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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA – CCN DEPARTAMENTO DE QUÍMICA RECRISTALIZAÇÃO TERESINA – PI MARÇO DE 2021 1 Roteiro elaborado pelo discente André Luiz Pinheiro de Moura do 2º período do curso de Farmácia da Universidade Federal do Piauí, apresentado a disciplina de Química Orgânica Experimental, ministrada pela Profª Drª. Nilza Campos Andrade para obtenção de nota. André Luiz Pinheiro de Moura RECRISTALIZAÇÃO Teresina – PI Março de 2021 2 SUMÁRIO RESUMO............................................................................................................4 1. INTRODUÇÃO...............................................................................................4 2. PARTE EXPERIMENTAL...............................................................................5 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO..................................................................….6 4. CONCLUSÃO.................................................................................................6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................7 QUESTIONÁRIO.................................................................................................8 3 Resumo Este relatório, tem como objetivo apresentar através da prática, o processo de recristalização de substâncias, onde teve como propósito demonstrar a capacidade de substâncias em que após dissolvidas, formarem cristais com um alto índice de purificação. 1. Introdução A recristalização é um método de purificação de compostos orgânicos que são sólidos a temperatura ambiente. O princípio deste método consiste em dissolver o sólido em um solvente quente e logo esfriar lentamente. Na baixa temperatura, o material dissolvido tem menor solubilidade, ocorrendo o crescimento de cristais. O crescimento lento dos cristais, camada por camada, produz um produto puro, assim as impurezas ficam na solução. Quando o esfriamento é rápido as impurezas são arrastadas junto com o precipitado, produzindo um produto impuro. O processo de recristalização tem por base a propriedade que muitos compostos variam a solubilidade em função da temperatura, ou seja, aumentando a temperatura da solução a solubilidade do sólido também aumenta. Por exemplo, uma maior quantidade de açúcar pode ser dissolvida em água quente em comparação à temperatura ambiente. Assim, é importante diferenciar o processo de cristalização e de precipitação de um sólido. Na cristalização, ocorre uma lenta e seletiva formação de cristais, o que resulta no composto puro, diferente do que ocorre na precipitação em que um sólido amorfo se forma rapidamente da solução, misturado com impurezas e por isso deve ser recristalizado. As impurezas que podem ser separados por recristalização se classificam em três tipos, sendo eles: • Substâncias pouco solúveis ou insolúveis (são facilmente removidas da solução seja a frio ou a quente); • Substâncias de solubilidade parecida ou igual (difíceis de serem separadas, pois tendem a cristalizar indiscriminadamente sem realizar a seleção); • Substâncias mais solúveis (causam poucos problemas, pois permanece em solução mesmo após o resfriamento) e substâncias coloridas (geralmente são formadas pela polimerização ou oxidação pelo oxigênio do ar); Esse experimento, tem como objetivo entender o comportamento de uma substância sólida em meio a um solvente, para que a formação de cristais e sua eminente purificação aconteça, adentrando, ao longo do experimento, em que os conceitos relacionados a solubilidade e sua correlação com temperatura, consideradas palavras chaves e necessárias para o sucesso desta prática. 4 2.Parte experimental Materiais e reagentes • Ácido benzoico • Enxofre • Mistura 1:1 de ácido benzoico e enxofre • Béquer de 250 e 100mL • Funil de vidro sem haste • Funil de vidro com haste • Tela de amianto • Bico de Bunsen • Proveta de 100mL • Papel de filtro • Base de ferro • Tripé de ferro • Bastão de vidro • Placa de petri • Anel de ferro Procedimento ➢ Em primeiro instante, se adicionou 0,5g de ácido benzoico em um béquer de 100mL e se adicionou 15mL de água fria e se misturou. Observou-se que o ácido benzoico não é solúvel em água fria; ➢ Aqueceu a mistura e após a fervura se observou que aconteceu a degradação dos cristais ocorrendo a dissolução e a medida em que a mistura foi esfriando voltou-se a recristalizar-se; ➢ Repetiu-se o procedimento com enxofre e se observou que o enxofre além de ser insolúvel em água fria é também insolúvel em água fervente; ➢ Após isso, pesou-se 2g de de mistura de ácido benzoico e enxofre (1:1) em papel manteiga e se transferiu para um béquer de 250mL onde foi adicionado 100mL de água destilado fria e misturou-se as duas substâncias e em água fria se notou que é insolúvel. Quando se aqueceu se observou que o ácido benzoico é solúvel e o enxofre insolúvel. Se colocou o funil de vidro sem haste próximo ao bico de Bunsen para se aquecer. ➢ Preparou-se um papel de filtro pregueado para filtragem da solução e preparou-se também a filtração, colocando-o o papel de filtro sem adaptá-lo com água. Retirou- se a mistura em ebulição e se filtrou imediatamente. Recolheu-se o filtrado em outro béquer de 250mL. Deixou-se o filtrado em repouse até esfriar. O enxofre ficou retido no papel de filtro. ➢ Preparou-se agora a montagem para uma nova filtração, desse vez uma filtração simples, em funil com haste e sem o papel de filtro pregueado. Pesou-se ante o papel de filtro e encontrou o valor de 1.010g. ➢ Se realizou a filtração com os cristais formados e lavou-se com uma pequena quantidade de água fria. Após isso, se estendeu o papel de filtro sobre uma placa de petri e secou-se os cristais em uma estufa a temperatura de 100 ºC. Após seco pesou-se o papel de filtro com os cristais obtendo o peso de 1.484 g. Logo, se subtraiu o peso do papel de filtro e obteve o valor de 0.474g de cristais de ácido. ➢ Calculou-se a porcentagem de ácido benzoico recuperado através de uma regra de 3 simples, sendo: 5 Mistura 1:1 -------------------------------------- 2g Peso do papel com os cristais ------------- 1.484g Peso do papel ---------------------------------- 1.010g Peso dos cristais ------------------------------- 0.474g 1g --------- 100% ➢ Recuperou-se portanto, 47,4% de ácido benzoico da mistura. ➢ O segundo filtrado, recebeu o nome de água mãe. ➢ A partir dessa água mãe poder-se-á ter mais cristais concentrando-se a solução por evaporação e deixando-a esfriar. 