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UECE-Universidade Estadual do Ceará Universidade Estadual do Ceará Relatório de Trabalho para Química Orgânica I OBJETIVOS O objetivo deste trabalho foi obter uma substância pura de acetanilida e determinar o rendimento da substância em questão. INTRODUÇÃO Antes dos alquimistas, já se sabia que existiam substâncias sólidas e que dificilmente eram puras. Desde então, foram purificadas substâncias por meu do método chamado de “recristalização", a contar com alguns solventes apropriados. A recristalização, é um processo muito utilizado na química experimental para obter compostos orgânicos puros e que sejam livres de impurezas. O método consistiu na purificação de um sal (acetanilida). Esse passou por uma dissolução em um solvente quente e posteriormente também em um com temperatura baixa, para resfriar e formar cristais pelo fato de ter uma menor solubilidade quando em baixa temperatura. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Na natureza dificilmente se encontra substâncias solidas puras, a maior parte dos sólidos hoje conhecidos encontram-se com impurezas. Para isso, métodos de purificação para esses sólidos foram pensados e experimentados, e um deles é a recristalização. Para Casturina, Inês e Aparecida (2018, p. 91) “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”. Para realizar-se a recristalização deve-se ter o cuidado de escolher um solvente que tenha uma polaridade bem semelhante à do sólido, para que haja a interação entre os dois. Um outro fator a salientar é o ponto de ebulição do solvente, pois o solvente não pode evaporar até que seja feita a dissolução do sólido e sua cristalização. A última etapa da recristalização é a filtração a vácuo (dos cristais) e a ebulição do solvente, resultando assim no sólido purificado. METODOLOGIA TABELA 1: MATERIAIS E REAGENTES UTILIZADOS EQUIPAMENTOS REAGENTES Chapa aquecedora Acetanilida impura Balança analítica Etanol aquecido Bomba de vácuo Etanol gelado Funil de buchner Papel de filtro Erlenmeyer de 50 mL Bastão de vidro Pipeta Placa de petri Foram pesados inicialmente 0,9789 gramas de acetanilida e adicionados em um erlenmeyer de 50 mL, logo em seguida foi transferido para o mesmo recipiente cerca de 2 mL de etanol aquecido para realizar o processo de dissolução do sólido. Como o sólido não se dissolveu, foi adicionado mais 2 mL de etanol aquecido e realizado o agitamento do sistema até que o sólido se dissolvesse totalmente. Logo em seguida a solução foi colocada na chapa aquecedora para aquecer até atingir o ponto de fervura. Atingido o ponto de fervura, a solução foi colocada para esfriar por cerca de 10 minutos e em seguida colocada na geladeira para diminuir ainda mais a sua temperatura até a formação de cristais. Enquanto isso, foram pesados o papel de filtro e uma placa de petri. Após a formação de cristais (vale ressaltar que os cristais não ficaram totalmente na fase sólida), o erlenmeyer foi retirado da geladeira e foi colocado o material em um funil de buchner (com papel de filtro) acoplado a uma bomba de vácuo. Em seguida, adicionou-se cerca de 2 mL de etanol gelado e realizada a filtração dos cristais. Tendo sido filtrado os cristais, o papel de filtro ficou com um pouco de etanol, logo, o papel de filtro foi colocado em uma placa de petri para aquecer e fazer com que o etanol evaporasse. Feito isto, o material resultante seco foi pesado e comparado com o primeiro valor da acetanilida pesado. RESULTADOS E DISCUSSÃO A utilização do etanol como solvente no processo, foi levado em consideração pelo fato do mesmo ser fácil de remover os cristais purificado devido ao seu baixo ponto de ebulição e também devido ao etanol ser um álcool e a acetanilida ser uma amina que é pouco solúvel. Mas a parte polar do solvente faz ligação de hidrogênio com a parte polar da acetanilida, ou seja, semelhante dissolve semelhante. E ao ser colocado para esquentar essa solubilidade aumenta pois a acetanilida é solúvel em etanol a 20° C, durante isso a quantidade de soluto não estava sendo dissolvida e foi adicionado mais solvente para dissolver