Carbonização - Química Orgânica

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CURSO TÉCNICO EM ANÁLISES QUÍMICAS
QUÍMICA ORGÂNICA
Eloise Rempel, João Henrique Santolaia Coser, João Victor Monteiro e Matheus Giacomini
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
CARBONIZAÇÃO DA SACAROSE
	
CASCAVEL – PR
2019
ELOISE REMPEL, JOÃO HENRIQUE SANTOLAIA COSER, JOÃO VICTOR MONTEIRO E MATHEUS GIACOMINI
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
CARBONIZAÇÃO DA SACAROSE
	
Relatório de aula prática, apresentado à disciplina de Química Orgânica, do curso técnico de Análises Química do Instituto Federal do Paraná Campus Cascavel, referente ao conceito do 2º bimestre, sob a orientação do professor Dr. Ricardo S. de Oliveira.
CASCAVEL – PR
2019
Conteúdo
1.	INTRODUÇÃO	4
2.	OBJETIVO	5
2.1.	OBJETIVO GERAL	5
2.2.	OBJETIVO ESPECÍFICO	5
3.	REFERNCIAL TEÓRICO	6
3.1.	CARACTERÍSTICAS DO BENZENO	6
3.2.	BENZENO - ESTRUTURA	7
3.3.	APLICAÇÕES DO BENZENO	7
3.4.	ESPECTROFOTÔMETRO	7
3.5.	LEI DE HUCKEL	8
3.6.	COMPRIMENTO DE ONDA - RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA	8
3.7.	DESVIO PADRÃO AMOSTRAL	9
4.	MATERIAIS E MÉTODOS	10
4.1.	MATERIAIS	10
4.1.1.	DENSIDADE DO BENZENO – MATERIAIS	10
4.1.2.	NÍVEL DE ABSORBÂNCIA DO BENZENO – MATERIAIS	11
4.2.	MÉTODOS	11
4.2.1.	DENSIDADE DO BENZENO	11
4.2.2.	NÍVEL DE ABSORBÂNCIA DO BENZENO	12
5.	RESULTADOS E DISCUSSÕES	13
5.1.	RESULTADOS DA DENSIDADE DO BENZENO	13
5.2.	DESVIO PADRÃO AMOSTRAL - CÁLCULO	14
5.3.	ABSORBÂNCIA DO BENZENO	15
6.	CONCLUSÃO E SUGESTÕES	16
7.	REFERÊNCIAS	17
7.1.	ARTIGOS	18
7.2.	SITES	18
1. INTRODUÇÃO
No trabalho realizado será apresentada a reação de desidratação da sacarose (açúcar comum) por meio do uso do ácido sulfúrico concentrado, ou seja, a carbonização da sacarose.
Esta reação possui algumas características, podendo ser endotérmica ou exotérmica, rápida ou lenta, forte ou fraca, se existe ou não um odor forte liberado durante a reação. Estas questões citadas serão respondidas durante o decorrer do relatório.
Para a realização de todos estes procedimentos foram utilizados diversos tipos de equipamentos que serão apresentados no decorrer do trabalho.
2. OBJETIVO GERAL
O objetivo geral da aula prática foi à realização da desidratação da sacarose (C12H22O11) por meio do uso do ácido sulfúrico (H2SO4), obtendo como produto principal o carbono sólido. Este procedimento citado é a chamado de reação de carbonização da sacarose.
2.1. OBJETIVO ESPECÍFICO
· Pesar a quantidade de sacarose usada na reação.
· Indicar fatores que causam uma imprecisão no cálculo de rendimento.
· Medir a quantidade de ácido sulfúrico usado na reação.
· Classificar a reação de acordo com a absorção ou liberação de calor, endotérmica ou exotérmica respectivamente.
· Calcular a quantidade do produto principal ao final da reação de carbonização da sacarose.
· Relacionar a mudança de cor da sacarose com a desidratação feita a partir do ácido sulfúrico.
