Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
- Prática 04 - Extração com Solvente Ativo Prática 05 - Cromatografia em Camada Delgada Alunos:Luiz Grochoski Vanessa C. S. Dallazuana CURITIBA 2019 1. Resultados 1.1 Extração Solvente Ativo Os resultados obtidos na realização da extração estão listados na tabela abaixo: Composto Massa Inicial (g) Massa Extraída (g) Ácido Benzóico 0,5 0,968 Anilina 0,5 - B- naftol 0,5 0,862 Naftaleno 0,5 0,478 Não foi possível verificar a massa extraída da anilina pois não encontramos a nossa amostra na aula posterior. 1.2 Cromatografia em Camada Delgada Quatro placas foram preparadas para essa prática de cromatografia de camada delgada. As placas continham cada uma a solução da substância a ser analisada do lado esquerdo e a solução padrão do lado direito. Sugere-se que as substâncias isoladas na prática anterior eram as seguintes:Naftaleno,β-naftol ,Anilina e Ácido Benzóico. Sob um dado conjunto de condições como: sistema de solvente, adsorvente, espessura de camada de adsorvente, quantidade de material aplicado, um determinado composto percorre sempre a mesma distância em relação ao deslocamento da frente do solvente. A razão entre o deslocamento do composto e o deslocamento do solvente é chamado R f . O símbolo R f significa “ fator de atraso” ou “ razão até a frente” e é expresso por uma fração decimal: Rf = distância percorrida pela substância distância percorrida pela frente de solvente Quando as condições de medida são completamente especificadas, o valor de Rf é constante para um dado composto e corresponde a uma propriedade física do composto. Abaixo segue um quadro dos valores de R f encontrados na prática em cada placa: Placas Rf substância A Rf substância B Rf padrao β-naftol 0,44 - 0,5 Naftaleno 0,75 - 0,75 Anilina 0,33 0,50 0,33 Acido Benzoico 0,4 - 0,4 Cálculos: β-naftol Rf = 22mm/50mm Padrão de β-naftol R f = 25/50 Naftaleno Rf = 40/53 Padrão de Naftaleno R f = 40/53 Anilina Rf = 18/55 (substância A),R f = 28/55 (substância B) Padrão de Anilina Rf = 18/55 Ácido Benzóico Rf = 20/50 Padrão de Ácido Benzóico R f = 20/50 As substâncias naftaleno e ácido benzóico apresentaram o mesmo Rf das soluções padrão de cada uma. A literatura sugere que se duas substâncias viajarem a mesma distância na placa (tiverem o mesmo valor de Rf), elas são provavelmente idênticas.Sendo assim, as substâncias isoladas eram as esperadas. Os valores de Rf do padrão de β-naftol, e da amostra β-naftol também foram muito próximos, podendo inferir que a substância isolada era o β-naftol. Já a placa de Anilina apresentou duas manchas, logo dois Rf , um que era igual da substância padrão de anilina e outro diferente, podendo concluir que a amostra não estava pura, continha uma mistura. Durante a passagem da fase móvel sobre a fase estacionária, os componentes da mistura são distribuídos entre as duas fases, de tal forma que cada um dos componentes é seletivamente retido pela fase estacionária, resultando em migrações diferenciais destes componentes, ou seja, os componentes da amostra têm diferentes velocidades ao passarem pela fase estacionária. Analisando os resultados,o maior valor de Rf destes compostos foi o de Naftaleno, considerando que é uma substância com polaridade menor em relação às outras, sua velocidade de “ corrida” pela fase móvel , que neste caso era de caráter apolar (solvente era uma mistura com percentual maior de hexano), foi maior porque ocorreram maiores interações entre a substância e o solvente, resultando em um valor de Rf maior. Para revelação das placas foi utilizado o método de luz ultravioleta, porque as substâncias se tornaram fluorescentes quando excitados por essas radiações. Quando as substâncias não são fluorescentes, podem-se utilizar adsorventes impregnados com reagentes fluorescentes. Outra técnica utilizada para a revelação das placas foi a utilização de vapores de Iodo. O iodo complexa-se com compostos