Relatório extração por solventes

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EXTRAÇÃO COM SOLVENTES REATIVOS ATRAVÉS DA TÉCNICA DE EXTRAÇÃO DESCONTÍNUA
PETRY, Alexandra, CAETANO, Kelly. C., FERNANDES, Vinicios. P.
a. Unisul, Santa Catarina 
Resumo
Neste estudo foi feita uma extração com solventes reativos, empregado na separação e isolamento de substâncias componentes de uma mistura. Para o experimento foram pesados 1 g de p-nitroanilina, ácido benzóico, β-naftol e naftaleno e dissolvidos em 100 mL de ácido benzoico em um erlenmeyer, extraiu-se então com HCl (neutralizando com NaOH), NaOH (neutralizando com HCl) e por último NaHCO3 (neutralizando com HCl), lavou-se a solução etérea com H2O e secou-se com Na2SO4, filtrou-se para um balão e evaporou-se o éter em um evaporador rotatório, pesou-se os compostos e calculou-se a porcentagem de material recuperado e o ponto de fusão. Foram obtidos 0,76 g de p-nitroanilina, 3,02 g de ácido benzoico, 0 g de β-naftol e 2,68 g naftaleno, assim ocasionando em 76 %, 302 %, 0 % e 268 % respectivamente. Os altos valores de algumas das porcentagens se devem ao fato de que o papeis filtro tenham sido pesados molhadas após a filtração e que fora feita as extrações em ordem errada.
Palavras-chave: ácido benzoico, β-naftol, naftaleno e p-nitroanilina.
1. INTRODUÇÃO
Segundo Atkins; Jones (2012), os solventes líquidos são muito usados na indústria na extração de substâncias de produtos naturais e na síntese de compostos úteis. As separações baseadas nas técnicas de extração líquido-líquido utilizam a propriedade de um analito possuir diferentes graus de solubilidade quando colocado em contato com diferentes tipos de solventes. O processo de separação normalmente ocorre quando o soluto que está dissolvido em um desses líquidos passa para outro solvente por meio de um processo de transferência de massa. Esse processo ocorre quando dois líquidos são colocados em contato sob agitação constante em um funil de separação, formando duas fases (DIAS; et al, 2016). 
Em muitos casos, uma das fases é água pura ou uma solução-tampão e a outra fase é um solvente orgânico. O analito pode estar inicialmente em qualquer uma das duas fases. A seletividade da separação e sua eficiência, são controladas pela escolha das duas fases. Quando o solvente de extração, isto é, o solvente que não contém inicialmente o analito, é água, pode-se, garantir sua pureza e que ele não contribuirá para contaminar a amostra fina. A escolha do segundo solvente é determinada por um critério simples: ele tem que ser imiscível com a água, isto é, formar duas fases. As densidades do solvente orgânico e da água devem ser bem diferentes para que se formem duas camadas bem definidas. Entretanto, se a fase orgânica for a fase de extração, é necessário usar um solvente orgânico suficientemente volátil para poder ser removido por evaporação (VOGEL; et al, 2002).
A extração líquido-líquido é amplamente aceita e frequentemente utilizada para bioanálises. A técnica é utilizada no processo de preparo da amostra, antes da determinação analítica, e visa eliminar componentes endógenos ou outros fármacos ou compostos interferentes, melhorando também a detectabilidade e a seletividade (MOREIRA; YOKOYA; GAITANI, 2014).
Muitos princípios ativos de origem natural e de grande importância para indústria alimentícia e farmacêutica devido as suas atividades, podem ser obtidos por meio da extração com solventes (TOLENTINO, 2015; DEGÁSPARI; WASZCZYNSKYJ, 2004). Segundo Filho; et al (2017) diante dos solventes extratores utilizados, da metodologia analítica aplicada e da origem da matéria-prima, pode-se obter uma maior eficiência com um tipo de solvente específico na extração de um determinado composto.
