Química Orgânica Experimental I Extração com Solventes

Química Orgânica
Experimental I
Extração com Solventes
Discentes:
Guilherme A.D. Trevisan
Thomas Habeck
Docente:
Ian Maluf Farhat
Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira
Princípios básicos
• O que é extração ?
É a transferência de um
soluto de um solvente
para outro.
• Qual a Finalidade ?
Isolar determinados
compostos orgânicos de
soluções ou suspensões
aquosas onde se
encontram.
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2
Princípios básicos
• Exemplo Prático
Extração de produtos
naturais de tecidos
vegetais e animais
Cafeína de uma solução
aquosa de chá.
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Materiais Usados
• Frasco cônico:
Utilizado para volumes
menores que 4 mL.
• Tubo centrífugos:
Utilizado para volumes
até 10 mL.
• Funil de separação:
Utilizado para maiores
volumes.
Frasco cônico
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Tubo centrífugo
Funil de separação
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Propriedades
dos Solventes
9 Imiscível;
9 Formar duas Fases;
9 Não reagir Quimicamente;
com o Soluto;
9 A Substância Orgânica a
ser extraída deve ser mais solúvel no segundo solvente;
9 Volátil;
9 Não ser inflamável ou tóxico.
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Solventes mais
Utilizados
Tabela 1:Constantes físicas de alguns solventes
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Tipos de Extração
Extração Simples
Extração Múltipla
Extração Quimicamente Ativa
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Definições
• Extração Simples e a extração que é realizada apenas
em uma etapa ou seja, determinamos o volume de
solvente extrator e realizamos a extração com todo esse
volume de uma única vez.
• Extração Múltipla envolve duas ou mais extrações
simples.
• Extração Quimicamente Ativa tem como objetivo alterar
quimicamente um composto a fim de mudar sua
constante de distribuição.
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Extração
Quimicamente Ativa
É utilizada quando desejamos separar dois compostos
orgânicos que são ambos solúveis no mesmo solvente. Assim
fazemos uma reação para mudar quimicamente o composto.
Baseia-se em uma reação ácido-base onde o produto (sal) é
solúvel na fase aquosa e insolúvel no solvente orgânico.
Exemplo: Ácido Carboxílico e Hidrocarboneto reagindo com
Hidróxido de Sódio
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Coeficiente
de distribuição
So lub ilidade no solventeB
K=
So lub ilidade no solvente A
Durante a agitação o
soluto se dissolve nas
duas fases.
A quantidade do soluto
dissolvido em uma das
fases depende da sua
solubilidade naquele
solvente.
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Coeficiente
de distribuição
O coeficiente de distribuição desse composto orgânico A será dado
pela razão da solubilidade nos solventes.
K=
So lub ilidade na éter dietílico
So lub ilidade na água
K=
20 g / 100 ml
5.0 g / 100 ml
K = 4.0
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Coeficiente
de distribuição
• Conhecendo o coeficiente de distribuição do
composto orgânico A, pode-se calcular a
quantidade de soluto extraído em uma extração
simples ou em uma extração múltipla.
• Supondo que temos uma solução contendo
50,0g do composto A em 100ml de água,
quanto do soluto podemos extrair utilizando
100ml éter dietílico? (K = 4)
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Exemplo
Extração Simples
Utilizando uma extração simples vamos calcular a quantidade de
soluto extraído empregando-se 100 ml de éter dietílico.
Concentraçao no éter
K=
Concentracao na água
x g / 100 ml
4=
(50 − x) g / 100 ml
Re solvendo :
200 − 4 x = x
x = 40 g no éter dietílico
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Exemplo
Extração Múltipla
Usando os dados anteriores vamos calcular a quantidade de soluto
extraído empregando-se 3 adições de 33,3 ml de éter dietílico.
1ª Extração :
x g / 33,3 ml
4=
(50 − x) g / 100 ml
Re solvendo :
200 − 4 x
x
=
100
33,3
x = 28,55 g na primeira extração
2 ª Extração :
x g / 33,3 ml
4=
( 21,45 − x ) g / 100 ml
Re solvendo :
85,8 − 4 x
x
=
100
33,3
x = 11,10 g na segunda extração
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3 ª Extração :
x g / 33 ,3 ml
4=
(10 ,35 − x ) g / 100 ml
Re solvendo :
41, 4 − 4 x
x
=
100
33 ,3
x = 5,9 g na terceira extração
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Eficiência
• Somando-se as quantidades de soluto extraído
nas 3 extrações, têm-se que 45,50g do soluto
será extraído utilizando-se a extração múltipla.
• Concluímos que é mais eficiente usar um
solvente em três pequenas extrações do que
em uma extração grande.
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Métodos de Extração
• Para volumes menores que 4ml (micro)
Fase Inferior
Fase Superior
- Método 1
- Método 2
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Frasco cônico
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Fase inferior
Extração de uma solução aquosa utilizando o CH2Cl2 (d = 1,33g/ml)
A – solução aquosa contém a
substância desejada.
B - Diclorometano é usado para
extrair a fase aquosa.
C – A pipeta é colocado no frasco
cônico.
D – A fase orgânica é removida e
transferida para um recipiente
seco. A fase aquosa permanece
no frasco original.
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Fase superior: 1º método
Extração de uma solução aquosa utilizando o éter dietílico (d = 0,7174g/ml)
A - a solução aquosa contém a
substancia desejada.
B – Éter é usado para extrair a
fase aquosa.
C – A fase aquosa é removida e
transferida para um recipiente. A
fase que contém éter permanece
no frasco original.
D - A camada etérea é transferida
para um novo frasco. A camada
aquosa é transferida de volta ao
frasco original
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Fase superior: 2º método
Extração de uma solução aquosa utilizando o éter dietílico (d = 0,7174 g/ml)
A - Pressione o bulbo e coloque a
pipeta no frasco
B - Colete ambas camadas
C - Coloque a camada aquosa
inferior de volta ao frasco
D - Coloque a camada etérea em
um recipiente seco
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Métodos de extração
• Para volumes maiores que 10 mL (macro);
Fase superior
Fase inferior
Funil de separação
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Fase Superior (Macro)
A - A solução aquosa contém a
substancia desejada.
B – Éter (d = 0,7471 g/ml) é
usado para extrair a fase aquosa.
C – A fase aquosa é removida
pela torneira do funil para um
recipiente. A fase que contém
éter permanece no funil de
separação.
D - A camada etérea é transferida
para um novo frasco através da
abertura superior do funil, a fim
de se evitar qualquer tipo de
contaminação com traços da fase
inferior que podem estar ainda
aderidas a superfície do vidro.
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Fase Inferior (Macro)
A – solução aquosa contém a
substância desejada.
B - Diclorometano (d = 1,33 g/ml)
é usado para extrair a fase
aquosa.
C – A fase orgânica é removida
pela torneira.
D – A fase aquosa pode ser
removida pela abertura superior
do funil ou pode-se adicionar mais
diclorometano para uma segunda
extração.
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Etapas na extração
1) Preparando o funil de
separação:
Apóia-se o funil em um anel
metálico ou fixa-o a uma garra do
suporte.
Cuidados:
Observa-se a ausência de
vazamentos na tampa e na
torneira do funil
Funil de separação
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Etapas na extração
2) Adicionando os líquidos:
Antes de adicionar os líquidos
tenha a certeza que a torneira
está fechada. Não encha o
funil mais do que ¾ da sua
capacidade.
Video I – Adicionando Líquidos
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Etapas na extração
3) Misturando os líquidos:
Antes de introduzir a rolha,
gire a separação do funil
calmamente. Coloque a rolha
e a segure com uma mão e
inverta o funil. Imediatamente
abra a torneira para a
ventilação de vapores de
gases formados (Diminuir a
pressão interna).
Video II – Misturando os Líquidos
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Etapas na extração
4) Separando as camadas:
Antes de proceder, tenha a certeza que a rolha foi
removida ( o vácuo criado dificulta a drenagem do
líquido ). Abra pouco a torneira e a segure pelo outro
lado para evitar que a torneira escorregue e sai do lugar.
