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Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química Seguranças e Técnicas Básicas de Laboratório de Química Experiências I.1 e I.2: Filtração/Extração sólido-líquido e Recristalização Grupo 1 Nomes: Thais Oliveira Vasconcelos Ferreira Thalita Gomes Turma: PF Professor(a): Rosimeire Data: 19/04/2018 Química – Noturno Belo Horizonte, 2018 Objetivos • Obter Ácido Acetilsalicílico em sua forma pura proveniente de comprimidos de AAS (aspirina ou similar); • Desenvolver em laboratório técnicas para extração e purificação de substâncias. Introdução A maioria dos materiais encontrados na natureza não são substâncias puras, ou seja, não são constituídas de um único tipo de partículas ou moléculas, e sim tratam-se de misturas compostas de duas ou mais substâncias diferentes. Mas a separação dos componentes dessas misturas ou o fracionamento delas (ou ainda sua análise imediata) são importantes. No entanto, visto que as composições variam, para realizar a separação de misturas, é necessário aplicar técnicas ou métodos especiais para cada caso. As técnicas podem ser físicas ou químicas, pois o princípio fundamental é usar as propriedades dos componentes das misturas para separá-las. Essas propriedades podem ser o ponto de fusão, o ponto de ebulição, a solubilidade, a densidade, entre outros.Conhecendo bem essas propriedades, é possível então determinar se será necessário aplicar somente um dos métodos de separação de misturas ou se será preciso aplicar vários. Os principais processos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas são: Catação; Ventilação; Levigação; Peneiração ou Tamisação; Extração por solventes; Flotação; Filtração; Decantação;Lixiavação; Separação Magnética; Evaporação; Destilação; Cristalização; Liquefação; Adsorção; Dissolução fracionada; Fusão fracionada; Análise Cromatográfica; dentre outros. Os que estão em destaque foram utilizados durande a realização das práticas. I. Extração sólido-líquido: também designada de lixiviação, é uma operação unitária que consiste na separação de um ou mais componentes de uma mistura sólida através de um solvente líquido. Neste processo ocorrem as seguintes etapas: 1) contato do solvente com o sólido, que lhe cede o componente solúvel; 2) separação da solução do sólido remanescente por filtração; 3) destilação ou evaporação, para recuperação do soluto dissolvido no líquido extrator. II. Filtração: é um método utilizado para separar sólido de líquido ou fluido que está suspenso, pela passagem do líquido ou fluido através de um meio permeável capaz de reter as partículas sólidas. Em laboratório existem dois tipos de filtração: Simples e á pressão reduzida (á vácuo). Utiliza-se a filtração simples quando o interesse está na fase sólida da filtração; consiste na utilização de funil e papel de filtro pregueado (uma vez que quanto mais pregueado maior a rapidez e eficiência da filtração). A filtração á vácuo se difere pela aplicação de baixa pressão, quando o seu interesse está na fase líquida da filtração; nela se utiliza o funil de Buchner (que por obter vários orifícios aumenta a rapidez e eficácia da filtração) e o papel de filtro sem pregas. III. Cristalização: é uma operação de separação onde, partindo de uma mistura líquida (solução ou sólido fundido-magma) se obtêm cristais de um dos componentes da mistura, com 100% de pureza. Na cristalização criam-se as condições termodinâmicas que levam as moléculas a aproximarem-se e a agruparem-se em estruturas altamente organizadas, os cristais. Por vezes, as condições operatórias não permitem obter cristais 100% puros verificando-se a existência, nos cristais, de inclusões (impurezas) de moléculas que também têm grande afinidade para o soluto. A Recristalização é uma técnica usada para purificar substâncias sólidas que consiste, essencialmente, em dissolver o composto, e as suas impurezas, num solvente apropriado, levando à posterior precipitação do composto ou das impurezas, de forma a promover a sua separação. Normalmente procede-se de forma a ser o composto desejado a precipitar, sob a forma de cristais, os quais são depois filtrados e secos. Parte Experimental I. Materiais e Montagens: Experiência I.1: • Aro; • Bastão de Vidro; • Béquer (250mL); • Erlenmeyer (250mL); • Espátula; • Funil de Buchner; • Funil Simples; • Garra; • Kitazato; • Mufa; • Papel de Filtro; • Pinça de madeira; • Pipeta de Pasteur; • Proveta (100mL) • Pisseta; • Suporte Universal; • Suporte para tubos de ensaio; • Tesoura; • Trompa d’água; • Tubos de ensaio; • Vidro de