Este artigo tem por objetivo separar os compostos orgânicos naftaleno, -naftol, ácido benzóico e -nitroanilina de uma mistura, por meio de uma extração líquido-líquido utilizando solventes reativos.
2. MÉTODO 
Pesou-se 1 g de cada um dos seguintes compostos: naftaleno, β-naftol, ácido benzoico e p-nitroanilina. Juntou-se os quatro compostos em um erlenmeyer e dissolveu-se em 100 mL de éter etílico. Transferiu-se a solução etérea para um funil de separação e extraiu-se com soluções aquosas, mantendo a solução etérea no funil. Extraiu-se com HCl 10 % (3x) usando porções de 30 mL. Combinou-se as frações aquosas e neutralizou-se com NaOH concentrado. Recuperou-se o precipitado por filtração a vácuo. Extraiu-se com NaOH 10% (3x) usando porções de 30 mL. Combinou-se as frações aquosas e neutralizou-se com HCl concentrado. Extraiu-se com NaHCO3 10 % (3x) usando porções de 30 mL. Combinou-se as frações aquosas e neutralizou-se, vagarosamente, com HCl concentrado e com agitação branda. Lavou-se a solução etérea com H2O, transferiu-se a fase orgânica para um erlenmeyer, secou-se com Na2SO4, filtrou-se para um balão e evaporou-se o éter em um evaporador rotatório. Secou-se os produtos sólidos entre papéis de filtro. Pesou-se os compostos e calculou-se a porcentagem de material recuperado. Determinou-se o ponto de fusão de cada sólido.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
O início do procedimento ocorreu com a pesagem de 1 g dos seguintes compostos: naftaleno, β-naftol, ácido benzoico e p-nitroanilina. Esses compostos foram colocados em um erlenmeyer e dissolvidos em 100 mL de éter etílico. Esta solução foi passada para um funil de separação e posteriormente procedida às extrações com solventes seletivos.
A utilização do éter etílico deve-se ao fato dos componentes da mistura serem insolúveis em água, por terem nas suas estruturas regiões apolares, assim como neste solvente, possibilitando a interação e dissolução dos componentes, deixando-os miscíveis em água (PAVIA; LAMPMAN; KRIZ e ENGEL, 2013).
O método de extração descontínua foi empregado por existir maior solubilidade em solvente orgânico do que na água (ENGEL; KRIZ, 2013). A técnica consistiu em agitar uma solução aquosa com um solvente orgânico em um funil de separação a fim de extrair os compostos p-nitroanilina (Figura 1), ácido benzoico (Figura 2), β-naftol (Figura 3) e naftaleno. Nessa técnica, a separação das substâncias da mistura foi feita utilizando 3 porções de 30 mL de solventes puro: ácido clorídrico, bicabornato de sódio e hidróxido de sódio, respectivamente.
Figura 1: Reação da p-nitroanilina
Fonte: Autores, 2019
Após a adição de ácido clorídrico 10 % e agitação do funil, formou-se duas fases, a superior, que continha a amostra de naftaleno, β-naftol e ácido benzoico com o éter etílico e a inferior, que continha a p-nitroanilina em forma de sal. O ácido clorídrico é um ácido forte então reage com a p-nitroanilina. A p-nitroanilina age como uma base de Lewis e recebe o H do ácido. O sal formado é solúvel em água, já o éter etílico e o ácido clorídrico não são miscíveis, por isso ocorre a formação de duas fases. A parte mais densa do funil foi separada em um erlenmeyer. Para a regeneração da p-nitroanilina a partir do seu sal, foi utilizado o hidróxido de sódio concentrado, um solvente fortemente básico. Recuperou-se então a p-nitroanilina por filtração a vácuo e obteve-se um precipitado amarelo. Com o auxílio de uma balança analítica, pesou-se o papel filtro vazio e foi obtido uma massa de 0,84 g e pesou-se também o papel filtro com o precipitado obtendo-se 1,60 g. Subtraiu-se então a massa do papel filtro com precipitado da massa com o papel filtro vazio e foi obtido 0,76 g de p-nitroanilina. A partir desse valor experimental calculou-se o rendimento:
1 g massa inicial ----------- 100%
0,76 g p-nitroanilina ----------- x
x= 76 % de p-nitroanilina
A porcentagem de p-nitroanilina obtida foi de 76%, no entanto deve-se levar em conta que o papel filtro estava molhado quando foi pesado, por isso o valor do rendimento pode estar um pouco maior. A p-nitroanilina apresenta ponto de fusão de 149 °C a 151 °C (CRISTIANO; CABRAL; AQUINO, 2014). O valor obtido nesse experimento foi de 150 °C o qual corresponde com a literatura.