Video III – Separando as Camadas
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Emulsões
•
Definição:
Emulsão é a mistura entre dois líquidos imiscíveis
em que um deles (a fase dispersa) encontra-se na
forma de finos glóbulos no seio do outro líquido (a
fase contínua).
Video IV - Emulsao
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Emulsões
A) Dois líquidos imiscíveis
separados em duas fases.
B) Emulsão da fase I dispersa
na fase II.
C) Emulsão instável voltando
ao estado inicial A.
D) Agente surfactante atuando
na interface para estabilizar
a emulsão.
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Exemplos
de Emulsões
Manteiga: Emulsão constitunte de 80% de gordura (nata do leite), o
restante e predominantemente água.
Margarina
Maionese
Cosmeticos
Locoes e Cremes
Café Expresso
Agua e Oleo
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Emulsão
Água e Óleo
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Como Evitar?
Como Eliminar?
Se houver gomas, materiais viscosos ou poliméricos na solução,
causará problemas na hora de separar.
Como Evitar :
Como Eliminar :
¾ Evitar agitação vigorosa,
(emulsão é termodinamicamente
instável, energia é necessário para
sua formação)
¾ Filtrar
¾ Remoção, se presentes, de
agentes emulsivos que possam
aumentar a estabilidade da
emulsão. Esses agentes ficam
adsorvidos e evitam a união das
gotículas diminuindo a velocidade
da floculação.
¾ Adicionar uma solução de NaCl
saturada
¾ Deixar em Repouso
¾ Centrifugar
(Video V – Eliminando Emulsão)
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Efeito Salting Out
Se o coeficiente de partição (k) for muito menor que
1, a extração simples não será eficiente. Pode-se, em
alguns casos aumentar esse coeficiente por adição de
sais, como cloreto de sódio, sulfato de sódio ou cloreto
de amônio, à solução aquosa.
A adição de sais diminui consideravelmente a
solubilidade da maior parte dos compostos orgânicos
em água.
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Extração
Líquido-Líquido
Na extração líquido-líquido contínua, o
solvente orgânico passa continuamente
sobre a solução contendo o soluto,
levando parte deste consigo, até o balão
de aquecimento. Como o solvente está
sendo destilado, o soluto vai se
concentrando no balão de aquecimento.
É um processo útil para quando a
diferença de solubilidade do soluto em
ambos os solventes não é muito grande
(baixo valor de KD).
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Extração
Sólido -Líquido
Esta técnica de extração é utilizada quando a
solubilidade do composto orgânico na água é
baixa.
Quando o solvente condensado ultrapassa um
certo volume, ele escoa de volta para o balão,
onde é aquecido, e novamente evaporado. Os
solutos são concentrados no balão. O solvente,
quando entra em contato com a fase sólida, está
sempre puro, pois vem de uma destilação!
Equipamento: Extrator de Soxhlet
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Prática
Extração Simples
1. Dissolver pequena quantidade de cristal violeta em 2 a 3 gotas de
etanol e adicionar 30 mL de água. Dividir a solução em duas porções
iguais (15 mL) A e B.
2. Transferir a porção A para um funil de separação de 100 mL (testar
previamente vazamento) e adicionar 15 mL de clorofórmio.
3. Efetuar a extração obedecendo a técnica correta para o uso do funil de
separação.
4. Colocar o funil na posição vertical, aguardar a separação das fases e
recolher a fase orgânica e aquosa em tubos de ensaio (Etiquetar os
tubos anotando as fases em cada um).
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Prática
Extração Múltipla
1. Transferir a porção B para um funil de separação de 100 mL e
efetuar a extração com 5 mL de clorofórmio.
2. Recolher a fase orgânica em um tubo de ensaio e reextrair a fase
aquosa com 5 mL de clorofórmio. Recolher a fase orgânica no
mesmo tubo de ensaio.
3. Repetir a extração da fase aquosa com 5 mL de clorofórmio e
proceder como descrito no item anterior.
4. Transferir a fase aquosa para um tubo de ensaio (fase aquosa 2)
através da boca do funil de separação.
5. Comparar a intensidade das cores das soluções A e B nos dois
tipos de extração e discutir os resultados.
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Extração
Quimicamente Ativa
1. Dissolver em 100 mL de éter: 2 g de ácido benzóico e 2 g de p-diclorobenzeno.
2. Calcular o volume de solução de hidróxido de sódio 5%, necessário para reagir
com ácido. (15ml)
3. Extrair a solução éterea superior duas vezes com a solução básica, usando em
cada extração o volume calculado.
4. Recolher as fases aquosas em um béquer de 250 mL.
5. Lavar a fase éterea com 10 ml de água e transferir o extrato aquoso para o
béquer.
6. Transferir a fase etérea para um erlenmeyer de 250 mL e adicionar cerca de 1g de
cloreto de cálcio com agitação ocasional.
7. Eliminar o agente secante por filtração em papel pregueado (ou por decantação),
recolhendo a fase orgânica em um béquer previamente pesado.
8. Eliminar o éter, pesar o resíduo e determinar o ponto de fusão.
9. Elaborar um procedimento para recuperação do ácido benzóico.
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Fórmulas Estruturais
Eter
(eter dietilico)
Cristal Violeta
(Cloreto de Hexametilpararosanilina)
Cloroformio
(triclorometano)
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Agentes Secantes
• A solução orgânica pode ser lavada para se
retirar alguns traços de água.
• Para isso utiliza-se agentes secantes como o
cloreto de cálcio.
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Agentes Secantes
Tabela 2 : Características de alguns agentes secantes
Agente
secante
CaCl2
CaSO4
MgSO4
K 2CO 3
Na 2SO4
Capacidade
Velocidade
Aplicação
Alta
Médio
Hidrocarbonetos
Baixo
Rápido
Geralmente
utilizado
Alto
Rápido
Não utilizado em
meios ácidos
Médio
Médio
Não utilizados
para compostos
ácidos
Alto
Devagar
Geralmente
utilizado
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Purificação
Quando da obtenção de um composto orgânico pelo processo de
extração, impurezas tais como o solvente orgânico podem ficar
adsorvidas na superfície do sólido, assim a purificação é uma
importante etapa na obtenção de compostos orgânicos com alto
grau de pureza.
Lava-se o composto orgânico geralmente com água, ácidos 5% e
bases 5%.
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Filtração a Vácuo
A sucção acelera a filtração,
especialmente para
precipitados gelatinosos
Materiais Usados:
- Funil de Buchner
- Kitassato
- Bomba de Vacuo
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Toxicidade
Nome
Toxicidade
Solubilidade
Outras
Etanol
Inflamável
Solúvel em solventes
polares
Incolor
Clorofórmio
Tóxico
CANCERÍGENO
Sol. em álcool e
acetona
Volátil. Odor
característico
Ac.Benzóico
Tóxico
Água = 4.2 g/L
Irritante para
pele, olhos e
mucosas
p-diclobenzenoo
Tóxico
Sol. Álcool, éter e
acetona
Hidróxido de sódio
Corrosivo
Sol. água
Higroscópico
Éter etílico
Irritante
Insol. em água, Sol.
em benzeno e etanol
Odor
característico
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Resíduos
•
DESCARTE 1 – extrato aquoso com resíduos de benzoato de
sódio, de água e de hidróxido de sódio: Pode ser descartado na pia,
pois o benzoato de sódio é um sal solúvel em água.
•
RESÍDUO SÓLIDO - agente secante, água e impurezas solúveis
em água: Como no caso, nosso agente secante é CaCl2, não se
deve jogar na pia, pois o mesmo é insolúvel em água, portanto,
pode-se descartar no lixo.
•
Os solventes orgânicos clorados, como por exemplo, o clorofórmio,
deve ser descartado num recipiente adequado para os mesmos,
para posteriormente, ser incinerado.
