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+ H2O (l) + CO2 (g) + NaOH (aq) + NaOH (aq) Extração com solvente ativo Leonardo Henrique dos Santos, Leticia Fonseca Balcewicz, Marcos Antônio da Silva. A técnica do experimento em questão envolve a separação de um composto, presente na forma de uma solução ou suspensão em um determinado solvente, através da agitação com um segundo solvente, no qual o composto orgânico seja mais solúvel e que seja pouco miscível com o solvente que inicialmente contém a substância. RESULTADOS A prática 3 visou a análise da extração com solvente ativo, uti- lizando uma mistura sólida de ácido benzoico, 2-naftol e p-nitro- anilina. Para o ácido benzoico e a p-nitroanilina, selecionou-se solventes específicos que reagissem com cada um dos compostos para que fosse possível sua separação da fase orgânica, retirando um de cada vez da fase aquosa. A prática partiu de 1,5 g da mis- tura sólida, que, teoricamente, deveria conter 0,5 g de cada com- ponente. Através da análise dos dados coletados, levantou-se o questionamento dessa massa de partida, pois os rendimentos ti- veram valores muito discrepantes um do outro. A extração do ácido benzoico em forma de benzoato de sódio apresentou um rendimento baixo, porém regular, de 47%. Já a extração da p-ni- troanilina como p-nitroanilinio não foi eficiente, tendo rendi- mento de 2% apenas. Finalmente, a extração da fase neutra fa- vorece a hipótese de que a composição da mistura sólida não apresentava as massas corretas, pois recuperou-se quase 1 g da massa de 2-naftol. Apesar disso, o rendimento total da extração com solventes ativos foi de aproximadamente 80%, valor relati- vamente satisfatório nas condições nas quais a prática foi reali- zada. PERGUNTAS I. Escreva as fórmulas estruturais do ácido benzoico, p- nitroanilina e β-naftol. II. Escreva as reações de cada etapa do experimento. III. Calcule o rendimento para cada composto obtido. Jus- tifique os rendimentos. Fração Massa recuperada Rendimento Ácida 0,235 g 47 % Básica 0,010 g 2 % Neutra 0,958 g 191,6 % Total 1,203 g 80,2 % IV. Por que lavar com NaHCO3? Poderia utilizar NaOH? Justifique e escreva as reações que ocorreram. O bicarbonato de sódio reagirá com a fase orgânica, ácido benzoico (C6H6COOH), porque a molécula também tem um caráter polar. Ocorre a dissociação do HCO3-, uma base fraca que reage o ácido benzoico formando um sal, o ácido carbo- xílico benzoato de sódio. Uma base fraca deve ser utilizada na extração do ácido benzoico para que apenas a reação de neu- tralização ocorra. O uso de uma base forte como o hidróxido de sódio pode promover reações nucleofílicas, por exemplo, que não são desejadas nesse experimento. V. Qual a função do Na2SO4? Como os solventes orgânicos e a água são imiscíveis, existe a possibilidade da uma pequena parte de um ser solu- bilizada no outro. Por isso adicionou-se aproximadamente uma espátula de sulfato de sódio em cada fração a fim de se- car as fases orgânicas. VI. Determine as posições relativas da camada orgânica e da água em um funil de separação após a agitação de cada um dos seguintes solventes com uma fase de água. a. 1,1,1-tricloroetano Em uma mistura de 1, 1, 1 - tricoloetano é água, a fase orgânica fica em baixo é a aquosa em cima, pois a densidade da primeira (1,32 g cm-3 [1]) é maior que da segunda (1 g cm-3). b. Hexano O hexano tem densidade mais baixa (0,600 g cm-3 [2]) que da água (1 g cm-3), portanto ficaria na parte de cima do funil. p-nitroanilina Ácido benzoico β-naftol + NaHCO2 (aq) + HCl (aq) + NaCl (aq) + H2O (l) + NaCl (aq) + H2O (l) VII. O que você faria se houvesse dúvida sobre qual das ca- madas é a orgânica num procedimento de extração? Caso haja dúvida sobre qual camada é a fase orgânica é qual é a aquosa, basta adicionar uma gota da camada em questão a um tubo de ensaio contendo 1 mL de água. Se a gota dissolver, a camada é aquosa; se não dissolver, é orgânica. EXPERIMENTAL Inicialmente, preparou-se uma solução de 1,5 g da mistura de 2-naftol, p-nitroanilina e ácido benzoico em 30 mL de éter etílico. A mistura deveria conter 0,5 g de cada componente. A extração é iniciada apoiando o funil de separação em uma garra com formato de anel, que fica presa em um suporte. A torneira do funil foi fechada para que os 30 mL da mistura em éter etílico a ser extraída pudesse ser colocada e, em seguida, feita adição dos solventes ativos. Primeiramente, foi