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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA INSTITUTO DE QUÍMICA CAMPUS DE ARARAQUARA APOSTILA QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL (LIC – 2009) DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA RESPONSÁVEIS: Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira (docente) Profa. Amanda Coelho Danuello (docente) Rafael Rodrigues Hatanaka (estagiário docente) Dr. Alberto Camilo Alécio (apoio técnico) José Eduardo de Oliveira j[email protected]r 3301-6600 Ramal: (6789) Amanda Coelho Danuello [email protected] 33016600 R 6793 Rafael Rodrigues Hatanaka [email protected] 3301-6666 (6847 Alberto Camilo Alécio [email protected] 33016656 Departamento de Química Orgânica Instiotuto de Química – Campus de Araraquara MARÇO - 2009 ÍNDICE pág.

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA INSTITUTO DE QUÍMICA

CAMPUS DE ARARAQUARA

APOSTILA

QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL (LIC – 2009)

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA RESPONSÁVEIS: Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira (docente) Profa. Amanda Coelho Danuello (docente)

Rafael Rodrigues Hatanaka (estagiário docente) Dr. Alberto Camilo Alécio (apoio técnico)

José Eduardo de Oliveira [email protected] 3301-6600 Ramal: (6789)

Amanda Coelho Danuello [email protected] 33016600 R 6793

Rafael Rodrigues Hatanaka [email protected] 3301-6666 (6847

Alberto Camilo Alécio [email protected] 33016656

Departamento de Química Orgânica Instiotuto de Química – Campus de Araraquara

MARÇO - 2009 ÍNDICE pág.

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01. Introdução 02 02. Anotações e Relatórios 02 03. Critério de Avaliação da Disciplina 03 04. Segurança no Laboratório 03 05. Técnicas 10 5.1. Solventes e Métodos de Aquecimento 11 5.2. Refluxo 11 5.3. Filtração 11 5.4. Recristalização: Purificação de Sólido 12 5.5. Ponto de Fusão: Um índice de Pureza 13 5.6. Extração por Solvente 13 5.7. Secagem de Compostos Orgânicos: Agentes Secantes 14 5.8. Destilação e Ponto de Ebulição 15 5.9. Cromatografia em Camada Delgada 19 PARTE EXPERIMENTAL 1ª. Experiência: Extração com solventes 23 2ª e 3ª. Experiências: Purificação de Solventes 22 4ª. Experiência: Substituição Nucleofílica Alifática: Preparação do cloreto de t-butila 24 5ª. Experiência: Reação de Esterificação (I): Preparação do acetato de isopentila 25 8ª. Experiência: Reação de Esterificação(II): Preparação do Acetanilida 26 9ª. Experiência: Purificação de Sólidos por Recristalização 27 12ª. Experiência: Reação de Esterificação(II):Preparação da Aspirina 28 6ª e 7ª. Experiência: Isolamento de Compostos Orgânicos Voláteis de Fontes Naturais 30 10ª Experiência Extração da Cafeína do Chá 33 11ª Cromatografia em Camada Delgada (ver item 5.9) BIBLIOGRAFIA 34

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QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL I