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Bibliografia
ƒ D.L. PAVIA, G.M. LAMPMAN and G.S. KRIZ JR. –
lndroduction to
Organic Laboratory Techniques,2nd ed., Saunders, 1995, pag 685-704
ƒ Goncalves, D., Wal, E. & Almeida, R. R. – Quimica Organica
Experimental, ed. McGraw-Hill, 1998, pag 75-80
ƒ http://labjeduardo.iq.unesp.br/orgexp1/extracaocomsolventes.htm
ƒ Merck Index
Grupo 8 - Guilherme, Ian, Thomas
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EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
Extração consiste na separação de um componente de uma mistura por meio de
um solvente. Os solventes devem ser imiscíveis e formar duas fases ou camadas
separadas. A substância de interesse deve ser mais solúvel no segundo solvente. A
técnica de separação por solvente frequentemente é atraente nas circunstâncias em que a
destilação for inadequada.
Figura 1 (slide1)
- Extração de uma solução aquosa usando um solvente menos denso que a água: éter.
1ª opção:
Etapas:
A - A solução aquosa contém o produto desejado
B - Éter é usado para extrair a fase aquosa
C - A camada aquosa é removida e transferida para um recipiente. A fase etérea
permanece no frasco original
D - A camada etérea é transferida para um novo frasco. A camada aquosa é transferida
de volta ao frasco original
Etapas:
2ªopção
A - Pressione o bulbo e coloque a pipeta no frasco
B - Colete ambas camadas
C - Coloque a camada aquosa inferior de volta ao frasco
D - Coloque a camada etérea em um recipiente seco
- Extração de uma solução aquosa usando um solvente mais denso que a água: CH2Cl2.
Etapas:
A - A solução aquosa contém o produto desejado
B - Diclorometano é usado para extrair a fase aquosa
C - A pipeta de Pasteur é colocada no frasco cônico
D - A fase orgânica é removida e transferida para um recipiente seco. A fase aquosa
permanece no frasco original
A extração é usada em química orgânica para:
- separar: afastar o que estava junto ou ligado;
- isolar: deixar só;
- remover impurezas (este processo é conhecido como lavagem): purificação.
A escolha do solvente
A maioria das extrações consiste de uma fase aquosa e uma fase orgânica.
Para extrair uma substância de uma fase aquosa, deve ser usado um solvente
orgânico e imiscível com água.
Escolha do método de extração
Três tipos diferentes de aparelhos são utilizados para extrações: frasco cônico,
tubos centrífugos e funis de separação. Os frascos cônicos podem ser utilizados com
volumes menores que 4 mL, enquanto os volumes até 10 mL podem ser manuseados
nos tubos centrífugos. O funil de separação é empregado em reações onde são
utilizados maiores volumes.
Tipos de extração
–Descontínua –Contínua – Sólido-Líquido – Líquido-Líquido
•
•
•
•
Quimicamente ativa
Efeito salting-out
Simples
Múltipla
Extração descontínua (Maior solubilidade em solvente orgânico do que em água)
A extração líquido-líquido pode ser contínua ou descontínua. Na
extração descontínua utiliza-se um funil de separação, onde ambos os
solventes são adicionados. Com a agitação do funil de separação, o soluto
passa a fase na qual está o solvente com maior afinidade. A separação é feita,
então, sendo que a fase mais densa é recolhida antes.
A extração líquido-líquido descontínua é indicada quando existe uma
grande diferença de solubilidade do soluto nos dois solventes (grande KD).
Extração contínua (Maior solubilidade do composto orgânico na água)
Na extração líquido-líquido contínua, o solvente orgânico passa continuamente sobre a
solução contendo o soluto, levando parte deste consigo, até o balão de aquecimento.
Como o solvente está sendo destilado, o soluto vai se concentrando no balão de
aquecimento. É um processo útil para quando a diferença de solubilidade do soluto em
ambos os solventes não é muito grande (baixo valor de KD).
Extração Sólido-Líquido
Quando preparamos um chá, um café, ou mesmo um chimarrão, estamos
fazendo uma extração sólido-líquido (Pode ser citado como exemplo: OPCIONAL).
Nestes casos, componentes que estavam na fase sólida (no pó de café ou nas
ervas) passam para a fase líquida (água). Em todos os exemplos, a extração é
descontínua; isto é possível porque a solubilidade dos componentes extraídos em água é
grande. Porém, nos casos onde a solubilidade do soluto é pequena, ou quando
quisermos maximizar a extração do soluto, utiliza-se a técnica da extração contínua.
Um aparelho muito utilizado para este fim é o Extrator de Soxhlet (para
solventes de baixo ponto de ebulição).
- Extrator de Soxhlet: O sólido é colocado em um cartucho apropriado de celulose na
câmara do extrator. O solvente colocado no balão é aquecido e os vapores
condensam-se na câmara do extrator, caindo sobre o material a extrair. Quando o
nível do destilado na câmara de extração atingir o nível do sifão, a solução retornará
ao balão. Isto torna a operação automática e menos laboriosa, além de empregar uma
quantidade bem menor de solvente. O processo de extração em Soxhlet é
rotineiramente utilizado para extração de produtos naturais de plantas, por exemplo.
OBS: A manta é utilizada para homogeneizar a transferência de calor para o balão.
(Vídeo-extrator demonstração)
Extração Líquido-Líquido
-Extração por líquidos menos densos
O solvente orgânico passa continuamente sobre a solução contendo o soluto,
levando parte deste consigo, até o balão de aquecimento. Como o solvente está sendo
destilado, o soluto vai se concentrando no balão de aquecimento.
-Extração por líquido mais denso
A diferença em relação à aparelhagem anterior é que, neste caso, o solvente cai
através da solução, ao invés de subir, e volta à retorta pelo princípio dos vasos
comunicantes, através do braço de vidro inferior, convenientemente dobrado.
Extração quimicamente ativa
Neste tipo de extração, um composto é alterado quimicamente a fim de
mudarmos o coeficiente de distribuição nos dois solventes. Para demonstrar como
esta técnica é feita, vamos considerar o seguinte exemplo: consideremos uma mistura
de dois compostos, A e B. Considera-se que A e B são solúveis em éter etílico e
insolúveis em água. Esses dois compostos não poderiam ser separados um do outro
por uma extração passiva. Entretanto, se as características de B puderem ser
mudadas (de modo que B seja solúvel em água, mas insolúvel em éter etílico), então
nós poderíamos separar B (fase aquosa) e A (fase orgânica – éter etílico). Por
exemplo, se B é uma base e A é neutro, nós podemos tratar a mistura com um ácido
para mudarmos as solubilidades relativas de A e B.
Muitos compostos orgânicos são neutros, as maiores exceções são os ácidos
carboxílicos e fenóis, que são ácidos fracos, e as aminas, que são bases fracas.
Compostos pertencentes a estas classes freqüentemente podem ser separados de
outros compostos por solvente quimicamente ativo (ácido-base).
Ácidos carboxílicos e fenóis (mas não álcoois, ROH) são ácidos fortes
suficientemente ácidos para reagir com uma base forte diluída como, por exemplo,
NaOH, produzindo um sal solúvel em água.
Efeito Salting-out ou dessolubilização
Se o coeficiente de distribuição for muito menor do que 1 a extração simples não
será eficiente. Pode-se, em alguns casos, aumentar o coeficiente de distribuição por
adição de sais, como cloreto de sódio, sulfato de sódio, cloreto de amônio, à solução
aquosa. A adição de sais diminui consideravelmente a solubilidade da maior parte dos
compostos orgânicos em água.
Se um componente é mais solúvel em água do que no solvente orgânico, uma ou mais
extrações simples não removerão o soluto da água. Neste caso basta dissolver cloreto de
sódio na água, o que fará a solubilidade do soluto nesta diminuir, aumentando assim a
concentração do soluto no solvente orgânico.
Extração Simples
Fundamenta-se no fato de que as substâncias orgânicas são, em geral, solúveis
em solventes orgânicos e muito pouco solúveis em água, de modo que, ao se formar
duas fases pela adição do solvente, após agitação, a substância passa em maior parte da
fase aquosa para o solvente.
Extração múltipla
A solução aquosa original que já foi extraída uma vez é colocada novamente
dentro do funil de separação com uma nova porção do solvente orgânico para uma
segunda extração.
