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Engenharia Ambiental Laboratório de Química Orgânica Prof. Dr. Leonardo Fernandes Fraceto CARACTERIZAÇÃO DE GRUPOS FUNCIONAIS Ana Vitória Pedrílio Carlos Eduardo Lannes Lucas Tanisaki Rafael Peres Vinícius Chequer Wissam Akl Fevereiro/2014 2 1. RESUMO Neste experimento foram realizados vários testes, como o do ácido crômico, o de Tollens, do Iodofórmio, do Hidroxamato e o teste para ácido carboxílico, com o intuito de realizar a caracterização de grupos funcionais. As substâncias testadas no teste de ácido cromico foram álcool etílico, acetona, hexano; no teste de Tollens foram formol, acetona e álcool isopropilico; as testadas no teste do Iodofórmio foram álcool etílico, metanol e acetona; as testadas no teste do Hidroxamato foram acetato de etila e ácido acético; por fim, no teste para ácido carboxílico, as substâncias testadas foram o ácido acético e álcool etílico. 2. INTRODUÇÃO O teste de Jones baseia-se na oxidação de álcoois primários e secundários pelo ácido crómico a ácidos carboxílicos e cetonas, respectivamente. Álcoois terciários não reagem. A oxidação é acompanhada de formação de precipitado verde do sulfato crómico. O teste de Jones também dá resultado positivo para aldeídos e/ou fenóis. [2] O Teste de Tollens serve para distinguir aldeídos de cetonas. Diz-se que os aldeídos dão positivo no teste de Tollens, enquanto as cetonas dão negativo. O teste consiste em reagir o composto a ser identificado com 𝐴𝑔(𝑁𝐻3)2𝑂𝐻, o reagente. Ao reagir com aldeídos com aldeídos, observa-se a formação de um espelho de prata. [1] O teste de iodofórmio identifica substâncias contendo o grupamento 𝐶𝐻3𝐶𝑂 − (grupo acetila) ou 𝐶𝐻3𝐶𝐻𝑂𝐻 − reagem com solução de iodo em meio fortemente básico, produzindo um precipitado característico de iodofórmio e um íon carboxilato [3] 4 Teste do hidroxamato: Os ésteres de ácidos carboxilixos reagem com a hidroxalamina para formar ácidos hidroxâmicos, os quais, quando tratados com solução de cloreto férrico, produzem complexos de coloração violácea. [2] Cloreto de acila anidridos e certas amidas podem, também, formar hidroxanetos nas condições usuais de reação. O teste não é recomendado para compostos portando grupos fenol ou enol, posto que os mesmos também formam complexos coloridos com cloreto férrico. Assim, é prudente testar a amostra em ensaio preliminar, utilizando apenas o cloreto férrico. [2] Os ácidos carboxílicos são geralmente caracterizados pela sua capacidade de ionizar e reagir com bases. Os ácidos carboxílicos são solúveis em solução aquosa de bicarbonato de sódio a 5%, com evolução de dióxido de carbono, e em solução aquosa de hidróxido de sódio a 5%. Os ácidos carboxílicos solúveis em água ionizam-se, dando pH menor que 7. [4] Os ácidos carboxílicos reagem com bases para formar carboxilatos. Sais, nos quais o hidrogênio do grupo -OH é substituído por um íon metálico. Deste modo, ácidos acéticos reagem com bicarbonato de sódio para formar etanoato sódico (acetato de sódio), dióxido de carbono e água: CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O [4] 5 3. OBJETIVO O principal objetivo do experimento foi realizar diferentes testes de caracterização de grupos funcionais, cada um testando determinadas substâncias. 6 4.MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 Materiais 10 tubos de ensaio Manta aquecedora Pinça de madeira Béquer Conta gotas Pipeta plástica Formol Acetona Álcool etílico Metanol Lugol Água destilada Acetato de etila Ácido acético Cloreto de hidroxilamônio Cloreto férrico Ácido Crômico Hexano Ácido Sulfúrico 2M Dicromato de Potássio Álcool isopropílico 𝐴𝑔𝑁𝑂3 10% NaOH 10% 𝑁𝐻4𝑂𝐻 10% Ácido Carboxílico 4.2. Métodos Primeiramente, foi realizado o teste do ácido crômico modificado. Em um tubo foi adicionado 1 mL do álcool etílico e cinco gotas de ácido sulfúrico 2M. Em seguida adicionou-se 1 gota de dicromato de potássio e o resultado foi observado. Após este primeiro procedimento ser realizado foi substituído o álcool etílico por acetona e após este, foi testado o hexano O segundo teste foi o teste de Tollens. Para isso, colocou-se 2ml de uma solução de AgNO3 5% e uma gota de NaOH 10% em um tubo de ensaio. Agitou- se o tubo e adicionou-se uma solução NH4OH gota a gota, agitando até que o precipitado de hidróxido de prata se dissolvesse completamente e a solução ficasse transparente. Agitou-se o tubo novamente e a solução foi mantida em repouso por 10 minutos. Em outro tubo de ensaio, colocou-se 10 gotas de formol e foram adicionadas 10 gotas do Reagente de Tollens produzido no procedimento anterior. Repetiram-se as etapas com outras duas substâncias no lugar do formol: acetona e glicose (no caso da glicose, foi utilizada uma espátula para colocá-la no tubo). Em seguida, foi feito o teste do Iodofórmio. Em um tubo de ensaio, foram adicionadas 5 gotas de álcool etílico em 2ml de água destilada. Nesta solução acrescentou-se 2mL de NaOH 5% e Lugol, gota a gota, agitando-se o tubo periodicamente. Depois, o mesmo processo foi realizado usando o Metanol e Acetona, no lugar do álcool etílico. 