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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA - UNIPAMPA CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL PROF. DR. NILO EDUARDO KEHRWALD ZIMMERMANN 2017/2º Semestre DESTILAÇÃO Isabelle Ávila da Silveira 30 de Outubro de 2017. Bagé, RS 2 Sumário 1. Objetivos ................................................................................................................. 3 2. Introdução ............................................................................................................... 3 1. Procedimento Experimental ................................................................................... 4 1.1Destilação simples....................................................................................... 5 1.1.1 Procedimento .......................................................................................... 5 1.1.1 Resultados .............................................................................................. 6 2. Procedimento Experimental .................................................................................. 6 2.1 Destilação Fracionada: Vinho..................................................................... 6 2.1.1 Procedimentos ........................................................................................ 6 2.1.1 Resultados .............................................................................................. 8 3. Procedimento Experimental....................................................................................9 3.1 Destilação por arraste a vapor: cravo da india...........................................9 3.1.1 Procedimento .........................................................................................9 3.1.1 Resultados .............................................................................................10 4. Conclusão ............................................................................................................ 11 5. Perguntas da Apostila .......................................................................................... 12 6. Referências Bibliográficas .................................................................................... 15 3 1. Objetivos Destilar a água atraves da destilação simples. Determinar o teor alcoolico do vinho feito através da destilação fracionada e pelos metodos indice de refração, salting out e densidade. Separação do eugenol e acetil-eugenol do óleo do cravo da índia através da destilação por arraste a vapor. 2. Introdução Basicamente, a destilação consiste na vaporização do líquido no seu ponto de ebulição, ou seja, na passagem de um líquido para o estado gasoso com auxílio de calor e/ou por redução de pressão, seguido da condensação desse vapor em outro recipiente. A destilação fracionada é um processo semelhante ao da destilação simples, porém,ao empregar uma coluna de retificação coloca entre o frasco gerador dos vapores e o equipamento de condensação dos mesmos, permite separar misturas de líquidos onde os pontos de ebulição dos componentes diferem de menos de 80°C. Um liquido entra em ebulição quando sua pressão de vapor se iguala à pressão atmosférica. O vinho tinto é uma bebida alcoólica obtida a partir da fermentação dos açúcares naturais da uva. O álcool presente no vinho pode ser destilado por um processo simples de separação de misturas, a destilação fracionada. O processo de destilação é utilizado para a separação de misturas entre líquidos, líquidos e sólidos e sólidos de sólidos, este último utilizado mais raramente. A destilação por arraste a vapor é um método muito útil para o isolamento e a purificação de compostos orgânicos. Ela se baseia no fato de que quando dois ou mais compostos imiscíveis ou levemente miscíveis são misturados, a pressão de vapor da mistura é a soma das pressões de vapor que esses componentes exerceriam se estivessem sozinhos. Quando uma mistura de líquidos imiscíveis é destilada, ela entra em ebulição no momento em que a soma das pressões de vapor de cada substância se iguala a pressão atmosférica. A temperatura na qual a mistura destila é, portanto, menor do que o ponto de ebulição de qualquer componente puro. O cravo da índia é uma planta que quando extraída da natureza é muito útil, e entre seus vários componentes alguns estão na forma de óleos, conhecido como óleos essenciais, a extração desses óleos, são feitas através da destilação por arraste a vapor sob pressão atmosférica. Na sua composição tem-se 15% de óleos, sendo que este óleo é composto em sua maior parte por eugenol (cerca de 80%) seguido por acetil-eugenol (cerca de 15%). 