Lei de distribuição
O processo de extração: A) O solvente 1 contém uma mistura de moléculas (brancas e
pretas). Deseja-se separar as moléculas brancas por extração. Um segundo solvente
(sombreado), que é imiscível com o primeiro e menos denso, é adicionado e ambos são
agitados dentro do funil. B) Após a separação das fases, a maioria das moléculas
brancas, mas nem todas, foram extraídas para o novo solvente. C) Com a separação
das duas camadas, as moléculas brancas e pretas, foram parcialmente separadas.
Coeficiente de distribuição
Quando uma solução (soluto A em solvente 1) é agitada com um segundo
solvente (solvente 2) com o qual é imiscível, o soluto A se distribui entre as duas fases
líquidas. Quando as duas fases se separarem novamente em duas camadas de solvente
distintas, um equilíbrio será alcançado de tal forma que a razão das concentrações do
soluto em cada solvente C1 e C2 define uma constante. A constante chamada de
coeficiente de distribuição (ou coeficiente de partição) K, é definida por: K = C2 / C1,
onde C1 e C2 são as concentrações no equilíbrio, em g/L ou mg/mL, do soluto A no
solvente 1 e no solvente 2, respectivamente. O coeficiente de distribuição tem um valor
constante para cada soluto considerado e depende da natureza dos solventes usados em
cada caso. É evidente que nem todo soluto A será transferido para o solvente 2 numa
extração simples a não ser que K seja muito grande. Normalmente são necessárias várias
extrações para remover todo soluto A do solvente 1. Na extração do soluto de uma
solução, é sempre melhor usar diversas porções pequenas do segundo solvente do que
fazer uma extração simples com uma porção grande. Quando a constante K é muito
pequena, não se recomenda a extração simples por causa do gasto excessivo de
solvente. Prefere-se, neste caso, o método de extração contínua, que utiliza um volume
bem menor de solvente.
Exemplo:
A extração de 6g de um composto orgânico A originalmente dissolvido em 100mL de
água, com volume total de 100mL de benzeno. Se a 20°C o coeficiente de partição entre
a água e o benzeno é 3 então:
•
Para uma extração única 100mL de benzeno:
K=
mb / 100ml
= 3, onde mágua é 6 g − mb
mágua / 100mL
3=
mb / 100mL
⇒ mb = 4,5 g
(6 − mb ) / 100mL
Este resultado nos diz que, após uma extração com 100mL de benzeno, obtém-se 4,5g
de A (75% do total) como rendimento da extração, restando ainda 1,5g de A na fase
aquosa.
•
Para uma extração com duas porções iguais 50mL de benzeno
Primeira extração:
3=
mb / 50mL
⇒ mb = 3,6 g
(6 − mb ) / 100mL
Remove 3,6g de A, restando 2,4g de A em solução aquosa.
Segunda extração:
3=
mb ' / 50mL
⇒ mb ' = 1,44 g
(2,4 − mb ' ) / 100mL
Consegue-se mais 1,44g de A, ou seja, um total de 5,04g do composto A. Restam ainda
0,96g de A na fase aquosa.
Comparando a extração simples com a múltipla
Massa extração única: 4,5g
Massa extração múltipla (2 porções): 5,04g
Conclusão: Extração múltipla é mais eficiente do que a extração simples
Filtração a vácuo:
A sucção acelera a filtração, especialmente para precipitados gelatinosos (aparelhagem)
Emulsão
O que é?
É a suspensão coloidal de um líquido em outro intimamente
disperso sob a forma de gotículas cujo diâmetro, em geral, excede 0,1µm.
Porque forma?
Uma das causas da formação de emulsão esta relacionada
com diferenças muito pequenas de densidades entre as duas fases.
A adição de uma substancia capaz de aumentar a diferença de densidade
contribui para quebrar a emulsão. Emulsões podem ocorrer também em extrações
envolvendo soluções básicas. Isso ocorre por que o sal orgânico formado tem muitas
vezes características emulsificantes. A adição de algumas gotas de acido acético resolve
este problema.
Tais sistemas apresentam um mínimo de estabilidade.
Uma emulsão estável é composta de três componentes:
• Dois líquidos imiscíveis
• Um agente estabilizante
Muitos outros componentes podem estar presentes neste sistema.
Teremos, assim, que a fase que se apresenta dividida constitui a fase interna, dispersa ou
descontínua, ao passo que o líquido que rodeia as gotículas da fase dispersa recebe o
nome de fase externa, dispersante ou contínua. Além disso, em quase todas as emulsões
figuram um terceiro componente, denominado agente emulsivo, o qual concorre para
tornar a emulsão mais estável, pois se interpõe entre as fases dispersa e dispersante,
retardando, assim, a sua separação e que constitui a interfase.
Podemos dizer que a obtenção de uma emulsão envolve sempre a agitação dos dois
líquidos a emulsionar depois de previamente adicionados um ou vários emulgentes.
Fazer uma agitação com cuidado da mistura no funil,
Como evitar?
durante um tempo maior, além de analisar se há presença de material viscoso ou algum
tipo de goma na solução.
Como quebrar?
a) Deixar o funil de separação em descanso em um anel de ferro e sob a ação da
gravidade por algum tempo (Para que as partículas se acomodem em suas
relativas fases)
b) Adicionar cloreto de sódio ao sistema, pois esse diminui a solubilidade da água
no solvente orgânico e vice-e-versa (Será melhor explicado no efeito salting-out)
c) Adicionar água ao sistema; com isso há uma desestabilização da emulsão.
d) Filtrar a mistura à vácuo. Nessa filtração irão ser removidas as partículas sólidas
que ajudam a estabilizar a emulsão e em seguida proceder com a separação.
e) Colocar a mistura dentro de um frasco apropriado (ex: erlenmeyer) e deixar em
repouso durante uma noite ou até o próximo período de laboratório.
f) Submeter o sistema a uma força centrífuga ou a temperaturas muito baixas.
g) Desproporcionalizar o volume das fases
Manuseio do funil: Adição da solução e do solvente/ Agitação e alívio da pressão/
Separação de fases
O processo de extração simples é normalmente efetuado em um funil de
separação, por agitação da solução a ser extraída com o solvente de extração. A
capacidade do funil deve ser tal que o volume ocupado não exceda ¾ do volume total
do funil. Após a agitação, deixa-se em repouso até a separação completa das fases. No
caso de solventes muito voláteis, como éter etílico, a pressão interna do sistema deve ser
constantemente aliviada durante a agitação, sob perigo de explosão. Para tanto, invertese o funil, firmando a rolha com a palma da mão, e abre-se a torneira cuidadosamente.
A mesma precaução deve ser tomada na extração de ácidos com soluções de carbonato
ou bicarbonato, devido ao aumento da pressão interna ocasionada pela evolução do
dióxido de carbono. Para separar as camadas basta colocar o funil na posição vertical,
deixá-lo descansar imperturbado até que as camadas estejam separadas claramente. A
camada superior corresponderá ao solvente menos denso e a inferior ao mais denso.
Após o descanso, abrir cuidadosamente a torneira até que a camada inferior alcance a
interfase.
OBS: para melhor entendimento da técnica de manipulação do funil, olhar as figuras e
os vídeos.
Para encher o funil de separação, costuma-se apoiá-lo num anel metálico preso em um
suporte metálico. Devem ser cortados pedaços de tubo de borracha e encaixados no anel
metálico para amortecer o funil de separação. Isso protege o funil de possíveis danos.
Ao iniciar uma extração, o primeiro passo é verificar a ausência de vazamentos na
tampa e torneira do funil, o segundo é fechar a torneira do funil.
(vídeos-demonstração do manuseio do funil)
Lavagem
- Purificação e métodos de separação
As extrações podem ser agrupadas em 3 categorias, dependendo da natureza
da impureza designada a remover.
A primeira categoria envolve extração ou "lavagem" numa mistura orgânica
com água.
As lavagens com água são utilizadas para remover materiais altamente polares
como sais orgânicos, ácidos ou bases fortes, e moléculas de pequeno peso molecular,
substâncias polares incluindo álcoois, ácidos carboxílicos e aminas. Muitos compostos
orgânicos contendo menos que cinco carbonos são solúveis em água.
