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Disciplina: EXPERIMENTAÇÃO PARA O ENSINO DE QUÍMICA ORGÂNICA Relatório: Recristalização Prática: Nº 4 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: 19/03/2018 Ji-Paraná-RO 2018 1 1. INTRODUÇÃO A recristalização é uma técnica de purificação de compostos orgânicos sólidos à temperatura ambiente. O método consiste em promover a dissolução do sólido orgânico em um solvente a uma temperatura elevada e em seguida diminuir lentamente a temperatura. Como a solubilidade diminui com a temperatura, ocorre à formação de cristais. (MARAMBIO, 2007). Grande parte das substâncias sólidas é solúvel em ao menos um líquido. E muitas delas também se dissolvem em um número grande de solventes disponíveis. Alguns com mais facilidade e outros não. O coeficiente de solubilidade é a maneira que se encontrou para mensurar a solubilidade dos compostos e poder comparar com outros compostos, e em outras temperaturas. Graças a diferença de solubilidade é que existem várias técnicas de separação Dito isto, a recristalização consiste em dissolver a substância a ser purificada em um solvente em ebulição. Mais para isso, deve se atentar para um fato indispensável a esta técnica: o soluto precisa ser mais solúvel no solvente quente do que frio. Para isso, deve se consultar as tabelas de solubilidade dos compostos envolvidos. (VOGEL, 1981). 2 2. OBJETIVOS 2.1 Compreender os princípios básicos da técnica de recristalização; 2.2 Purificar o ácido benzóico por recristalização; 2.3 Verificar a dissolução de um sólido a temperaturas elevadas em solvente apropriado e recristalização por abaixamento da temperatura. 3. MATERIAIS E REAGENTES 3.1. Materiais: 3.1.10. Proveta; 3.2. Reagentes: 3.1.1. Erlenmeyer; 3.1.11. Dessecador; 3.2.1 Água destilada; 3.1.2. Chapa de aquecimento com agitação; 3.1.12 Vasilha rasa; 3.2.2 Ácido benzoico; 3.1.3. Kitassato; 3.1.13. Tubos de ensaio; 3.2.3 Ácido acético; 3.1.4. Funil de Buchner; 3.1.14. Barra magnética; 3.2.4 Acetato de etila; 3.1.5. Funil (de tamanho médio); 3.1.15. Banho maria; 3.2.5 Álcool etílico; 3.1.6. Termômetro; 3.1.16. Pregador de tubos de ensaio; 3.2.6 Cubos de gelo; 3.1.7. Papel de filtro; 3.1.17. Pipetas; 3.1.8. Bomba de vácuo; 3.1.18. Vidro de relógio; 3.1.9. Espátula; 3.1.19. Balança analítica; 3 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Parte 1- Escolha do Solvente apropriado para a recristalização. Enumerou-se 4 tubos de ensaio de 1 a 4, em seguida adicionou-se aos 4 tubos de ensaio cerca de 0,1004 gramas de ácido benzóico, utilizou-se um vidro de relógio para realizar a pesagem do material e uma espátula para auxiliar na transferência da massa para os tubos de ensaio. Em seguida adicionou-se 2,0mL dos solventes: ácido acético no tubo 1, acetato de etila no tubo 2, álcool etílico no tubo 3 e água destilada no tubo 4. Como não houve a solubilização do tubo 4, aqueceu-se em banho maria o tubo de ensaio contendo o água destilada e a amostra de ácido benzóico. Deixou-se a solução esfriar lentamente, a temperatura ambiente. Analisou-se que após todo o processo a amostra demonstrou-se ter formação de cristais, então esse será o solvente adequado para proceder a recristalização do material de interesse. 