insaturados, de modo que placas que os contenham, ao serem colocadas em uma câmara contendo cristais de iodo, apresentarão pontos amarronzados. Todas as placas, exceto a de naftaleno, apresentaram pontos amarronzados, concluindo-se que apresentavam insaturações e complexam- se com o iodo. 2. Discussão 2.1- Escreva as fórmulas estruturais do ácido benzóico, anilina, β-naftol e naftaleno. Ácido Benzóico Anilina β-naftol Naftaleno 2.2- Escreva as reações e mecanismo de cada etapa do experimento. Ácido Benzóico: Formação da fase aquosa Adição de NaHCO3 na solução de ácido benzóico. Formação do benzoato de sódio, um sal solúvel em água. O bicarbonato é uma base fraca, reagindo bem com o ácido carboxílico, mas muito pouco com o fenol, separando assim o ácido carboxílico da mistura na forma de seu sal, o carboxilato, solúvel na fase aquosa. Recuperação do ácido benzóico através da adição de HCl. Para recuperar o Ácido Benzóico a partir do sal Benzoato de Sódio, foi adicionado o Ácido Clorídrico e obtemos uma solução de Ácido Benzóico e Cloreto de Sódio: Beta - Naftol: Formação da fase aquosa Para extrair o β-naftol que é uma ácido mais fraco utiliza-se uma base mais forte como NaOH. O β-naftol é convertido em seu sal β-naftolato, solúvel na fase aquosa. Recuperação do Beta - Naftol através da adição de HCl Em seguida separa-se a fase aquosa e promove neutralização da solução com HCl, precipitando o β-naftol. Anilina Formação da fase aquosa ao béquer Primeiramente pode-se remover a amina que possui caráter básico reagindo este com uma solução ácida de HCl. A amina age como base de Lewis, recebendo o H e formando um sal de amônio solúvel em água. Recuperação da anilina através da adição de NaOH. Após a extração, a camada aquosa é neutralizada com solução de NaOH, precipitando a amina. Essa recuperação de anilina era a esperada porém a anilina utilizada na solução problema estava no estado líquido, foi necessária recuperá-la e através de um solvente orgânico o éter. A substância neutra Naftaleno, foi recuperado simplesmente removendo o solvente por evaporação. 2.3- Calcule o rendimento para cada composto obtido. Justifique os rendimentos. Composto Rendimento (%) Ácido Benzóico 193,6% Anilina - B- naftol 172,4% Naftaleno 95,6% Levando em conta o fato de que a amostra já estava pronta (todos os componentes misturados). Ou seja, as massas iniciais de cada composto consideradas para o cálculo do rendimento podem diferir das massas reais utilizadas. Os rendimentos das Fases Ácidas: Nestas fases houve o processo de filtração a vácuo, onde ocorreu a perda de massaatravés da transferência do funil de Buchner para o vidro relógio e também restando um pouco de resíduo nas paredes do funil, portanto o rendimento esperado seria menor de 100 por cento, fato não obtido. O rendimento da Fase Básica não foi possível calcular, nossa amostra não foi encontrada na aula posterior. A Fase Neutra obteve através da técnica uma recuperação de mais de 95% do naftaleno que havia na solução problema. Os altos rendimentos das demais substâncias precisam ser revistos, pois a extração líquido-líquido não fornece a produtos puros (produto obtido contém impurezas ainda), logo seria necessário realizar a técnica de recristalização para obter o rendimento real. 2.4- Por que lavar com NaHCO3? Poderia utilizar apenas NaOH? Justifique e escreva as reações que ocorreram. O NaHCO3 é um composto de características básicas e é utilizado em extrações de misturas orgânicas. As extrações básicas tem como objetivo converter impurezas ácidas a seus correspondentes sais aniônicos. Os sais aniônicos são altamente polares e por isso é esperado que sejam solúveis em água e desta forma presentes na fase aquosa. Assim, as impurezas ácidas são extraídas do material orgânico na solução básica. O NaOH é uma base forte, enquanto o NaHCO3 é uma base fraca. Quando a solução é lavada com NaHCO3, ele desprotona apenas o ácido carboxílico,ou seja, o ácido benzóico que é mais ácido que o β-naftol contido no solvente, tornando o produto da reação solúvel em água, fazendo-o passar para a fase aquosa e o β-naftol permanece na fase orgânica. Caso o NaOH fosse utilizado na lavagem, ambas as substâncias seriam desprotonadas e ambos os produtos seriam solúveis em água e passariam à fase aquosa. 