Relatório - Extrações

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Universidade de São Paulo
Instituto de Química de São Carlos
SQF0326 - Laboratório de Química Orgânica I
Prática 4: Extrações sólido-líquido e
líquido-líquido
Prof. Dr. Antonio Carlos Bender Burtoloso
Cássio Luis Pires Lucato, 8599945
Leonardo Henrique Semensato, 9784206
São Carlos, 24 de Abril de 2018
Conteúdo
1 Introdução 4
1.1 Extração sólido-líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Extração Líquido-Líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.1 Coeficiente de partição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.2 Extração quimicamente ativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.3 Salting out e emulsões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Extração por arraste a vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Objetivos 10
3 Materiais e Métodos 10
3.1 Materiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.2 Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2.1 Extração sólido-líquido: extração da trimiristina da noz moscada . . 11
3.2.2 Extração líquido-líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4 Resultados e Discussões 14
4.1 Considerações gerais dos aparatos utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.1.1 Sistema de refluxo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.1.2 rotaevaporador/ evaporador rotativo . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.2 Extração sólido-líquido: extração da trimiristina da noz moscada . . . . . . 15
4.2.1 Escolha do solvente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2.2 Recristalização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.2.3 Composição da noz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.3 Extração líquido-líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.3.1 Extração da acetanilida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.3.2 Separação de naftaleno e ácido benzoico . . . . . . . . . . . . . . . 19
5 Conclusões 22
Lista de Tabelas
1 Exemplos extração sólido-líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Massa de trimiristina obtida do processo de extração da noz moscada . . . 16
3 Temperatura de fusão trimiristina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4 Massas obtidas do processo de extração da acetanilida . . . . . . . . . . . . 19
5 Massas obtidas do processo de extração do ácido benzoico . . . . . . . . . 21
6 Massas obtidas do processo de separação do naftaleno . . . . . . . . . . . . 21
3
1 Introdução
A axioma de uma extração orgânica é a transferência de massas, isto é, a retirada
de uma ou mais espécies químicas de uma fase do sistema para outra [1].
A classificação geral para extrações orgânicas é baseada no estado físico dos reagentes
utilizados, podendo ser extração do tipo sólido-líquido, líquido-líquido ou por vapor.
1.1 Extração sólido-líquido
Na extração sólido líquido os analitos de interesse são extraídos da matriz de um
sólido através do emprego de um solvente adequado que solubilize os compostos de inte-
resse.
Na maioria dos casos os compostos de interesse estão na fase aquosa e o sólido
residual é subproduto, faz-se então uma separação do solvente e sua purificação.
Fatores que influenciam a taxa de extração são temperatura, dimensões/ área de
interface sólido-líquido, agitação e solvente.
• Temperatura: na maioria dos casos temperatura e solubilidade são grandezas pro-
porcionais, portanto um aumento na temperatura resulta em uma maior quantidade
de soluto extraída por unidade de tempo;
• Dimensões: Nesse tipo de extração é necessário um contato íntimo entre a carga
sólida e o solvente. Esse pode ser maximizado aumentando-se a interface entre
solvente e sólido, seja através da formação de poros ou masseração do sólido em
partículas;
• Agitação: Através da agitação a decantação/ complexação das partículas de sólido
é reduzida, além disso uma agitação turbilhonar aumenta a taxa de contato de
4
moléculas do solvente com a matriz do sólido e consequentemente aumenta a taxa
de extração;
• Solvente: É necessária a escolha de um solvente adequado para difusão dos compos-
tos de interesse, levando-se em conta fatores como permissividade dielétrica, tem-
peratura de ebulição (importante para temperatura de extração e recuperação do
solvente na purificação), viscosidade (determinante para agitação e sólidos porosos),
custo e periculosidade.
A extração sólido líquido pode ocorrer pela simples difusão do componente alvo da
matriz do sólido ou requerer reações de digestão química da amostra, sendo esse último
processo chamado mais frequentemente de lixiviação.