0l. INTRODUÇÃO Nesta disciplina serão executadas experiências que permitirão ao estudante estudar os princípios e as técnicas básicas necessárias para o trabalho no laboratório de química orgânica, bem como reforçar os aspectos teóricos de cada assunto. As práticas selecionadas serão o caminho para estudar: - os materiais e equipamentos básicos do laboratório; - algumas sínteses representativas; - as técnicas para separar e purificar compostos orgânicos. Para um bom aproveitamento do curso é necessário uma preparação prévia de cada experiência, seguindo por exemplo, o esquema apresentado abaixo: - consultar a bibliografia e estudar o procedimento experimental a ser realizado; - organizar um roteiro de todas as operações a serem executadas: - desenhar o(s) esquema(s) dos sistemas a serem montados: - escrever todas as equações das reações a serem realizadas (síntese, purificação,) e suas relações estequiométricas; - anotar as constantes físicas dos reagentes e dos solventes; - anotar os cuidados a serem tomados na realização da experiência (substâncias tóxicas, inflamáveis, corrosivas...); - verificar a compreensão da sequência completa das etapas experimentais e dos princípios envolvidos, como por ex.: a)-experiência preparativa, na qual um composto é sintetisado a partir de outros reagentes: cálculo estequiométrico, reagente limitante, rendimento, mecanismo da reação, outros métodos de preparação, esquema da separação e purificação do produto. b)-experiência na qual um composto é isolado de uma fonte natural e não preparado a partir de outros reagentes: constantes físicas do produto e do(s) solvente(s) a serem empregados, esquema detalhado da separação (que neste caso é o coração da experiência). - encarar o procedimento experimental como uma sugestão a ser in terpretada e não como uma receita a ser executada. 2. ANOTAÇÕES E RELATÓRIOS As anotações realizadas durante o desenvolvimento das práticas é um fator imprescindível para a elaboração de bons relatórios. Deve-se: - dispor de um caderno exclusivo para a disciplina; não efetuar as anotações em folhas avulsas; - indicar sempre o título da experiência e a data da sua realização;

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- anotar todos os dados obtidos (quali e quantitativos) logo depois de ter realizado a observação; - não apagar nada, riscar com um único traço, qualquer erro. Os relatórios devem ser um relato da experiência efetivamente realizada e não uma cópia fria do procedimento experimental e de partes da bibliografia. Estão indicados a seguir alguns ítens considerados relevantes, como sugestões para a elaboração dos relatórios: - objetivo claro e suscinto - reação(ões) e mecanismo(s) - dados e resultados (tabelados, se possível) - cálculos (indicados por meio de um exemplo/não sobrecarregar com detalhes aritméticos desnecessários) - indicação das unidades - discussão dos resultados - bibliografia. 3. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO DA DISCIPLINA Consta do programa da Disciplina 4. SEGURANÇA NO LABORATÓRIO Em qualquer curso experimental é extremamente importante a familiaridade com os fundamentos de segurança; em geral, um acidente ocorre quando menos se espera, mas se forem adotadas as regras básicas de segurança, pode-se diminuir a um mínimo os riscos de acidente. Embora não seja possível enumerar aqui todas as causas possíveis de acidente num laboratório, existem certos cuidados que devem ser observados. A. Cuidados Pessoais 1. Não trabalhe sózinho no laboratório. Um companheiro, ao menos,sempre será uma

ajuda em caso de acidente. 2. Saiba onde se encontra o material de emergência para primeiros socorros. 3. Tome conhecimento dos cuidados descritos na "Tabela de Primeiros Socorros para

Laboratório". 4. Em caso de acidente, procure imediatamente o professor, mesmo que não haja danos

pessoais ou materiais.

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5. Encare todos os produtos químicos como venenos em potencial enquanto não verificar sua inocuidade, consultando a literatura especializada (por exemplo o Merck Index).

6. Caindo produto químico nos olhos, boca ou pele, o primeiro cuidado é lavar

abundantemente com água imediatamente. A seguir, procure o tratamento específico para cada caso. Se os olhos forem atingidos, esta medida é particularmente importante, devendo lavá-los em seguida com solução de ácido bórico 2% e procurar o médico.

7. Use óculos ao trabalhar com sódio metálico, com maçarico, ao preparar soluções

ácidas ou básicas e ao transferi-las de um frasco para outro. 8. Substituir, sempre que possível, operações de pipetar com a boca por outro método

(usar pera de borracha, por ex.). Em particular, não aspire líquidos corrosivos ou venenosos com a boca.

9. Execute as experiências em pequena escala, sempre que possível. 10.Não deixe fios elétricos descobertos ligados para evitar curto-circuitos. 11.Se algum ácido ou produto químico for derramado, lave o local imediatamente. 12.Todo aparelho em funcionamento deve ficar sob vigilância constante. 13.Faça o possível para não contaminar a atmosfera do laboratório. Para isso, não deixe

líquidos em recipientes de grande superfície,(como um bequer), não deixe frascos abertos, recolha o destilado diretamente do bico do condensador em um recipiente apropriado, deixando apenas um pequena abertura para equilíbrio de pressão.

