Relatório de aula prática - Identificação de Aldeído e cetona

Prévia do material em texto

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO 
DEPARTAMENTO DE AGROTECNOLOGIA E CIÊNCIAS SOCIAIS 
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA 
CURSO: BIOTECNOLOGIA 
AULA PRÁTICA: IDENTIFICAÇÃO DE ALDEÍDOS E CETONAS
MOSSORÓ 
2015 
Sumário	
Assunto 	3
Introdução	3
Objetivo 	4
Materiais e reagentes 	5
Fundamentação Teórica 	6
Procedimento Experimental 	9
Resultados e Discussão 	9
Conclusão	13
Referências 	15
1. Assunto
 Identificação de aldeídos e cetonas.
2. Introdução
 As Cetonas e Aldeídos são grupos orgânicos que possuem uma carbonila em sua cadeia carbônica, enquanto nos aldeídos essa carbonila aparece na extremidade da cadeia, nas cetonas ela aparecerá entre dois carbonos da cadeia principal.
 Aldeído Cetona
 
Fonte: http://aspiracoesquimicas.net/2012/08/reativos-de-tollens-e-fehling-video.html/
 É bastante comum em laboratórios a danificação dos rótulos de reagentes, o que pode ser um grande problema. Em conjunto com a igualdade das propriedades dos aldeídos e cetonas, fez-se necessário a criação de testes para a diferenciação dos mesmos. Muitos químicos no decorrer da história procuraram formas de diferenciar estes compostos, com estes testes foram desenvolvidas formas básicas de efetuar esta diferenciação.
 Estes testes baseiam-se na reação destes compostos diante agentes oxidantes fracos, os aldeídos são oxidados, enquanto a cetona não. Um dos métodos é o Reativo de Tollens, uma solução amoniacal de nitrato de prata (AgNO3) e excesso de hidróxido de amônio (NH4OH). O aldeído ao entrar em contato com reativo de Tollens é oxidado ao seu ácido carboxílico correspondente, enquanto os íons de prata são reduzidos a prata metálica (Ag0). Esta prata metálica ira se depositar nos cantos de recipiente formando um espelho de prata.
 O O
 ║ ║
R ─ C ─ H + 2 Ag+ + 2 NH3 +H2O → R ─ C ─ OH + 2 Ag0 + 2 NH4+
 O reativo de Fehling é uma solução azul de sulfato de cobre II (CuSO4) em meio básico, está misturada com outra solução de hidróxido de sódio (NaOH) e tartarato de sódio e potássio (NaOOC-CHOH-CHOH-COOK). O aldeído em contato com o reativo de Fehling irá oxidar, gerando um ácido carboxílico, enquanto os íons de cobre (Cu2+) são reduzidos, formando um precipitado castanho-avermelhado.
 O O
 ║ ║
R ─ C ─ H + 2 Cu (OH)2 → R ─ C ─ OH + Cu2O + 2 H2O
 Outro teste feito, que é bastante utilizado para a detecção de glicose na urina é o Reativo de Benedict também formado por uma solução de sulfato de cobre II (CuSO4) em meio básico, mas misturado com citrato de sódio. Neste reagente há presença de íons de cobre (Cu2+) que serão reduzidos formando o oxido cuproso vermelho.
3. Objetivos
3.1 Objetivos Gerais 
Aprender sobre o teste de diferenciação de Aldeídos e Cetonas, utilizando o reativo de Tollens, como também os açucares redutores.
3.2 Objetivos Específicos 
· Aprender sobre a reação dos aldeídos ao reagente de Tollens;
· Rever os conceitos sobre os grupos aldeído e cetona;
· Aprender sobre açucares redutores.
