantiveram na origem, ou seja, não houve interação com a fase móvel)
Clorofórmio
Antes Depois (houve uma interação mínima com a fase móvel)
Etanol
Antes Depois (correu, siginificando que as amostras interagiram com a fase móvel mais polar dentre as estabelecidas e constatando que essa é a ideal para utilizar na cromatografia com o ácido e o neutro a serem analisados. Tanto o hexano quanto o clorofórmio são solventes apolares e como houve pouquíssima ou nenhuma interação das amostras com eles é plausível a conclusão de que ambas possuem estruturas moleculares que lhes conferem polaridade positiva, o que é confirmado ao interagir com o solvente polar etanol.)
	Para a escolha do padrão do ácido e do neutro, utilizaram-se as temperaturas de fusão medidas na técnica anterior para comparar com as temperaturas da lista de sólidos possíveis e ao encontrar o composto com a temperatura mais próxima este foi estabelecido como o melhor padrão a ser utilizado na cromatografia. Assim, para o ácido estabeleceu-se o ácido salicílico como padrão e para o neutro a acetanilida, observando os resultados abaixo.
Ácido 					Neutro
	A CCD é um método comparativo, o qual compara-se a amostraa ser analisada com um padrão previamente conhecido, portanto, ao observar o comportamento de ambos na corrida e compara-los, notou-se que os dois comportaram-se de maneiras iguais comparando com seus respectivos padrões, tornando-se possível a conclusão mais efetiva de que de fato tanto a amostra quanto o padrão correspondem a mesma substância. Assim, o sólido ácido correspondia ao ácido salicílico e o sólido neutro correspondia a acetanilida. Foi possível observar também com a cromatografia que por conter uma mancha única na mesma altura, tamanho e formato iguais ao padrão, é possível concluir que a amostra de fato estava pura e a separação do neutro com o ácido foi realmente eficiente.
Conclusão
Ao observar na lista de sólidos possíveis que o ácido salicílico é um cristal agulha branco, como foi observado nos resultados, e possui ponto de fusão equivalente a 159°C, entende-se que o sólido ácido cristalizado no experimento estava puro, visto que a temperatura encontrada no ponto de fusão foi superior. Assim como o sólido neutro era um cristal branco com ponto de fusão encontrado superior a 114°C, correspondente as características da acetanilida encontrada na lista.
Tendo em vista todos os resultados obtidos e apresentados, pode-se concluir ao analisar a lista de sólidos possíveis que dentro do recipiente de mistura de sólidos número 4 havia, portanto, os compostos ácido salicílico e acetanilida, os quais foram devidamente separados, purificados e identificados por meio de tais técnicas apresentadas. Sabe-se que foi de extrema importância a realização adequada de cada método, visto que cada um fornecia uma informação importante para o objetivo final, além de desencadear o método posterior. 
Bibliografia