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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ – UFPI CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA – CCN DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CURSO: BACHARELADO EM FARMÁCIA RECRISTALIZAÇÃO Relatório elaborado pelo discente 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 JOSÉ VINÍCIUS DE ARAUJO GONÇALVES RECRISTALIZAÇÃO Teresina – PI 2021 SUMÁRIO RESUMO............................................................................................................. 1. INTRODUÇÃO.................................................................................................. 2. PARTE EXPERIMENTAL.................................................................................. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................... 4. CONCLUSÃO................................................................................................... REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... QUESTIONÁRIO.................................................................................................. 04 04 05 06 07 07 08 4 RESUMO O experimento apresentado se baseia em conhecimentos sobre solubilidade dos compostos enxofre, insolúvel em água fria e quente, e ácido benzoico, solúvel em água quente. Desse modo, o objetivo é a realização do processo de recristalização dos compostos. 1. INTRODUÇÃO A recristalização é um dos métodos mais utilizados no processo de purificação de sólidos orgânicos. O método consiste em, dissolver um composto impuro em um solvente até sua cristalização, separando-se da solução. Os cristais são moléculas de outros compostos dissolvidos, atribuindo caráter impuro à solução, assim, são excluídos da estrutura cristalina até a obtenção do composto na sua forma pura. Esse método se baseia na diferença de solubilidade dos compostos em diferentes temperaturas, como é o caso da maior dissolução do açúcar em água quente, comparada a temperatura ambiente. Ao se resfriar, na geladeira, uma solução concentrada de açúcar em água quente, pode-se perceber a formação de cristais do sólido, tendo em vista que a solubilidade do açúcar diminui de acordo com a redução da temperatura. Muitas das substâncias sólidas apresentam solubilidade em líquido, assim como muitas têm a capacidade de se dissolverem em um grande número de solventes. Em virtude da diferença de solubilidade, existem diversas técnicas de separação de substâncias, sendo a recristalização uma das utilizadas. Nessa técnica, é possível purificar uma substância a partir da sua dissolução em um solvente em ebulição. Um ponto crucial para o processo é que o soluto seja mais solúvel no solvente quente do que no solvente frio. Nesse caso, é importante a consulta das substâncias envolvidas em tabelas de solubilidade. O método de recristalização dá-se a partir de características da solubilização das impurezas, as quais são: substâncias pouco solúveis ou insolúveis (facilmente removidas da solução quente ou fria); substâncias de solubilidade parecida ou igual (separação difícil, em virtude da cristalização 5 indiscriminada, sem seleção); substâncias mais solúveis (permanece em solução após o resfriamento). 2. PARTE EXPERIMENTAL Materiais e reagentes: Ácido benzoico Enxofre Mistura 1:1 de Ácido benzoico e enxofre Béquer de 250 e 100 ml Funil de vidro sem haste Funil de vidro com haste Tela de amianto Bico de Bunsen Proveta de 100 ml Papel de Filtro Base de ferro Tripé de ferro Bastão de vidro Placa de Petri Anel de ferro Procedimento ● A princípio foi-se colocado aproximadamente 0,5 g de ácido benzóico em um béquer de 100 ml, em seguida adicionou-se 15 mL de água fria e misturou bem. Pôde-se perceber que o ácido benzoico não é solúvel em água fria. ● Posteriormente aqueceu-se a mistura e pôde-se perceber que, no momento da fervura, ocorreu a degradação dos cristais e sua dissolução. À medida do esfriamento, ocorreu a recristalização. ● Repetindo-se os mesmos procedimentos acima com o enxofre, percebeu-se que o mesmo é insolúvel tanto em água fria como em água quente. ● Pesou-se 2 g de uma mistura de enxofre + ácido benzóico (1:1) em um papel manteiga e transferiu-se para um béquer de 250 mL. Em seguida, adicionou-se 100 mL de água destilada fria e misturando-as, apresentou insolubilidade. Aqueceu-se a mistura agitando com um bastão de vidro e pôde-se perceber que o ácido benzoico é solúvel e o enxofre insolúvel. Colocou-se o funil de vidro sem haste próximo ao bico de Bunsen para aquecê-lo. ● Preparou-se um papel de filtro pregueado, para filtragem da solução a quente. Para a filtração, colocou-se o papel de filtro no funil, sem adaptá- lo com água. Retirou-se a mistura em ebulição e a filtrou imediatamente. 