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Anderson Brito, Cleidiane Rocha, Evani, Valéria Dias Solubilidade de compostos orgânicos e Determinação do Ponto de Fusão CATU-BA 2018 Sumário Parte I – Solubilidade de Compostos Orgânicos Introdução .................................................................................3 Objetivo .....................................................................................4 Material ......................................................................................4 Procedimento..............................................................................5 Resultados, discussão e Observações ......................................6 Questionário 1.............................................................................7 Parte II – Determinação do Ponto de Fusão Objetivo 2 ..................................................................................9 Material ......................................................................................9 Procedimento..............................................................................10 Resultados, discussão e Observações ......................................10 Questionário 2.............................................................................11 Conclusão....................................................................................12 Referência....................................................................................13 Parte I – Solubilidade de Compostos Orgânicos Introdução A Química Orgânica é um ramo da Química que estuda os compostos do elemento carbono, também chamados compostos orgânicos, que possuem propriedades características peculiares. (FELTRE,2004). Dentre as diversas características dos compostos orgânicos, a solubilidade será aqui neste trabalho discorrida de acordo com as experimentações realizadas no laboratório. Sabe-se que a solubilidade é um dos temas mais relevantes da área da química, tanto pela sua importância intrínseca quanto pela variedade de fenômenos e propriedades químicas envolvidas no seu entendimento. Porém, a literatura relacionada a Química abordam o tema de forma superficial ou incompleta, especialmente a solubilidade de compostos orgânicos. A solubilidade dos compostos orgânicos é dividida em duas partes principais: a solubilidade na qual uma reação química é a força motriz e a solubilidade na qual somente está envolvida a simples miscibilidade. A miscibilidade é a propriedade de duas ou mais substâncias se misturarem em quaisquer proporções, formando uma solução homogénea. O termo é usado com maior frequência para líquidos, mas também se aplica a sólidos e a gases (SOLOMONS,2009). Ainda de acordo com Solomons (2009), a relação da força motriz em consonância a miscibilidade, a primeira é, geralmente, usada para identificar os grupos funcionais e a segunda para determinar os solventes apropriados para recristalização. Desde modo podemos inferir com relação aos líquidos miscíveis e imiscíveis: dois ou mais líquidos são miscíveis quando um se dissolve completamente no outro, exemplo: água e álcool, gasolina e querosene. A solubilidade depende da polaridade. Substância polar dissolve substância polar. Exemplo: água e álcool etílico. Substância apolar dissolve em substância apolar. Exemplo: gasolina e querosene. Substância polar não dissolve substância apolar. Exemplo: água e gasolina O trabalho de experimentação é de grande importância pois aproxima os estudos teóricos da pratica. Sendo assim, o experimento realizado permitiu coletar informações relacionadas a uma substância desconhecida, dependendo do seu comportamento quanto a solubilidade em: água, solução de NaOH 5%, Éter, HCl 5% e em NaHCO3 5%. Outro aspecto estudado na Química orgânica é o ponto de fusão dos compostos. O ponto de fusão designa a temperatura a qual uma substância passa do estado