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Universidade Estadual de Feira de Santana Departamento de Ciências Exatas-EXA 411 Química Orgânica II Docente- Carla Mendes Discentes: Marcela Magalhães Marcelino Ivo Henrique Pinto Andrade Extração de Óleo Essencial de Canela Feira de Santana, 2010 QUESTIONÁRIO ÓLEOS ESSENCIAIS QUESTÃO 1) Pesquisar os principais constituintes do óleo essencial obtido. Escrever as suas estruturas químicas. Os Principais componentes do óleo essencial de canela são o ácido cinâmico (cinamaldeído) e o eugenol. (Estruturas abaixo) A casca da canela contém cerca de 40 a 50% de cinamaldeído, e entre 4 e 10% de eugenol. A folha tem 3% de cinamaldeído e entre 70 e 90% de eugenol. A canela também contém linalol, acetona de metilamina dentre outros. QUESTÃO 02) Consultar nos catálogos disponíveis (Index Merck, Handbooks, etc.) a temperatura de ebulição e a pressão de vapor do principal componente do óleo essencial obtido. Comparar com os valores encontrados para a água (Obs: Lembrar de comparar as pressões de vapor na mesma temperatura). Explicar as diferenças encontradas. PRINCIPAL CONSTITUINTE: ácido cinâmico Ponto de Ebulição : 300 °C (1013 hPa) Pressão de Vapor : 1.3 hPa (128 °C) Pressão de vapor da água a 130 °C 2026,16mm Hg = 2701,2 hPa Pressão de vapor da água + pressão de vapor do ácido cinâmico = 2702,5hPa Comparando as pressões de vapor do ácido cinâmico e da água a temperaturas similares, percebe-se que há significativas diferenças pelo fato de que o acido cinâmico, por possuir um elevado ponto de ebulição, a tendência é que sua pressão de vapor seja bem menor quando comparada com água, que apresenta-se pura e com um menor ponto de ebulição. QUESTÃO 03) Em qual temperatura ocorreu a destilação? Explicar se baseando nas respostas das questões anteriores e também utilizando conceitos de pressão de vapor, temperatura de ebulição, lei de Dalton e lei de Raoult (Obs: Lembrar que a lei de Raoult não é aplicável a destilação por arraste a vapor). Explicar as diferenças encontradas. A destilação teve seu inicio na temperatura de 98°C (menor que o ponto de ebulição da água, 100°C e ácido cinâmico, 300°C), com um tempo de 59 minutos e 20 segundos. Isso pode se explicar pela lei de Dalton que diz que: “O princípio da Destilação por Arraste de Vapor baseia-se no fato de que a pressão total de vapor de uma mistura de líquidos imiscíveis é igual à soma da pressão de vapor dos componentes puros individuais”. A pressão total de vapor da mistura torna-se igual à pressão atmosférica, consequentemente a mistura ferve numa temperatura menor que o ponto de ebulição de qualquer um dos componentes. Assim, para dois líquidos imiscíveis A e B, P total = P o A + P o B, onde P o A e P o B são as pressões de vapor dos componentes puros. Neste caso a lei de Raoult não vale, pois um líquido não se encontra dissolvido (No caso água e o óleo de canela). A lei de Raoult diz que “A pressão de vapor total do sistema depende das pressões de vapor de seus componentes, multiplicadas por suas frações molares”, no caso de misturas homogêneas. QUESTÃO 4) Por que a destilação por arraste a vapor é preferida a destilação simples quando se trata de óleos essenciais? A destilação simples é muito útil para separar líquidos com cerca de 100ºC de diferença entre seus pontos de ebulição, ou separar líquidos de compostos que não destilam. Líquidos cuja diferença entre seus pontos de ebulição seja inferior a este valor destilam juntos, o que no caso do experimento em questão não é valido, já que a diferença do ponto de ebulição do ácido cinâmico (300°C) e da água (100°C) é de 200°C. A destilação por arraste a vapor é uma co-destilação de dois líquidos imiscíveis, onde um deles é a água, e tem a seguinte vantagem: A mistura entra em ebulição a uma temperatura inferior ao ponto de ebulição do óleo essencial e ao ponto de ebulição da água evitando a decomposição térmica do óleo (queima da substância). A qualidade do produto final dessa destilação é satisfatória para óleos essenciais de folhas e ervas que não sofrem modificações com altas temperaturas e pressões. Imagem de sistema para a destilação