7 O próximo teste realizado foi do Hidroxamato. Pegou-se outro tubo de ensaio em que foram colocadas 3 gotas de acetato de etila, 1ml de uma solução de cloreto de hidroxilamônio e de 3 gotas de hidróxido de sódio 10%. Aqueceu- se a mistura na manta aquecedora com auxílio da pinça de madeira até que se iniciasse a ebulição da solução. Aguardou-se o resfriamento do tubo e adicionaram-se 3 gotas de cloreto férrico 1%. Repetiu-se o procedimento com acido acético ao invés do acetato de etila. No final foi realizado o teste para o ácido carboxílico. Em um tubo de ensaio, acrescentou-se 3 ml de ácido acético, gotejando uma solução de bicarbonato de sódio 5%. O mesmo processo foi realizado substituindo o ácido acético por álcool etílico. Verificou-se o que ocorria em cada caso. Os resíduos gerados foram descartados devidamente na capela. 8 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1. Teste do Ácido Crômico: As substâncias a serem testadas foram adicionas em um tubo com o ácido sulfúrico e a gota de dicromato de potássio. O resultado obtido que foi observado para o álcool etílico foi de um precipitado verde, que significa que o teste deu positivo, já que o teste identifica álcoois primários e secundários. Pode ser positivo também para aldeídos e fenóis. No caso do hexano, não houve reação e pode ser observado duas fases distintas, uma amarela e uma transparente. Quando o teste foi realizado com a acetona, a solução tornou-se amarelo forte, mas como o dicromato apresenta aparência amarelada, pode-se dizer que apenas houve mistura e não reação. 5.2. Teste de Tollens: Inicialmente misturou-se AgNO3 com NaOH, formando uma precipitado preto. Com esse produto encontrado misturou-se NH4OH, originando assim o Reagente de Tollens [Ag(NH3)2OH]. Misturou-se, inicialmente, formol com o reagente de Tollens obtido, dando como resultado a prata (Ag), que aderiu-se as paredes do tubo de ensaio, o que se pareceu como “espelhode prata”. Este resultado indica que a presença de aldeído, que reagiu com o reagente do teste de Tollens. Ao acrescentar o reagente a acetona (CH3(CO)CH3), obtendo uma solução transparente, ou seja, não ocorreu reação, como era esperado. Por último, ao adicionar o reagente ao álcool isopropílico, foi observado apenas bolhas, que indicam a liberação de gás carbônico. 5.3. Teste do Iodofórmio Inicialmente misturou-se NaOH e Lugol com álcool etilico, resultando numa solução transparente com sólidos em suspensão. Quando misturou-se com o metanol, a reação não ocorreu, e foi observada uma solução transparente. Por último, fez-se o teste com acetona formando um precipitado branco, como era esperado, pois o iodofórmio apenas é formado quando se mistura com cetonas, pois o teste identifica acetila (CH3CO -). 5.4. Teste do Hidroxamato Misturou-se o acetato de etila ao cloreto de hidroxilamônio e hidróxido de sódio, após o aquecimento e adição de cloreto férrico resultou uma solução violácea assim como era esperado, pois os ésteres de ácidos carboxílicos reagem com a hidroxalamina para formar ácidos hidroxâmicos, os quais quando 9 tratados com solução de cloreto férrico produzem complexos com essa coloração. Quando o mesmo procedimento foi realizado com o ácido acético o resultado e uma solução alaranjada fraca, a mesma cor inicial, assim como era esperado, pois não há reação. 5.5. Teste para ácido carboxílico Ao adicionar bicarbonato de sódio ao ácido acético ocorre uma efervescência, pois o ácido reagiu com o sal liberando gás carbônico (CO2), que produziu a efervescência. Comprovando que o ácido acético é um ácido carboxílico. Quando o bicarbonato de sódio é adicionado ao álcool etílico, o sal se dissolve formando uma solução transparente. No entanto, neste experimento foi colocado sal em uma quantidade a mais, formando uma solução supersaturada e levemente turva. 10 6. CONCLUSÕES A partir desse experimento concluiu-se que é possível caracterizar grupos funcionais realizando testes eficientes, práticos, simples e rápidos. O único empecilho são as substâncias tóxicas utilizadas, pois seu descarte necessita de condições específicas. Entendeu-se, também, que a caracterização de cada grupo requer um teste específico, ou seja, com substâncias particulares. E quando o resultado do teste der positivo irá ocorrer uma precipitação, produção de odor, vaporização, mudança de cor ou mudança na temperatura da solução. 11 7. Referências Bibliográficas [1] http://www.juliocarreiro.com.br/apostila_lab_org_2011.pdf [2]http://aperfeicoamentoemquimica.blogspot.com.br/2011/11/testes-organicos- analise-qualitativa.html [3]http://www2.ice.ufjf.br/suf/arquivos/QUI/2578949/222/Apostila_de_Laboratori o_de_Quimica_OrGanica_6.pdf [4] Apostila: Ácidos Carboxílicos e seus derivados http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CDkQ FjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.fug.edu.br%2Fadm%2Fsite_professor%2Farq_downl oad%2Farq_980.doc&ei=jnImU8CgIYaSkQfluYCoBQ&usg=AFQjCNHBSNcWLHfbV0m rLI8nprFSchtVxQ&sig2=Fkm1z5XwGGZ1Hu-C8SIE0g&bvm=bv.62922401,d.eW0
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