relógio. Reagentes: • Água; • Aspirina (AAS); • Etanol; • Gelo; • Solução de iodo em iodeto. Experiência I.2: • Bastão de Vidro; • Bico de Bunsen; • Erlenmeyer (100mL); • Espátula; • Fósforos; • Funil de Buchner; • Garra; • Kitazato; • Mufa; • Proveta (50mL); • Suporte Universal; • Suporte para tubos de ensaio; • Tela de amianto; • Tesoura; • Tripé; • Trompa d’água; • Tubos de ensaio; • Vidro de relógio. Reagentes: • Água; • Ácido acetilsalicílico; • Solução de iodo em iodeto. Imagem 1: Filtração Simples (Experiência I.1). Autoria Própria. Imagem 2: Filtração á vácuo (Experiência I.1). Autoria Própria. Imagem 3: Banho de gelo (Experiência I.1). Autoria Própria. Imagem 4: Aquecimento para realização de testes (Experiência I.1). Autoria Própria. II. Procedimentos: Experiência I.1: • Colocou-se 20mL de Etanol (pa) em um béquer de 250mL; • Adicionou-se ao etanol 4 comprimidos de Aspirina (ou outro similar contendo AAS). Observou-se o ocorrido antes de agitar; • Triturou-seos comprimidos e agitou-se com o auxílio de um bastão de vidro. Observou-se o ocorrido e anotou-se; • Filtrou-se (filtração simples) para separação do sólido insolúvel (Sólido I) e recolheu-se o filtrado em um erlenmeyer; • Adicionou-se gelo triturado até atingir o volume de 150mL. Deixou-se a mistura em banho de gelo fundente. Aguardou-se até o derretimento do gelo triturado. • Filtrou-se (á vácuo) o sólido (sólido II) até que este secasse o máximo possível; • Transferiu-se pequena quantidade da solução contida no Kitazato para um tubo de ensaio e adicionou-se 3 gotas de solução de iodo em iodeto. Observou-se e anotou-se o ocorrido; • Transferiu-se pequena quatidade so sólido insolúvel (sólido I) para um tubo de ensaio contendo cerca de 2 mL de água. Aqueceu-se. Agitou-se. Esperou-se resfriar e adicionou- se 3 gotas de solução de iodo em iodeto. Observou-se e anotou-se os resultados; • Transferiu-se pequena quatidade so sólido insolúvel (sólido II) para um tubo de ensaio contendo cerca de 2 mL de água. Aqueceu-se. Agitou-se. Esperou-se resfriar e adicionou- se 3 gotas de solução de iodo em iodeto. Observou-se e anotou-se os resultados; • Comparou-se os resultados obtidos nos testes. Imagem 5: Cristais formados (Experiência I.2). Autoria Própria. Imagem 6: Testes realizados (Experiência I.2). Autoria Própria. Experiência I.2: • Transferiu-se o Ácido Acetilsalicílico obtido do comprimido de AAS para um Erlenmeyer; • Adicionou-se 20mL de água destilada e aqueceu-se até que os cristais de dissolveram. Removeu-se do aquecimento e deixou-se asolução resfriar em repouco absoluto até a formação de novos cristais; • Filtrou-se (á vácuo) os cristais obtidos até secarem o máximo possível; • Repetiu-se o teste com solução de iodo em iodeto para o sólido obtido e também no líquido da filtração. Observou-se e anotou-se os dados obtidos, comparou-se com os testes anteriores; • Transferiu-se os cristais obtidos para vidro de relógio com identificação e deixou-se em repouso em dessecador para a sua secagem. Resultados Experiência I.1: • Ao adicionar-se os 4 comprimidos de Aspirina no béquer contendo etanol, nada foi observado; 7C9H8O4 + 9C2H6O 9C9H10O3 + 10H2O • Ao triturarem-se os comprimidos quase tudo foi diluído; • Deixando a mistura em banho de gelo, observou-se que houve precipitado; • Quando se adicionou 3 gotas de solução iodo em iodeto na solução obtida da filtração a vácuo, o líquido apresentou uma coloração amarelo claro, sinalizando que não havia presença de amido na solução; • Com o sólido I em um tubo de ensaio, e aproximadamente 2mL de água, aqueceu-se, agitou-se e resfriou-se, com esses processos o sólido se dissolveu e quando adicionou-se 3 gotas de solução iodo em iodeto apresentou uma coloração azul escuro, sinalizando presença de amido; • Já com o sólido II em outro tubo de ensaio, e aproximadamente 2mL de água, aqueceu- se, agitou-se e resfriou-se, com esses processos o sólido se dissolveu e quando adicionou- se 3 gotas de solução iodo em iodeto apresentou uma coloração amarelo claro, sinalizando que não há presença de amido nessa solução. Experiência I.2: • Adicionou-se 20mL de água ao AAS obtido na prática anterior, aqueceu-se até que os cristais se dissolvessem e ao deixar resfriando em absoluto repouso, observou-se novos cristais se formando no fundo do erlenmeyer; C9H8O4 + H2O C9H7O4 + H3O • Após filtrar a vácuo, transferiu-se pequena quantidade da solução e adicionou-se 3 gotas de solução iodo em iodeto e verificou-se que não havia presença de amido, pois o líquido apresentou coloração amarelo claro; • O mesmo foi feito para