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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ – UFPI CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA – CCN DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CURSO: BACHARELADO EM FARMÁCIA PROFª: Drª NILZA CAMPOS ANDRADE PREPARAÇÃO DO ACETATO DE BUTILA DISCENTES: ANDRÉ LUIZ PINHEIRO DE MOURA FRANCISCO GESLEY DE SOUSA ABREU JOSE VINICIUS DE ARAUJO GONÇALVES Teresina – PI 2021 ANDRÉ LUIZ PINHEIRO DE MOURA FRANCISCO GESLEY DE SOUSA ABREU JOSÉ VINICIUS DE ARAUJO GONÇALVES PREPARAÇÃO DO ACETATO DE BUTILA Relatório elaborado pelos discentes André Luiz Pinheiro de Moura, Francisco Gesley de Sousa Abreu e José Vinícius de Araujo Gonçalves do 2° período do curso de Farmácia, apresentado a disciplina de Química Orgânica Experimental, ministrada pela Profª. Drª Nilza Campos Andrade para obtenção de nota. Teresina – PI 2021 SUMÁRIO RESUMO............................................................................................................. 1. INTRODUÇÃO.................................................................................................. 2. PARTE EXPERIMENTAL.................................................................................. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................... 4. CONCLUSÃO................................................................................................... REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... QUESTIONÁRIO.................................................................................................. 04 04 05 06 07 08 09 4 RESUMO O experimento objetiva, através de prática, a preparação do acetato de butila a partir do butanol do ácido acético, constatando a ocorrência da esterificação de Fischer para a sua obtenção. O acetato de butila possui estado físico líquido e aspecto límpido, apresentando uma boa estabilidade e inflamabilidade, com odor purgante de frutas. 1. INTRODUÇÃO O acetato de butila, também chamado de etanoato de butila, é um éster acético encontrado na forma líquida e transparente, de odor marcante. Pode ser obtido a partir da esterificação do ácido acético com o butanol, sendo um bastante utilizado como solvente polar. A reação acontece rapidamente e o equilíbrio é deslocado a favor da formação de éster. Possui fórmula molecular C6H12O2 e peso 116,16g/mol, além de propriedades físicas bem definidas, como densidade 882,50kg/m³, ponto de ebulição 126ºC e de fusão -78ºC. Funciona como um ótimo solvente para nitrocelulose, resinas naturais, éteres celulósicos, borracha clorada, cloreto de polivinila, poliestireno, ésteres poli acrílicos, lastificantes, graxas e óleos. Além de ser utilizado como solvente ativo de resinas alquídicas, breu esterificado, óleos secativos, fenólicas modificadas, por, produzir aspectos satisfatórios para exigências de secagem, fluidez, nivelamento do filme e resistência ao “blush”, sendo muito utilizando n indústria de cosméticos, da perfumaria e farmacêutica. A ingestão do acetato de butila pode causar perda dos sentidos, náuseas, diarreia, tontura e sonolência. Em contato com os olhos causa vermelhidão intensa, desconforto ou dor. Quando inaladas, causam irritação no trato respiratório, com tosse, desconforto no peito e fraqueza. Por esses motivos deve ser administrado cautelosamente. 5 2. PARTE EXPERIMENTAL Materiais e reagentes 1 Balão de fundo redondo 250 mL Pedrinhas de porcelana Funil de separação Manta elétrica Béquer de 100 mL Condensador Proveta 25 mL Pipeta 5 mL Argola de ferro Ácido Acético Ácido sulfúrico Concentrado Álcool n-butílico Solução de bicarbonato de sódio a 5% Procedimento experimental Utilizando um balão de fundo redondo de 250 mL adicionou-se 9,25g (12,5 mL) de álcool butílico, 14,99g (15,5 mL) de ácido acético e (0,255mL) de H2SO4 concentrado. Posteriormente, montou-se o sistema de refluxo. O balão de fundo redondo, contendo a mistura e pedras de porcelana, foi aquecido por 15 minutos. Passando-se os 15 minutos, deixou-se esfriar a mistura e, logo em seguida a transferiu para o funil de separação. Adicionou-se 15 mL de água, fechou e agitou-se o funil com bastante cuidado. Em seguida, com o funil em posição horizontal abriu-se a torneira para a saída dos gases desprendidos pela agitação e repetiu-se o processo novamente. Colocou-se o funil na argola de ferro e o deixou em repouso até que as fases orgânica e aquosa se separassem nitidamente. Retirou-se a tampa do funil e abriu-se a torneira para dar saída à fase aquosa, desprezando-a. Repetiu-se o processo de lavagem com mais 15mL de água, em seguida com 6mL de solução aquosa a 5% de NaHCO3, e finalmente com 15 mL de água. Por fim, passou-se o produto obtido do funil para o béquer previamente tarado. Pesou-se e calculou-se o percentual da reação. 