Tabela 1 - Exemplos extração sólido-líquido
Extração Solvente Sólido Soluto
Difusiva Água Grãos de café "Café solúvel"
Lixiviativa NaOH Bauxita Aluminato de sódio
1.2 Extração Líquido-Líquido
Consiste numa técnica que utiliza dois ou mais solventes imiscíveis e inertes entre si
para separar um ou mais solutos de uma fase líquida, logicamente que para isso é neces-
sário que haja diferença apreciada de solubilidade do soluto para os diferentes solventes
empregados.
Após a agitação da mistura pode-se diferenciar as fases como extrato, solução rica
no soluto, e refinado, solução contendo o soluto que ainda não foi extraído.
1.2.1 Coeficiente de partição
Um conceito fundamental da extração líquido-líquido é o coeficiente de partição ou
distribuição, matematicamente definido como:
5
K =
Solubilidade em A
Solubilidade em B
=
Concentração em A
Concentração em B
É frequentemente usado em química medicinal pois caracteriza fármacos quanto ao
seu caráter lipofílico, sendo definido como "log de P", que corresponde ao coeficiente de
partição da mistura Octan-1-ol/ água.
Através do coeficiente de partição é possível verificar que uma extração múltipla
possui maior rendimento que uma simples.
Tomemos como exemplo 50 g de um composto w dissolvido em 100 mL de água, sa-
bendo que seu K para uma mistura octan-1-ol/ água é 5, determina-se qual procedimento
rende mais: uma extração simples com 75 mL do álcool ou 3 extrações com 25 mL do
álcool, uma extração múltipla:
Para a extração simples:
5 =
x
75
50−x
100
−−→ x = 39, 47g
Rendimeto =
39, 47
50
.100 = 78, 94%
Para uma extração múltipla:
Primeira extração
5 =
x
25
50−x
100
→ x = 27, 78g
Segunda extração
5 =
x
25
50−(27,78+x)
100
→ x = 12, 34g
6
Terceira extração
5 =
x
25
50−(27,78+12,34+x)
100
→ x = 5, 49g
Rendimento
η =
27, 78 + 12, 34 + 5, 49
50
.100→ x = 91, 22%
Conforme é observado nas demonstrações acima fica nítido que uma extração múl-
tipla é mais eficiente no sentido de recuperar mais soluto que uma extração simples.
1.2.2 Extração quimicamente ativa
Boa parte dos compostos orgânicos é mais solúvel em solventes pouco/ apolares,
dessa forma quando deseja-se separar dois compostos orgânicos, dependendo dos grupos
funcionais presentes em cada um, é possível mudar a identidade química de um deles
através da desprotonação/ protonação para que sua solubilidade em água aumente e
então ocorra a solubilização dos compostos de interesse em fases diferentes da mistura,
isso para uma extração ácido-base.
Uma extração quimicamente ativa é usada quando já se conhece a identidade química
dos compostos alvo, pois a partir disso pode-se determinar se a molécula se comportará
como um ácido/ base de Lewis e consequentemente se tem uma ideia de qual o pH da
solução aquosa necessário para promover a alteração química.
Exemplos de funções orgânicas que mudam estado de protonação com variação de
pH:
Ácido carboxílicos: RCOOH+OH− −−→←−− RCOO− +H2O
Aminas : RNH2 +H3O+ −−→←−− RNH3+ +H2O
Fenóis : PhOH +OH− −−→←−− PhO− +H2O
7
A recuperação do composto alvo da fase aquosa é feita alterando o pH no sentido
inverso que promoveu a solubilização do composto, dessa forma ocorre a precipitação da
molécula alvo.
1.2.3 Salting out e emulsões
Salting out é a precipitação/ colapso hidrofóbico que ocorre devido ao aumento da
concentração de eletrólitos em solução aquosa.
Como as interações íon-dipolo são mais intensas que dipolo-dipolo ou interações
de hidrogênio, o aumento da concentração de eletrólitos diminui a disponibilidade de
moléculas de água para formação de redes de solvatação em outras moléculas, que passam
então a colapsar podendo precipitar ou formar um sobrenadante ou simplesmente aumento
o K, uma vez que a solubilidade em fase aquosa diminuirá significativamente.
Emulsões são pequenas dispersões de uma fase em outra, que podem minimizar a
pureza do extrato, uma forma de diminuir a formação de emulsões é pelo salting out, que
induz o colapso hidrofóbico outro é através do emprego de agentes dessecantes na fase
orgânica depois de essa ser separada.