Figura 2: Reação do ácido benzoico
Fonte: Autores, 2019
	Em seguida adicionou-se uma solução de bicabornatode sódio 10 % na fase etérea. O bicabornato de sódio é uma base fraca, então reagiu com o componente mais ácido, o ácido benzoico, formando o sal benzoato de sódio, água e dióxido de carbono. A fase aquosa era mais densa e continha o sal mais o solvente, enquanto a fase etérea continha o solvente éter etílico mais os componentes naftaleno e β-naftol. Para se obter o componente a partir do seu sal, foi adicionado ácido clorídrico concentrado. Recuperou-se então o ácido benzoico através da filtração a vácuo e obteve-se um precipitado levemente rosa. Com o auxílio de uma balança analítica, pesou-se o papel filtro vazio e obteve-se uma massa de 0,86 g e pesou-se também o papel filtro com o precipitado obtendo-se 3,88 g. Subtraiu-se então a massa do papel filtro com precipitado da massa com o papel filtro vazio e foi obtido 3,02 g de ácido benzoico. A partir desse valor experimental calculou-se o rendimento:
1 g massa inicial ----------- 100%
3,02 g ácido benzóico ---------- x
x = 302 % de ácido benzóico
A porcentagem de ácido benzoico encontrada foi de 302 %, no entanto deve-se levar em conta que o papel filtro estava molhado quando foi pesado e a ordem dos solventes foi invertida, por isso o valor do rendimento ultrapassou 100 %. O ácido benzoico é pouco tóxico e apresenta ponto de fusão de 122,4 °C e sublima a 100 °C (OLIVEIRA; REIS, 2017). Neste experimento, o ponto de fusão do ácido benzoico foi interrompido quando atingiu 192 °C porque estava se decompondo, pois foi constatado pela coloração preta da amostra.
Figura 3: Reação do β-naftol
Fonte: Autores, 2019
Posteriormente, extraiu-se a solução etérea com solução de hidróxido de sódio 10 %, a qual após agitação apresentou a formação de duas fases, a aquosa e a etérea, que continha o naftaleno. O componente que reagiu com o hidróxido de sódio foi o β-naftol. O hidróxido de sódio é um solvente quimicamente reativo que reage com ácidos fortes e fracos, por ser uma base fraca. Como o β-naftol é um ácido mais fraco porque apresenta o grupo fenol em sua estrutura, este foi o que reagiu, formando o sal fenolato de sódio, solúvel em água. Recuperou-se então o β-naftol através da filtração a vácuo. No entanto não foi obtido precipitado após a filtração, o que impossibilitou a determinação do ponto de fusão e os cálculos do rendimento. O motivo pelo qual não se obteve precipitado está ligado ao fato de que a ordem dos solventes foi invertida, o que fez com que não se obtivesse o β-naftol.