14.Informe seus colegas sobre o andamento de qualquer experiência que possa oferecer

perigo. 15.Não deixe torneiras de gás abertas. Se notar algum vazamento de gás, avise ao

laboratorista. 16.Nunca aqueça um tubo de ensaio, apontando sua extremidade aberta para um colega. 17.Consulte o professor antes de fazer qualquer modificação no andamento da

experiência e na quantidade ou espécie de reagentes a serem usados. 18.Evite a inalação de vapores. Nunca cheire diretamente o conteúdo de algum

recipiente. 19.Ao preparar soluções aquosas diluídas de um ácido, coloque o ácido concentrado na

água, nunca o contrário.

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B. Trabalho com Vidro O vidro é uma causa muito comum de acidentes e deve-se proceder sempre com muito cuidado quando se trabalha com objetos de vidro. A sua quebra forma extremidades ponteagudas e cortantes de extrema periculosidade. 1. Se fôr necessário introduzir uma peça de vidro em uma rolha (tubo, termômetro,

alongamento, etc.) proceda com cuidado, envolvendo o pedaço de vidro com uma toalha e umedecendo o tubo e a rolha antes e no decorrer da operação. Mantenha as mãos próximas e gire a rolha até introduzir o tubo.

2. Deixe qualquer peça de vidro quente esfriar bastante tempo antes de manuseá-la.

Repare bem onde colocá-la, pois o vidro quente tem a mesma aparência de vidro frio. 3. Polir no fogo todas as bordas ponteagudas de vidro quebrado (inclusive da bagueta,

evitando assim danificar o fundo de bequer, erlenmeyer, etc.). Esta operação custa alguns segundos e evita acidentes, como cortes.

4. Se uma rolha de vidro aderir a um frasco, bater levemente na rolha com um bastão de

madeira até conseguir soltá-la. Caso isto não ocorra, chame o professor. 5. Nunca use material de vidro trincado ou quebrado, que podem arruinar uma

experiência ou causar um acidente. material danificado deve ser substituído imediatamente.

6. Para remover tubos de vidro de rolhas de cortiça ou borracha, lubrifique inicialmente,

gotejando água. Gire então a rolha para ambos os lados até retirar o tubo. Se não conseguir, não force. O vidro pode quebrar-se. O melhor é cortar a rolha com uma gilete.

C.Incêndios Além de materiais usualmente inflamáveis (madeira, cortiça, gás, o próprio vestuário, cabelos) todo laboratório contém solventes altamente inflamáveis (éter, acetona, álcool, benzeno e outros). Além disso, durante o trabalho experimental podem ser formadas substâncias inflamáveis. PARA EVITAR ACIDENTES 1. Use a chama do bico de bunsen apenas quando necessário, apagando-a imediatamente

após terminada a operação. 2. Nunca acenda um bico de bunsen perto de material inflamável. 3. Não aqueça líquidos inflamáveis em chama direta.

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4. Não deixe chamas acesas ao sair do laboratório. 5. Já na la. vez, que entrar no laboratório, trate de familiarizar-se com a localização do

extintores de incêndio, toalhas, chuveiros, cobertores, etc. EM CASO DE INCÊNDIO 1. Se for um acidente de pequenas proporções, abafe imediatamente com uma toalha. 2. Feche os bicos de gás e desligue aparelhos elétricos das proximidades. 3. Apague o fogo com extintor de incêndio. 4. Coloque-se em segurança. D. Explosões Podem ocorrer especialmente por causa do vazamento de gás ou ignição espontânea de materiais finamente divididos (carvão ativo, pó de alumínio), de vapores de solventes inflamáveis ou então por aquecimento de substâncias oxidantes (ácido nítrico, ácido perclórico, cloratos, nitrato de amônio e outros) à temperatura acima do necessário ou em presença de substâncias orgânicas. E. Substâncias tóxicas Grande número de substâncias empregadas no laboratório são tóxicas em maior ou menor escala. Notoriamente tóxicos são os cianetos, arsênio, gás sulfídrico, fósforo branco, compostos de mercúrio, entre outros, mas de um modo geral evite o contacto de qualquer droga com a pele (H2SO4 concentrado, HNO3, etc.). 1. Tome especial cuidado com os olhos 2. Não leve à boca nenhuma substância desconhecida. 3. Não aspire profundamente nenhuma substância desconhecida. 4. Para sentir o odor de uma substância não coloque diretamente o nariz sobre o