6 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Ao término da reação foi possível observar um sistema bifásico, onde pôde-se distinguir uma fase oleosa, contendo o acetato de butila, e uma aquosa translúcida. Para a obtenção do acetato de butila, ocorre uma reação de esterificação, através de adição nucleofílica, a partir dos reagentes ácido acético e butanol. Como demonstrado a seguir: Para a reação ocorrer mais rápida, utilizou-se um catalisador: ácido sulfúrico, sendo essencial, visto que reações de esterificação ocorrem lentamente, sem a utilização de catalisador. O equilíbrio se desloca para a direita, no sentido da formação do éster, a partir do aquecimento do sistema com o auxilio de uma manta elétrica, porém, devido a volatilidade do ácido acético e do álcool butílico, necessitou-se da montagem do refluxo, a fim de evitar perda dos reagentes, os quais têm seus vapores condensados, permitindo que voltem ao sistema, aumentando o rendimento da reação. O equilíbrio da reação é atingido muito rapidamente quando o ácido e o álcool são refluxados com certa quantidade de ácido sulfúrico concentrado. Nessa reação, empregou-se o ácido acético em excesso (0,25 mol) e o álcool butílico como reagente limitante (0,125 mol). Após a síntese, necessitou-se efetuar a purificar do produto obtido, devido a presença de duas fases. Ao ser colocado no funil de decantação e adicionar água destilada, percebeu-se uma rápida contração do volume da fase 7 oleosa (acetato de butila). A água destilada foi fundamental no processo de retirada dos resíduos, o ácido sulfúrico e água. Devido as diferenças de densidades presentes entre a fase oleosa e a fase aquosa, foi-se possível a separação pelo funil de decantação. Após lavagem com água, adicionou-se ao produto, uma solução de bicarbonato de sódio com a finalidade de neutralizar o ácido sulfúrico restante. Em seguida, verificou-se turvação do sistema em decorrência da formação do sulfato de sódio, material insolúvel no éster. Porém, após nova lavagem com água, o sistema tornou-se límpido novamente. Este absorveu toda a água e deixou o produto final com alto grau de pureza. Cálculo de rendimento Álcool butílico Acetato de butila 74g x 116g x 9,5g X X = 14,891 Onde o X representa a massa teórica de acetato de butila que deveria ter formado, havendo discordância com o experimento, visto que encontrou-se a massa de 14,908 g, após pesagem. Não sendo possível o calculo do rendimento.. Presume-se erro durantea pesagem dos reagentes. 4. CONCLUSÃO A partir da realização da prática, pode-se concluir que a obtenção do acetato de butila se dá pela aplicação correta da técnica e aparelhagem correta. Atentando-se sempre quanto a utilização correta dos reagentes e instrumentos, sendo possível encontrar resultados bem próximos ao desejado, dando maior confiabilidade do grau de pureza do produto final. 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALLINGER, N. L.; CAVA, M. P.; JONGH, D. C. et al. Química orgânica. 2. ed, 2. Rio de Janeiro, Guanabara Dois, 1978. SOLOMONS, T.W. G. Química orgânica. LCT, Rio de Janeiro. 1993. v. II. VOGEL, A.L. Química orgânica: análise orgânica qualitativa. 2. ed., Rio de Janeiro, Ao Livro Técnico S. A, 1981. v. 1. 9 QUESTIONÁRIO 1. Com que finalidade foi usada a solução aquosa a 5% de NaHCO3 na elaboração da reação? R: utilizado na neutralização do ácido sulfúrico, sendo possível sua eliminação através de uma reação ácido base. 2. Que se entende por esterificação e por transesterificação? Pesquisar na bibliografia o mecanismo da reação de esterificação de Fischer. R: A esterificação é um processo reversível, obtendo como produto principal um éster específico. Entre os diversos métodos que podem ser utilizados para sintetizar os ésteres, um bom exemplo é a reação de esterificação de Fischer (1895), na qual, sob aquecimento, um ácido carboxílico reage com um álcool (produzindo éster e água) A transesterificação é uma reação química que pode ocorrer entre um éster e um álcool ou entre um éster e um ácido, sempre tendo a formação de um novo éster. 3. Como se chama a reação no sentido inverso da esterificação? R: é chamada de hidrólise, onde o éster reage com a água e regenera os produtos (ácido carboxílico e ácool). 4. O oxigênio da água (H2O) formada na esterificação provém de qual dos reagentes? Como isso pode ser comprovado? E se o álcool fosse terciário? 10 R: Quando a esterificação ocorre entre um ácido carboxílico e um álcool primário, a água como produto será formada pela hidroxila (OH) do ácido carboxílico e pelo hidrogênio da hidroxila do álcool. É comprovado através da utilização do isótopo 18 do oxigênio na hidroxila do álcool. Se o produto formado tiver esse isótopo significa que o oxigênio que forma a água é o da caboxila. Caso a reação de esterificação ocorra com um álcool secundário ou terciário ou ainda com um ácido inorgânico no lugar do ácido carboxílico, ocorrerá o processo contrário, a água será formada pela hidroxila (OH) do álcool e o hidrogênio virá da hidroxila do ácido carboxílico. 5. Qual o inconveniente apresentado na esterificação de Fischer? R: dificuldade na obtenção de alto rendimento. 6. Com que finalidade, costuma-se retirar a água formada durante a esterificação de Fischer? Explicar usando o princípio de Le Chatelier. R: retira-se a água para que não ocorra hidrólise, propiciando a formação dos reagentes novamente. A esterificação, por ser uma reação reversível o aumento ou a diminuição de produtos ou reagentes afetará o equilíbrio da reação. Desse modo, o excesso de água pode deslocar o equilíbrio para o sentido oposto. Por isso retira-se a água para que o equilíbrio seja deslocado para a formação de mais éster.
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