4 Fluxograma: Escolha do solvente apropriado para a recristalização. Fonte: Própria 5 Parte 2 - Recristalização Pesou-se aproximadamente 2,0gr de ácido benzóico, utilizou-se o vidro de relógio para realizar a pesagem do material e uma espátula para auxiliar na transferência da massa da amostra para um Erlenmeyer de 300mL. Em seguida adicionou-se, aproximadamente 100mL do solvente, previamente estabelecido para se efetuar a cristalização, juntou-se ao sistema uma barra magnética, levou-se o sistema ao aquecimento com agitação em velocidade média, até chegar próximo ao ponto de ebulição da água destilada, sendo assim monitorou-se a temperatura com termômetro. Consultou-se os pontos de ebulição dos solventes utilizados para a recristalização, monitorou-se a temperatura até a solubilização total do material. Durante o aquecimento do sistema preparou-se o papel de filtro juntamente com o funil de buchner posteriormente, submeteu-se o sistema, ainda quente, à filtração por gravidade, coletando o filtrado em um Erlenmeyer de 300mL. Em seguida cobriu-se o Erlenmeyer, contendo o filtrado com um vidro de relógio limpo, e deixou-se o sistema em repouso à temperatura ambiente até esfriar. Após a resfriamento a temperatura ambiente colocou-se o Erlenmeyer contendo o sistema em uma vasilha contendo, água e alguns cubos de gelo, por cerca de 5 minutos. Logo após, procedeu-se a filtração, do sistema, a pressão reduzida utilizando a bomba de vácuo e um papel de filtro previamente pesado. Após filtração colocou-se o papel de filtro com o material cristalizado no dessecador. E no dia seguinte realizou-se a pesagem do material , juntamente com o cálculo de rendimento. 6 Fluxograma: Procedimento de recristalização. Fonte: Própria 7 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES Parte 1- Escolha do Solvente apropriado para a recristalização. Na seleção de um solvente adequado para o processo de recristalização, sob o princípio da verificação da polaridade “semelhante dissolve semelhante”. Um solvente polar irá dissolver substâncias polares ou iônicas, e um solvente apolar somente substâncias apolares. Assim, no caso da água, a sua alta constante dielétrica ( capacidade de atenuar campos elétricos e, portanto, interação entre cargas) e a sua grande capacidade de formar ligações de hidrogênio tornam-na um bom solvente para sais, mas também tornam-se um solvente ruim para compostos apolares. Em água pura, as moléculas orientam de modo tal que centros de cargas negativas e positivas fiquem próximos entre si. SILVA, R. R. DA, 1990, p. 98 Tabela 01: Pesagem do ácido benzóico Tudo 1 (g) Tudo 2 (g) Tudo 3 (g) Tubo 4 (g) Ácido benzóico 0,1000 0,0999 0,1004 0,1005 Fonte: Própria Observou-se que os tubos 1, 2 e 3 se solubilizam. com a solubilização do material o solvente não é apropriado para a recristalização, sendo assim o tudo 4 foi o único que não se solubilizou a temperatura ambiente. Fez-se então o teste de solubilização a quente com a àgua destilada e o Ácido benzóico contidos no tubo 4. Após um certo tempo de espera verificou-se que ocorreu a solubilização a quente. Tabela 02: Teste de solubilidade Solventes Solubilidade a frio Solubilidade a quente Classificação do solvente Ácido acético Solúvel Não testado Inadequado Acetato de etilaSolúvel Não testado Inadequado Álcool etílico Solúvel Não testado Inadequado Água destilada Pouco solúvel Solúvel Adequado Fonte: Própria 8 Após a observação dos testes, pode-se definir que entre os solventes testados, a água destilada é o melhor solvente de recristalização para o ácido benzóico, pois foi o único a dissolver bem pouco a frio e por completo a quente, considerando também que seu ponto de ebulição é menor do que a fusão do ácido benzóico . Tabela 03: Tabela sobre as características de cada reagente utilizado na prática Reagentes Densidade (g/cm³ ) Ponto de Fusão (°C) Ponto de Ebulição (°C) Massa Molar (g.mol ) Água destilada 1,0 g/cm³ 