3. Resultados e discussão Conforme a literatura, o solvente mais apropriado para a recristalização do ácido benzoico, enxofre e a mistura 1:1 é a água destilada, podendo até ser realizado o teste de solubilidade. Na realização do experimento, pode ser observado que o ácido benzoico é insolúvel em água fria e solúvel em água fervente. Diferente do enxofre que apresentou comportamento insolúvel tanto em água fria quanto em água quente. O ácido benzoico é solúvel em água fervente pois é nela em que houve a quebra dos cristais ocorrendo a dissolução dos mesmos. Observou-se também, que na mistura ácido benzoico + enxofre, quando houve a mistura de água destilada fria ambos se mostraram insolúveis, já quando se aqueceu o sistema apenas o enxofre se apresentou insolúvel. O enxofre, quando aquecido liberou um odor forte. Após isso, aconteceu a filtragem da mistura com o papel de filtro e se separou os cristais. 4. Conclusão Concluiu-se que para se realizar a recristalização do ácido benzoico, enxofre e a mistura de ambos é necessário não só ter a aparelhagem correta como também de dois sistemas: frio ou quente. Essa recristalização, tem papel de extrema importância pois é um processo de purificação de compostos orgânicos e é muito utilizado para se separar o cloreto de sódio (sal de cozinha) do mar. Pode-se concluir também,que referente a recristalização, a amostra de enxofre que foi utilizada é insolúvel em água independentemente da temperatura que a mesma esteja, o que facilita a obtenção de seu filtrado. Já no ácido benzoico, devido a ter que aumentar seu coeficiente de solubilidade, foi necessário o aumento de temperatura, o que necessitou passar por um resfriamento para que pudesse passar pelo processo em questão. Após ser realizado todo o processo obteve-se 47,4% de de rendimento, o que caracteriza a recristalização. 6 0.474g ---- x% X = 47,4% Referências bibliográficas OHLWILER, O. A., Química inorgânica. São Paulo, Edgard Blucher Ltda. 1971. PORTAL SÃO FRANCISCO. Recristalização. Disponível em: https://www.portalsaofrancisco.com.br/quimica/recristalizacao/. Acesso em 29 mar. 2021. SOARES, G. S.; SOUZA, N. A.; PIRES, D. X., Química orgânica: teoria e técnicas de preparação, purificação e identificação de compostos orgânicos, Rio de Janeiro, Guanabara S. A. 1988 VOGEL, A. I., Química orgânica: análise orgânica qualitativa, 3 ed., Rio de Janeiro, Ao livro Técnico S.A., 1981. v. 1. 7 QUESTIONÁRIO 1- O que se entende por recristalização? A recristalização é um processo usado para purificar uma substância. Pode ser usado em vários processos, como, por exemplo, a criação de aspirina. Este processo é realizado colocando o composto impuro num solvente, aquecendo a solução de modo a que o composto se dissolva e filtrando as impurezas. Em alguns casos, pode ser necessário usar carbono para remover contaminantes coloridos do composto. A mistura é então resfriada, permitindo a formação de cristais puros. 2- Descrever todas as etapas de uma recristalização Dissolução do sódio à temperatura ambiente; Resfriar lentamente a solução; Formação de cristais puros; 3- A recristalização é uma operação física ou química? Por quê? É uma operação física, pois não aconteceu mudança na natureza de nenhum dos compostos. Apenas mudança na estrutura física, observado visualmente além de não acontecer nenhuma reação. 4- Citar algumas características que um solvente deve apresentar para que seja empregado na recristalização. O solvente necessita ser de fácil manuseio, não pode ser inflamável e nem corrosivo. Além disso, é importante ter um ponto de ebulição bem menor que o de fusão do soluto e e deve dissolver o soluto. 5- Por que é mais indicado que a solução seja esfriada espontaneamente depois de aquecida? Devido a necessidade da formação dos cristais de forma lenta para que se possa ter a formação dos cristais de forma organizada para se ter uma pureza maior. 6– Citar os métodos utilizados para acelerar a cristalização de uma determinada substância. Resfriamento da solução; Adição de um solvente secundário para reduzir a solubilidade do soluto(técnica também chamada de anti-solvente); Reação química; Mudança de pH. Esses são os métodos mais comuns usados em práticas industriais. Outros métodos, como evaporação do solvente também podem ser usadas. 7- Como é possível determinar o grau de pureza de uma substância cristalina. É necessário saber a densidade do cristal e das impurezas na solução, se coloca uma amostra do cristal na água e se verifica a variação de volume da água e descobre o volume do cristal. Em seguida, deve ser calculado a densidade do cristal que se dá pela divisão da massa pelo volume. Caso a densidade seja diferente da densidade do cristal puro se sabe que existem impurezas. 8 8 – Procurar no seu ambiente situações em que processos de purificação são utilizados. Descrever esses processos. Comumente, realizamos o processo de purificação da água. Para se purificar a água se pode ser utilizados diversos métodos sendo eles os mais utilizados: filtração, a desinfecção e o tratamento em estações. 9
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