4 O procedimento para tratar o óleo do cravo da índia é o mesmo dos outros óleos essências. Tal procedimento é conhecido como “extração liquidoliquido” que consiste na separação de liquido(no caso os óleos) que possuem fases miscíveis entre si. Neste tipo de extração o composto estará distribuído entre os dois solventes e a separação vai ocorrer devido à diferença de solubilidade do composto nos dois solventes. Geralmente, o composto a ser extraído é insolúvel ou parcialmente solúvel num solvente, mas é muito solúvel no outro solvente, assim obtém-se a fase orgânica e a aquosa separadamente, como na figura abaixo: No caso do cravo da índia este tratamento é feito usando o óleo essencial e clorofórmio na extração, em seguida o “produto” obtido desta reação é tratado com hidróxido de sódio, para que então seja obtido duas amostras diferentes (fases), das quais uma levará ao acetil- eugenol (fase orgânica) e a outra (fase aquosa) ao eugenol. A partir daí a fase orgânica é tratada com sulfato de sódio e a fase aquosa com ácido clorídrico e clorofórmio. Através desse procedimento é possível fazer a separação total da mistura. 5 1. Procedimento Experimental 1.1. Destilação Simples Materiais e Reagentes Materiais: Manta aquecedora; Elevador; Condensador; 3 garra e 3 mufla; 2 Balão de fundo chato 250mL; Cabeça de destilação; Curva; Termômetro; Clips para junta; Perolas de ebulição. Reagentes: 1. Água normal vindo do sistema de encanamento da universidade. 1.1.1 Procedimento Fig 1: Montagem do equipamento de destilação. Foram colocadas perolas de ebulição no balão de fundo chato que foi posto água até metade do mesmo, o qual foi colocado na montagem vista acima e então ligado a manta de aquecimento á aproximadamente 100 C e então foi realizado a destilação. 6 1.1.1 Resultados Não dizemos que temos um resultado pois o experimento foi feito para entender o processo de destilação e obtido a água destilada. 2. Procedimento experimental 2.1. Destilação Fracionada Materiais: Balão de de fundo chato 250mL; Balão de de fundo chato 500mL; Condensador; Coluna de vigreaux; Termômetro; Conector de Claisen; Curva e cabeça de destilação; 4 Provetas 25mL; Mufla, garras e junta; Bequér 50ml; Pérolas de ebulição. Reagentes utilizados: Amostra de vinho. 2.1.1 Procedimento. Primeiramente coletamos aproximadamente 100mL do vinho (da marca abaixo) e depositamos no balão de fundo redondo de 500mL. Juntamente com o vinho, adicionamos perolas de ebulição para evitar o superaquecimento na hora da destilação. Com o equipamento montado, anexamos o balão à coluna de destilação como demonstradonas imagens abaixo. 7 Fig 2: Vinho usado na destilação. Fig 3: Montagem do equipamento. O aquecimento da mistura contida no balão, no caso o vinho, é feito através da manta térmica. Quando o vinho começou a entrar em ebulição, o seu vapor sobre pela coluna de destilação e vai para o condensador. Tal aparelho possui um tubo interno que se mantém resfriado pela circulação de água ao seu redor e possuem duas partes abertas onde são conectadas duas mangueiras de látex, a água entra na parte de baixo e sai pela parte de cima. Quando o vapor entra no tubo interno do condensador, ele resfria e volta para o estado líquido, sendo coletado no final por, no nosso caso, um erlenmeyer. Então começamos a destilação e anotamos os valores de temperatura e após determinamos o índice alcoólico por indice de refração, salting out e densidade. 