recipiente, mas com a mão traga, um pouco do vapor até ele. 5. Produtos voláteis, tóxicos ou corrosivos devem ser abertos e usados na capela. Ex.:

ácido nítrico, ácido clorídrico, hidróxido de amônio, bissulfeto de carbono, piridina, cloreto de alumínio, haletos de acila, ácido acético, anidrido acético, entre outros.

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F. Produtos químicos 1. Antes de usar qualquer reagente, leia cuidadosamente o rótulo do frasco para ter

certeza de que é aquele o do reagente desejado. 2. Antes de abrir um frasco novo de uma substância, verifique se há algum outro já

aberto. Consulte os funcionários e o professor. 3. Abra frascos o mais longe possível do rosto e evite aspirar ar naquele exato momento. 4. Nunca torne a colocar no frasco uma droga retirada em excesso e não usada. Ela pode

ter sido contaminada. 5. Não coloque objeto algum nos frascos de reagentes, exceto o conta-gotas próprio de

que alguns são providos. 6. Imediatamente após o uso, feche perfeitamente o frasco com a sua rolha ou tampa

própria. 7. Tome cuidado para não trocar as rolhas quando estiver usando vários reagentes. O

melhor é abrir um frasco e colocar a rolha sobre um papel de filtro limpo ou segurá-la na mão, retirar a quantidade necesária de reagente, fechar o frasco e a seguir realizar estas mesmas operações com os demais reagentes, um de cada vez.

8. Lave os resíduos que tenham ficado nas paredes externas do frasco antes de colocá-lo

sobre a mesa. 9. Ao esvaziar-se um frasco, limpe-o imediatamente e guarde-o num local adequado. 10.Ao usar um frasco observe se: a) - a tampa usada é conveniente ao conteúdo; b) - o rótulo e o número de classificação estão bem legíveis. Se preciso, lembre ao funcionário do laboratório as correções. 11.Soluções alcalinas devem ser colocadas em frascos de polietileno, nunca em vidro.

Ex.: hidróxido de sódio, de potassio e de amônio, carbonatos de sódio e potássio. 12.Não use espátulas de metal com cloreto de alumínio e zinco. G. Capelas Use a capela para experiências em que haja desenvolvimento de gases tóxicos ou corrosivos ou quando receber instruções para isso.

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1. Abaixe as janelas da parte em uso até a última borboleta e a daquela diretamente usada até o máximo possível, se não for possível atingir aquela borboleta.

2. Desligue o motor tão logo termine o trabalho e os gases tenham sido eliminados. 3. Retire seu material e limpe o local. H. Limpeza 1. Conserve limpos seu equipamento e seu balcão de trabalho. 2. Evite derramar líquidos mas, se o fizer, lave imediatamente o local. 3. Joque todos os sólidos e pedaços de papel usados numa cesta de lixo. Nunca jogue

nas pias fósforos, papel de filtro ou qualquer sólido, ainda que ligeiramente solúvel. 4. Ao terminar o trabalho num local (capela, mesa, balança, furador de rolhas, mesa de

reagentes, etc.), deixe-o perfeitamente limpo. 5. O material usado principalmente vidraria, deve ser lavado logo após o uso. 6. Ao término do período de laboratório, guarde seu próprio equipamento no lugar

apropriado e leve qualquer aparelho especial para local designado. I. Balança 1. Conserve perfeitamente limpos as balanças e o balcão em que estão colocados. 2. Se, por descuido, deixar cair algum sólido nos pratos ou no interior da balança, limpe

com o pincel apropriado. 3. Não se encoste nos balcões das balanças. J. Banho-Maria 1. Faça circular água e regule seu nível. Só então ligue a resistência à corrente elétrica. 2. Somente banho-maria com resistência de imersão pode ser usado próximo de líquido

inflamável. 3. Isole sempre a mesa da fonte de calor com tijolos perfurados. L. Manta Elétrica