4. Materiais e Reagentes
	· Pipeta de 5 mL
· Pipeta de 2 mL
· Béquer de 50 mL
· Béquer de 600 mL
· 3 Tubos de ensaio
· 3 Pipetas de Pasteur
· Chapa aquecedora
· Espátula
· Bastão de Vidro
	· Nitrato de prata (AgNO3)
Frases R: R8, R34, R35; Frases S: S1/2, S26, S45, S60, S61;
· Hidróxido 28 % de amônio (NH4OH)
Frases R: R34, R50; Frases S: S1/2, S26, S36/37/39, S45, S61;
· Acetona (propanona)
Frases R: R10, R11, R36, R66, R67; Frases S: S2, S9, S16, S26, S36/37;
· Formaldeído (metanal)
Frases R: R23/24/25, R34, R40, R43; Frases S: S1/2, S26, S36/37, S39, S45, S51;
· Glicose.
· Água destilada.
5. Fundamentação teórica
Teste de Fehling 
A Solução de Fehling, também chamada de Reagente de Fehling ou Licor de Fehling, é uma solução, desenvolvida pelo químico alemão Hermann von Fehling, geralmente usada para se diferenciar entre os grupos funcionais Cetona e Aldeído.
É composta inicialmente por duas soluções separadas, Sulfato de cobre e uma solução aquosa incolor de tartarato de sódio e potássio (também conhecido como sal de Rochelle) e uma base forte (normalmente hidróxido de sódio). Iguais quantidades das duas soluções são adicionadas para originar a solução final de Fehling, que possui uma cor azul escura. Quando o reagente de Fehling entra em contato com um aldeído, ocorre a oxidação desse aldeído em ácido carboxílico, reduzindo seu complexo azul de Cu+2 a íon cuproso de (Cu+), que em solução básica é um precipitado marrom-avermelhado (cor de tijolo) de Cu2O. Já as cetonas não reagem porque não conseguem reduzir os íons Cu2+.
 
O teste de Fehling pode ser usado para monitorizar glucose na urina, como teste para Diabetes. Também é usado na degradação do amido para obtenção de xarope de glucose e maltodextrinas, como forma de medição das quantidades de açúcares redutores para a determinação do valor de equivalentes de dextrose do amido.
Teste Benedict
Reagente de Benedict (também chamado de Solução de Benedict ou Teste de Benedict), é um reagente químico de cor azulada, desenvolvido pelo químico americano Stanley Rossiter Benedict, geralmente usado para detectar a presença de açúcares e açúcares redutores, nos quais se incluem glicose, galactose, lactose, maltose e manose. O Reagente de Benedict consiste, basicamente, de uma solução de sulfato cúprico em meio alcalino (com muitos íons OH-); e pode ser preparado através do carbonato de sódio, citrato de sódio e sulfato cúprico.
Assim como ocorre com o reagente de Fehling, no caso da reação entre o aldeído e o reagente de Benedict, também existem íons cobre (Cu2+) presentes no meio que são reduzidos e formam o óxido cuproso vermelho.
Esse reativo é muito utilizado em exames para detectar a presença e o teor de glicose na urina. A glicose possui um grupo aldeído em sua estrutura, por isso ela reage com o reativo de Benedict presente em fitas para esses testes. 
 O reagente de Benedict, (também chamado de gayder) vendido em farmácias de manipulação, é usado geralmente no lugar da solução de Fehling para detectar excesso de açúcar na urina e dectar uma possível diabete. O teste pode ser feito num tubo de ensaio, adicionando-se 10ml do reagente de Benedict em 100ml da primeira urina da manhã (mais concentrada) e depois, com a ajuda do bico de Bunsen levando a mistura a ebulição. Após a fervura verifica-se uma alteração na cor original do reagente; uma cor esverdeada indica a presença de pouco açúcar e uma cor alaranjada indica altos índices de açúcar.
Teste Tollens
Descoberto pelo professor Bernhard Christian Gottfried Tollens (1841-1918) da Universidade de Göttingen na Alemanha, O reagente de Tollens é uma solução amoniacal de nitrato de prata utilizada para detectar a presença de aldeído alifáticos (cadeia aberta) em soluções. 
