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PURIFICAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS Autoras: SILVA, Sabrina Mendes Lima de Souza da; SOUZA, Krishnara Luzia Guedes de. Prof. Dr. William Pires de Macedo ANÁPOLIS-GO AGOSTO DE 2018 1. INTRODUÇÃO Para as técnicas de purificação de substâncias ou compostos sólidos, o termo solubilidade é de suma importância. Este fator diz respeito à quão solúvel ou insolúvel será o sólido, que passará por este processo de purificação, em relação ao solvente, assim como as impurezas contidas no sólido. A característica ideal é que o sólido seja pouco solúvel à temperatura ambiente ou a frio, e que seja totalmente solúvel a quente (Randall G. Engel...[et al.], 2012). O processo de recristalização, que nada mais é que uma purificação, envolve as seguintes etapas: - Escolha do solvente - Dissolução da substância impura a uma temperatura próxima do ponto de ebulição do solvente - Filtração à quente da solução de modo a eliminar qualquer material insolúvel - Resfriamento do filtrado - Separação dos cristais formados - Secagem do material A filtração consiste em retirar algumas impurezas mais insolúveis, e posteriormente, o resfriamento induz a uma diminuição da solubilidade do sólido e este se recristaliza de forma mais pura, devido às impurezas que são solúveis, permanecer na solução água-mãe e não se recristalizar novamente com o precipitado. A única desvantagem é que o rendimento tende a ser inferior, devido possíveis perdas no processo (Randall G. Engel...[et al.], 2012). O ponto de fusão dos sólidos, indicam a pureza do mesmo e uma possível identificação de compostos. Isso significa que se no fim de uma recristalização, a temperatura de fusão do sólido, variar pouco em relação ao tabelado, de fato, a pureza foi-se alcançada. É está a intenção desta técnica de purificação (Randall G. Engel...[et al.], 2012). O ácido benzoico, composto orgânico a ser purificado, tem seu ponto de fusão em torno de 121 a 122 ºC. O carvão ativado, utilizado para realizar a filtração a quente, é capaz de reter impurezas em suas adjacências, o que torna viável seu uso (Randall G. Engel...[et al.], 2012). 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1 MATERIAIS - 4 Tubos de ensaio - Chapa de aquecimento - Espátulas - Piceta - Béqueres - Erlenmeyer - Sistema de filtração simples - Sistema de filtração a pressão reduzida - Banho de gelo - Balança analítica - Papel de filtro - Bastão de vidro - Fusômetro 2.2 REAGENTES - Ácido Benzoico - Água destilada - Álcool - Acetato de etila - Acetona - Carvão ativado em pó 2.3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1° Parte 1- Escolheu-se uma amostra para o experimento, o ácido benzoico. 2- Sua solubilidade foi testada em 4 solventes diferentes e escolheu-se o melhor entre eles para ser utilizado na recristalização. 3- Para os testes de solubilidade, em um tubo de ensaio colocou-se alguns cristais da amostra e verificou-se o comportamento em 1 mL de solvente a frio e a quente. 4- Após a escolha do solvente, pesou-se 1,0 g amostra juntamente com 0,5g de impureza para promover a recristalização e concluir a eficácia do procedimento. 2° Parte 1. Adicionou-se 1,5 g do composto orgânico impuro em 20 mL do solvente escolhido; 2. Aqueceu-se até completa dissolução; 3. Juntou-se à solução pequena quantidade de carvão ativado; 4. Filtrou-se a quente com papel de filtro pregueado; 5. Induziu-se a cristalização na outra porção por agitação e resfriamento (cristalização induzida); 6. Filtrar os cristais à pressão reduzida; 7. Determinar o ponto de fusão do produto recristalização. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A primeira parte do experimento foi testar a solubilidade do ácido benzoico (Figura 1) em 4 solventes, apenas com a água obteve-se o resultado desejado: que o sólido fosse pouco solúvel no solvente a frio e solúvel quando o solvente estava quente. Lembrando que “semelhante dissolve semelhante” esse é o motivo dos outros solventes não terem sido ideais para a rescristalização. O ácido benzoico tem uma grande parte apolar e outros dois pontos polares em sua molécula, assim como o acetato de etila (Figura 2), logo este solvente conseguiu dissolver com êxito o sólido. Já o etanol(Figura 3) e a acetona (Figura 4) tem apenas um ponto polar e o resto da estrutura apolar, mas também tiveram êxito na dissolução do sólido. Restando apenas a água (Figura 5), polar e não tem ligações C-C, C-H que ajudam a aumentar a característica apolar da molécula, não consegue dissolver o ácido benzoico com êxito a frio, já que não consegue interagir com a parte apolar do sólido, em contrapartida quando a água estava aquecida, próximo do ponto de fusão foi possível dissolver todo o sólido. Desta forma a água foi escolhida para a recristalização. Figura 1- Ácido benzoico. Figura 2- Acetato de etila. Figura 3- Etanol. Figura 4- Acetona. Figura 5- Água. Na segunda parte do experimento foi a recristalização. Primeiramente misturou- se 0,5g de impureza em 1,0g do ácido benzoico, isso porque a recristalização serve para purificar o sólido, e dessa forma é possível verificar a eficácia da remoção de impurezas do ácido benzoico com esta técnica. Executou-se os passos do procedimento e no momento da filtração a quente houve um empecilho, o ácido benzoico recristalizava-se muito rapidamente antes mesmo de passar pelo papel de filtro, por causa disso usou-se água quente para lavar o sólido do papel de filtro e dissolver novamente o ácido benzoico enquanto as impurezas ficavam retidas no papel por não serem solúveis mesmo a quente. Por consequência do uso de água quente na filtragem, o ácido benzoico estava extremamente dissolvido, praticamente em 100mL de água quente. Para concentrar a solução e favorecer a recristalização da amostra deixou-se em aquecimento, removendo a água. Quando restava cerca de metade da quantidade original de água retirou-se a solução do aquecimento e iniciou-se o banho de gelo para induzir a precipitação do ácido benzoico. Após cerca de 15 minutos de digestão, os cristais foram filtrados com pressão reduzida e deixados secar naturalmente. Em seguida pesou-se a massa dos cristais recuperados: 0,44g. Considerando que 1,5g é 100%, foi recuperado 29,33% do sólido. Houve bastante perdas do ácido benzoico, provavelmente porque ele facilmente precipitava com uma pequena redução da temperatura do meio e outros erros indeterminados. Foi feito o teste de pureza do sólido, baseado no ponto de fusão. Colocou-se uma pequena quantidade dos cristais no fusômetro. A temperatura observada na fusão do sólido foi em torno de 120°C e o ponto de fusão do ácido benzoico é 122,4°C de acordo com Oliveira (2017), logo pode-se concluir que o sólido obtido teve um baixo rendimento e não estava extremamente puro, mas com pequena quantidade de impurezas. 4. CONCLUSÃO É inevitável que um composto orgânico esteja completamente puro, pois nem sempre a armazenagem será de forma isolada. Logo, o composto reagirá com componentes da atmosfera. Isto implicará em contaminação. O método de purificação por meio da recristalização é eficaz, pois é pouco provável que os contaminantes se precipitarão novamente com o composto. Neste caso, o ácido benzoico, realmente fora obtido após o processo em sua forma mais pura possível, pois o teste com o ponto de fusão indicou uma fusão na temperatura aproximada de 120 ºC, o que é o esperado, para o ácido benzoico. Logo, o objetivodesta aula fora alcançado. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS - Randall G. Engel...[et al.]. Química orgânica experimental : técnicas de escala pequena; tradução Solange Aparecida Visconti ; revisão técnica Flavio Maron Vich, Robson Mendes Matos. -- 3. ed. -- São Paulo : Cengage Learning, 2012. - OLIVEIRA, P. H. R.; REIS, R. R. Ácido Benzóico (CAS 65-85-0). Rev. Virtual Quim., v. 9, 2017. Disponível em: <http://rvq.sbq.org.br/imagebank/pdf/PedroNoPrelo.pdf>.
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