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1. Deve ser usada exclusivamente para aquecer balões, preferivelmente de fundo

redondo. 2. A adição de materiais ao balão deve ser feita estando este fora da manta. 3. Limpe e seque a parte externa do balão antes de colocá-lo na manta. M. Trompa D´Água 1. Deve ser presa à torneira com arame e dela não deve ser retirada sem forte motivo. 2. Entre a trompa e o frasco onde se vai reduzir a pressão, deve-se colocar um frasco

intermediário com torneira, ficando este firmemente ligado ao balcão (frasco de segurança).

N. Estufa 1. Antes de colocar algum material na estufa, cnsulte a literatura para ver se o material

pode se decompor, e seu ponto de fusão. 2. A temperatura da estufa só pode ser alterada depois de consultas a todos os usuários e

comunicado ao funcionário. 3. O que nela for colocado deve ser retirado no mesmo dia. O. Termômetro 1. Sempre que fora de uso deve ficar na caixa. 2. Não deve ser usado para agitar. Para isto existe a bagueta. 3. Não deve ser colocado em ambiente já muito quente, nem esfriado rapidamente (sob

a água, por exemplo). P. Funil de vidro sinterizado 1. Não passe água de torneira através da placa porosa. 2. Use "POLICEMAN" de borracha látex ou outro material macio para retirar o sólido, e

não espatula de metal. Q. Livros

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1. Não os deixe próximo à mesa de trabalho. R. Pias e Canaletas 1. O escoamento deve ser mantido livre, principalmente nas canaletas. 2. Soluções ácidas devem ser neutralizadas antes de vertidas na pia. OBSERVAÇÕES 1. NÃO É PERMITIDO TRABALHAR NO LABORATÓRIO SEM USAR

AVENTAL. 2. É EXPRESSAMENTE PROIBIDO FUMAR NO LABORATÓRIO. 5. TÉCNICAS As técnicas que serão estudadas nesta disciplina, relevantes não apenas para os laboratórios de Química Orgânica, estão inseridas nas experiências a serem realizadas. É muito importante que se efetue leituras complementares a respeito das mesmas (consultando bibliografia pertinente), de modo que os métodos e os seus princípios sejam compreendidos e que se obtenha informações mais detalhadas dos procedimentos experimentais. A sequência apresentada a seguir, compreende os principais itens a serem considerados para cada técnica. 5.l. Solventes e métodos de aquecimento Os solventes orgânicos mais comuns e seus p.e., estão descriminados na Tabela l. É sempre bom lembrar que os solventes orgânicos são em algum grau tóxicos e muitos deles inflamáveis. Tabela l: Solventes Orgânicos

SOLVENTE p.e. (°C) SOLVENTE p.e. (°C)

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Hidrocarbonetos Éteres pentano 36 éter (dietílico) 35 hexano 69 dioxano 101 benzeno* 80 l,2-dimetoxietano 83 tolueno 111 Mistura de Hidrocarbonetos Hidrocarbonetos clorados éter de petróleo 30-60 cloreto de metileno 40 ligroina 60-90 clorofórmio* 61 tetracloreto de carbono* 77 Álcoois Outros metanol 65 ácido acético 118 etanol 78 anidrido acético 140 piridina 115 acetona 56 acetato de etila 77 dimetilformamida 153 dimetilsulfóxido 189

* suspeitos de serem carcinogênicos

As fontes de aquecimento que podem ser empregadas são: bico de gás, banho-maria, banho de óleo, manta e placa de aquecimento. Verificar quando e como usar cada uma delas. 1. Bico de gás: é utilizado somente quando não se trabalha com substâncias

inflamáveis. Entre o bico e o frasco, interpõe-se uma tela de amianto, para que o aquecimento seja praticamente uniforme. O contanto direto da chama pode superaquecer alguma parte do frasco o que levaria a trincá-lo ou a decompor a mistura em reação.