3. REFERENCIAL TEÓRICO
Nesta área será desenvolvido sobre as características e propriedades do ácido sulfúrico (H2SO4) e sua reação com a sacarose.
3.1. PROPRIEDADES E FÓRMULA DO ÁCIDO SULFÚRICO
· O ácido sulfúrico é conhecido antes do século XVI. Foi preparado por Johann Van Helmont (1600) por destilação de vitriol verde (sulfato de ferro III) ou de vitriol azul (sulfato de cobre III) e pela queima do enxofre.
· A fórmula molecular do ácido sulfúrico é H2SO4.
· A coloração varia de incolor a marrom leitoso esbranquiçado.
· Líquido de aspecto xaroposo e denso a temperatura ambiente. 
· Possui um odor característico. 
· O ponto de ebulição é de aproximadamente 310 °C.
· O ponto de fusão é de aproximadamente – 15 °C.
· A densidade está entre 1,84 g/cm3 (20 °C). (CLAUDIA S. PORTANTIOLO, 2004).
Imagem 1: Fórmula estrutural do ácido sulfúrico, indicando as ligações entre os átomos de enxofre, hidrogênio e oxigênio. (CLAUDIA S. PORTANTIOLO, 2004).
3.2. APLICAÇÃO DO ÁCIDO SULFÚRICO NA INDÚSTRIA
· O ácido sulfúrico é um excelente agente de sulfonação. Estas reações, envolvendo principalmente compostos aromáticos, têm inúmeras aplicações na indústria química. Como exemplo de aplicação industrial, temos a produção de detergentes sintéticos, bactericidas sulfonados (antibióticos conhecidos como sulfas), pesticidas, adoçantes artificiais, corantes e pigmentos, etc.
· O ácido sulfúrico também é utilizado no processamento de minérios, no refino do petróleo e na síntese de sulfato de alumínio, uma matéria prima usada na fabricação de papel. 
· Apesar de todas estas utilidades citadas acima, a principal (cerca de 60% da produção mundial) está relacionado à produção de fertilizantes fosfatados.Estes materiais têm como matéria prima o mineral fluoroapatita, que ao reagir com o ácido sulfúrico produz ácido fosfórico e outras substâncias.
· A síntese de fertilizantes denominados sulfatados, como sulfato de amônio, também utiliza o ácido sulfúrico como matéria-prima.
· Uma curiosidade mostra que a importância do ácido sulfúrico é tão significativa que, o consumo per capita deste produto químico, é um dos indicadores para medir o desenvolvimento industrial de um país.(VINÍCIUS RANGEL CAMPOS, 2007).
3.3. PROPRIEDADES E FÓRMULA DA SACAROSE
· Estado físico: Sólido.
· Cor: creme 
· Odor: Inodoro 
· Ponto de fusão: 185°C. 
· A massa molar 342,3 g/mol.
· Não é caracterizado como um explosivo.
· Sua densidade é de 1,59 g/cm3.
· Seu nome oficial na IUPAC é 2-[3,4-dihidroxi-2,5-bis(hidroximetil)tetrahidrofuran-2-il]oxi-6-(hidroximetil)oxano-3,4,5-triol.
· Sua formula molecular é C12H22O11. (DI VITTA, P. B.,2002).
Imagem 2: Fórmula estrutural da sacarose. (DI VITTA, P. B.,2002).
3.4. APLICAÇÃO DA SACAROSE NA INDÚSTRIA
· A principal utilização da sacarose está relacionada à indústria alimentícia funcionando principalmente como um adoçante.
· No congelamento de frutas e vegetais, é muito importante retardar ou desativar as enzimas presentes. Isso é necessário porque a temperatura dos freezers caseiros não é baixa o suficiente para desativá-las.
· O uso de açúcar na indústria da carne é pequeno, mas tem papel fundamental como na estabilização da cor vermelha nas carnes curadas, reduzindo a perda do encolhimento durante a defumação e cozimento, e ajuda a manter o produto úmido e suculento.