A segunda categoria de extração de uma mistura orgânica importante é feita
com um ácido diluído, geralmente 5% ou 10% de ácido clorídrico. As extrações ácidas
pretendem remover impurezas básicas, em particular, aminas orgânicas. As bases são
convertidas em seu correspondente cátion acompanhado do ânion do ácido usado na
extração.
Cátions provenientes de bases orgânicas são usualmente solúveis em solução
aquosa, e eles são deste modo extraídos da fase orgânica. Uma extração com água
pode ser utilizada imediatamente em seguida a uma extração com solução de ácido
para assegurar que todos os traços do ácido tenham sido removidos do material
orgânico.
A terceira categoria é a extração de uma mistura orgânica com uma base
diluída, geralmente 5% carbonato de sódio; extrações com NaOH diluído pode
também ser usadas. Nas extrações básicas, impurezas ácidas (como ácidos
orgânicos), são convertidas em seus respectivos ânions. Por exemplo, na preparação
de um éster, uma extração com bicarbonato de sódio pode ser usado para remover
qualquer excesso de ácido carboxílico presente, sob a forma de carboxilato:
RCOOH + NaHCO3
RCOO-Na+ + H2O + CO2
Os carboxilatos, sendo altamente polares, são solúveis na fase aquosa. Como
resultado, essas impurezas ácidas são extraídas da fase orgânica pela solução básica.
Uma extração com água pode ser utilizada depois da extração básica para assegurar
que toda base tenha sido removida do material orgânico.
Materiais que tenham sido extraídos podem ser regenerados neutralizando o
reagente de extração. Se o material ácido for extraído com uma base aquosa, o
material pode ser regenerado acidificando o extrato até que a solução torne-se ácida
(torne vermelho o papel de tornassol azul). O material se separará de uma solução
ácida. Material básico pode ser recuperado de um extrato ácido por adição de base a
esse extrato. Essas substâncias podem então ser removidas de uma solução aquosa
neutralizada por extração com um solvente orgânico como éter etílico. Depois a fase
do éter é secada com agente secante. A evaporação do éter resulta nos compostos
isolados.
Procedimento experimental
Propriedades Físico-Quuímcas
Solvente
Massa Densidade p.f./ºC p.e./ºC
Molar
(g/ mL)
Solubilidade
Água
18
0,997
0
100
___________
Etanol
46,07
0,794
-117,3
78,5
Água, acetona, benzeno, éter
Clorofórmio
119,39
1,484
-63,5
62
Álcool, éter, benzeno
Éter
79,12
0,713
-116,3
34,61
Ác. benzóico
122,12
1,321
122,4
249,2
O-diclorobenzeno
147
1,311
53,5
174,12
Benzeno, acetona, clorofórmio,
álcool
Álcool, éter, acetona, benzeno,
clorofórmio
Clorofórmio, benzeno, éter, álcool
2,131
318
1390
Glicerina, álcool, água
2,152
782
>1600 Ácido acético, acetona, álcool, água
1,248
53,1
174,5
Hidróxido de
40,11
Sódio
Cloreto de Cálcio 110,99
Benzoato de
Sódio
144,11
Benzeno, acetona, álcool
Constantes Físicas dos solventes mais usados
Solvente
Metanol
Massa
Molar
32,04
Densidade Polaridade
p.f./ºC
p.e./ºC
0,791
6,6
-98
64,7
Acetato de
Etila
Diclorometano
88,11
0,902
4,3
-84
76,5 - 77,5
84,93
1,325
3,4
-97
40
Hexano
86
0,66
0
-100
69
Tetra Cloreto
de Carbono
Tolueno
154
1,5
1,7
____
77
92,14
0,865
2,3
-93
110,6
Benzeno
78,11
0,874
3
5,5
80
N-butanol
74,12
0,081
3,9
-90
117,7
Acetona
58,08
0,791
5,4
-94
56
Etanol
46,07
0,794
5,2
-117,3
78,5
Água
18
0,997
9
0
100
Toxicidade dos solventes mais usados na química orgânica
Solvente
Toxicidade
Etanol
Causa náuseas, vômitos, depressão, sonolência, falta de coordenação,
coma e pode causar morte.
Clorofórmio
A inalação em grandes doses pode causar hipotensão, depressão
respiratória, morte e pode atuar como sonífero. É cancerígeno.
Éter etílico
Suavemente irritante para a pele, olhos e membranas mucosas. Potente
anestésico, podendo provocar paradas cardíacas.
p-diclorobenzeno
Vapores causam irritação à pele, garganta e olhos.
Hidróxido de sódio
Corrosivo para todos os tecidos. A inalação do pó ou da mistura
concentrada pode causar lesões no trato respiratório.
Ácido benzóico
Causa irritação na pele, nos olhos e nas membranas mucosas
Diclorometano
Potencial de sintoma ao expor demasiado ao cansaço, fraqueza,
sonolência, náusea, irritação nos olhos e na pele.
Benzeno
irritação aguda das membranas mucosas,(por ingestão ou inalação),
inquietação, convulsões, depressão. Dificuldade respiratória.
Hexano
Potencial de sintoma ao expor demasiadamente à luz, nervosismo,
náusea, dor de cabeça, fraqueza nos músculos, irritação nos olhos e
nariz, pneumonia química.
Produtos tóxicos
- Trabalhar somente na capela
-Não descarte na pia os resíduos de produtos tóxicos
-Não descarte no lixo material contaminado com produtos tóxicos (papel de filtro, papel
toalha, etc.)
-Use luvas
-Interrompa o trabalho imediatamente, caso sinta algum sintoma, como dor de cabeça,
náuseas, etc.
Agentes Secantes
Nome
Hidratado
Capacidade
Velocidade
Uso
Cloreto de
cálcio
CaCl
CaCl2 . 2H2O
CaCl2 . 6H2O
Absorção de água
limitada, forma
hemi-hidrato
NaSO4.7H2O
NaSO4.10H2O
elevado
média
Hidrocarbonetos e
haletos
baixo
Rápida
Em quase todos os
líquidos orgânicos
elevado
Lenta
Compostos sensíveis
como ácidos, aldeídos,
cetonas e halogenetos
K2CO3.2H2O
média
média
Bases orgânicas
MgSO4
MgSO4.7H2O
elevado
rápida
Maioria dos composto
orgânicos
sulfato de
cálcio
Sulfato de
sódio
Carbonato de
potássio
sulfato do
magnésio
- Cloreto de cálcio: Usado para secagens preliminares. Tem grande capacidade de
absorção de água, mas não é muito rápido. Absorve água para formar mono, di e hexahidrato. Não é usado para secar álcoois ou aminas porque reage com estes compostos.
Também não é recomendado na secagem de fenóis, ésteres e ácidos porque o dessecante
pode conter pequena porção de hidróxido de cálcio.
Reações envolvidas
Extrações Simples e Múltipla : não há reações
Extrações com Solventes Quimicamente Ativos:
OH
O-
+
+
NaOH
O
+
Na
+
H2O
O
Cálculos envolvidos
C 6 H 5CO 2 H
122,1224 g
2g
(s)
+ NaOH (aq) → C 6 H 5CO 2 Na
(aq)
+ H 2O
39,9969g
x
⇒ x = 0,6550g
Volume necessário de solução de NaOH 5%(m/v)
NaOH 5%(m / v) :
5 g NaOH − 100mL de solução
y
0,6550 g
−
⇒ y = 13,10 mL
Descarte de resíduos
Extrato aquoso com resíduos de benzoato de sódio e de hidróxido de
sódio, podem ser descartado na pia, pois o benzoato de sódio é um sal
solúvel em água.
Agente secante (no caso o CaCl2), não deve ser jogado na pia, pois
o mesmo é insolúvel em água, podendo ser descartado no lixo.
Os solventes orgânicos clorados, como por exemplo, o clorofórmio,
devem ser descartados num recipiente adequado para os mesmos, para
posteriormente, ser incinerado.