2. Banhos de aquecimento: a) - banho-maria - utilizado para líquidos de baixo ponto de ebulição. O banho de

água pode ser aquecido com bico de gás ou com aquecedor elétrico, neste último caso o banho pode ser usado, para refluxar líquidos inflamáveis;

b) - banho de óleo - utilizado quando é necessário aquecer acima de 95oC. Utiliza-se óleos de baixa pressão de vapor como óleos vegetais hidrogenados que não inflamam até 300oC. Parafina e outros derivados de petróleo podem ser usados porém inflamam à temperatura bem inferior à aquela.

3. Mantas elétricas: o aquecimento é obtido por uma resistência elétrica a qual se

encontra envolvida por algodão de vidro. 5.2. Refluxo Um dos mais importantes fatores que controlam uma reação é a temperatura. Várias reações à temperatura ambiente dificilmente ocorrem ou são muito

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lentas. Muitas vezes torna-se necessário manter a mistura em reação à temperatura de ebulição, por algum tempo para que a reação ocorra. Tem-se portanto que aquecer a mistura e para que não se perca reagente (por evaporação) pode-se usar um condensador de refluxo, o qual deve ser adaptado ao frasco de reação por uma rolha. O vapor produzido pelo líquido volátil ou pelo solvente da mistura atinge o tubo interno do condensador e aí é recondensado, retornando ao frasco onde se processa a reação. Há vários tipos de condensadores, e o mais usado para refluxo é o condensador de bolas (consulte bibliografia). Embora teoricamente o uso do condensador permita um longo período de aquecimento, pode haver escape de vapores através da rolha se esta não for adequada e cuidadosamente furada. Além disso, pode haver escape de vapores através da extremidade aberta do condensador, devendo-se portanto controlar o aquecimento de maneira que o vapor alcance somente l/3 do comprimento do tubo interno. A outra extremidade do condensador, introduzida no frasco de reação, não pode estar mergulhada no líquido. Líquidos, cuja temperatura de ebulição seja superior à l60oC, podem ser refluxados por um condensador resfriado a ar. Estes consistem apenas de um tubo de vidro. 5.3. Filtração A filtração é uma técnica usada em duas situações principais: remover impurezas sólidas de um líquido ou de uma solução; coletar um produto sólido de uma solução na qual ele tenha sido precipitado ou cristalizado. Dois tipos de filtração são em geral usados: a)- filtração por gravidade: cone de papel de filtro e papel pregueado b)- filtração à vácuo (ou por sucção): funil de Buchner, kitassato, bomba de vácuo, trompa de água, funil de vidro sinterizado 5.4. Recristalização: Purificação de Sólido Compostos orgânicos que são sólidos à temperatura ambiente são geralmente purificados por recristalização. A técnica geral envolve a dissolução do material a ser purificado em um solvente ou mistura de solventes (à quente) e o resfriamento lento da solução. O material dissolvido tem um decréscimo de solubilidade a temperaturas inferiores e precipitará da solução à medida que ela for resfriada. Este fenômeno é chamado recristalização se o crescimento de cristal for relativamente lento e seletivo e, precipitação se o processo for rápido e não seletivo. A recristalização é um processo de equilíbrio e produz material muito puro. Na precipitação a rede cristalina é formada tão rapidamente que impurezas são presas dentro da rede; em qualquer experiência de purificação, processos excessivamente rápidos ou excessivamente lentos devem ser evitados (l0 minutos ou horas, melhor do que segundos ou dias). As etapas principais a serem consideradas no processo de recristalização são: -solubilidade e seleção do solvente Tabela 2: Solventes em Ordem Decrescente de Polaridade

FORMULA GERAL NOME

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H2O água

RCOOH ácidos orgânicos (ácido acético) RCONH2 amidas (N,N-dimetilformamida)

ROH álcoois (metanol, etanol) RNH2 aminas (trietilamina, piridina) RCOR aldeídos, cetonas (acetona)