6 Recolheu-se o filtrado em outro béquer de 250 mL. Após a filtração, o béquer ficou em repouso com o filtrado, resfriando. Observou-se a retenção do enxofre no papel filme. ● Preparou-se a montagem para uma nova filtração, sendo esta uma filtração simples, em funil com haste e sem o uso do papel de filtro pregueado. O papel filtro foi pesado com peso de 1,010 g. ● A mistura com os cristais formados foi filtrada. Lavou-se com pequena quantidade de água fria. Estendeu-se o papel de filtro sobre um placa de petri e realizou-se a secagem dos cristais na estufa a uma temperatura de aproximadamente 100 oC. Em seguida foram pesados. ● Pesou-se o papel com os cristais de ácido benzoico, obtendo-se o valor de 1,484 g. Subtraindo-se o peso do papel, obteve-se 0,474 g de cristais de ácido. ● A % de ácido benzoico recuperada foi calculada: Mistura 1:1 (Ác. Benz. + Enxofre): 2g Peso do papel com cristais: 1,484g Peso do papel: 1,010g Peso dos cristais: 0,474g ● 47,4% de ácido benzoico da mistura foram recuperados. ● Chama-se o segundo filtrado de água mãe. ● Podem haver mais cristais a partir da água-mãe, concentrando-a por evaporação e resfriando-a em seguida. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Segundo a literatura, a água destilada é o solvente mais apropriado para a recristalização do ácido benzoico, enxofre e a sua mistura, sendo possível a realização do teste de solubilidade. O teste demonstra que 0,5g do ácido benzoico é insolúvel em água fria e solúvel em água quente (ao borbulhar), ocorrendo a quebra de cristais e a sua 𝟎,𝟒𝟕𝟒 𝟏 = 47,4% 7 dissolução. No caso do enxofre, na mesma quantidade, observou-se a insolubilidade tanto em água quente como fria. Após a mistura do ácido benzoico + enxofre ( 0,5g + 0,5g) em água fria destilada (100mL), observa-se a insolubilidade dos dois compostos, porém, após o aquecimento da solução, apenas o ácido benzoico dissolveu-se e o enxofre liberou um forte odor. A filtração da mistura foi feita logo em seguida com papel filtro, separando os cristais. 4. CONCLUSÃO A partir do experimento pode-se concluir que para a obtenção da recristalização do ácido benzoico, enxofre e a mistura deles, necessita-se de materiais adequados, além da necessidade de dois sistemas: frio e quente. A recristalização cumpre o papel de purificação de compostos orgânicos, amplamente utilizada na dessalinização da água do mar. Vale ressaltar ainda que a amostra de enxofre utilizada é insolúvel em água, sem sofrer interferência da temperatura, facilitando a obtenção do seu filtrado.O ácido benzoico, porém, apresentou solubilidade apenas em água quente, devido ao aumento do coeficiente de solubilidade em decorrência da temperatura. Na pré-filtração, necessitou-se de um resfriamento. Após o processo de filtração, obteve-se 47,4% dos cristais, caracterizando a recristalização. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA OHLWILER, O. A., Química inorgânica. São Paulo, Edgard Blucher Ltda. 1971. 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 TÉCNICAS de Química Orgânica - Recristalização. S.I: Quimica Organica, 2013. Color. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=ZefLskWZLts. Acesso em: 30 mar. 2021. VOGEL, A. I., Química orgânica: análise orgânica qualitativa, 3 ed., Rio de Janeiro, Ao livro Técnico S.A., 1981. v. 1. 8 QUESTIONÁRIO 1 – O que se entende por recristalização? É um método de purificação de compostos orgânicos que são sólidos a temperatura ambiente, o qual consiste na dissolução de um sólido em um solvente quente, seguido do seu resfriamento lentamente. Com o abaixamento da temperatura, o crescimento dos cristais ocorre devido a redução da solubilidade do sólido. 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. 2 – Descrever todas as etapas de uma recristalização. Dissolução do sólido à temperatura quente; filtração; resfriar lentamente a solução; formação de cristais puros. 3 – A recristalização é uma operação física ou química? Por quê? É um processo físico, já que não ocorre alteração na natureza do composto, sem ocorrência de reação, apenas alteração da estrutura física.. 4 – Citar algumas características que um solvente deve apresentar para que seja empregado na recristalização. O solvente deve dissolver bem o soluto, tendo ponto de ebulição menor que o de fusão do soluto, além de não ser inflamável, não corrosivo e não reagir com o soluto. 5 – Por que é mais indicado que a solução seja esfriada espontaneamente depois de aquecida? Para que a formação dos cristais ocorra de maneira lenta e organizada, dando uma pureza maior. O resfriamento rápido provoca aglutinação não seletiva de todos os componentes da mistura, levando à formação de um cristal contaminado, e a recristalização não é eficiente para a purificação do material. 6 – Citar os métodos utilizados para acelerar a cristalização de uma determinada substância. Resfriamento da solução; alteração do pH; evaporação do solve; adição de solvente secundário. 7 – Como é possível determinar o grau de pureza de uma substância cristalina. 9 A partir das densidades do cristal e das impurezas na solução, colocadas em água. A partir da variação do volume de água, descobre-se o volume do cristal. Em seguida, calcula-se a densidade do cristal: d = massa/volume Havendo diferença de densidade entre cristal, nota-se a existência de impurezas. 8 – Procurar no seu ambiente situações em que processos de purificação são utilizados. Descrever esses processos. Purificação da água, os quais estão os processos de filtração, a desinfecção, fervura e o tratamento em estações.
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