Pratica 2- QOII

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Pratica 2: Síntese e caracterização da p-nitroacetanilida
INTRODUÇÃO
O processo de nitração é definido como a introdução irreversível de um ou mais grupos nitro (-NO2) em uma molécula orgânica. Utiliza-se comumente o sistema ácido sulfúrico/ácido nítrico, denominado mistura nitrante para favorecer a ionização do ácido nítrico, que leva à formação do eletrófilo ou agente de nitração, NO2+.(Solomons et al, 2005)
Predomina-se o isômero cuja posição é favorecida pelo substituinte. Logo, os grupos substituintes afetam tanto a reatividade quanto a orientação nas substituições aromáticas eletrofílicas; de acordo com a influência que exercem sobre a reatividade do anel, os grupos substituintes podem ser divididos em duas classes: grupos ativadores, orientadores orto-para (fazem com que o anel seja mais reativo que o benzeno) e grupos desativadores, orientadores meta (tornam o anel menos reativo que o benzeno).(Solomons et al, 2005)
A nitração da acetanilida normalmente feita com ácido nítrico, em meio ácido, de forma a manter no meio uma mistura do agente nitrante com força média; a p-nitroacetanilida sintetizada pode posteriormente ser usada para preparar p-nitroanilina (substância normalmente usada como um intermediário na síntese de corantes, oxidantes, fármacos em veterinária), em gasolina (como um inibidor da formação de gomas) e como um inibidor de corrosão. (Solomons et al, 2005)
No caso da síntese da p-nitroacetanilida a partir da acetanilida, temos na molécula de acetanilida um grupo substituinte NHOCH3 que é grupo ativador do anel aromático uma vez que o nitrogênio tem um par de elétrons livres; conseqüentemente à desativação do anel, este grupo é orto-para orientador; devido à orientação espacial deste grupo substituinte, a síntese da p-nitroacetanilida é favorecida em relação á síntese da o-nitroacetanilida. (Barcza)
Materiais:
- Béquer;
- Bastão de vidro;
- Espátulas;
- Funil de Buchner
- Banho de gelo
- Erlenmeyer;
- Suporte para funil
- Funil
- Papel filtro
- Pipeta
- Proveta
- Termômetro
- Bomba a vácuo
- Balança
Reagentes:
- Ácido sulfúrico (UNESP)
Toxicidade: Corrosivo. Cancerígeno. Causa queimaduras severas por todo o corpo. Pode ser fatal se ingerido ou em contato com a pele. Nocivo se for inalado. Afeta os dentes.
- Ácido Nítrico (FISQP)
Toxicidade: Altamente corrosivo e tóxico, enérgico oxidante, e pode levar à inflamabilidade outros combustíveis. Suas reações com compostos como os cianetos, carbetos, e pós metálicos podem ser explosivas.
- Acetanilida (CRUZ)
Toxicidade: Produto nocivo por exposição aguda e apresenta graves riscos para a saúde se inalado, ingerido ou em contato com a pele. 
- Água
MÉTODOS.
Com o auxilio de uma espátula e uma balança analítica, colocou-se em um Béquer de 50mL 3,0 g de acetanilida. Posteriormente, na capela, mediu-se em uma proveta (5mL) 8mL de Ácido Sulfúrico. Com o auxílio do bastão de vidro promoveu-se uma mistura mais suspensa.
Deixou-se a solução em banho de gelo até que a temperatura atingisse aproximadamente 3ºC.
Depois de alcançado tal temperatura (medida com o auxílio de um termômetro), adicionou-se lentamente a mistura nitrante (2mL de HNO3 e 1,5mL de H2SO4) previamente preparada em Erlenmeyer, monitorando a temperatura, não deixando ultrapassar 10ºC, e misturou-se à solução.
Retirou-se a solução do banho de gelo e deixou-a a temperatura ambiente por aproximadamente 60 minutos.
Em seguida, adicionou-se em um Erlenmeyer água gelada e, em seguida, verteu-se a solução na água. Deixou-se sob repouso.
Finalmente, filtrou-se via filtração à vácuo, utilizando-se funil de Buchner, suporte com garras, papel de filtro, bomba à vácuo.
