Recristalização de Substâncias Sólidas

Prévia do material em texto

12 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Substâncias sólidas raramente são puras quando obtidas a partir de uma 
reação. Consequentemente, desde a época dos primeiros alquimistas, substâncias 
sólidas têm sido purificadas por recristalização, a partir de um solvente adequado. 
Hoje, sem dúvida alguma, a recristalização continua sendo o método mais útil para a 
purificação de substâncias sólidas. A purificação através de recristalização baseia-se 
nas diferenças de solubilidade em diferentes solventes e no fato de que a maioria das 
substâncias sólidas é mais solúvel em solventes quentes do que em frios. 
O processo de recristalização consiste na dissolução do sólido a ser purificado 
em um solvente quente ou até mesmo em ebulição (se necessário, a mistura quente 
é filtrada para remoção de quaisquer impurezas insolúveis) e, posteriormente, na sua 
recristalização, à medida que a solução resfria. O sólido cristalino pode ser separado 
do solvente por filtração e depois secado. 
Na seleção de um solvente adequado para o processo de recristalização, são 
feitos testes preliminares com vários solventes para escolher aquele capaz de 
solubilizar pouco o soluto a frio e solubilizá-lo muito bem a quente. Na escolha dos 
solventes, deve-se também levar em consideração a toxicidade dos mesmos. 
 
Princípio da técnica 
 
Para que um composto se cristalize é necessária a utilização de um solvente 
no qual ele seja pouco solúvel na temperatura ambiente e muito solúvel em 
temperaturas elevadas, em geral próximas ao ponto de ebulição do solvente. Ao se 
dissolver o composto a quente utiliza-se a mínima quantidade de solvente necessária, 
preparando desta forma uma solução saturada. Quando a solução resfria, torna-se 
supersaturada o que leva a precipitação do excesso de material sólido. Tomemos 
como exemplo a sulfanilamida em etanol: a solubilidade dela a 20ºC é de 20 mg/mL e 
a 78ºC é de 200 mg/mL. Em 100 mL de etanol na temperatura de ebulição (78ºC) é 
possível dissolver 20g de sulfanilamida, entretanto, ao resfriarmos a solução para 
20ºC apenas 2g poderão ser dissolvidos, os 18g restantes irão precipitar. Se o 
resfriamento for lento o suficiente a sulfanilamida precipitará em forma de cristais. 
Os cristais se formam pela ação de forças intermoleculares tais como forças de 
Van der Walls, dipolo-dipolo e ligações de hidrogênio, e crescem lentamente, camada 
 
13 
 
 
 
 
 
por camada, aumentando aos poucos a sua estrutura cristalina. Quanto mais lento for 
o resfriamento, maiores serão os cristais e mais perfeita será a sua rede cristalina. 
Uma rede cristalina perfeita não permite interstícios (espaços) que poderiam 
aprisionar parte da solução contendo as impurezas. Caso o resfriamento fosse brusco, 
não ocorreria uma cristalização e sim uma precipitação do material de forma amorfa, 
o que contribui para o acumulo de impurezas no interior do sólido. As impurezas não 
cristalizam ou precipitam porque se encontram em menor concentração, ou seja, 
abaixo de seu ponto de saturação. Ao atingir a temperatura ambiente, todo o sistema 
e filtrado a vácuo para eliminar a água-mãe, solução restante contendo as impurezas 
dissolvidas em conjunto com pequena quantidade do produto. Para eliminar os 
resquícios da água-mãe da superfície dos cristais formados é feita também uma 
lavagem destes com pequenas quantidades do solvente gelado, ainda no sistema de 
filtração a vácuo. 
 
Escolha do solvente 
 
Para um solvente ser utilizado para a recristalização algumas características 
são necessárias: o solvente deve dissolver pouco o soluto a temperatura ambiente e 
deve dissolver todo o soluto em seu ponto de ebulição. Além disso, o ponto de 
ebulição do solvente não deve exceder o ponto de fusão do soluto, ou caso exceda o 
solvente não deve ser aquecido acima do ponto de fusão do soluto, sob pena de se 
recuperar um material amorfo e não cristalino após o resfriamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Gráfico de solubilidade versus temperatura 
 
Fonte: PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S., ENGEL, R. G. Química 
Orgânica Experimental: Técnicas em escala pequena. 2ª. Ed. Bookman, 2009, pg. 
579 
 