sólido ao estado líquido Tabela 1 – Pontos de fusão de algumas substâncias Substância Fórmula Tf/K Tf/ºC Etanol C2H 5OH 161,2 -112,0 Água H 2O 273,1 0,0 Benzeno C6H 6 278,6 5,5 Fenol C6H 5OH 313,8 40,6 Naftaleno C10H8 353,4 80,2 Sódio Na 370,8 97,7 Chumbo Pb 600,1 327,0 Ferro Fe 1808,1 1535,0 Fonte: http://wikiciencias.casadasciencias.org Isso acontece porque quanto mais forte é a força intermolecular que mantém as moléculas de determinada substância unidas, mais energia será necessário fornecer ao meio para que essas interações sejam rompidas e elas mudem de estado físico, o que resulta em maiores pontos de fusão e ebulição. Assim, as forças intermoleculares existentes nos compostos orgânicos são fracas em comparação às forças dos compostos inorgânicos. Objetivo Determinar a solubilidade de algumas amostras líquidas e sólidas (A, B, C, D, E) para identificar o tipo de grupo funcional que as amostras devem conter e consequentemente qual será o composto. Materiais 10 Tubos de ensaio 2 espátulas Papel indicador 2 Pipetas graduadas de 5mL 2 Provetas de 100mL (capela) 3 Conta gotas 2 Provetas de 100mL Reagentes 50mL de Solução de HCl 5% 50mL de Solução de NaOH 5% 50mL de Solução de NaHCO3 5% 300mL de Éter Etílico (capela) Ácido Sulfúrico 98% (capela) Procedimento Experimental Amostra A �H2O(l) �NaOH(l) 5% �HCl(l) 5% �H2SO4(L) 5% Insolúvel I Amostra B �H2O(l) �NaOH(l) 5% �HCl(l) 5% �H2SO4(L) 5% Insolúvel I Amostra D �H2O(l) �NaOH(l) 5% �HCl(l) 5% �H2SO4(L) 5% Insolúvel I Amostra E �H2O(l) �NaOH(l) 5% �HCl(l) 5% �H2SO4(L) 5% Insolúvel I Amostra C �H2O(l) �Eter(l) 5% Insolúvel S2 Resultados, Discussão e Observações 1 - AMOSTRA – HEXANO AO ACRESCENTAR O HEXANO (LIQUIDO) NO TUBO DE ENSAIO COM AGUA, APÓS AGITARMOS. CONSTATAMOS QUE ERA INSOLUVEL À ÁGUA, ACRESCENTAMOS O NAOH 5 %MANTEVE A INSOLUBILIDADE ADICIONANDO HCL 5% MANTENDO-SE A MESMA INSOLUBILIDADE SENDO ADICIONADO O ACIDO SULFURICO NO QUAL CONSTATAMOS QUE A SUBSTANCIADO COMPOSTO SE ENQUADRAVA NO TOPICO I (HIDROCARBONETOS SATURADOS, ALCANOS HALOGENADOS, HALETOS DE ARILA, ÉTERES DIARILICOS, COMPOSTOS AROMATICOS DESATIVADOS). 2 – AMOSTRA – ACIDO SALICILICO AO ACRESCENTAR O ACIDO SALICILICO (SOLIDO), NO TUBO DE ENSAIO COM ÁGUA, APÓS AGITAR APRESENTOU INSOLUBIDADE COM ÁGUA, AO ADICIONAMOS O NAOH 5 % NOTAMOS A SOLUBILIDADE DA SUBSTANCIA NO QUAL O COMPOSTO ADENTRAVA NO TOPICO A1 (ACIDO ORGANICO FORTES: ACIDOS CARBOXILICOS, FENOIS COM GRUPOS ELETROFILICOS EM POSIÇÕES ORTO E PARA BETA - DICETONAS). 3 – AMOSTRA - GLICEROL AO ACRESCENTAR O GLICEROL (LIQUIDO), NO TUBO DE ENSAIO COM ÁGUA, APÓS AGITAR APRESENTOU UMA SOLUBILIDADE COM A ÁGUA, AO ACRESCENTAR O ETER ETILICO NOTAMOS A INSALUBRIDADE DO COMPOSTO ADENTRANDO NO TOPICO S2 (SAIS DE ACIDOS ORGANICOS, HIDROCLORETOS DE AMINAS, AMINOACIDOS, COMPOSTOS POLIFUNCIONAIS (CARBOIDRATOS, POLIALCOOIS, ACIDOS, ETC)). 4 – AMOSTRA – ORTO – TALUIDINA AO ACRESCENTAR O ORTO – TALUIDINA (SÓLIDO), COM AGUA, APÓS AGITAR APRESENTOU CONSTATAMOS QUE ERA INSOLUVEL À ÁGUA, ACRESCENTAMOS O NAOH 5 %MANTEVE A INSOLUBILIDADE ADICIONANDO HCL 5% MANTENDO-SE A MESMA INSOLUBILIDADE SENDO ADICIONADO O ACIDO SULFURICO NO QUAL CONSTATAMOS QUE A SUBSTANCIA DO COMPOSTO SE ENQUADRAVA NO TOPICO I (HIDROCARBONETOS SATURADOS, ALCANOS HALOGENADOS, HALETOS DE ARILA, ÉTERES DIARILICOS, COMPOSTOS AROMATICOS DESATIVADOS). 