A solução etérea foi lavada com água destilada e formou duas fases, uma com pequena quantidade de NaHCO3 e HCl e a outra que continha o naftaleno. Descartou-se a fase aquosa e transferiu-se a fase orgânica para um béquer. O sulfato de sódio anidro foi usado para a secagem da fase orgânica, visto que ele adsorve as moléculas de água contidas na solução. O éter foi evaporado da fase orgânica com o auxílio do evaporador rotativo, tendo como produto o naftaleno com uma coloração amarelada. Com o auxílio de uma balança analítica, pesou-se o balão vazio e obteve-se 133,78 g e pesou-se também o balão com precipitado se obtendo 136,46 g. Subtraiu-se então a massa do balão com precipitado da massa do balão vazio e obteve-se 2,68 g. A partir desse valor experimental, fez-se os cálculos do rendimento:
1 g massa inicial----------- 100 %
2,68 g de naftaleno -------------- x
x = 268 % de naftaleno
A porcentagem de naftaleno encontrada foi de 268 %. O alto valor obtido está ligado a erros experimentais que ocorreram durante a prática, pois a ordem de solventes foi invertida, o que causou um rendimento de mais de 100 %. O ponto de fusão não foi determinado, pois o balão com precipitado foi lavado, impossibilitando a determinação do mesmo.
4. CONCLUSÃO
	Os compostos naftaleno, β-naftol, ácido benzoico e p-nitroanilina foram separados da mistura por meio da técnica de extração líquido-líquido com o uso de solventes ativos como o ácido clorídrico, bicabornato de sódio e hidróxido de sódio.
O rendimento da p-nitroanilina foi de 76 %, no entanto deve-se levar em conta que o papel filtro estava molhado quando foi pesado, fator esse que pode aumentar o rendimento. Já as porcentagens obtidas para o ácido benzoico, β-naftol e naftaleno foram respectivamente, 302 %, 0 % e 268 %. Os altos valores de rendimentos encontrados para esses compostos estão ligados a erros que ocorreram durante o procedimento experimental, visto que não foi usado a ordem correta de solventes, o que influenciou no resultado final. 
5. REFERÊNCIAS
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5ª ed. São Paulo: Bookman, 2012.
CRISTIANO, Rodrigo.; CABRAL, Marília B.; AQUINO, Rafael B. de. Síntese de cristais líquidos derivados no nitroazobenzeno: uma proposta de síntese multi-etapas aplicadas às aulas de química orgânica experimental. Quim. Nova, Vol. 37, No. 1, 181-185, 2014.
DEGÁSPARI, C. H.; WASZCZYNSKYJ, N. Propriedades antioxidantes de compostos fenólicos. Visão Acadêmica. V. 05, n. 01. 2004, p. 33-40.
DIAS, S. L. P.; et al. Química analítica: teoria e práticas essenciais. São Paulo: Bookman, 2016.
ENGEL, Randall G.; KRIZ, George S. Química Orgânica Experimental. Editora Cengage Learning, 2013.
 FILHO, J. M.; et al. Determinação do solvente ótimo para extração dos compostos fenólicos do fruto do buriti. Revista Rebrapa. V. 08, n. 03. 2017, p. 22-28. 
MOREIRA, B. J.; YOKOYA, J. M. C.; GAITANI, C. M. de. Microextração líquido-líquido dispersiva (DLLME): fundamentos, inovações e aplicações biológicas. Scientia Chromatographica. V. 06, n.03. 2014, p.186-204.
OLIVEIRA, P. H. R.; REIS, R. R. Métodos de Preparação Industrial de Solventes e Reagentes Químicos – Ácido benzoico. Rev. Virtual Quim, 2017. Disponível em: http://rvq.sbq.org.br/imagebank/pdf/PedroNoPrelo.pdf. Acesso em 13/05/2019.
PAVIA, L. D.; LAMPMAN, M. G.; KRIZ, S. G.; ENGEL, G. R. A Miroscale Approach to Organic Laboratory Techniques. Fifth Edition. Ed. Brooks/Cole Cengage Learning, USA, 2013.
TOLENTINO, N. M. de C. Processos químicos industriais: matérias primas, técnicas de produção e métodos de controle de corrosão. São Paulo: Erica, 2015.
VOGEL, A. I.; et al. Análise química quantitativa. 6ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.