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Universidade Federal de Sergipe Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Departamento de Química LABORATÓRIO DE ORGÂNICA EXPERIMENTAL 2018.2 RECRISTALIZAÇÃO DO ÁCIDO BENZÓICO E PONTO DE FUSÃO Professora: Samisia Maria Fernandes Machado Alunos: Danielle Guimarães de Andrade Jonisson Batista Santos Thays Kelly Carvalho da Silva Wilson Alves Santos São Cristóvão/SE INTRODUÇÃO Em química, a Recristalização é uma técnica usada para purificar substâncias sólidas. Tal método consiste, essencialmente, em dissolver o composto, e as suas impurezas, num solvente apropriado, levando posteriormente a precipitação do composto ou das impurezas, de forma a promover a sua separação. Normalmente é formado o composto desejado a pre- cipitar, sob a forma de cristais, os quais são depois filtrados e secos. Fundamentalmente a cristalização baseia-se em duas situações: quanto a diferença de solubilidades, num determinado solvente, da substância a recuperar e as suas impurezas; e a variação de solubilidade dos solutos com a temperatura. A recristalização funciona melhor quando: a quantidade de impurezas é pequena; a curva de solubilidade do soluto desejado sobe rapidamente com a temperatura; e quanto mais lenta a taxa de resfriamento, maiores são os cristais dessa forma. O tempo de duração desta técnica é uma das desvantagens. Além disso, é muito im- portante que o solvente adequado seja usado. Isso só pode ser determinado por tentativa e erro, com base em previsões e observações. A solução deve ser solúvel em altas temperaturas e insolúvel a baixas temperaturas. Porém a vantagem da recristalização é que quando reali- zada corretamente, é uma maneira muito eficaz de obter uma amostra pura de algum pro- duto, ou precipitar. O ponto de fusão é a temperatura em que as formas sólidas e líquidas de uma subs- tância pura podem existir em equilíbrio. À medida que o calor é aplicado a um sólido, sua temperatura aumentará até atingir o ponto de fusão. Mais calor, então, converterá o sólido em um líquido sem mudança de temperatura. Quando todo o sólido derrete, o calor adicional elevará a temperatura do líquido. A temperatura de fusão de sólidos cristalinos é uma figura característica e é usada para identi- ficar compostos e elementos puros. A maioria das misturas e sólidos amorfos derretem em uma variedade de temperaturas. Utilizado nessa experimentação, o Ácido benzoico é um composto aromático, de fór- mula química C7H6O2, pertencente ao grupo dos ácidos carboxílicos, descoberto em meados do século XVI. Esse composto trata-se do mais simples dos ácidos carboxílicos (uma carbo- xila, COOH ligada a um anel benzênico), praticamente insolúvel em água, mas solúvel em solventes orgânicos menos polares, como éteres, álcoois e benzeno. O nome oficial do ácido benzoico é ácido-benzeno-monocarboxílico. https://www.infoescola.com/quimica/aromaticidade/ https://www.infoescola.com/quimica/acidos-carboxilicos/ https://www.infoescola.com/quimica/eteres/ https://www.infoescola.com/quimica/alcoois/ https://www.infoescola.com/quimica-organica/benzeno/ Estrutura molecular do Ácido benzoico. Pela sua propriedade antimicrobiana, o ácido benzoico é muito utilizado pela indústria alimentícia para conservação de alimentos e pela indústria farmacêutica na produção de cos- méticos e medicamentos, principalmente de antifúngicos. Há outros processos em que esse ácido é aplicado como a síntese de corantes, produção de resinas alquílicas, produtos plasti- ficantes, componente de cremes dentais, etc. OBJETIVOS Aprender técnicas de recristalização e determinação de ponto de fusão. PROCEDIMENTOS MATERIAIS E REAGENTES VIDRARIAS REAGENTES DIVERSOS 3 erlenmeyers de 125 mL Ácido benzóico Placa de aquecimento Bastão de vidro Água destilada Balança semi-analítica Funil de colo curto Carvão ativo Papel de filtro Kitassato Pegador para erlenmeyer quente Proveta de 100 mL Adaptador de borracha Funil de Buchner Bomba a vácuo Tabela 01: Materiais e reagentes utilizados PROPRIEDADES FÍSICAS Pesar 3,0g do ácido benzoico impuro em um erlenmeyer de 125mL. Adicionar água fervendo gradualmente até que o ácido seja dissolvido por completo. Remover o erlenmeyer