INSTITUTO DE QUÍMICA – UNESP / ARARAQUARA
Agosto / 2007
Kamila Ericka dos Santos
Química Orgânica Experimental
Karina Almeida Rancan
Prof. José Eduardo de Oliveira
Rafael Miguel Sábio
Técnica de extração
Consiste na separação de um componente de uma mistura
por meio de um solvente.
Separação – Isolamento
Separação de fases
Mistura ou contato
Coleta das fases
separadas
Como escolher o solvente
•
Os solventes devem ser imiscíveis
•
A substância de interesse deve ser mais solúvel no segundo solvente
• Fase mais densa fica
na parte inferior do funil
Escolha do método de extração
• Frasco cônico (Volumes
menores que 4mL)
• Tubo centrífugo (volumes até
10mL)
• Funil de separação ( volumes
maiores que 10mL)
Tipos de extração
- Descontínuo
- Contínuo
- Sólido-líquido
- Líquido-líquido
- Extração com solventes quimicamente ativos
- Efeito Salting-Out
- Extração Múltipla
- Extração simples
Extração descontínua
Maior solubilidade em solvente orgânico do que na água
Extração contínua
Maior solubilidade do composto orgânico na água
Extração Sólido-Líquido
Extrator de Soxhet (solventes de baixo
p.e.)
- O sólido é colocado em um cartucho
apropriado de celulose na câmara do
extrator
- O solvente, colocado no balão e aquecido
- Os vapores condensam-se na câmara do
extrator, caindo sobre o material a extrair
- Quando o nível do destilado na câmara de
extração atingir o nível do sifão, a solução
retornará ao balão
Extrator de Soxhet
Extração Líquido-Líquido
Contínua
Extração por líquido menos denso
O solvente orgânico passa
continuamente sobre a solução
contendo o soluto, levando parte
deste consigo, até o balão de
aquecimento. Como o solvente está
sendo destilado, o soluto vai se
concentrando no balão de
aquecimento.
Extração Líquido-Líquido
Contínua
Extração por líquido mais denso
A diferença em relação à aparelhagem anterior é
que, neste caso, o solvente cai através da solução,
ao invés de subir, e volta à retorta pelo princípio
dos vasos comunicantes, através do braço de vidro
inferior, convenientemente dobrado.
Extração Quimicamente Ativa
Neste tipo de extração, um composto é alterado quimicamente a fim de
mudarmos o coeficiente de distribuição nos dois solventes.
Nesta extração utiliza-se uma substância que reage quimicamente com a substância
a ser extraída. É um método facilmente executado no caso de substância ácida ou
básica.
Exemplos de Reações
C6H5CO2H (s) + NaOH (aq) →C6H5CO2Na (aq) + H2O
Ácido benzóico
Benzoato de sódio
C6H5CO2Na (aq) + HCldiluído (aq) → C6H5CO2H (s) + NaCl
Efeito salting-out
Se o coeficiente de distribuição for muito menor do que 1 a extração
simples não será eficiente. Pode-se, em alguns casos, aumentar o
coeficiente de distribuição por adição de sais. A adição de sais
diminui consideravelmente a solubilidade da maior parte dos
compostos orgânicos em água.
Extração Simples
Fundamenta-se no fato de que as
substâncias orgânicas são, em geral, solúveis em
solventes orgânicos e muito pouco solúveis em
água, de modo que, ao se formar duas fases pela
adição do solvente, após agitação, a substância
passa em maior parte da fase aquosa para o
solvente.
Extração Múltipla
A solução aquosa original que já foi extraída uma vez é colocada
novamente dentro do funil de separação com uma nova porção do
solvente orgânico para uma segunda extração.
Lei de distribuição
•
Coeficiente de distribuição (ou partição)
K=
C2
C1
Exemplo:
A extração de 6g de um composto orgânico A originalmente dissolvido em 100mL de
água, com volume total de 100mL de benzeno. Se a 20°C o coeficiente de partição
entre a água e o benzeno é 3 então:
• Para uma extração única 100mL de benzeno:
K=
mb / 100ml
= 3, onde mágua é 6 g − mb
mágua / 100mL
3=
mb / 100mL
⇒ mb = 4,5 g
(6 − mb ) / 100mL
Este resultado nos diz que, após uma extração com 100mL de benzeno, obtém-se
4,5g de A (75% do total) como rendimento da extração, restando ainda 1,5g de A na
fase aquosa.
• Para uma extração com duas porções iguais 50mL de benzeno
Primeira extração:
3=
mb / 50mL
⇒ mb = 3,6 g
(6 − mb ) / 100mL
Remove 3,6g de A, restando 2,4g de A em solução
aquosa.
Segunda extração:
3=
mb ' / 50mL
⇒ mb ' = 1,44g
(2,4 − mb ' ) / 100mL
Consegue-se mais 1,44g de A, ou seja, um total de 5,04g do composto A. Restam
ainda 0,96g de A na fase aquosa.
Comparando a extração simples com a múltipla
Massa extração única: 4,5g
Massa extração múltipla (2 porções): 5,04g
Conclusão: Extração múltipla é mais eficiente do que a extração simples
Observação:
• Quanto maior for o coeficiente de distribuição menor será o número de extrações
sucessivas necessárias para separar o soluto com eficiência.
• Se K for muito pequeno, a extração simples não é recomendada devido ao gasto
excessivo de solvente.
Filtração a vácuo
A sucção acelera a filtração, especialmente para
precipitados gelatinosos
Emulsão
É a suspensão coloidal de um líquido em outro intimamente disperso sob
a forma de gotículas cujo diâmetro, em geral, excede 0,1µm.
•
Para evitar:
- Evitar agitação vigorosa
•
Para quebrar a emulsão:
- Deixar a mistura em repouso
- Adicionar NaCl (salting-out)
- Adição de água
- Filtração a vácuo
- Centrifugação ou diminuição da temperatura
- Desproporcionalização do volume das fases
Adição da solução e do solvente
Agitação e alívio da pressão
Agitação e alívio da pressão: Continuação
Separação de fases
Separação de fases: Continuação
Vídeo 1: Misturando as fases no funil de
separação
Vídeo 2: Separando as fases
Vídeo 3: Separando as fases
Vídeo 4: Importância do alívio da pressão
Purificação (Lavagem)
- Lavagem de uma mistura orgânica com água
- Lavagem de uma mistura orgânica feita com ácido diluído
- Lavagem de uma mistura orgânica feita com base diluída
Procedimento
Experimental
Propriedades Físico-Químicas
Solvente
Massa
Molar
Densidade
(g/ mL)
p.f./ºC
p.e./ºC
Solubilidade
Água
18
0,997
0
100
___________
Etanol
46,07
0,794
-117,3
78,5
Água, acetona, benzeno, éter
Clorofórmio
119,39
1,484
-63,5
62
Álcool, éter, benzeno
Éter
79,12
0,713
-116,3
34,61
Benzeno, acetona, clorofórmio, álcool
Ác. benzóico
122,12
1,321
122,4
249,2
Álcool, éter, acetona, benzeno,
clorofórmio
Odiclorobenzeno
147
1,311
53,5
174,12
Clorofórmio, benzeno, éter, álcool
Hidróxido de
Sódio
40,11
2,131
318
1390
Glicerina, álcool, água
Cloreto de
Cálcio
110,99
2,152
782
>1600
Ácido acético, acetona, álcool, água
Benzoato de
Sódio
144,11
1,248
53,1
174,5
Benzeno, acetona, álcool
Constantes Físicas dos solventes mais usados
Solvente
Massa Molar
Densidade
Polaridade
p.f./ºC
p.e./ºC
Metanol
32,04
0,791
6,6
-98
64,7
Acetato de
Etila
88,11
0,902
4,3
-84
76,5 - 77,5
Diclorometano
84,93
1,325
3,4
-97
40
Hexano
86
0,66
0
-100
69
Tetra Cloreto
de Carbono
154
1,5
1,7
____
77
Tolueno
92,14
0,865
2,3
-93
110,6
Benzeno
78,11
0,874
3
5,5
80
N-butanol
74,12
0,081
3,9
-90
117,7
Acetona
58,08
0,791
5,4
-94
56
Etanol
46,07
0,794
5,2
-117,3
78,5
Água
18
0,997
9
0
100
Toxicidade dos solventes mais usados na química orgânica
Solvente
Toxicidade
Etanol
Causa náuseas, vômitos, depressão, sonolência, falta de coordenação, coma e pode
causar morte.