2.5- Qual a função do Na2SO4? O Sulfato de sódio anidro foi utilizado na fase neutra. Após o término da extração ele é adicionado à fase orgânica quando esta contém um composto de interesse, com o objetivo de absorver moléculas de água que possivelmente ainda estão em solução. Desta forma atua como agente secante. 2.6- O que você faria se houvesse dúvida sobre qual das camadas é a orgânica num procedimento de extração? Para determinar se uma camada é de água, basta adicionar algumas gotas de água a camada. Se a camada suspeita é de água as gotas se dissolverão e o volume aumentará. Se a água adicionada formar gotas ou uma nova camada, pode-se inferir que a camada é orgânica. Usa se o mesmo procedimento para verificar se a camada é orgânica, pode -se adicionar um solvente (como cloreto de metileno), se a camada for orgânica ela aumentará de volume sem que se forme uma nova fase. 2.7- Comparar substâncias isoladas com padrões utilizando CCD, é suficiente para identificar estas substâncias isoladas? E sua pureza pode ser determinada? A cromatografia em camada fina pode determinar se uma amostra é uma única substância ou mistura. Uma única substância dará uma única mancha em todos os solventes de desenvolvimento utilizados. Pode -se determinar o número de componentes de uma mistura se vários solventes forem experimentados.Porém, se os compostos tiverem propriedades muito semelhantes,como isômeros, por exemplo, pode ser difícil encontrar um solvente que separe a mistura. A incapacidade de obter uma separação não é prova absoluta de que uma amostra é uma única substância pura.Muitos compostos só podem ser separados por desenvolvimento múltiplo da placa de cromatografia de camada delgada com um solvente apolar. 2.8- Como proceder a identificação das manchas na CCD quando estas não forem coloridas? Quando as manchas não forem visíveis porque as substâncias não são coloridas, as manchas só poderão ser vistas através de um método de visualização. As manchas podem ser vistas sob luz ultravioleta, o uso da lâmpada de ultravioleta é um método comum de visualização, assim como é comum usar vapor de iodo.O iodo reage com vários compostos adsorvidos na placa para formar complexos coloridos claramente visíveis.Como o iodo muda a estrutura dos compostos, os componentes da mistura não podem ser recuperados da placa quando se usa o método do iodo. 2.9- Se na experiência ao invés de utilizar como eluente, hexano: acetato de etila 8:2, você utilizasse a relação 2:8. O que espera que aconteça? Um solvente que faz com que todo o material aplicado se mova com a frente de solvente é muito polar. Um que não movimenta o material aplicado não é suficientemente polar. Materiais polares podem exigir acetato de etila, por exemplo. Mudando a proporção dos solventes envolvidos, muda-se a prioridade da fase móvel.Na primeira proporção 80% da fase móvel é constituída por um solvente apolar, mudando essa proporção para apenas 20 % de solvente apolar, significa que as substâncias polares correriam mais facilmente pela fase móvel. 