por arraste a vapor. QUESTÃO 5) Citar e explicar duas desvantagens do uso da destilação por arraste a vapor na obtenção de óleos essenciais. A destilação por arraste de vapor é uma destilação de misturas imiscíveis de compostos orgânicos e água (vapor). É o mais comum método de extração de óleos essenciais, normalmente empregado para obter-se óleos essenciais de folhas e ervas, mas nem sempre é indicado para extrair-se o óleo essencial de sementes, raízes, madeiras e algumas flores, devido a dois fatores: Alta pressão e calor empregado no processo. Por exemplo, flores como o Jasmim, podem sofrer destruição de suas frágeis moléculas aromáticas, vindo a perder todo o seu perfume e princípios ativos. A destilação por arraste a vapor pode ser utilizada nos seguintes casos: Quando se deseja separar ou purificar uma substância cujo ponto de ebulição é alto e/ou apresente risco de decomposição; Para separar ou purificar substâncias contaminadas com impurezas resinosas; Para retirar solventes com elevado ponto de ebulição, quando em solução existe uma substância não volátil; Para separar substâncias pouco miscíveis em água cuja pressão de vapor seja próxima a da água a 100°C, o que é muito importante para as substâncias que se decompõem nestas temperaturas. QUESTÃO 6) Neste experimento, foi realizado o arraste direto ou indireto? Comparar os dois métodos. Durante o experimento, realizou-se a destilação com arraste direto. No método de destilação com arraste a vapor sob baixa pressão o aquecimento da matéria prima não é feita de forma direta, mas indiretamente por passagem de vapor de água pela matéria prima. Ao ser extraído, a água vaporizada o óleo, condensam-se em condensador resfriado com água e a mistura é separada porque os componentes não são miscíveis. No método de destilação com arraste a vapor com alta pressão, (O utilizado no experimento) o sistema usado é o mesmo para o arraste a vapor sob baixa pressão, mas o vapor é superaquecido devido ao aquecimento ser de forma direta, com a pressão interna no sistema sendo superior à atmosférica. Várias vezes água destilada foi adicionada ao sistema e a energia que alimentava o mesmo foi interrompida algumas vezes, para diminuir o aquecimento excessivo. QUESTÃO 7) Um dos métodos de extração de óleos essenciais é a extração com solventes. Qual a desvantagem? Esse método foi utilizado nesse experimento? A utilização de solventes para extração de óleos essenciais é uma técnica relativamente moderna, sendo adotada para se obter maior rendimento ou extrair produtos que não poderiam ser obtidos pelos outros métodos. As plantas são imersas no solvente químico adequado (hexano, acetona, diclorometano, etc). Isto resulta um produto chamado de concreto. Em seguida, o concreto pode ser dissolvido em álcool para remover o solvente. Quando o álcool evapora, o absoluto aparece. A extração por solvente apresenta algumas desvantagens como a permanência de resíduos do solvente no absoluto, podendo causar alterações químicas importantes no óleo essencial, o que dependerá do solvente empregado. No experimento em questão, a extração foi realizada, com o diclorometano sendo o solvente extrator, e à fase orgânica foi adicionado um agente secante (sulfato de sódio anidro) para retirar a água presente. QUESTÃO 8) Descrever o odor, a coloração do óleo e o aspecto do destilado. O destilado apresentou-se levemente esbranquiçado, tendendo à transparência, com odor forte, característico da canela. Já o óleo, apresentava uma coloração amarelada com o odor típico decanela. QUESTÃO 9) Após a partição com solvente do hidrolato, o que foi observado em relação à fase aquosa? A fase aquosa ainda continha um bom conteúdo de óleo (observado através do processo de emulsão), o qual não foi extraído totalmente na partição com o diclorometano. QUESTÃO 10) Por que é necessário secar o óleo essencial após a obtenção? Porque após a separação da fase orgânica da fase aquosa, sempre restam moléculas de água na fase orgânica. Isto se deve, em parte, a relevância do grau de solubilidade da água no solvente utilizado (no caso, o diclorometano). Sendo assim, utiliza-se um agente