Clorofórmio
A inalação em grandes doses pode causar hipotensão, depressão respiratória, morte e
pode atuar como sonífero. É cancerígeno.
Éter etílico
Suavemente irritante para a pele, olhos e membranas mucosas. Potente anestésico,
podendo provocar paradas cardíacas.
p-diclorobenzeno
Hidróxido de
sódio
Ácido benzóico
Diclorometano
Vapores causam irritação à pele, garganta e olhos.
Corrosivo para todos os tecidos. A inalação do pó ou da mistura concentrada pode
causar lesões no trato respiratório.
Causa irritação na pele, nos olhos e nas membranas mucosas
Potencial de sintoma ao expor demasiado ao cansaço, fraqueza, sonolência, náusea,
irritação nos olhos e na pele.
Irritação aguda das membranas mucosas,(por ingestão ou inalação), inquietação,
Benzeno
Hexano
convulsões, depressão. Dificuldade respiratória.
Potencial de sintoma ao expor demasiadamente à luz, nervosismo, náusea, dor de
cabeça, fraqueza nos músculos, irritação nos olhos e nariz, pneumonia química.
Agentes secantes
Nome
Hidratado
Capacidade
Velocidade
Uso
Cloreto de
cálcio
CaCl
CaCl2 . 2H2O
CaCl2 . 6H2O
elevado
média
Hidrocarbonetos e haletos
sulfato de
cálcio
Absorção de água
limitada, forma
hemi-hidrato
baixo
Rápida
Em quase todos os líquidos
orgânicos
Sulfato de
sódio
NaSO4.7H2O
NaSO4.10H2O
elevado
Lenta
Compostos sensíveis como
ácidos, aldeídos, cetonas e
halogenetos
Carbonato de
potássio
K2CO3.2H2O
média
média
Bases orgânicas
sulfato do
magnésio
MgSO4
MgSO4.7H2O
elevado
rápida
Maioria dos composto
orgânicos
Outros agentes secantes: Ácido sulfúrico, pentóxido de fósforo, óxido de cálcio, hidróxido de potássio, sílica
gel, sódio, peneira molecular.
Extração por solventes
Extração Simples
Extração Múltipla
Extração com solventes quimicamente ativos
Reações envolvidas
Extrações Simples e Múltipla : não há reações
Extrações com Solventes Quimicamente Ativos:
OH
O-
+
O
+
NaOH
O
+
Na
+
H2O
Cálculos envolvidos
C 6 H 5 CO 2 H
122, 1224 g
2g
(s)
+ NaOH
(aq)
→ C 6 H 5CO 2 Na
(aq)
39,9969g
x
⇒ x = 0,6550g
- Volume necessário de solução de NaOH 5%(m/v)
NaOH 5%(m / v) :
5 g NaOH − 100mL de solução
−
⇒ y = 13,10 mL
0,6550 g
y
+ H 2O
Descarte
Extrato aquoso com resíduos de benzoato de sódio e de
hidróxido de sódio, podem ser descartado na pia, pois o benzoato de
sódio é um sal solúvel em água.
Agente secante (no caso o CaCl2), não deve ser jogado na
pia, pois o mesmo é insolúvel em água, podendo ser descartado no
lixo.
Os solventes orgânicos clorados, como por exemplo, o
clorofórmio, devem ser descartados num recipiente adequado para os
mesmos, para posteriormente, ser incinerado.
Bibliografia
Soares, B.G; Souza, N.A; Pires, D.X- Química Orgânica, Rio de Janeiro,
Editora Guanabara, 1988, pg. 62 a 65, 75 e 76.
The Merck Index: 8.ed. USA: Merck & Co, 1968.
Pavia, D.L.; Lampman, G.M; Jr.Kriz,G.S.- Introduction to Laboratory
Tecniques, 2nd edition,
Philadelphia, Saunders College Publising, 1995
www.qmc.ufsc.br acessado em 13/08/2007
www.geocities.com acessado em 13/08/2007
www.sorocaba.unesp.br acessado em 02/08/2007
Extração com solventes quimicamente ativos
100mL de éter + 2g de ácido benzóico + 2g de p-diclorobenzeno
-Dissolver
-Adicionar *15mL de solução aquosa de NaOH 5%
(volume calculado anteriormente)
-Agitar
-Deixar em repouso para separar as fases
-Efetuar a extração
Fase Orgânica (superior):
Éter, p-diclorobenzeno,
traços de água,
benzoato de sódio e NaOH
-Repetir a extração
com solução de NaOH
Fases aquosas 1 e 2:
benzoato de sódio,
NaOH,
traços de éter
e p-diclorobenzeno
Fase Orgânica (superior):
Éter, p-diclorobenzeno,
traços de água,
benzoato de sódio e NaOH
-Transferir
para um béquer
de 250 mL
- Lavar com
10 mL de água
Fase aquosa em béquer 250mL
Fase Orgânica (superior):
Éter, p-diclorobenzeno,
traços de água,
benzoato de sódio e NaOH
Descartar
-Transferir para erlenmeyer de 250 mL
-Adicionar 1g CaCl2 e agitar ocasionalmente.
-Filtrar em papel pregueado (para eliminar o agente secante)
-Recolher a fase orgânica em béquer previamente pesado.
Filtrado:
Fase orgânica, com
solução de pdiclorobenzeno e éter
etílico.
-Eliminar o éter em banho-maria e pesar o resíduo
-Determinar o ponto de fusão
Resíduo sólido:
CaCl2, água e impurezas
solúveis em água.
Extração de solventes
Pequena quantidade cristal violeta
+ 2 a 3 gotas de etanol num béquer.
-Dissolver o cristal.
-Adicionar 30 mL de água
Solução hidroalcoólica de cristal violeta
-Medir duas porções iguais
(A e B) de 15mL, utilizando uma proveta.
-Transferir as soluções diretamente pra dois funis
de separação de 100mL (testar previamente
vazamento).
Porção A
Porção B
Extração Simples
Funil com 15mL da solução
hidroalcoólica de cristal violeta (porção A)
-Adicionar 15mL de Clorofórmio
-Agitar 30 segundos (observar técnica correta).
-Deixar em repouso para separação das fases.
-Efetuar a extração.
Fase Orgânica (Inferior):
Clorofórmio (CHCl3), cristal
violeta, traços de água.
-Transferir para um tubo de ensaio
-Rotular
Tubo 1
Fase Orgânica 1
Fase Aquosa (Superior):
traços de cristal violeta,
Clorofórmio (CHCl3) e etanol
-Transferir para um
tubo de ensaio
-Rotular
Tubo 2
Fase aquosa 1
Extração múltipla
Funil com 15mL da solução
hidroalcoólica de cristal violeta (porção B)
-Adicionar 5mL de CHCl3.
-Agitar (observar técnica correta)
-Deixar em repouso para separar as fases.
-Efetuar a extração
Fase Aquosa (Superior):
Água e traços de cristal
violeta, CHCl3 e etanol
Obs.: recolher a fase
orgânica de cada extração
em um tubo de ensaio
previamente rotulado.
-Adicionar + 5 mL
CHCl3
-Agitar e deixar
separar as fases
-Recolher a fase
orgânica no tubo
rotulado: fase
orgânica 2.
Fase Aquosa (Superior):
Água e traços de cristal
violeta, CHCl3 e etanol
-Adicionar + 5 mL
CHCl3
-Agitar e deixar
separar as fases
-Recolher a fase
orgânica no tubo
rotulado: fase
orgânica 2.
Fase aquosa (Superior):
Água e traços de cristal
violeta, CHCl3 e etanol
-Transferir para o
tubo de ensaio,
através da boca do
funil de separação
e rotular.