Retirou-se o produto obtido (p-nitroacetanilida) com a ajuda de espatula, colocou-o em um vidro Erlenmeyer previamente identificado e pesou-se a massa do produto obtido.
RESULTADOS E DISCUSSAO
	Reagentes
	MM
	Qnt mol
	Qnt gramas
	Densidade
	Volume
	Acetanilida
	135,15
	0,0222
	3,0
	1,16
	-
	H2SO4 (meio reacional)
	98,0
	0,1502
	14,72
	1,84
	8,0mL
	HNO3
	63,0
	0,0479
	3,02
	1,51
	2,0 mL
	H2SO4 (solução nitrantre)
	98,0
	0,0282
	2,76
	1,84
	1,5 mL
O produto obtido foi um sólido de coloração amarela. A massa do produto foi de ______, obtendo-se um rendimento de _____%.
Da Equação Geral:
 (espaço para calculo do rendimento – +/-10 linhas)
Mecanismo:
1ª etapa - O ácido nítrico recebe um próton de um ácido mais forte, o ácido sulfúrico.
2ª etapa - Depois de protonado, o ácido nítrico pode dissociar-se para formar um íon nitrônio.
3ª etapa - O íon nitrônio (eletrófilo) reage com a acetanilida para formar um íon arênio (estabilizado por ressonância).
4ª etapa - O íon arênio perde um próton para uma base de Lewis e transforma-se na p-nitroacetanilida. O ácido sulfúrico (catalisador) é regenerado.
Na reação o Ácido Nítrico é o reagente em excesso (aproximadamente 1,622g de HNO3 em excesso) e a Acetanilida o agente limitante.
(calculo do reagente em excesso - +/- 4 linhas)
Nos processos de nitração a temperatura influencia diretamente o curso da reação, porque na grande maioria, essas são reações exotérmicas. Elevar a temperatura aumenta o grau de nitração, dessa forma obtem-se maior quantidade de produto nitrado e subprodutos (supernitrados)( BARCZA). O controle da temperatura, durante a adição da mistura nitrante, não deixando ultrapassar os 10ºC evita a formação de produtos supernitrados. Após a adição a mistura deve permanecer uma hora em temperatura ambiente, tempo necessário para que a reação ocorra, e não deve ser aquecida, para que não haja a formação do orto-para-nitrado.
CONCLUSÃO
Ao concluir a síntese do p-nitroacetanilida, sólido de cor amarela, reagindo acetanilida com ácido sulfúrico concentrado e mistura nitrante, obteve-se _____ de rendimento. Tal síntese demonstra uma reação que envolve vários princípios da química orgânica estudados, além de ser uma síntese muito utilizada nas indústrias químicas, a partir desse composto é possível a produção de corantes, oxidantes, fármacos em veterinária, em gasolina e como um inibidor de corrosão.
Um fato que pode ter causado o grupo alcançar o alto rendimento da reação foi a espera da temperatura alcançar 3ºC durante o banho de gelo da solução, sendo a temperatura é um fator muito importante durante a reação como mencionado nos resultados e discussão. 
REFERENCIAS
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, G. B., Química orgânica, Rio de Janeiro, LTC, 8.ed., v.1, 2005.
BARCZA, M. V., Processos Unitários Orgânicos – Nitração. Universidade de São Paulo. Escola de Engenharia de Lorena. Disponível em: <http://www.dequi.eel.usp.br/~barcza/Nitracao.pdf>. Acessado em 7 de novembro de 2011.
FISQP – Ficha de Informações de Segurança de Produto Químico. ULTRAFERTIL S., última revisão: 24 de fevereiro de 2011. Disponível em <http://www.valefertilizantes.com/mda/modulos/conteudo/relInvestidores/fispq/docs/FISPQ_HNO3_%20%C3%81CIDO%20N%C3%8DTRICO%20CONCENTRADO.pdf >. Acesso em 6 de novembro de 2011.
UNESP. Ficha de Segurança – Ácido Sulfúrico. Disponível em < http://www.qca.ibilce.unesp.br/prevencao/produtos/acido_sulfurico.html >. Acesso em 6 de novembro de 2011.
CRUZ. Ficha de identificação da Acetanilida. Oswaldo Cruz, Rev. Abril/2003. Disponível em < http://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Acetanilida.2003.pdf >. Acesso em 7 de novembro de 2011.