RCOOR ésteres (acetato de etila) RX haletos (CH2Cl2 , CHCl3 , CCl4)

ROR éteres (éter dietílico) ArH aromáticos (benzeno, tolueno) RH alcanos (hexano, éter de petróleo)

- solventes mistos Tabela 3: Pares de Solventes Comuns para Recristalização

Metanol-Água Éter-Acetona Etanol-Água Éter-Éter de petróleo

Ácido acético-Água Benzeno-ligroina Acetona-Água Cloreto Metileno-Metanol Éter-Metanol Dioxano-Água

- dissolução do sólido - uso do carvão ativo - filtração dos cristais - isolamento dos cristais - secagem dos cristais 5.5. Ponto de Fusão: Um índice de pureza O índice de pureza primário usado pelo químico orgânico para um composto cristalino, é seu ponto de fusão. Na determinação do p.f. duas temperaturas são anotadas. A primeira é aquela na qual a la. gota de líquido é formada entre os cristais (ponto de degelo), a 2a. é o ponto no qual toda a massa de cristais se torna um líquido (ponto de fusão). Intervalo de fusão é a diferença entre a temperatura em que se observa o início da desagregação dos cristais e a temperatura em que a amostra se torna completamente líquida. Um composto sólido de alto grau de pureza, funde-se a uma temperatura bem definida, isto é, o intervalo de fusão não execede 0,5-l,0oC. A presença de pequenas quantidades de impurezas, miscíveis ou parcialmente miscíveis produz um considerável aumento na faixa de fusão e provoca o início da fusão a uma temperatura inferior à de fusão da amostra pura. O ponto de fusão é portanto um valioso critério de pureza, além de auxiliar também na identificação de compostos orgânicos.

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5.6. Extração por Solvente O processo da transferência de um soluto de um solvente para outro, é chamado extração. A extração é usada em química orgânica para: - separar e isolar substâncias de misturas que ocorrem na natureza; - isolar substâncias dissolvidas de soluções; - remover impurezas solúveis de misturas (este processo é conhecido como lavagem). O isolamento de substâncias orgânicas dissolvidas de uma solução é realizado por extração com um solvente imiscível. O princípio geral que fundamenta este processo é conhecido como lei de distribuição. Em soluções diluídas, um soluto se distribui entre dois solventes imiscíveis (l e 2) de modo que a relação das concentrações do soluto nas duas fases é constante, independentemente da concentração total. Esta relação designada coeficiente de distribuição ou partição é aproximadamente igual à relação das solubilidades do soluto nos dois solventes. K = C2 onde K = coeficiente de distribuição Cl Cl = conc. no equilíbrio (g/l) do soluto no solvente l. C2 = conc. no equilíbrio (g/l) do soluto no solvente 2. O coeficiente de distribuição tem um valor constante para cada soluto e depende da natureza dos solventes usados. O processo de extração por solventes envolve quatro métodos gerais: - separação de um composto orgânico de uma solução ou suspensão - extração com solventes quimicamente ativos (emprego de ácidos e bases diluídas) - "salting-out" - efeito salino - extração contínua: líquido-líquido e sólido-líquido (consultar a bibliografia para se familiarizar com os sistemas usados em cada caso). Nos três primeiros processos, usa-se o funil de separação para efetuar a extração (consultar a bibliografia para verificar o uso correto do funil de separação, nos processos de extração). Um dos problemas que pode ocorrer na extração é a formação de emulsão. Emulsão é a suspensão coloidal de um líquido em outro; gotículas de um solvente orgânico frequentemente são mantidas em suspensão em uma solução aquosa, quando os dois são misturados vigorosamente e formam uma emulsão (especial-mente materiais viscosos ou gomosos estão presentes na solução). A presença de emulsão interfere na extração (longo tempo para a separação das fases), mas é possível quebrá-la ou evitar a sua formação: - efetuar a extração suavemente girando o funil em vez de agitá-lo; - adicionar solução saturada de cloreto de sódio ou detergente; - filtração por gravidade; - agitar levemente o líquido do funil.