Tubo 1
Fase Orgânica 2:
CHCl3, cristal violeta,
traços de água e etanol
Tubo 2
Fase Aquosa 2:
cristal violeta, traços de
CHCl3 e etanol
Extração com solventes quimicamente ativos
100mL de éter + 2g de ácido benzóico + 2g de p-diclorobenzeno
-Dissolver
-Adicionar *15mL de solução aquosa de NaOH 5%
(volume calculado anteriormente)
-Agitar
-Deixar em repouso para separar as fases
-Efetuar a extração
Fase Orgânica (superior):
Éter, p-diclorobenzeno,
traços de água,
benzoato de sódio e NaOH
-Repetir a extração
com solução de NaOH
Fases aquosas 1 e 2:
benzoato de sódio,
NaOH,
traços de éter
e p-diclorobenzeno
Fase Orgânica (superior):
Éter, p-diclorobenzeno,
traços de água,
benzoato de sódio e NaOH
-Transferir
para um béquer
de 250 mL
- Lavar com
10 mL de água
Fase aquosa em béquer 250mL
Fase Orgânica (superior):
Éter, p-diclorobenzeno,
traços de água,
benzoato de sódio e NaOH
Descartar
-Transferir para erlenmeyer de 250 mL
-Adicionar 1g CaCl2 e agitar ocasionalmente.
-Filtrar em papel pregueado (para eliminar o agente secante)
-Recolher a fase orgânica em béquer previamente pesado.
Filtrado:
Fase orgânica, com
solução de pdiclorobenzeno e éter
etílico.
-Eliminar o éter em banho-maria e pesar o resíduo
-Determinar o ponto de fusão
Resíduo sólido:
CaCl2, água e impurezas
solúveis em água.
Extração múltipla
Funil com 15mL da solução
hidroalcoólica de cristal violeta (porção B)
-Adicionar 5mL de CHCl3.
-Agitar (observar técnica correta)
-Deixar em repouso para separar as fases.
-Efetuar a extração
Fase Aquosa (Superior):
Água e traços de cristal
violeta, CHCl3 e etanol
Obs.: recolher a fase
orgânica de cada extração
em um tubo de ensaio
previamente rotulado.
-Adicionar + 5
mL CHCl3
-Agitar e deixar
separar as fases
-Recolher a fase
orgânica no tubo
rotulado: fase
orgânica 2.
Fase Aquosa (Superior):
Água e traços de cristal
violeta, CHCl3 e etanol
-Adicionar + 5 mL
CHCl3
-Agitar e deixar
separar as fases
-Recolher a fase
orgânica no tubo
rotulado: fase
orgânica 2.
Fase aquosa (Superior):
Água e traços de cristal
violeta, CHCl3 e etanol
-Transferir para o
tubo de ensaio,
através da boca do
funil de separação
e rotular.
Tubo 1
Fase Orgânica 2:
CHCl3, cristal violeta,
traços de água e etanol
Tubo 2
Fase Aquosa 2:
cristal violeta, traços de
CHCl3 e etanol
PRATICA I – EXTRACAO SIMPLES E MULTIPLA
Extração de Solventes
Pequena quantidade cristal violeta
+ 2 a 3 gotas de etanol em béquer de 50mL
-Adicionar 30mL de água
-Dissolver
Solução hidroalcoólica de cristal violeta
-Medir com uma proveta duas porções iguais
(A e B) de 15mL.
-Transferir para um béquer de 50mL.
Porção A
Porção B
Extração Simples
15mL da solução hidroalcoólica de cristal violeta (porção A)
-Transferir para funil de separação de100mL
(testar previamente vazamento).
-Adicionar 15mL de Clorofórmio
-Agitar 30 segundos (observar técnica correta).
-Deixar em repouso para separação das fases.
Fase Orgânica (Inferior)
CHCl3, cristal violeta,
traços de água e etanol
Fase Aquosa (Superior)
traços de cristal violeta e
de CHCl3 e etanol
-Transferir para
tubo de ensaio
-etiquetar
Tubo 1
Fase Orgânica 1
CHCl3, cristal violeta,
Traços de água e etanol
-Transferir para
tubo de ensaio
-etiquetar
Fase Aquosa 1
água, cristal violeta,
traços de CHCl3
e etanol
GRUPO 8 – GUILERME A.D TREVISAN, IAN MALUF FARHAT, THOMAS HABECK
PRATICA I – EXTRACAO SIMPLES E MULTIPLA
Extração Múltipla
15mL da solução hidroalcoólica de cristal violeta (porção B)
-Transferir para funil de separação de 100mL
(testar previamente vazamento).
-Adicionar 5mL de CHCl3.
-Agitar (observar técnica correta) e deixar em repouso
para separar as fases.
Fase Orgânica (Inferior)
CHCl3, cristal violeta,
traços de água e etanol
Fase Aquosa (Superior)
traços de cristal violeta e
de CHCl3 e etanol
-Adicionar 5 mL
CHCl3
-Agitar e deixar
separar as fases
-Recolher a fase
orgânica no tubo
etiquetado (fase
orgânica 2)
Fase Orgânica (inferior):
CHCl3, cristal violeta,
traços de água e etanol
Fase aquosa (superior):
cristal violeta, traços
de CHCl3 e etanol
-Adicionar 5 mL
CHCl3
-Agitar e deixar
separar as fases
-Recolher a fase
orgânica no tubo
etiquetado (fase
orgânica 2)
Fase Orgânica (inferior):
CHCl3, cristal violeta,
traços de água e etanol
Fase aquosa (superior):
cristal violeta, traços
de CHCl3 e etanol
-Transferir para o
tubo de ensaio,
através da boca
do funil de separação e etiquetar
TUBO 2
Fase Orgânica 2:
CHCl3, cristal violeta,
traços de água e etanol
Fase aquosa 2: cristal
violeta, traços de CHCl3
e etanol
GRUPO 8 – GUILERME A.D TREVISAN, IAN MALUF FARHAT, THOMAS HABECK
PRATICA I – EXTRACAO SIMPLES E MULTIPLA
Extração com Solventes Quimicamente Ativos
100mL de éter + 2g de ácido benzóico + 2g de p-diclorobenzeno
-Adicionar 15mL (excesso) de solução aquosa de NaOH 5%
(volume calculado anteriormente)
-Agitar
-Deixar em repouso para separar as fases
Fase Orgânica (superior):
Éter, p-diclorobenzeno,
Traços de água, traços de
benzoato de sódio e traços
de NaOH
Fase aquosa (inferior):
benzoato de sódio, NaOH,
traços de p-diclorobenzeno
e éter
-Transferir para
béquer de 250ml
-Repetir a extração
com solução de NaOH
Fase aquosa em béquer 250mL
Fase Orgânica (superior):
eter, p-diclorobenzeno,
traços de água, benzoato
de sódio, água e traços
de NaOH
Fase aquosa (inferior):
benzoato de sódio, NaOH,
traços de p-diclorobenzeno
e éter
- Transferir para
béquer de 250ml
-Lavar com
10 ml de água
Fase aquosa em béquer 250mL
Fase Orgânica (superior):
éter, p-diclorobenzeno,
traços de água, benzoato
de sódio e traços de NaOH
Fase aquosa em béquer de 250mL
Descartar
-Transferir para erlenmeyer de 250ml
-Adicionar 1g CaCl2 (agente secante) e agitar
-Filtrar em papel pregueado
recolhendo a fase orgânica
em béquer previamente tarado
Filtrado:
Éter, p-diclorobenzeno,
Traços de CaCl2, água
Benzoato de sódio e NaOH
Fase sólida:
CaCl2, traços de éter
p-diclorobenzeno,água
sal do ácido, ácido benzóico
e NaOH
-Aquecer para eliminar o éter
-Pesar o residuo
-Determinar o ponto de fusão
Resíduo: p-diclorobenzeno, traços de éter, CaCl2, traços de água, benzoato de sódio.
GRUPO 8 – GUILERME A.D TREVISAN, IAN MALUF FARHAT, THOMAS HABECK