 Um teste positivo com o reagente de Tollens resulta na precipitação de prata, precipitando ocasionalmente nas paredes do recipiente, produzindo um “espelho de prata” no interior do recipiente. A adição do reagente de Tollens a aldeídos leva a um teste positivo, consequência da reação de oxidação e redução que ocorre, na qual os íons de prata são reduzidos a prata elementar, originando a superfície espelhada no recipiente. 
A forma mais comum de preparação do reagente consiste em adicionar umas gotas de uma solução aquosa diluída de hidróxido de sódio a uma solução aquosa de nitrato de prata, obtendo-se cátions tetraaquoprata. Os íons hidróxido reagem com o complexo hidratado de prata, dando origem a óxido de prata, que é insolúvel em água e tem uma cor castanha. Seguidamente, uma solução aquosa de amoníaco é adicionada à mistura até que todo o precipitadocastanho esteja dissolvido, ou seja, que todo o óxido de prata seja convertido a nitrato de diaminoprata [Ag(NH3)2]+, solúvel em água. Neste ponto a solução volta a ficar transparente e o hidróxido de sódio é regenerado. Alternativamente, a solução aquosa de amoníaco pode ser adicionada diretamente à solução aquosa de nitrato de prata. Primeiramente forma-se óxido de prata, que precipita; mas, ao continuar-se a adicionar a solução de amoníaco, o precipitado converte-se a nitrato de diaminoprata.
Este teste baseia-se no fato de os aldeídos serem agentes redutores mais fortes que as cetonas; isto deve-se à presença de um hidrogénio associado ao carbono do grupo carbonilo. Normalmente, o teste é executado num banho de água morna. O complexo diaminoprata oxida o aldeído a um íon carboxilato, que posteriormente, em condições mais acídicas, é convertido ao ácido carboxílico correspondente. O [Ag(NH3)2]+ é reduzido a prata sólida e a amoníaco. A prata precipita e deposita-se na superfície interior das paredes do recipiente, originando uma superfície espelhada. 
6. Procedimento experimental 
Experimental 1 (Preparação do reativo de Tollens)
 Pesou-se 0,1258 g de AgNO3 (nitrato de prata) em um béquer de 50 mL. No béquer contendo AgNO3 foi medido e adicionado 5 mL de água deionizada, agitando-o para que houvesse a completa dissolução. Gota a gota foi adicionado à solução de NH4OH (hidróxido de amônio) ao béquer, contabilizando a quantidade de gotas necessárias para que houvesse mudança visual no sistema. Continua-se adicionando gotas de NH4OH até ser perceptível uma nova mudança visual, contando a quantidade de gostas necessárias para que esta mudança ocorresse. 
Experimental 2 (Identificação de Aldeídos e Cetonas)
 Três tubos de ensaio foram numerados. Ao tubo 1 adicionou-se 5 gostas de uma amostra desconhecida A (formaldeído), em seguida foi adicionada 1 mL de água deionizada e agitando-o. Ao tubo 2 5 gotas de uma amostra desconhecida B (acetona) foi adicionada, em seguida acrescentando 1 mL de água deionizada e agitando-o. Ao tubo 3 foi adicionada uma pequena quantidade de glicose, acrescentando, em seguida, 1 mL de água destilada e agitando o tubo até a completa dissolução. Acrescentou-se 1 mL de reativo de Tollens em cada tubo de ensaio, em seguida aquecendo-os em banho-maria.