Os agentes dessecantes são empregados em formato particulado para aumentar a
eficiência do processo, exemplos são Na2SO4, CaCl2, MgSO4 e CaSO4, que reagem com
moléculas de água formando "águas de hidratação":
Na2SO4(s) + 5H2O(aq) −−→ Na2SO4 · 5H2O(s)
CaCl2(s) + 5H2O(aq) −−→ CaCl2 · 5H2O(s)
MgSO4(s) + 7H2O(aq) −−→ MgSO4 · 7H2O(s)
2CaSO4(s) + 6H2O(aq) −−→ (CaSO4)2 ·H2O(s)
Depois de utilizados a separação pode ser feita por uma simples filtração, uma vez
8
que os hidratos permanecem insolúveis.
1.3 Extração por arraste a vapor
Um dos métodos mais utilizados para extração de óleos essenciais é a extração a
vapor; Um dos aparatos mais simples utilizados para extração por arraste é mostrado na
Figura 1.
Figura 1 - Aparato usado em extração por arraste a vapor
Nessa configuração a água é aquecida em um primeiro recipiente, sendo o vapor
conduzido até um balão de fundo redondo que contém a fonte do composto alvo masserada
ou particulada, o vapor de água aumenta a temperatura do sistema e carrega consigo
para o condensador as substância mais voláteis, entrando em contato com as paredes do
condensador o vapor composto condensa e é recolhido em um recipiente que pode ser
um enlemeyer. Para óleos essenciais o produto de extração é pouco miscível, deixando o
produto em repouso uma mistura heterogênea é formada: uma fase aquosa e outra fase
orgânica que corresponde ao extrato.
9
2 Objetivos
Realizar os métodos de extração sólido-líquido, para extrair a trimiristina da noz
moscada, e líquido-líquido, para extrair a acetanilida e separar uma mistura de ácido
benzoico/naftaleno, calculando o rendimento dos processos. Utilizar conceitos teóricos de
solubilidade e reações ácido-base de compostos orgânicos para explanar a efetividade das
extrações.
3 Materiais e Métodos
3.1 Materiais
1. Reagentes
(a) Noz moscada (em pó);
(b) Clorofórmio;
(c) Etanol;
(d) Acetanilida;
(e) Ácido benzoico;
(f) Naftaleno;
(g) Diclorometano;
(h) HCl concentrado;
(i) NaOH (10 %).
2. Vidrarias e acessórios
(a) Manta aquecedora;
(b) Béqueres;
(c) Bomba de vácuo;
(d) Erlenmeyer;
(e) Funil de Buchner;
(f) Funil de vidro;
(g) Funil de separação;
(h) Balão de fundo redondo;
(i) Kitassato;
(j) Papel de filtro;
(k) Bomba de aquário;
(l) Tecnopon - Medidor Ponto de Fusão
– PFM-II;
(m) Condensador de Allihn.
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3.2 Metodologia
3.2.1 Extração sólido-líquido: extração da trimiristina da noz moscada
Em um balão de 250 mL, adicionou-se 14,449 ± 0,001 g de noz moscada em pó e 100
mL de clorofórmio (CHCl3). Em seguida, montou-se um sistema de refluxo, utilizando
uma manta aquecedora, o balão contendo os reagentes, e um condensador de Allihn (con-
densador de bolas). O sistema foi refrigerado utilizando água com gelo, que circulava ao
redor do condensador com o auxílio uma bomba de aquário. A água gelada era intro-
duzida pela parte inferior, e saía pela parte superior, voltando ao reservatório com gelo,
fazendo com que o resfriamento fosse efetivo, além de não ocorrer nenhum desperdício de
água.
A Figura 2 abaixo ilustra o aparato utilizado:
Figura 2 - Ilustração do aparato de refluxo utilizado (na prática, foi utilizado um conden-
sador de bolas).
O sistema foi deixado em refluxo durante 1h. Após este período, filtrou-se o conteúdo
do balão em um funil de vidro e papel de filtro, com o intuito de eliminar os resíduos sólidos
da noz moscada. O filtrado foi então levado à um evaporador rotativo (Figura 3).
11
Figura 3 - Aparelho rotaevaporador.