o sólido, ao ser colocado em um tubo de ensaio com pouca quantidade de água e adicionar 3 gotas de solução iodo em iodeto. Verificou-se a coloração amarelo claro, ou seja, não há amido. Discussão dos Resultados Experiência I.1: Ao realizarmos uma filtração simples, não conseguimos isolar totalmente as substâncias que queremos obter, por isso devemos utilizar a filtração a vácuo que deixa o sólido obtido mais seco possível e possivelmente livre se impurezas, como foi mostrado na prática, onde o sólido I havia presença de amido e o sólido II não. Experiência I.2: Para conseguirmos os cristais em sua forma mais realista, deixamos a solução em repouso absoluto e assim conseguimos observar pequenas e finas “agulhas” no precipitado. Essa recristalização foi importante para que o sólido estivesse em sua forma mais pura possível, além das filtrações. A verificação para presença de amido foi feita para mostrar mais uma vez que a filtração a vácuo é de suma importância quando queremos obter uma substância pura. Conclusão Para ambas experiências podemos concluir que a filtração a vácuo é um método fácil e eficaz para garantir a pureza do sólido que pretendemos utilizar em algum procedimento. Na segunda experiência podemos perceber claramente como os sólidos realmente se formam no precipitado, ao invés de agilizar o processo de solubilização, porque ao acelerar o resfriamento, atrapalhamos a formação de cristais, consequentemente não permitimos que a substância se apresente na sua forma mais pura. Referências Bibliográficas 1) EXTRAÇÃO QUÍMICA. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/255018/mod_resource/content/1/extract_2012.pdf > Acessado em: 17 de Abril de 2018. 2) FILTRAÇÃO. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/filtracao.htm> Acessado em: 17 de Abril de 2018. 3) PURIFICAÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA. Disponível em: <http://www.fciencias.com/2013/10/10/purificacao-substancia-recristalizacao-laboratorio- online/> Acessado em: 17 de Abril de 2018. 4) CRISTALIZAÇÃO. Disponível em: <http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=42> Acessado em: 17 de Abril de 2018. 5) VIEIRA, HENRIETE DA SILVA; MUÑOZ, GASPAR DIAZ. Segurança e Técinicas Básicas de Laboratório de Química. 2017. Departamento de Química - Instituto de Ciências Exatas. Anexos Questionário 1) Dada uma mistura heterogênea, que fatores determinam a escolha do filtro e o tipo de filtração a serem utilizados para a separação de suas fases? O seu interesse em uma das fases da mistura (se o interesse estiver na fase sólida, convém a utilização da filtração á vácuo, se seu interesse estiver na fase líquida, convém a utilização da filtração simples). 2) Como se deve proceder para lavar, no filtro, um sólido razoavelmente solúvel em água? Utilizando o mínimo possível de água para lavá-lo , ou utilizando algum outro solvente que não virá a comprometer os resultados que se deseja obter com a prática. 3) Seria conveniente fazer uma filtração á pressão reduzida com um funil de vidro (usado na filtração simples), em lugar do funil de Buchner? Explique. Não. Pois um dos pontos da filtração á pressão reduzida é a sua rapidez, uma vez que o funil de Buchner é composto por vários orifícios que proporcinam a filtração com maior velocidade , além de proporcionar a obtenção do vácuo na montagem em questão. 4) Para que fins se utiliza a recristalização? Para a obtenção de uma substância contida juntamente com outras em sua forma pura (purificação da mesma). 5) Numa cristalização, qual é o efeito exercido sobre o tamanho dos cristais a serem formados, por um processo de resfriamento lento ou rápido da solução? Em um processo de resfriamento lento os cristais formados são maiores pois o processo é natural, quando acelera-se esse resfriamento, há formação de cristais pequenos. 6) Que cuidados devem ser tomados para se obter cristais maiores em uma cristalização? Deixar o resfriamento espontâneo e não movimentar a solução. 7) A Aspirina contém Ácido Acetilsalicílico e Amido. Como podem ser esses dois componentes separados? Um dos métodos a serem utilizados são a cristalização e a filtração, como visto em prática. Outros métodos possíveis são a cromatografia, a destilação dentre outros. 8) Por que nos comprimidos usados como medicamento se mistura Amido ao princípio ativo? Para que o Ácido seja comercializado (ou a substância em questão), utiliza-se o amido para a fabricação das pastilhas e fácil manipulação para consumo, além de proporcionar liga ao material.
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