Além das características necessárias, existem algumas características que são 
desejáveis de um bom solvente para recristalização: ser inerte (não reagir com o 
soluto), não inflamável, pouco tóxico (ou atóxico), facilmente eliminado após a 
recristalização (volátil) e barato. 
Para a maioria dos compostos conhecidos o solvente apropriado para a 
recristalização pode ser encontrado no CRC Handbook, ou no Merck Index, ou ao 
menos a forma do cristal e a sua solubilidade. Ex1: para o ácido benzóico no handbook 
encontramos: mcl (monoclínico) lf (folhas) ou nd (Agulhas) que é a forma que o cristal 
assume. Na solubilidade encontramos: sl (pouco solúvel) H2O; vs (muito solúvel) 
EtOH, eth (éter); s (solúvel) ace (Acetona), bz (benzeno), chl (clorofórmio). Lembre-se 
que essa solubilidade é à temperatura ambiente. Poderíamos então descartar o etanol 
e o éter, pois o ácido benzóico é muito solúvel neles à temperatura ambiente. Já água 
é um solvente promissor, pois o ácido benzóico é pouco solúvel a frio, sendo 
necessário testar a sua solubilidade a quente. Ex2: para o ácido ftálico no handbook 
encontramos: pl (w) lâminas em água, ou seja, já é dado o solvente utilizado para a 
recristalização. Na solubilidade encontramos: sl H2O, eth; i (insolúvel) chl; s EtOH. Ou 
seja, a princípio poderíamos testar a água ou o éter como solvente para a 
recristalização, mas como o ponto de ebulição do éter é muito baixo 34,5ºC a diferença 
 
15 
 
 
 
 
 
entre sua solubilidade no ponto de ebulição e a temperatura ambiente não deve ser 
muito elevada, o que nos deixa apenas a água. 
Para compostos desconhecidos, ou compostos cujos dados sobre solubilidade 
não estejam disponíveis devemos utilizar o senso comum: “semelhante dissolve 
semelhante”. Partindo deste princípio podemos testar a solubilidade da substância em 
pequena escala, fazendo uso de tubos de ensaio. A princípio testa-se 0,1g de amostra 
(a ponta de uma espátula) e 1,0 mL do solvente. Caso a substância seja solúvel a 
temperatura ambiente este não é um bom solvente para recristalizá-la. Em caso 
contrário aquece-se o tubo numa placa de aquecimento até a ebulição. Se a 
substância dissolver totalmente a quente então o solvente pode ser utilizado na 
recristalização. Caso não dissolva pode-se completar o volume para 3,0 mL e aquecer 
novamente, se não dissolver significa que o solvente não é bom para a recristalização, 
pois seria necessário o uso de grande quantidade do solvente para a completa 
dissolução, e consequentemente haveria grande perda do material sólido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
 
 
 
 
2. OBJETIVOS 
 
2.1. Objetivo Geral 
 
Realizar a recristalização do ácido benzoico e do enxofre em uma mistura dos dois 
componentes. 
 
2.2. Objetivos Específicos 
 
 Observar os efeitos da mudança de temperatura na solubilização dos 
compostos orgânicos; 
 Analisar as características do enxofre e do ácido benzoico após o 
aquecimento; 
 Observar os efeitos do resfriamento na substância filtrada. 
 
17 
 
 
 
 
 