secante, pois o mesmo tem caráter anidro, ligando-se às moléculas de água para a partir de então, secar a fase orgânica, formando os hidratos. QUESTÃO 11) Calcular o rendimento do óleo essencial a partir da massa inicial utilizada para extração. %R = Massa do óleo extraido Massa da canela bruta x 100 Massa da canela bruta = massa do béquer com canela – massa do béquer vazio Massa da canela bruta = 66,46 g - 22,093 g = 44,37g de canela bruta Massa do óleo de canela = massa do béquer com óleo – massa do béquer vazio Massa do óleo de canela = 117,1380 g – 116,4230g = 0,715 g de óleo %R = 0,715 g 44,37 g 𝑋 100 %R = 1,61% QUESTÃO 13) Qual a diferença entre óleos essenciais e os denominados óleos fixos ou genericamente lipídios? Dar exemplos de fontes de óleos fixos. De forma geral, óleos são a classe de substâncias que, por convenção, deve apresentar- se no estado líquido e viscoso nas condições ambientes de temperatura e pressão ao nível do mar. Os óleos são hidrofóbicos (são imiscíveis com a água) e lipofílicos (miscíveis com outros óleos). Os óleos essenciais, óleos etéreos ou essências são substâncias orgânicas extraídas das folhas, caules, raízes e madeira, que contêm aromas e outras propriedades terapêuticas. Sua principal característica consiste na volatilidade, que o difere assim, dos óleos fixos, que são misturas de substâncias lipídicas obtidas normalmente de sementes. Os óleos fixos são geralmente constituídos de componentes com alto peso molecular. Enquadram-se, na categoria, os lipídios de baixo ponto de fusão (azeite e outros óleos comestíveis). Como exemplos de fontes de óleos fixos têm- se: sementes de mamona, sementes de prímula, etc. QUESTÃO 14) Que técnica é utilizada para a extração de óleos fixos de uma fonte natural sólida? Explicar. Os óleos fixos são geralmente constituídos de componentes com alto peso molecular. Enquadram-se na categoria de lipídios de baixo ponto de fusão. Quimicamente são classificados como ésteres de alcoóis e ácidos graxos de cadeia longa. A extração de óleo fixo de fonte natural sólida é mais convenientemente executada em um extrator Soxhlet (Imagem abaixo). O sólido, devidamente moído, é colocado em um cartucho poroso na câmara do extrator e o solvente de extração adicionado ao balão. O solvente vaporizado e condensado na câmara do extrator dissolve o óleo (ou gordura) da amostra. Ao atingir o nível do sifão, a solução retornará ao balão e o processo repetido um número de vezes (extração contínua). Imagem de extrator Soxhlet. Referências Extração contínua sólido- líquido. Disponível em: http://www.ebah.com.br/extracao-continua-solido-liquido-pdf-a79258.html Acesso às 09:30, 10.dez.10 Óleos Essenciais. Disponível em: http://www.google.com.br/#hl=pt- BR&biw=1259&bih=818&q=diferen%C3%A7a+entre+os+%C3%B3leos+essenciais+e +oleos+fixos&aq=f&aqi=&aql=&oq=&gs_rfai=&fp=8b45efdd0e3dc5d6 Acesso às 09:50, 10.dez.10 Relatórios Química Orgânica. Disponível em: http://w3.ualg.pt/~cfonseca/Quimica%20Org%20I/2007_2008/Q_OI_prat.pdf Acesso às 09:54, 10.dez.10 Destilação por arraste a vapor. Disponível em: http://www.ebah.com.br/destilacao-por-arraste-de-vapor-docx-a90346.html Acesso às 10:13, 10 dez.10 Propriedades físicas do ácido cinâmico. Disponível em :http://www.merck-chemicals.com/brazil/acido-cinamico/MDA_CHEM- 800235/p_9OSb.s1LH_IAAAEWh.EfVhTl Acesso às 10:33, 10.dez.10 Destilação por arraste de vapor Disponível em: :http://domfeliciano- sec.dyndns.org/gilber/arquivos/1%20DESTILA%C3%87%C3%83O%20POR%20ARR ASTE%20DE%20VAPOR.pdf Acesso às 20:33 , 12.dez.10 Aromaterapia – canela Disponivel em: http://saude.hsw.uol.com.br/aromaterapia-canela.htm Acesso às 10:33 , 10.dez.10 Extração do eugenol Disponivel em: http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp10/arraste.html Acesso às 10:52, 10.dez.10 Destilação Disponível em: http://ava.cesad.ufs.br/cat/PDF/Quimica%20Organica%20Experimental/Quimica%20Or ganica%20Experimental%20Aula%205.pdf Acesso às 21:00, 12.dez.10 http://saude.hsw.uol.com.br/aromaterapia-canela.htm http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp10/arraste.html
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