Após a evaporação do solvente, adicionou-se 60 mL de etanol (95 %) ao balão,
transferindo esta solução para um béquer. Resfriou-se a mistura em banho de gelo, com
o intuito de recristalizar a trimiristina. Depois de cerca de 25 minutos de resfriamento,
filtrou-se o produto recristalizado à vácuo, lavando com etanol previamente resfriado.
Pesou-se a massa final do produto obtido e mediu-se seu ponto de fusão.
3.2.2 Extração líquido-líquido
Extração da acetanilida
Em um béquer, pesou-se 0,199 ± 0,001 g de acetanilida. Adicionou-se em seguida
75 mL de água, e com o auxílio de um bastão de vidro, solubilizou-se a acetanilida.
Transferiu-se este volume para um funil de separação, adicionando também 25 mL de di-
clorometano (CH2Cl2) seguida de agitação, para que a extração ocorresse de forma efetiva.
Recolheu-se a fase do diclorometano, e a fase aquosa foi mantida no funil. Repetiu-se o
12
processo de extração mais duas vezes, adicionando novamente 25 mL de diclorometano,
seguido da agitação e recolhimento da fase orgânica.
Na fase orgânica, adicionou-se sulfato de sódio anidro (Na2SO4), com o intuito de
retirar pequenas quantidades de água presentes na solução. Com o auxílio de um algodão
e um funil de vidro, filtrou-se a solução, retendo o sulfato de sódio.
Após a filtração, evaporou-se o diclorometano utilizando um rotaevaporador (Figura
3).
Separação de naftaleno e ácido benzoico
Pesou 1,998 ± 0,001 g de uma mistura de naftaleno e ácido benzoico, dissolvendo-a
em 60 mL de diclorometano. Após a dissolução, transferiu-se a solução para um funil de
separação, adicionando 25 mL de uma solução de NaOH 10 %. Após o recolhimento da
fase aquosa, repetiu-se o processo, utilizando novamente 25 mL de NaOH 10 %.
A fase orgânica (contendo o naftaleno) foi seca utilizando Na2SO4 (forma análoga
ao processo de extração da acetanilida). Após a filtragem para retenção do Na2SO4,
transferiu-se a solução para um balão de 250 mL, e evaporou-se o diclorometano utilizando
um rotaevaporador. Pesou-se então o balão contendo o produto.
A fase aquosa (contendo a base conjugada do ácido benzoico) foi acidificada até
pH ≈ 1 utilizando HCl concentrado. Após a acidificação, resfriou-se a solução em um
banho de gelo por cerca de 20 minutos. Filtrou-se o produto recristalizado à vácuo, e
após secagem, pesou-se a massa final.
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4 Resultados e Discussões
4.1 Considerações gerais dos aparatos utilizados
4.1.1 Sistema de refluxo
Um sistema de refluxo, como o da Figura 2 é usado principalmente quando o solvente
sob aquecimento possui uma baixa temperatura de ebulição - como no caso do clorofórmio
(61 ◦C) -, através desse sistema os vapores do solvente ao ascender pelo canal interno do
condensador entram em contato com a parede de separação do canal externo, que possui
um fluído de arrefecimento passando em seu interior, dessa forma o solvente condensa e
volta para o balão de fundo redondo, minimizando assim a perda de solvente.
Existem diversos tipos de condensadores, que podem variar de acordo com o fluídode
arrefecimento (ar comprimido ou algum líquido resfriado) ou quanto ao formato do tubo de
circulação do fluído (serpentina, de bolas ou o mais simples), sendo nesse último a variável
a área da superfície de contato entre a parede de separação do fluído de arrefecimento e
solvente, quanto maior a área de contato mais eficiente a condensação.
Nos condensadores o fluído é injetado na porção superior e escoado do sistema pela
porção inferior, isso diminui o aquecimento do fluído porque a troca de calor começa por
regiões da coluna em que os vapores são menos quentes.
4.1.2 rotaevaporador/ evaporador rotativo
O aparato utilizado correspondente ao rotaevaporador é o da Figura 3.
É um sistema utilizado para concentração de soluções, destilação rápida e recupe-
ração de solventes; no caso da prática foi utilizado para recuperação de solvente.