5 – AMOSTRA – NAFTALENO AO ACRESCENTAR O NAFTALENO (SOLIDO), COM AGUA APÓS AGITAR APRESENTOU CONSTATAMOS QUE ERA INSOLUVEL À ÁGUA, ACRESCENTAMOS O NAOH 5 %MANTEVE A INSOLUBILIDADE ADICIONANDO HCL 5% MANTENDO-SE A MESMA INSOLUBILIDADE SENDO ADICIONADO O ACIDO SULFURICO NO QUAL CONSTATAMOS QUE A SUBSTANCIA DO COMPOSTO SE ENQUADRAVA NO TOPICO I (HIDROCARBONETOS SATURADOS, ALCANOS HALOGENADOS, HALETOS DE ARILA, ÉTERES DIARILICOS, COMPOSTOS AROMATICOS DESATIVADOS). Questionário 01 Questão 01 Miscibilidade é a capacidade de uma mistura formar uma única fase (mistura homogênea) em certos intervalos de temperatura, pressão e composição. Solubilidade é a propriedade que uma substância tem de se dissolver espontaneamente em outra substância denominada solvente Questão 02 O processo de solubilização de uma substância química resulta da interação entre a espécie que se deseja solubilizar (soluto) e a substância que a dissolve (solvente), e pode ser definida como a quantidade de soluto que dissolve em uma determinada quantidade de solvente, em condições de equilíbrio. Solubilidade é, portanto, um termo quantitativo. É uma propriedade física (molecular) importante que desempenha um papel fundamental no comportamento das substâncias químicas, especialmente dos compostos orgânicos. A solubilidade é de interesse em diversas áreas, por exemplo: materiais, farmacêutica e ambiental. Em particular, na concepção de fármacos, é essencial considerar a solubilidade aquosa, a qual influencia fortemente as propriedades farmacocinéticas, tais como absorção, distribuição, metabolismo e excreção. Além disso, o conhecimento da solubilidade é necessário para a previsão do destino ambiental de contaminantes e poluentes, processos de adsorção no solo e fatores de bioconcentração de agrotóxicos. Esta dissolução, está atrelada a miscibilidade. Questão 03 A solubilidade de uma substância orgânica está diretamente relacionada com a estrutura molecular, especialmente com a polaridade das ligações e da espécie química como um todo (momento de dipolo). Geralmente, os compostos apolares ou fracamente polares são solúveis em solventes apolares ou de baixa polaridade, enquanto que compostos de alta polaridade são solúveis em solventes também polares, o que está de acordo com a regra empírica de grande utilidade: "polar dissolve polar, apolar dissolve apolar" ou "o semelhante dissolve o semelhante". Em alguns casos, a solubilidade de compostos orgânicos pode estar relacionada com a ocorrência de uma reação química. Assim, essa propriedade pode ser dividida em duas categorias: a solubilidade em que uma reação química é a força determinante (por exemplo, na reação ácido-base) e a solubilidade na qual estão envolvidas somente as forças intermoleculares. O estudo semiquantitativo da solubilidade de uma substância em determinados solventes (água, éter etílico, solução diluída de hidróxido de sódio, ácido clorídrico diluído, solução de bicarbonato de sódio, ácido fosfórico concentrado e ácido sulfúrico concentrado), fornece valiosa informação sobre a presença ou ausência de determinados grupamentos funcionais ou classes de compostos orgânicos Parte II – Determinação do ponto de fusão Introdução Segundo experimento analisará a temperatura de fusão de duas substâncias. Com este experimento, vamos observar o ponto de fusão do naftaleno e do paracetamol observando o seu comportamento em determinados espaços de tempo e temperatura, obtendo curvas de aquecimento e resfriamento, e aprender a utilização correta dos materiais usados nesse processo. Foi utilizado nesse experimento uma pequena amostra de naftaleno e uma pequena amostra do paracetamol colocada em um tubo capilar juntamente com um termômetro, o tubo é aquecido e observa-se a temperatura do processo por um determinado tempo. A fusão é a passagem do estado sólido para o líquido, enquanto a solidificação é a passagem do estado líquido para o sólido. A substância no estado sólido é um conjunto de entidades unidas entre si, bem arrumadas e com movimento vibratório discreto. Com o aquecimento, as substancias vão conseguindo deslizar umas sobre as outras, pois o aumento de energia faz com que essas se agitem tanto que, pouco a pouco, vão se separando umas das outras, mas sem conseguir sair do conjunto, é a substância no estado líquido. O naftaleno é composto aromático, hidrocarboneto cíclico que possui dois anéis benzênicos ligados diretamente, com fórmula molecular