8 2.1.1 Resultados Durante o processo de destilação houve o acompanhamento de cada etapa do mesmo. A partir do auxílio do termômetro, pudemos observar o que ocorreu durante o experimento. Na tabela abaixo, os dados foram distribuídos de modo que haja um melhor entendimento. Amostra (15mL) Temp. inicial de ebulição (ºC) Temp. final da ebulição (ºC) 1 65 98 2 98 98 3 98 98 4 98 98 Tabela 1: Controle das temperaturas. Então verificamos o índice de refração das 4 amostras no refratômetro o qual obtemos os seguintes valores: Indice de refração Temperatura (ºC) 1,3635 21,6 1,3320 21,6 1,3320 21,6 1,3320 21,7 Mistura de todas as amostras: 1,3415 21,5 Tabela 2: Índices coletados. Depois de obter os valores de temperatura e índice de refração usamos na equação (1) para fazer a correção do índice, e usamos o índice corrigido na equação (2) para verificar o ter alcoólico de cada amostra. nd correção = nd+(∆t × 0,000045) (1) y=0,0005x+1,3356 (2) Assim obtemos os seguintes valores de índice de refração corrigido e o teor alcoolico de cada amostra como mostrado na tabela abaixo: Tabela 3: Índices de refração e teor alcoólico. Amostras Índice de refração corrigido Teor alcoólico (%) 1 1,3642 57,2 2 1,3392 7,2 3 1,3392 7,2 4 1,3328 5,6 Mistura das amostras 1,3422 13,2 9 Quando se misturou as 4 amostras e mediu-se a densidade com um alcoômetro, o qual mediu 20ºG/L, e como comparativo fez a amostra no refratômetro o qual conta na tabela acima. Não foi realizado o método salting out porque não teve tempo. 3. Procedimento experimental 3.1. Destilação por Arraste a Vapor Materiais: 2 Béqueres de 150mL; Balão de de fundo chato 250mL; Balão de de fundo chato 500mL; Condensador; Funil de adição; Funil de separação; Conector de Claisen; Curva e cabeça de destilação; Proveta 50mL; Mufla, garras e junta; Moinho analítico. Solventes: CHCl3, NaOH, MgSO4 e HCl. 3.1.1 Procedimento. Pesou-se 20,06g de cravo da índia em uma balança volumétrica, e então foi moido no moinho analitico e então foi colocado no balão de fundo chato e foi-se adicionado H20 destilada até a metade( 500ml),e levou se o balão para a vidraria já montada e foi colocada água no funil de adição e começou- se a destilação. Após a destilação pegou-se esse composto filtrado e colocou-se o mesmo em funil de separação, para separar a fase orgânica da sólida (sendo adicionado uma aliquota de 25 ml de CHCl3(clorofórmio), tampou-se, agitou-se e com a haste levemente apontada para cima, liberou-se o ar dentro dele contido. 10 Deixou-se o sistema em repouso, sob um anel e verificou-se a decantação do sistema até que ficasse bifásico. Transferiu-se a fase orgânica para um erlenmeyer de 100 mL. Devolveu-se a fase aquosa para o funil de separação e repetiu-se o processo por mais uma vez, sempre juntando as fases orgânicas. Após recolher o conteúdo que ficou no bequer e recolocar no funil de separação e lavamos 3x com NaOH. Desprezou-se a fase aquosa na pia e secamos a parte acetileugenol em cloroformio com uma espátula de MgSO4 então filtramos e colocamos no bequer (1) de peso 74,7864 g o restante de acetileugenol. E a parte com eugenolato de Na em solução aquosa foi adicificado com HCl conc. aproximadamente 15 ml de HCl. Terminado esse procedimento, colocou-se a mesma no funil de separação e adicionou 25 ml de CHCl3 e lavou duas vezes com CHCl3 e secou o restante de eugenol em CHCl3 com MgSO4 então filtramos o eugenol e colocamos no bequer (2) de peso 75,2725g. 3.1.1 Resultados Após duas semanas que os bequer estavam no laboratório eles foram pesados novamente tendo assim um resultado para o bequer (1) de 74,900 g e o bequer (2) de 75,8700 g com os compostos dentro. Obtemos 0,12 g de acetileugenol e 3,6g de eugenol. 11 4. Conclusão Através dos experimentos realizados e resultados observados, pode-se concluir que a destilação, tanto simples, fracionada como a de arraste a vapor, são extremamente eficazes na separação de líquidos (miscíveis ou não) e são técnicas imprescindíveis em um laboratório de química orgânica como também para as pesquisas na área. O experimento realizado permitiu obter a separação do álcool do vinho tinto através da técnica de destilação fracionada. Com o destilado, foi possível realizar o índice de refração do álcool, o qual se obteve um valor médio de 1,3422 nD corrigido nas uniões de líquidos O valor encontrado para o grau alcóolico é de 13,2 % v/v que está bastante próximo com o teórico. Percebeu-se que a técnica de destilação por arraste a vapor é uma boa opção para a extração de óleos essências (nesse caso, do cravo da índia) chegou se ao resultado de 3,72 g de óleo essencial para 20,06g de cravo da índia, que é um resultado aceitável pela literatura, sem mencionar os erros experimentais que podem ter ocorrido no decorrer do experimento. 