3. METODOLOGIA 
 
A fim de se purificar uma amostra de ácido benzóico, pesou-se aproximadamente 0,5g 
do composto em um béquer de 100 mL. Em seguida, adicionou-se aproximadamente 
15 mL de água (que foi usada como solvente) e aqueceu-se o sistema até a ebulição. 
Para garantir a total dissolução da substância, mantendo a ebulição e a 
agitação, acrescentou-se um pouco mais de água. (Repetir esses passos, 
usando enxofre ao invés de ácido benzóico). 
Fez-se uma pesagem (1:1) de uma mistura de enxofre + ácido benzóico (0,6g de cada 
componente) em um vidro de relógio e transferiu para um béquer de 250 mL. Em 
seguida, adicionou-se 100 mL de água destiladafria e aqueceu-se a mistura usando 
o bico de Bunsen agitando-a de quando em quando com um bastão de vidro, até 
completa dissolução. 
Dando continuidade ao experimento, foi fixado um aro metálico no suporte universal 
e adaptou-se no mesmo um funil com papel pregueado. Feito isso, filtrou-se a 
solução ainda quente para evitar a solidificação da mesma e, então, recolheu-se o 
filtrado em um béquer de 250 mL. 
Observar que substância ficou retida no papel de filtro. Após a filtração se completar, 
deixar o béquer com o filtrado em repouso (cerca de 10 minutos), observar o que 
acontece quando a solução vai se esfriando, (para acelerar o resfriamento colocar na 
geladeira). Preparar a montagem para uma nova filtração, desta vez uma filtração 
simples, em funil com haste e sem usar o papel de filtro pregueado. Pesar antes o 
papel de filtro. Filtrar a mistura com os cristais formados. Lavar com pequena 
quantidade de água fria. 
Nota: o experimento não pode ser concluído, tanto pela falta de tempo como por não 
ter havido a possibilidade de uma nova filtração, desta forma foi dada a continuidade 
filtrando a amostra em que foi diluído apenas o ácido benzóico. 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
 
 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
No aquecimento do ácido benzóico houve diluição completa, ou seja, foi possível fazer 
a purificação do mesmo, logo após o resfriamento pode-se observar a formação de 
cristais; com a solução do enxofre não foi possível obter o mesmo resultado, no 
enxofre, mesmo dobrando a quantidade de água, não foi possível dilui-lo 
completamente, no entanto após resfriamento houve formação de cristais. 
A solução levada a refrigeração depois de 10 minutos foi retirada e foram observados 
alguns cristais muito pequenos, porém sem possibilidade de filtração e recuperação. 
Portanto a filtração foi feita com a solução preparada de ácido benzóico que houve 
maior formação de cristais. 
Dados obtidos no final do experimento, conforme tabela 1: 
Tabela 1 – Análise do ácido benzoico 
Massa inicial do ác. Benzóico 0,54g 
Massa cristais recuperados + papel 5,265g 
Massa do papel filtro molhado 3,290g 
Fonte: Autor (2020). 
 Calculo da recuperação dos cristais: 
Mcristais = mcp - mp 
Onde: Mcristais = massa de cristais recuperados 
mcp = massa de cristais retidos no papel 
mp = massa do papel filtro molhado 
Mcristais = 5,265g - 3,290g 
Mcristais = 1,975g 
 Calculo da porcentagem do Ácido Benzóico recuperado: 
0,540g ------- 100% 
1,975g ------- x 
X = 1,975*100 / 0,540 
X = 365,74% 
 
19 
 
 
 
 
 
5. CONCLUSÕES 
Os dados experimentais mostram que não houve sucesso no procedimento, uma vez 
que o percentual máximo possível é de 100%, sendo assim pode-se concluir que a 
falta de tempo para a conclusão do procedimento levou a conclusões precipitadas pois 
era de extrema importância que os cristais fossem secados em estufa, para se obter 
o real peso dos cristais recuperados. 
 
20 
 
 
 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
CASTRO, ANDREY EDUARDO MARQUES; PELEGRINI, HENRIQUE DE. Processo 
de separação: Recristalização. Disponível em: 
<https://www.docsity.com/pt/relatorio-recristalizacao-de-acido-benzoico/4740525/>. 
Acesso em: 28 mar. 2020. 
 
BOLZAN, JULIANA APARECIDA; SANDRI, MARILEI CASTURINA MENDES; 
GOMES, SANDRA INÊS ADAMS ANGNES. Química Orgânica Experimental - 
Aplicação de Métricas Holísticas de Verdura: Estrela Verde e Matriz Verde. 
Curitiba, Editora IFPR, 2018. 
 
Recristalização ácido benzóico. Disponível em: 
<https://www.slideshare.net/MicheleNetseb1/recristalizao-acido-benzoico>. Acesso 
em: 28 mar. 2020. 
 
POZZA, BÁRBARA; ROCHA, MILENA; MARTINS, NATASHA; RIBEIRO, PEDRO; 
CALDEIRA, VIVIAN. Técnica de purificação: recristalização. Disponível em: 
<https://www.academia.edu/13633444/Relat%C3%B3rio_-
_Recristaliza%C3%A7%C3%A3o>. Acesso em: 28 mar. 2020. 
 
https://www.slideshare.net/MicheleNetseb1/recristalizao-acido-benzoico