O rotaevaporador funciona através diminuição da pressão no interior do balão de
14
fundo redondo, consequentemente há diminuição na temperatura de ebulição do conteúdo
do balão, já que pressão e temperatura são grandezas inversamente proporcionais; dessa
forma o solvente, que era o componente mais volátil é vaporizado e levado até o conden-
sador, onde é condensado e recuperado em um frasco coletor
Durante todo o procedimento o balão de fundo redondo contendo a solução é rotaci-
onado em um recipiente com água em aquecimento de temperatura controlada, a rotação
garante um aquecimento homogêneo da solução.
4.2 Extração sólido-líquido: extração da trimiristina da noz mos-
cada
4.2.1 Escolha do solvente
Figura 4 - Estrutura molecular
trimiristina
A trimiristina consiste em um triéster, em que 3
moléculas de ácido mirístico estão condensadas a uma
molécula de glicerol, dessa forma suas interações in-
termoleculares decorrem essencialmente de interações
do tipo dipolo induzido para posições da cadeia dis-
tantes dos oxigênios e dipolo permanente para regiões
mais próximas aos oxigênios; dessa forma um solvente
considerado apolar dentro das definições, mas com um
pequeno momento dipolar é um bom candidato de sol-
vente para extração da trimiristina da matriz da noz
moscada.
O clorofórmio (CHCl3) foi escolhido por possuir tais características, possuindo um
momento de dipolo µ = 1,04 D; contudo devido ao seu baixo ponto de ebulição (61 ◦C)
faz-se necessário o uso de um sistema de refluxo.
15
4.2.2 Recristalização
Feita a extração orgânica obteve-se uma solução amarelada, essa coloração decorre
da presença de óleos essenciais como borneol e outros, que compõe cerca de 12,5% da noz
moscada.
Através da recristalização é possível separar os óleos essenciais dos óleos fixos, nome
que faz referência a volatilidade dos essenciais em relação aos fixos. Os óleos essenciais são
solúveis em solventes polares com pequenas cadeias carbônicas, como o etanol; enquanto
a trimiristina só é solúvel em etanol quente.
Dessa forma o etanol torna-se uma boa opção de solvente para recristalização, além
do fato de ter um ponto de ebulição não muito elevado.
Através de uma análise qualitativa é possível inferir se o composto recristalizado
estava contaminado ou não com óleos essenciais: por meio de uma analise sensorial, olfato,
a ausência do odor característico da noz moscada foi ausente, que indica a ausência de
boa parte dos óleos essenciais, que são os que conferem o odor característico à noz.
Além disso o produto branco, sem manchas amareladas indica também, qualita-
tivamente, a ausência de óleos essenciais, uma vez que sua coloração é amarelada, em
tonalidade similar à da solução da extração orgânica.
4.2.3 Composição da noz
Tabela 2 - Massa de trimiristina obtida do processo de extração da noz moscada
m (±0, 001 g)
Massa inicial 14,449
Massa vidro relógio + papel filtro 61,911
Conjunto final 62,390
Massa trimiristina 0,479 ±0, 002
16
%Trimiristina em massa =
massa recristalizada
massa noz
.100% =
0, 479
14, 449
.100% = 3, 32%
Comparando o percentual de trimiristina obtido para produto comercial (3,32 %)
com o que consta na literatura (aproximadamente 40%) [2], observa-se uma diferença de
36,7%. Atribui-se essa diferença ao fato de ser um produto comercialmente processado,
podendo ter sido oxidado ou mesmo adulterado quimicamente.
Além disso para aferir a pureza do sólido recristalizado foi tomado o seu ponto de
fusão, cujos dados estão organizados na Tabela 3.
Tabela 3 - Temperatura de fusão trimiristina
Temperatura (± 0,5 ◦C)
Pura 54 - 55
Experimental 50 - 58
Através dos dados da Tabela 3 observa-se que a temperatura mínima para fusão da
trimiristina recristalizada é menor que da pura, além da própria faixa de temperatura ser
ampla; tais dados indicam a presença de impurezas no sólido recristalizado.
Pode-se inferir que essas impurezas são as outras frações de "óleos fixos"da nóz
moscada, que não foram separados totalmente pela recristalização.