7. Resultados e discussão 
 No experimental 1 foi preparado o reagente de Tollens, que consiste numa solução amoniacal de nitrato de prata obtida a partir de uma reação entre as soluções de nitrato de prata e hidróxido de amônio. A solução de nitrato de prata (AgNO3), foi preparada com 0,1258 g de AgNO3 e 5 mL de água deionizada, em seguida adicionando-se gota a gota uma pequena quantidade de hidróxido de amônio (NH4OH), com auxílio da capela. Ao acrescentar apenas uma gota de NH4OH foi percebida uma mudança de cor, de incolor para turva formando um precipitado marrom, o Ag2O (óxido de prata) insolúvel em água e resultado da conversão do meio para alcalino. Sendo expressada pela reação 1:
AgNO3 + H2O Ag+ + NO3-
NH4OH + H2O NH4+ + OH-
2 Ag+(aq) + 2 OH-(aq) → Ag2O(s) + H2O(l) (reação 1)
 Em seguida continuou-se adicionando gota a gota o NH4OH, percebendo-se uma nova mudança de cor ao adicionar a quarta gota, passando de marrom para incolor. Ao adicionar mais hidróxido de amônio formou-se um complexo solúvel em água, o diaminprata ([Ag(NH3)2]+), sendo sua formação responsável pela mudança na coloração. Expressada quimicamente pela reação 2:
Ag2O(s) + 4 NH3(aq) + H2O(l) → 2 Ag(NH3)2(aq) + 2 OH-(aq)  
 Este complexo em meio básico é conhecido como reagente de Tollens, e é utilizado na identificação de aldeídos e cetonas. 
 Após a preparação do reagente de Tollens foram enumerados três tubos de ensaio. No tubo 1 foram adicionadas 5 gotas de uma substância desconhecida A e 1 mL de água deionizada, agitando em seguida. No tubo 2 foram adicionadas 5 gostas de outra substância desconhecida B e 1 mL de água deionizada, agitando. No tubo 3 adicionou-se 5 gotas de glicose e 1 mL de água deionizada, agitando. Em cada tubo acrescentou-se mais 1 mL do reagente de Tollens, em seguida sendo levados para o banho-maria. 
 Depois de aquecidos, notou-se a formação do espelho de prata apenas em dois dos três tubos. No tubo 1 contendo a substância A obteve-se como resultado a prata (Ag), que aderiu-se as paredes do tubo de ensaio, o que se pareceu como “espelho de prata”. Este resultado indica que há presença de aldeído, levando então a classifica-la como o formaldeído. Representada pela reação 3:
 Na presença de um aldeído alifático, que caracteriza-se por possuir o carbono terminal ligado a um oxigênio por uma ligação dupla e a um hidrogênio, quando se adiciona o reagente de Tollens oxida este aldeído a um ácido carboxílico e ao mesmo tempo provoca a formação da prata metálica, que se deposita na parede de vidro, formando o espelho observado no experimento.
 No tubo 2 contendo a substancia desconhecida B, não houve formação do espelho, levando a denomina-la como acetona. A função cetona caracteriza-se por um carbono da cadeia ligado a um oxigênio por uma ligação dupla; sendo assim, este carbono é sempre secundário (ligado a outros dois carbonos da cadeia) não possuindo átomos de hidrogênio ligados a ele. Essa condição não permite que a acetona, uma cetona, seja oxidada. Isso foi observado na adição do reativo de Tollens, não havendo qualquer evidência de reação. Podendo observar através dessa reação geral 4:
 No tubo 3 contendo a glicose observou-se a formação do espelho de prata. O reagente de Tollens é formado pelo cátion diaminprata, Ag(NH3)2+, ele é um agente oxidante, já a glicose é um açúcar redutor, assim como a frutose e maltose. Estes possuem grupos aldeídos e cetonas livres na sua estrutura podendo assim sofrer reação de oxidação, já os açúcares não redutores (como a sacarose) possuem esses agrupamentos interligados por uma ligação glicosídica e se tornam redutores a partir do momento em que sofrem hidrólise ácida formando D- glucopiranose e D-Frutopiranose. 
 Em solução os açúcares apresentam-se em um equilíbrio entre suas formas alifática e cíclica, sendo que na forma cíclica o carbono anomérico das aldoses apresenta um impedimento estérico que impossibilita sua redução o que faz com que o reagente de Tollens atue apenas na forma alifática dos açúcares redutores. Entretanto como há um equilíbrio entre essas duas estruturas dos sacarídeos, eventualmente todo o açúcar é oxidado.
 A reação ocorre pela oxidação da glicose (hemiacetal na forma cíclica), com o aquecimento em meio ácido ocorre a hidrólise da sacarose em glicose e frutose, sendo a glicose na sua forma aberta, formando um aldeído, podendo assim, sofrer facilmente oxidação por compostos fracamente oxidantes como o reagente de Tollens. Genericamente tem-se a reação 5:
Oxidação da glicose em ácido carboxílico. 