do aquecimento, resfriar um pouco e adicionar 0,1g de carvão ativado agitando. Levar o erlenmeyer novamente à ebulição por 2 minutos. Filtrar a solução ainda quente com papel filtro pregueado para o outro erlenmeyer num sistema previamente Deixar esfriar a temperatura ambiente. Filtrar a vácuo lavando com pequenas porções de água destilada. Recolher o produto em papel filtro e guardar na estufa para secagem. https://www.infoescola.com/economia/industria-farmaceutica/ SUBSTÂNCIAS MASSA MOLAR P.F P.E. ÍNDICE DE REFRAÇÃO DENSIDADE SOLUBILI- DADE Ácido benzóico 122,12g/ mol 122,1º C 250º C - 1,27g/cm3 3,4g/L a 25ºC Carvão ativo 12,01g/ mol >3500 °C Ele- vado - 0,250- 0,600g/cm3 insolúvel Água destilada 18,02g/ mol 0ºC 100º C 1,333 0,99g/cm3 - Tabela 02: Propriedades físicas das substâncias utilizadas PROPRIEDADES TOXICOLÓGICAS SUBSTÂN- CIAS RÓTULO DE RISCO N. DE RISCO CLASSE FÓRMULA MOLECU- LAR Ácido ben- zóico Tóxico - - C7H6O2 Carvão ativo Combustão espontâ- nea 40 4.2 C Água destilada Não perigoso - - H2O Tabela 03: Propriedades toxicológicas das substâncias utilizados RESULTADOS E DISCUSSÕES Após os processos necessários para que houvesse a recristalização do ácido benzoico foi realizado o cálculo do rendimento dos cristais obtidos, bem como medido o ponto de fusão dos mesmos para identificar se os cristais obtidos podem ser considerados como subs- tância pura. O rendimento é calculado através de uma regra de três: Massa total (com impurezas) --------------- 100% Massa dos cristais ------------------------------ X Antes de dá início ao processo de recristalização o ácido benzoico impuro foi pesado como recomendava o procedimento experimental (3,0g), em seguida o papel filtro utilizado na filtração também teve sua massa aferida. Os valores pesados são demonstrados na tabela abaixo: Peso do ácido benzoico impuro 3,077g Peso do papel filtro antes da filtração 80,708g Tabela 04: Resultados referente as pesagens Após processo de filtração e secagem dos cristais o mesmo foi pesado juntamente com o papel filtro, obtendo a seguinte massa: • Peso dos cristais (após recristalizar): 83,055g Imagem 01: Processo de recristalização. Com todas as massas verificadas inicialmente calcula-se quanto dos cristais foi obtido subtraindo o valor dos cristais ainda no papel filtro com o valor do papel filtro seco, têm-se: 83,055g – 80,708g = 2,347g Dessa forma, 2,347g é a massa somente dos cristais obtidos. Como a massa inicial do ácido benzoico foi de 3,077g calcula-se quanto foi perdido do ácido benzoico impuro: 3,077g – 2,347g = 0,73g. Ou seja, durante as etapas de filtração do ácido houve uma perda de 0,73g podendo também ser caracterizada como a massa das impurezas, uma vez que o material de partida estava impuro. Imagem 02: Cristais após filtração a vácuo Para cálculo de rendimento utilizou-se a relação citada acima: 3,077g -------- 100% 2,347g --------- X 3,077X = 234,7 X = (234,7) /(3,077) X= 76,28% Sendo assim o processo de recristalização obteve um rendimento aproximado de 76,28% e apenas uma perda de 0,73g. Para caracterizar se uma substancia sólida é pura determina-se o seu ponto de fusão e o compara com o que está escrito na literatura sobre o mesmo. Com os cristais obtidos após recristalização de um ácido impuro, foi medido o ponto de fusão das novas estruturas, os valores estão descritos na tabela abaixo: Ponto de fusão do ácido na literatura 122,1ºC Ponto de fusão dos cristais inicial 122,7ºCPonto de fusão dos cristais estabilizado 123,1ºC Tabela 05: Temperaturas de Ponto de fusão Comparando o valor obtido após estabilização com o proposto pela literatura nota-se uma diferença de apenas um grau (1ºC) entre a substância impura e os cristais, logo pode-se confirmar que a substância pode ser classificada como pura. REFERÊNCIAS Ácido benzoico. InfoEscola. Disponível em: https://www.infoescola.com/quimica/acido- benzoico/. Acesso em 26 de novembro de 2018. Ponto de Ebulição. Portal São Francisco. Disponível em: https://www.portalsaofran- cisco.com.br/quimica/ponto-de-fusao. Acesso em 26 de novembro de 2018. Recristalização. Portal São Francisco. Disponível em: https://www.portalsaofran- cisco.com.br/quimica/recristalizacao. Acesso em 26 de novembro de 2018.