3. Parte experimental: 3.1 Extração com Solvente Ativo O objetivo desta prática era separar quatro compostos com caráter neutro, ácido e básico. Procedimento: A solução problema já havia sido preparada pelo técnico do laboratório e continha as seguintes substâncias : ácido benzóico, anilina, β-naftol e naftaleno. Parte 1 - Extração da fase etérea: Extração da base: A solução orgânica foi extraída com uma solução de HCl 10 % ( 3 x 10 mL). A solução foi agitada, deixada em repouso até a separação das fases. Foi transferida a fase aquosa para um béquer e adicionada todo o restante das frações aquosas. A fração foi rotulada como FB. Extração do ácido benzóico: A solução orgânica foi extraída com uma solução de NaHCO3 10 % (3 x 10 mL). A solução foi agitada, deixada em repouso até a separação das fases. Foi transferida a fase aquosa para um béquer e adicionar todo o restante das frações aquosas. A fração foi rotulada como FA1 (fração ácida 1). Extração do Beta- naftol: A solução orgânica foi extraída com uma solução de NaOH 10 % (3 x 10 mL). A solução foi agitada, deixada em repouso até a separação das fases. Foi transferida a fase aquosa para um béquer e adicionar todo o restante das frações aquosas. A fração foi rotulada como FA2 (fração ácida 2). Isolamento do naftaleno: A solução orgânica foi lavada do funil de separação com água (2 x 10 mL). A solução etérea foi transferida para um erlenmeyer, adicionado sulfato de sódio anidro, agitada, deixada em repouso por alguns minutos e após isso foi filtrada. A solução foi intitulada como FN ( fração neutra). A solução foi guardada na capela para evaporar todo o solvente. Parte 2 - Extração das frações aquosas: Recuperação da base: A fração aquosa (FB) foi neutralizada com solução de NaOH 30% até o pH básico ( utilizou-se papel indicador),esperando que houvesse formação de um precipitado. Porém isso não ocorreu porque a anilina (FB) utilizada na solução problema estava no estado líquido. Foi necessário extrair aanilina que estava dissolvida em água com um solvente orgânico, foi utilizado o éter etílico. Após extraída com este solvente, a solução ficou na capela para o solvente evaporar até a próxima semana. Recuperação do ácido benzóico: A fração aquosa (FA 1) foi neutralizada adicionando pequenas quantidades de HCl, agitando vagarosamente até o meio ácido (pH= 4). Foi deixado por uns quinze minutos no banho de gelo, então formou-se o precipitado.O precipitado formado foi filtrado em um funil de Buchner e lavado com água gelada. O sólido foi colocado num vidro relógio, rotulado e colocado para secar na capela, até a semana seguinte. Recuperação do β-naftol: A fração aquosa (FA 2) foi neutralizada adicionando pequenas quantidades de HCl, agitando vagarosamente até o meio ácido (pH= 4). Foi deixado por uns quinze minutos no banho de gelo, então formou-se o precipitado.O precipitado formado foi filtrado em um funil de Buchner e lavado com água gelada. O sólido foi colocado num vidro relógio, rotulado e colocado para secar na capela, até a semana seguinte. 3.2 Cromatografia de Camada Delgada O objetivo desta prática foi identificar os produtos separados anteriormente na prática (extração com solvente ativo). As substâncias analisadas (naftaleno,β-naftol ,anilina e ácido benzóico, foram separadas e recuperadas no experimento anterior), foram dissolvidas em acetato de etila (aproximadamente 3 mg.mL-1). Soluções das amostras puras (padrões) estavam preparadas para comparação. Todas as amostras foram aplicadas a uma distância de aproximadamente 1,0 cm da base da placa, com o auxílio de um capilar, e tinham cerca de 1 a 2 mm de diâmetro. A cromatografia foi desenvolvida em cubas contendo o solvente hexano-acetato de etila (8:2) até a extremidade superior. Após esse procedimento, as placas foram retiradas da cuba e foi aguardado um tempo até o solvente evaporar. Após a secagem das placas, estas foram reveladas com lâmpada ultra violeta e os contornos das manchas marcadas com um lápis. As placas também foram reveladas em uma cuba saturada com vapores de iodo. 4. Bibliografia MARCONDES , Renato. Extração ácido -base. Disponível em : <https://www.infoescola.com/quimica/extracao-acido-base/>. Acesso em: 27/09/19. PAVIA, L.K.E.. Química Orgânica Experimental. 2.ed; tradução de Ricardo Bicca de Alencastro- Porto Alegre : Bookman, 2009. VOGEL, A. I., Química orgânica: análise orgânica qualitativa. 3 ed., Rio de Janeiro, Ao livro Técnico S.A., 1981. v. 1.
Compartilhar