· O açúcar também é usado como preservativo na fabricação de compotas. Ligando-se à água disponível, o açúcar previne contra o crescimento de bactérias prejudiciais. (PRISCILLA PODADERA, 2009).
3.5. REAÇÃO DA CARBONIZAÇÃO DA SACAROSE
A experiência apresentada neste trabalho consiste na carbonização do açúcar branco comum (sacarose) por ação do ácido sulfúrico concentrado. A transformação da sacarose em carbono ocorre devido à sua desidratação, de acordo com a seguinte equação química: 
2 C12H22O11(s) + 2 H2SO4(l) 24 C (s) + 24 H2O (g) + 2 SO2(g) + O2(g)
O decorrer da reação é acompanhado por alteração de cor do açúcar de amarelo a castanho, terminando com a expansão de um sólido negro (composto de carbono). Durante a transformação ocorre a libertação de vapor de água e dióxido de enxofre (causa um odor irritante), acompanhada ainda por grande libertação de energia uma vez que a reação é exotérmica. Está reação também é rápida e forte.(MARIA JOSÉ FERREIRA, 2006).
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1. MATERIAIS – CARBONIZAÇÃO DA SACAROSE
Neste procedimento foram utilizados os seguintes materiais:
· 1 Béquer.
· 1 Proveta.
· 1 Balança analítica.
· 1 Pipeta.
· 1 Pera.
· 1 Vidro relógio grande.
· Jaleco.
· Luvas.
· Ácido sulfúrico (95%).
· Sacarose (açúcar).
4.2. CARBONIZAÇÃO DA SACAROSE - MÉTODOS
1) Primeiramente, foi medido o peso do béquer e colocado em seu interior aproximadamente 20 gramas de sacarose (açúcar).
2) Logo depois foram introduzidos 15 ml de H2SO4 no interior de uma proveta, este foi retirado do frasco do ácido por meio do uso da pipeta e da pera.
3) Com o béquer sobre o vidro relógio acrescenta-se o ácido sulfúrico e a reação inicia, alterando de forma rápida a coloração do açúcar.
Imagem 3: Açúcar antes da reação, ou seja, ainda não foi adicionado ácido sulfúrico a sacarose. Nesse momento o béquer está sobre o vidro relógio.Imagem 4: Açúcar entra em contato com ácido sulfúrico e a reação inicia-se. Observa-se a mudança de cor da sacarose.
Imagem 5: A coloração do açúcar começa a aproximar-se do preto devido a reação de desidratação.
Imagem 6: A coloração do açúcar está preta e a sacarose está se transformando em carbono sólido.
Imagem 7: Transformação da sacarose em carbono e o crescimento na vertical durante a reação.
Imagem 8: Fim da reação com a formação do carbono sólido. Há a formação de gotículas nas laterais do béquer indicando que a reação é exotérmica.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1. CÁLCULO DA PRODUÇÃO DE CARVÃO REAL 
A transformação da sacarose em carvão por meio do ácido sulfúrico acontece por meio da seguinte reação:
2 C12H22O11(s) + 2 H2SO4(l) 24 C (s) + 24 H2O (g) + 2 SO2(g) + O2(g)
Esta reação insere o ácido sulfúrico (H2SO4) nos reagentes, por isso este será utilizado para a realização de cálculo sobre a produção do carvão.
Primeiramente, será utilizada a fórmula da densidade com a finalidade de encontrar a massa de ácido empregado na reação. Para isso, será usado a densidade de 1,84g/ml e um volume de 15 ml
		
O valor de 27,6g estaria correto se o ácido tivesse uma pureza de 100%, todavia foi usado o ácido sulfúrico com 95%. Por isso, deve-se realizar uma um cálculo com a finalidade de determinar a massa correta:
27,6g de H2SO4	 100%
X de H2SO4	 95%
100X = 2622
X = 26,22g
Assim, sabe-se que foram usados 26,22g de ácido sulfúrico e com este dado será calculado a quantidade real de carvão produzida.