4.3 Extração líquido-líquido
4.3.1 Extração da acetanilida
Abaixo encontra-se a fórmula estrutural da acetanilida:
17
Figura 5 - Estrutura da acetanilida
Como pode-se observar, a acetanilida possui uma porção polar, devido ao grupo
funcional amida (O––C–N), e uma porção apolar (consideravelmente maior que a porção
polar), devido ao anel aromático e do grupo –CH3. Pôde-se prever que a acetanilida possui
uma menor solubilidade em solventes polares (como a água), e uma maior solubilidade em
solventes pouco polares (como o diclorometano), por conta das interações intermoleculares
do tipo dipolo induzido. Deste modo, a extração com CH2Cl2 foi possível.
Durante a extração, após a agitação, notou-se as duas fases criadas por diclorome-
tano e água, que são imiscíveis entre si, possibilitando a extração. Com os valores de
densidade do CH2Cl2 (1,33 g/cm3 [3]) e da da água (1,00 g/cm3), concluiu-se que a fase
inferior era diclorometano, que possuía a acetanilida extraída, enquanto que a fase supe-
rior era a aquosa, contendo ainda certa quantidade de acetanilida, visto que esta possui
certa solubilidade em água (0,56 g em 100 mL de H2O [3]).
A reação que permite a remoção de água por um dessecante (sulfato de sódio) é a
reação de hidratação abaixo, na qual o Na2SO4 torna-se penta-hidratado:
Na2SO4(s) + 5H2O(aq) −−→ Na2SO4 · 5H2O(s)
O processo de evaporação do solvente com o aparelho rotaevaporador, utilizado
também na extração sólido-líquido da trimiristina está explanado na Seção 4.1.2.
A Tabela 4 abaixo contém as massas obtidas para a extração:
18
Tabela 4 - Massas obtidas do processo de extração da acetanilida
m (±0, 001 g)
Massa inicial 0,199
Massa balão 58,301
Balão + acetanilida 58,472
Massa final 0,171 ±0, 002 g
Foi calculado então o rendimento do processo:
Ractnl =
0, 179
0, 199
× 100% = 85, 9%
O rendimento obtido mostrou-se um pouco abaixo do esperado. Para melhorar este
aspecto, seria necessário repetir o procedimento de extração mais uma ou duas vezes,
transferindo assim mais acetanilida da água para o diclorometano. Vale ressaltar também
que o rendimento nunca seria 100 %, visto que, como já explanado, a acetanilida possui
uma certa solubilidade em água, além de ocorrer perda do material durante os processos
de transferências e filtração do líquido.
4.3.2 Separação de naftaleno e ácido benzoico
Figura 6 - Estruturas do ácido benzoico e do naftaleno
19
Observando a fórmula estrutural do naftaleno e do ácido benzoico, nota-se que ambos
os compostos possuem porções apolares, fazendo com que ambos possuam interações
intermoleculares do tipo diplo induzido com compostos (solventes) de baixa polaridade,
como o diclorometano. Por conta desta interação, ambos são consideravelmente solúveis
em CH2Cl2.
A extração do ácido benzoico através de umasolução básica é possível pois o ácido
benzoico é desprotonado, conforme a reação ácido-base abaixo:
Figura 7 - Desprotonação do ácido benzoico
A base conjugada do ácido benzoico é consideravelmente estável, devido ao efeito
de ressonância (deslocalização de elétrons pi), ajudando na diluição de cargas:
Figura 8 - Estruturas de ressonância do íon benzoato
Já o naftaleno não possui nenhum hidrogênio ácido, o que o deixa na fase orgânica,
devido às interações naftaleno-diclorometano, do tipo dipolo induzido.
Após a separação, a acidificação da parte aquosa serviu para precipitação do ácido
benzoico: como o pKa deste ácido é de 4,204 [3], é possível prever que em valores de
pH < pKa, o ácido benzoico estará protonado (vide reação abaixo); já em faixas de
pH > pKa, o ácido benzoico estará forma de base conjugada (reação ácido-base da Figura
20
7).
Figura 9 - Protonação do ácido benzoico
As interações água-ácido benzoico são pouco intensas (devido ao caráter apolar do
composto orgânico), fazendo com que este ácido (em sua forma protonada) seja pouco
solúvel em soluções aquosas de baixos valores de pH. A solubilidade em água é ainda menor
em baixas temperaturas: 0,18 g/100 mL a 4oC [4]. Desta forma, foi possível recristalizar
este ácido por um processo de acidificação e resfriamento.