completamente. Ao ser retirado e posto para baixar a temperatura, foi colocado a solução dentro do congelador da geladeira para resfriar de forma lenta e formar os cristais. Contudo, o mesmo não estava formando os cristais, então foi colocado pequenas pedras de gelo para acelerar o processo devido ao etanol se associar melhor com a água, ambos polares, logo a acetanilida volta ao seu estado sólido, na forma de cristais. Nos cristais foram adicionados solvente frio, etanol, com intuído de remover as impurezas presente na superfície do soluto por ser volátil e não dissolver o material. A filtração a vácuo foi usada a fim de remover as impurezas solúveis no solvente quando se há a necessidade de pré-secar o material, figura 1. Figura 1. Processo de filtração a vácuo. O ponto de ebulição da acetanilida é cerca de 304°C, já do etanol é 78,5° C e ao ser posto para secar os resíduos do solvente foram arrematados restando apenas os cristais. O peso do papel filtro com o produto foi 1,2205 gramas e retirando 0,0025 gramas de impurezas presente na balança e 0,96 gramas do peso do papel filtro, restando 0,258 gramas de acetanilida como produto após o processo de recristalização. Na tabela 2, mostra o rendimento obtido. TABELA 2. RENDIMENTO OBTIDO NO PROCESSO DE RECRISTALIZAÇÃO DA ACETANILIDA. Soluto Peso inicial (g) Peso final (g) Rendimento (%) Acetanilida 0,9789 g 0,258 g ~ 26,35% Figura 2. Processo de secagem para a formação dos cristais de acetanilida. PÓS-LABORATÓRIO 1. Como você recristalizaria a cafeína obtida na aula prática anterior? Utilizaria o mesmo solvente, etanol, pelo fato desse dissolver uma grande parte da substância quando há temperaturas altas e dissolver uma pequena parte quando a temperaturas baixas. Seguiria o mesmo processo de aquecimento da solução, em seguida deixaria de repouso e colocaria em um frízer para o resfriamento para formação dos cristais, após a lavagem com etanol frio, realizaria o processo de filtração a vácuo, levaria o material para secagem e por fim faria o ponto de fusão para determinar o grau de pureza do cristal e o seu rendimento. 2. Como saber se uma substância recristalizada está pura? A partir do ponto de fusão e o rendimento da substância em questão. Quando existem impurezas essas diminuem o ponto de fusão e o rendimento caí. Isso ocorre pelo fato de apresentarem outra composição que pode alterar na hora de determinar a pureza da substância. Quando não existem impurezas, o ponto de fusão será o mesmo sempre e o rendimento se a aproxima de 100%. Segue a baixo as equações: ΔT =0,00012 (760 - p)(t +273 ) t760 = ΔT + t p: Ponto de fusão experimental e t: Ponto de fusão teórico Rendimento = massa da acetanilida final / massa da acetanilida inicial x 100 CONCLUSÃO Portanto, a partir dos resultados experimentais obtidos foi possível destacar alguns pontos relevantes para o aprendizado em Química. Primeiramente, vale destacar, que esta prática além de enfatizar a aprendizagem no processo de recristalização, também enfatiza os conceitos prévios que um estudantedeve ter sobre determinados reagentes ao se realizar o procedimento, como por exemplo a polaridade e o ponto de ebulição dos reagentes. Importante, salientar também, que esse experimento laboratorial deu uma bagagem de conhecimento imprescindível para um estudante de Química, pois o processo de recristalização é comumente utilizado para a purificação de sólidos impuros. Ademais, a acetanilida teve um rendimento baixo (cerca de ~ 26%), isso significa que o método de recristalização é realmente eficiente, pois retirou as impurezas presentes no sólido. É importante salientar também que a quantidade de acetanilida é realmente bem pequena, a maior parte do sólido é constituído por impurezas. REFERENCIAS ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química:3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006 SOLOMONS, T.; FRYHLE, C. Química Orgânica:8. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005 KOTZ, J.; TREICHEL, P. Química Geral I e Reações Químicas. 5° ed. São Paulo: Pioneira Thompson Learning, 2005.
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