C10H8. (T.F. 80 - 82 ) É solúvel em quase todos os solventes orgânicos, e é um sólido insolúvel na água, muito volátil. A sua decomposição térmica dá origem a gases e vapores tóxicos, como o monóxido de carbono. O naftaleno é uma substância inflamável. Suas aplicações são: como produto de base na síntese de numerosos compostos orgânicos, solventes, corantes, na conservação da madeira, inseticida. No qual foi encontrado um T.F de 81,4°C. O paracetamol também conhecido por acetaminofeno e um fármaco com propriedades analgésicas e antipiréticas utilizado essencialmente para tratar dor e febre O paracetamol, N-(4-hidroxifenil) etanamida, fórmula C8H9NO2 - 151,16 g.mol-1 são substância sólida (T.F. 169-170,5 °C) nas condições ambientes. No qual foi encontrado um T.F de 172°C. DADOS DO NAFTALENO ● Fórmula molecular: C10H8 ● Peso molecular: 128,1705 g/mol ● Ponto de fusão: 80,26°C ● Densidade: 1,14 g/cm³ DADOS DO PARACETAMOL ● Fórmula molecular: C8H9NO2 ● Peso molecular: 151,1626 g/mol ● Ponto de fusão: 169°C● Densidade: 1,263 g/cm PROCEDIMENTO 1. Enchimento do tubo capilar 1.1. Mergulhar a extremidade aberta do tubo capilar na amostra, de modo a que o sólido entre no tubo. 1.2. Inverter o tubo capilar de modo a que o pó desça até à extremidade fechada do tubo. 1.3. Repetir a operação até que o tubo capilar fique com cerca de 1 cm de altura de sólido. 2. Montagem 2.2. Fixar o tubo capilar no aparelho de fusão junto com o termômetro MATERIAIS ● Capilares de ponto de fusão ● Aparelho medidor de ponto de fusão ● Termômetro ● Espátula REAGENTES ● Naftaleno em pó ● Paracetamol em pó Resultados e discussões TEMPERATURA DO NAFTALENO INICIAL 4,5°C FINAL 7,5°C TEMPERATURA DO PARACETAMOL INICIAL 4,5°C FINAL 180°C Esse experimento nos forneceu um maior conhecimento sobre ponto de fusão, mostrando de uma forma não somente teórica, mas principalmente prática como ocorre o processo com a substância naftaleno. Com esta podemos verificar o grau de pureza da amostra durante todo o processo. Questionário 2 Questão 01 Determinar rigorosamente o ponto de fusão da amostra desconhecida, tendo o cuidado de utilizar um aquecimento lento (1-2°C/min.) acima dos 85ºC. Questão 02 Substâncias Formula Ponto de Fusão ºC Ácido Salícilico C7H6O3 156 - 157 Ácido Benzóico C7H6O2 121 - 122 Naftaleno C10H8 80 - 82 Paracetamol C8H9NO2 169 - 170 Vanilina C8H8O3 80 - 81 Acetanilida C8H9NO 113 - 114 Questão 03 Questão 04 a) CH3CONHC6H4OH Conclusão Com base nos testes realizados conclui-se que é possível determinar a qual classe orgânica cada substancia pertence, com simples testes de solubilidade e análises detalhadas sobre cada composto. Referência AUCÉLIO, Ricardo Queiroz; TEIXEIRA, Letícia Regina de Souza; Solubilidade. Disponível em :< http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_solubi lidade.pdf >acesso em 27 de julho de 2018 ANDRADE, Jailson Bittencourt de, LOPES, Wilson Araújo, MARTINS, Cláudia Rocha. Solubilidade das substâncias orgânicas. Quim. Nova, vol.36, nº 8. São Paulo, 2013. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422013000800026> acesso em 27 de julho de 2018 Solubilidade. Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC. Disponível em: <http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/carlad/materiais/04_Polaridade_e_Sol ubilidade_.pdf> acesso em 27 de Julho de 2018 A. Pires de Matos, I. Santos, J. P.Leal, J. Marçalo, N. Marques, R. T. Henriques, Química: Princípios e Aplicações, Ed. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, (2ª ed.), 2010; p.515-516. FELTRE, Ricardo. Quimica Organica. vol.3.Ed.Moderna,São Paulo,2004. M. E. Arieiro, C. Corrêa, F. P. Basto e N. Almeida, Preparação para o Exame Nacional Física e Química A, Porto: Porto Editora, 2012; ISBN 978-972-0-01669-0 SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 1 e 2. 9 ed. LTC, 2009
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