0 °C 95,5°C 18,01 g.mol Ácido benzóico 1,27 g/cm³ 122,1 °C 250 °C 122.12 g.mol Ácido acético 1.049 g/cm³ 16.5 °C 118.1 °C 60.04 g.mol Acetato de etila 0,897g/cm³ líquido -83,6 °C 77,1 °C 88,105 g.mol Álcool etílico 0,789 g/cm³ -114,3 °C 78,4 °C 46,06 g.mol Fonte: Wikipedia Parte 2 - Recristalização Com a pesagem para efeito de comparação e determinação do rendimento, teve-se as seguintes medidas: Tabela 04: Pesagem do Ácido benzóico, papel de filtro, vidro relógio Pretensão (g) Peso alcançado (g) Ácido benzóico 2,0 2,0001 Papel filtro - 0,3582 Vidro relógio - 35,7950 Fonte: Própria Como foi testado antes, a dissolução do ácido benzóico a frio foi muito pouco, mas total á quente. Essa dissolução e recristalização representa na prática a separação de impurezas do sólido, assim, seguiu-se com o aquecimento para completa dissolução, com o 9 monitoramento da temperatura com um termômetro , para que o mesmo não ultrapassasse o ponto de ebulição do solvente. Tabela 05: Temperatura Temperatura (ºC) 45 60 69 76 82 97 Resultado Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Insolúvel Solúvel Fonte: Própria Com o sistema de filtração simples, que é por gravidade, após a dissolução a quente do ácido benzóico, filtrou-se o sistema ainda quente a fim de ser separado as impurezas da mistura homogénea do ácido com a água. Após a filtração simples e o repouso da mistura, foi feito a filtração do sistema, à pressão reduzida usando um papel filtro previamente pesado. Após a secagem fez-se a pesagem do material e o cálculo do rendimento. Tabela 06: Pesagem após secagem Peso (g) Papel filtro 0,3582 (P1) Ácido Benzóico + Papel filtro 1,7491 (P2) Peso líquido (P2 - P1) 1,3909 Fonte: Própria 2.1 Cálculo do rendimento O cálculo de rendimento é muito importante para efeito quantitativo e também a questão do critério de pureza ou ponto de fusão. Rendimento = Peso inicial do Ácido Benzóico ----------------100% Peso final ---------------- X Rendimento = 2,0001--------------100% 10 1,3909 -------------- X Rendimento = X = 139,09 2,0001 Rendimento = 69,5415% Podemos perceber que houve perda da massa após a subtração da massa inicial pela final sendo: Massa inicial - Massa final 2,0001g - 1,3909g 0,6092g Sendo assim, 0,6092g foi a quantidade desperdiçada, podendo ser atribuída a massa de impureza no ácido ou a perdas de cristais que ficaram na parede do erlenmeyer mesmo após lavado com solvente. 11 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS O objetivo da prática foi alcançado satisfatoriamente, já que foi possível purificar o benzóico produto de nosso estudo, verificando que cada etapa realizada é de suma importância para o sucesso da prática realizada. Ao fim do experimento, concluiu-se que a purificação através de recristalização é um método com baixo rendimento, já que parte do composto desejado continua dissolvido no solvente e se perde. Além disso, como são necessárias várias transferências de um recipiente para o outro,ocorre mais perdas. 12 8. REFERÊNCIAS EBAH. Desenvolvido pelo ebah. Apresenta conteúdo enciclopédico. Disponivel em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfeukAG/relatorio-recristalizacao> Acesso em: 21 de março de 2018. MARAMBIO,O.G. Métodos Experimentais em Química Orgânica. Pizarro DC.1a Ed. UTEM. Editorial Universidad Tecnológica Metropolitana, 2007. VOGEL, A, I., Química orgânica: análise orgânica qualitativa, 3ª Ed., Rio de Janeiro, Ao Livro Técnico S.A. V. 1. 1981 SILVA, R. R. DA Introdução à Química Experimental. São Paulo: McGraw Hill,1990
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