Com base na reação que foi apresentada sobre a desidratação da sacarose, pode-se concluir que 2 mol de ácido sulfúrico (196 gramas) produzem 24 mol de carvão (288 gramas). Assim, com uma regra de três simples pode-se determinar a quantidade de carvão produzida com 26,22 gramas de H2SO4.
196g de H2SO4		288g de Carvão
26,22g de H2SO4	 X
196X = 7551,36
X = 38,52g de Carvão
Portanto, a quantidade real de carvão produzida de acordo com a reação é de 38,52g para 15ml de ácido sulfúrico.
5.2. CÁLCULO DA PRODUÇÃO DE CARVÃO EXPERIMENTAL 
Para o cálculo da produção de carvão no experimento, primeiramente, foi medido o peso do béquer vazio, cujo valor é de 44,2623g e depois da reação foi determinado o peso do béquer com o carvão formado. Portanto, para determinar a massa de carbono sólido formado foi somente feita a subtração entre estes dois valores.
Massa do béquer com carvão – Massa do béquer vazio = Quantidade de carvão
83,9580 - 44,2623 = X
39,6957g = X
Assim, 39,6957 é a massa de carvão formada após o experimento.
A produção experimental do carvão é de 144 gramas de carbono sólido para um mol de sacarose, todavia na produção real a massa de 
1.1. FATORES DE IMPRECISÃO NO CÁLCULO DE RENDIMENTO
Entre os fatores que podem ter influenciado no rendimento da reação pode-se citar o fato de que quantidade de sacarose necessária (20 gramas)
2. CONCLUSÃO E SUGESTÕES
Pode-se inferir, portanto, que as moléculas de sacarose e do ácido sulfúrico estão presentes em larga escala em nossa atual sociedade, podendo ser utilizado principalmente no ramo industrial. Isto indica a importância da atividade realizada, que nos ajuda entender melhor dois componentes presentes em nosso cotidiano. 
Conclui-se, também, que o6
Observa-se ainda a importância de cálculos do rendimento real e experimental de uma reação química mostrando a diferença entre estes valores. Assim, consegue-se determinar fatores que causam uma imprecisão no cálculo de rendimento. 
Assim, conclui-se, que o trabalho realizado foi de fundamental importância para o conhecimento, principalmente, do ácido sulfúrico e da sacarose, ou seja, elementos essenciais em laboratórios.
3. REFERÊNCIAS
3.1. ARTIGOS
· PORTANTIOLO, Claudia S. ÁCIDO SULFÚRICO, <http://www.grupobrasinter.com.br/fispqs/FISPQ-ACIDO SULFURICO.pdf>. Acesso em: 13 Jun 2019.
· CAMPOS RANGEL, Vinícius. ÁCIDO SULFÚRICO. Disponível em: <http://rvq.sbq.org.br/imagebank/pdf/v3n3a06.pdf>. Acesso em: 14 jun. 2019.
· DI VITTA, P. B. RESÍDUOS QUÍMICOS RECUPERAÇÃO, REUTILIZAÇÃO E TRATAMENTOS. Disponível em:<http://www2.iq.usp.br/pos-graduacao/images/aula/aula_05_residuos%201.pdf>. Acesso em: 14 jun. 2019.
· PODADERA, Priscilla. ESTUDO DAS PROPRIEDADES DO AÇÚCAR LÍQUIDO INVERTIDO PROCESSADO COM RADIAÇÃO GAMA E FEIXE DE ELÉTRONS. Disponível em:<www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85131/tde-11062013.../2007PodaderaEstudo.pdf>. Acesso em: 14 jun. 2019.
· JOSÉ FERREIRA, Maria. CARBONIZAÇÃO DO AÇÚCAR. Disponível em: <http://www.gqj.spq.pt/chemrus/2016/7.pdf>. Acesso em 14 jun. 2019.