Fonte: Apostila de Química Orgânica. 
8. Conclusão 
 O reagente de Tollens é um composto químico muito usado para indicar se um determinado composto com grupos carbonila é um aldeído ou uma cetona. É, normalmente, uma solução amoniacal de nitrato de prata, mas também pode ser uma de muitas outras misturas, desde que se encontre presente em solução aquosa o complexo catiónico diaminprata – [Ag(NH3)2]+. Os aldeídos, estão entre os compostos orgânicos como um dos mais fáceis de oxidar, e isto auxilia os químicos no sentido de identificá-los. Através de agentes de oxidação, aldeídos podem ser diferenciados não somente de cetonas mas também de álcoois, basta para isto que o reagente utilizado seja suficiente sensível. 
 Para a produção do reagente de Tollens reagiu-se as substâncias nitrato de prata e hidróxido de amônio. Durante o gotejamento do hidróxido de amônio na solução de prata percebeu-se uma mudança de cor formando um precipitado marrom, o óxido de prata. Ao continuar acrescentando o hidróxido de amônioa solução voltou para sua cor original, incolor. Essa mudança na coloração foi devido a formação do complexo solúvel em água, o diaminprata. 
 O reagente produzido foi utilizado para identificar duas substâncias desconhecidas, A e B, que poderiam ser acetona ou formol e colocado para reagir com a glicose. No tubo 1 contendo a substancia A foi possível classifica-la como formol, já que o resultado do teste de Tollens foi positivo, formando o espelho de prata nas paredes do tubo de ensaio. Já no tubo 2 contendo a substância B não houve a formação, classificando-a assim de acetona. Os aldeídos e cetonas possuem estruturas semelhantes, diferenciadas apenas pelo fato de o aldeído possuir um hidrogênio ligado à carbonila (C=O). Essa característica faz com que o aldeído ao entrar em contato com o reagente de Tollens seja oxidado, formando ácidos carboxílicos, diferente das cetonas que não são oxidadas. 
 O reagente de Tollens é um agente oxidante capaz de oxidar principalmente aldeídos devido a disponibilidade da carbonila. A glicose, contida no tubo 3, é classificada como um açúcar redutor, no qual seu grupo carbonila se oxida a uma carboxila, e o calor atua como catalisador na reação de oxiredução. Por possuir grupos livres de aldeídos e equilíbrio entre suas duas formas de cadeia, alifática e cíclica, a glicose é capaz de ser oxidada pelo reagente e assim formar o espelho de prata. Diferente da sacarose, açúcar não redutor, que por ter ligação glicosídica entre seus agrupamentos, só torna-se redutor quando sofre hidrolise ácida. 
9. Referências 
BUCCINI, D. Espelho de prata. Ponto ciência, 09 de abril de 2012. Disponível em: <http://pontociencia.org.br/experimentos/visualizar/espelho-de-prata/871>. Acesso em: 30 de outubro 2015. 
FOGAÇA, J. Diferenciação de aldeídos e cetonas. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/quimica/diferenciacao-aldeidos-cetonas.htm>. Acesso em: 31 de outubro 2015.
FOGAÇA, J. Fazendo um espelho de prata. Disponível em: <http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/fazendo-um-espelho-prata.htm>. Acessado em: 30 de outubro 2015.
MORRISON, R.T.; BOYD, R.N. Química Orgânica. Fundação Calouste Gulbenkian,Lisboa. 5ª ed., 2005.
SOLOMONS, T. W.; GRAHAM; CRAIG FRYHLE. Química Orgânica. 8. ed. Rio de
Janeiro: LTC, 1 v, 2005. 
WEISE, F. Reativos de Tollens e Fehling. Disponível em: <http://aspiracoesquimicas.net/2012/08/reativos-de-tollens-e-fehling-video.html/>. Acesso em: 31 de outubro 2015.
13