12 5. Perguntas da apostila 1) Porque não é possível separar a mistura azeotrópica água – etanol por destilação? As misturas azeotrópicas não podem ser separadas por destilação, porque tais misturas destilam em proporções fixas constantes, como se fossem uma substância pura, porque o ponto de ebulição não se altera. 2) Qual o significado físico do índice de refração? Pode ser usado como determinação do grau de pureza da amostra? O índice de refração (n ) de uma substância é a relação entre a velocidade (c ) da luz no vácuo e sua velocidade na substância (v ). Ele também pode ser definido como a relação entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração, pode ser usado para determinar a concentração de materiais, para estabelecer a identidade e a pureza de um composto químico e como uma ajuda valiosa para provar a estrutura de um composto. 3) Qual a influência da temperatura sobre índice de refração e a densidade? Em geral, quando a densidade de um meio aumenta, o seu índice de refração também aumenta. Como variações de temperatura e pressão alteram a densidade, concluímos que essas alterações também alteram o índice de refração. No caso dos sólidos, essa alteração é pequena, mas para os líquidos, as variações de temperatura são importantes, e no caso dos gases tanto as variações de temperatura como as de pressão devem ser consideradas. 4) Explique o efeito “salting out''? O efeito “salting out” é a precipitação de proteína em solução por altas concentrações de sais. Os sais atraem as moléculas de água do meio, de modo a ficar menos água disponívelpara as moléculas protéicas o que acarreta na diminuição da solubilidade e precipitação. 5) Enumere as vantagens de um processo de destilação à pressão reduzida em relação ao de destilação à pressão normal. Entre suas vantagens esta a destilação do material em temperatura inferior a 100ºC o que evita a decomposição térmica da mesma. Além disso, a deslocação do ar pelo vapor também protege as substâncias da oxidação. 13 6) Quais as mudanças que devem ser introduzidas no equipamento para que se realize uma destilação à pressão reduzida. As principais diferenças entre esta montagem e a aparelhagem usada nas destilações simples são a inserção de uma cabeça de Claisen entre o balão de destilação e a cabeça de destilação e a ligação de uma fonte de vácuo. Além disso, coloca-se um tubo de entrada e de saída no topo da cabeça de Claisen. 7) Enumere as vantagens de uma destilação por arraste à vapor. As principais diferenças entre esta montagem e a aparelhagem usada nas destilações simples são a inserção de uma cabeça de Claisen entre o balão de destilação e a cabeça de destilação e a ligação de uma fonte de vácuo. Além disso, coloca-se um tubo de entrada e de saída no topo da cabeça de Claisen. 8) A 50oC a pressão de vapor da água é de 93mmHg e do bromobenzeno é de 17mmHg. Calcule a composição do destilado por arraste à vapor do bromobenzeno à pressão reduzida de 110mmHg. 9) Qual o objetivo de se realizar duas extrações sucessivas em cada etapa? Na primeira etapa ocorre uma maior saturação, já na segunda irá ocorrer uma menor de saturação. Assim, diminuindo a taxa de erro. Se fizéssemos com uma única etapa, ocorreria uma saturação muito grande. 10) Equacione a reação química observada quando da adição de NaOH à mistura de eugenol e acetilengenol e explique porque este processo permite a separação dos dois compostos. 14 11) Sugira uma maneira de separar uma mistura de ácido pícrico, anilina e naftaleno. Adicionando um sal ao ácido pícrico irá transformar em mais básico. No naftaleno não irá ocorrer mudanças, tanto adicionando ácido como uma base. 15 6. Referências Bibliográficas http://ppgbqa.ufsc.br/files/2011/06/2-Amino%C3%A1cidos-e-prote%C3%ADnas- respostas.pdf https://pt.wikipedia.org/wiki/Refra%C3%A7%C3%A3o https://pt.scribd.com/doc/99468839/REFRACAO-MOLAR-DETERMINACAO-DA- REFRATIVIDADE Paiva, Donald L. … et al. Química Orgânica Experimental: técnicas de escala pequena.Tradução de Ricardo Bicca de Alencastro. Porto Alegre : Bookman, 2009. ZUBRICK, J. W. MANUAL DE SOBREVIVÊNCIA NO LABORATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA, 1ª ED.; LTC, 2005. ENGEL, R. G.; KRIZ, G. S.; LAMPMAN, G. M.; PAVIA, D. L. QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL Técnicas de Escala Pequena 3a ED, CENGAGE LEARNING, 2012.
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