A Tabela 6 abaixo contém os dados obtidos para a extração do ácido benzoico:
Tabela 5 - Massas obtidas do processo de extração do ácido benzoico
m (±0, 001 g)
Massa amostra 1,998
Massa conjunto 35,973
Massa conjunto + ácido benzoico 36,548
Massa final 0,575 ±0, 002 g
Já para o naftaleno:
Tabela 6 - Massas obtidas do processo de separação do naftaleno
m (±0, 001 g)
Massa amostra 1,998
Massa balão 61,261
Massa balão + naftaleno 62,551
Massa final 1,290 ±0, 002 g
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Portanto, desconsiderando as perdas durante o processo, a massa total final é de
1,865 ± 0,004 g. A proporção massa/massa do ácido benzoico e do naftaleno foram
calculadas:
nbenz =
0, 575
1, 865
× 100% = 30, 8%
nnaf =
1, 290
1, 865
× 100% = 69, 17%
Portanto a mistura era composta por cerca de 70 % de naftaleno e 30 % de ácido
benzoico (ambas as proporções em massa).
5 Conclusões
Por meio da extração sólido-líquido percebeu-se que é possível a transferência de
massas entre fases de uma mistura heterogênea através da solubilização de componentes
alvo que estavam na matriz do sólido. Para noz moscada comercial triturada em material
particulado fez-se a extração de sua fração lipofílica e posterior recristalização para obten-
ção da trimiristina pura. Conforme os dados da Tabela 3 e discussões realizadas, pode-se
concluir que a recristalização da trimiristina com intuito de obter o composto isolado não
foi completamente efetiva, seriam necessárias outras recristalizações para aumentar o grau
de pureza do produto.
Observou-se ainda que a proporção de trimiristina na massa da noz moscada co-
mercial (3,32%) divergiu significativamente dos valores da literatura (aproximadamente
40%); fatores que indicam uma adulteração do produto comercial, manuseio incorreto dos
procedimentos laboratoriais (erros grosseiros) ou deterioração da trimiristina por questões
de armazenamento.
As extrações líquido-líquido mostraram-se um método simples e prático para extra-
ção de uma certa substância para um "novo"solvente. Neste sentido, é importante escolher
um solvente adequado, no qual o produto desejado seja consideravelmente solúvel, além
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de que ambos os solventes não podem ser miscíveis entre si. O valor do rendimento da
extração da acetanilida (85,9 %) poderia ser maior caso fossem feitas mais extrações; já
a separação do ácido benzoico e do naftaleno mostrou que na mistura havia cerca de 30
% de do primeiro composto, e cerca de 70 % do segundo (proporções em m/m).
Referências
[1] G.A. [et al.] DIAS. Guia Prático de Química Orgânica, volume 1. Editoria Interciência,
2004.
[2] Description of components of nutmeg. http://www.fao.org/docrep/v4084e/
v4084e04.htm. Acessado: 2/10/2017.
[3] W. M. HAYNES. CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC, 96a edition, 2015.
[4] Chemister. Data de acesso: 29 sep. 2017. URL:
http://chemister.ru/Database/properties-en.php?dbid=1id=679.
[5] T.W. Graham Solomons. Química Orgânica, volume 1. LTC, 10a edition, 2012.
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	Introdução
	Extração sólido-líquido
	Extração Líquido-Líquido
	Coeficiente de partição
	Extração quimicamente ativa
	Salting out e emulsões
	Extração por arraste a vapor
	Objetivos
	Materiais e Métodos
	Materiais
	Metodologia
	Extração sólido-líquido: extração da trimiristina da noz moscada
	Extração líquido-líquido
	Resultados e Discussões
	Considerações gerais dos aparatos utilizados
	Sistema de refluxo
	rotaevaporador/ evaporador rotativo
	Extração sólido-líquido: extração da trimiristina da noz moscada
	Escolha do solvente
	Recristalização
	Composição da noz
	Extração líquido-líquido
	Extração da acetanilida
	Separação de naftaleno e ácido benzoico
	Conclusões