realizada a extração bá- sica, adicionando 15 mL da solução de ácido clorídrico 5% ao funil de separação, cuja abertura superior foi então fechada com um “Stopper” (uma tampa) de plástico, permitindo agitação do funil para misturar os solventes. Esse movimento foi feito suave- mente, para evitar a formação de emulsões, apoiando a palma da mão no Stopper para impedir a ocorrência de vazamentos. Outro detalhe importante é o alívio da pressão no interior do funil; a agitação promove ebulição do solvente orgânico, o éter, que é muito volátil. Portanto, foi constantemente necessário que, com o funil invertido, a torneira fosse aberta, liberando o gás. Depois de misturar bem os líquidos, o funil de separação foi posicionado no anel de apoio, sendo aberto para que a mistura tivesse suas fases, aquosa e orgânica, separadas. Após alguns segundos, as fa- ses ficaram bem definidas e foram separadas, abrindo a torneira de modo a deixar a fase aquosa, que estava na parte de baixo do funil por ser mais denso [3], ser liberada e coletada em um béquer, que foi rotulado como FB - fração básica. Repetiu-se o procedi- mento combinando as fases aquosas. A fase orgânica restante deveria conter, então, apenas a p-nitroanilina e o ácido benzoico. Para extração da fração ácida, ou seja, do ácido benzóico, fo- ram utilizados 15 mL de bicarbonato de sódio 5% para reagir com o ácido é o separando da fase orgânica. Nessa parte, foi preciso ter mais cuidado ainda com o alívio de pressão, já que a reação libera gás carbônico. O mesmo procedimento descrito para a ex- tração básica foi realizada para extrair o ácido, utilizando duas frações de 15 mL de NaHCO3. Obteve-se outra fase aquosa, dessa vez identificada como FA - fração ácida. A fase orgânica foi nova- mente reservada em um elenmeyer para finalizar as extrações. Por fim, na fase orgânica deveria estar presente apenas o 2-naf- tol. À solução no elenmeyer foi adicionada aproximadamente uma espátula de sulfato de sódio para seca-la, agitando e depois deixando em repouso. Alguns minutos depois, essa solução foi filtrada a vácuo utilizando um funil de Buchner com papel de fil- tro previamente pesado. Após a filtração, o papel de filtro con- tendo sólido foi deixado na capela para que todo o solvente eva- porasse e o papel fosse novamente pesado. A diferença de massa resultaria, então, na massa de p-nitroanilina recuperada. Para recuperação da base foi adicionado NaOH 10% à fração básica (FB) até se obter um pH básico, como houve a formação de uma quantidade muito pequena de precipitado a solução foi colocada em banho de gelo e sob agitação com bastão de vidro, durante alguns minutos, foi possível observar a formação em pe- quena quantidade do precipitado esperado. Para separação do precipitado foi feito uma filtração à vácuo em funil de Buchner, sendo o béquer lavado com água gelada e o líquido filtrado para não haver perda do sólido. O sólido juntamente com o papel filtro utilizado na filtração a vácuo foram colocados em vidro de relógio rotulado e deixados na capela para secar. Na recuperação do ácido foi adicionado HCl 10% à fração ácida(FA) até se obter um pH ácido e haver a formação de preci- pitado, para facilitar a visualização do precipitado a fração FA foi colocada em banho de gelo e agitada com bastão de vidro du- rante alguns minutos. O precipitado foi separado da solução por filtração à vácuo com funil de Buchner e o béquer contendo a fração ácida foi lavado com água gelada sendo então filtrada para não haver perto de sólido no béquer. Em um vidro relógio rotu- lado foi colocado o papel filtro contendo o sólido obtido que foi então deixado na capela para secagem. BIBLIOGRAFIAS I. Ficha de Informação de Produto Químico; 1,1,1-triclo- roetano, http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/pro- dutos/ficha_completa1.asp?consulta=TRICLOROE- TANO II. Ficha de Informação de Produto Químico; hexano, http://www.hcrp.fmrp.usp.br/sitehc/fispq/He- xano.pdf III. Ficha de Informação de Produto Químico; éter etílico http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/fi- cha_completa1.asp?con- sulta=%C9TER%20DIET%CDLICO IV. T. W. Graham Solomons, Craig B. Fryhle, S, Solomons Organic Chemistry, 10 ed V. Arthur I. Vogel, VOGEL, A.I. Química Orgânica. Aná- lise Orgânica Qualitativa. 3.ed. Rio de Janeiro: Ao Li- vro Técnico (1971), P. 47 - 49; 164 - 165
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