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5.7. Secagem de Compostos Orgânicos: Agentes Secantes Uma etapa rotineira nos experimentos de Química Orgânica é a secagem de sólidos, de líquidos e a remoção de água de soluções de compostos orgânicos em solventes orgânicos. Os sólidos, umedecidos com água ou com solvente orgânico volátil, podem ser secos ao ar, em estufa, em dessecador ou sobre um banho quente, dependendo de suas características e das propriedades do solvente a ser eliminado. A secagem sob pressão reduzida, usando dessecador à vácuo (temperatura ambiente) ou a pistola de secagem (temp. de ebulição do solvente usado no sistema de Abderhalden) devem ser empregados quando os outros procedimentos não se mostrarem adequados. Verificar na literatura, uso do dessecador e esquema e funcionamento do sistema de Abderhalden. Os líquidos ou soluções de substâncias orgânicas em solventes orgânicos são geralmente secos (remoção de pequenas quantidades de água) pelo contacto direto com um agente secante. De um modo amplo, os agentes secantes podem ser divididos em duas classes: - aqueles que reagem químicamente com a água (processo irreversível); exemplos: pentóxido de fósforo, sódio metálico, óxido de cálcio, hidreto de cálcio. - aqueles que combinam reversivelmente com a água pela formação de hidratos ou por adsorção. Exemplos: hidratos: sulfato de cálcio anidro, sulfato de magnésio anidro, cloreto de cálcio anidro, sulfato de sódio anidro. adsorção: peneiras moleculares e silica gel A seleção de um agente secante deve ser orientada considerando as propriedades da substância a ser seca e as dos agentes secantes disponíveis ( estes possuem uma variedade de características e de aplicações). Os agentes secantes não absorvem a mesma quantidade de água para um dado peso e não secam na mesma extensão uma solução. Capacidade é o termo usado para a quantidade de água que um secante absorve por unidade de peso sob as condições usadas (ex.: sulfato de sódio e de magnésio). Eficiência se refere à completa remoção da água de uma solução e depende essencialmente da quantidade de água existente no equilíbrio com o produto de hidratação do agente secante nas condições usadas (ex.: sulfato de magnésio). Diversas observações simples permitem determinar se uma solução está seca. Se a solução ainda contém água, o agente secante forma torrões e grumos no fundo do frasco. Se a solução estiver seca o agente secante move-se e desloca-se livremente no fundo do erlenmeyer. Uma solução "molhada' apresenta-se geralmente turva e uma solução seca, límpida. 5.8. Destilação e Ponto de Ebulição Destilação é o processo de vaporizar uma substância , condensar o vapor e coletar o condensado em outro frasco. Esta técnica é útil para separar uma mistura quando os componentes tem diferentes pontos de ebulição. Ela é o principal método de purificação de um líquido. Os quatro métodos básicos de destilação são:

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- Destilação simples - Destilação à vácuo (sob pressão reduzida) - Destilação fracionada - Destilação à vapor Durante o processo de destilação o ponto de ebulição da substância pode ser determinado. O ponto de ebulição é uma constante física que pode ser usado para auxiliar na identificação de líquidos e para estimar a sua pureza. Como o ponto de ebulição é sensível a variação de pressão é importante conhecer a pressão atmosférica para efetuar a correção do p.e. Dois métodos podem ser usados para determinar o p.e. de um líquido; um sistema de destilação simples, quando se dispõe de um volume razoável do líquido e uma micro-destilação (verificar esquema na literatura), quando se dispõe de pequeno volume do material. Destilação simples: refere-se a destilação de: - substâncias essencialmente puras - de uma substância contida numa mistura homogênea com materiais não voláteis - líquidos com grande diferença (30oC) de pontos de ebulição. Os gráficos l, 2 e 3 representam as curvas de destilação (temperatura x volume de destilado) para a separação de partes iguais de dois líquidos. Procurar os gráficos na literatura A = componente puro A+B= mistura de 2 componentes submetido à destilação de p.e. próximos submetida simples à destilação simples Procurar os gráficos na literatura A e C = mistura de dois compo- nentes com grande dife-

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rença de p.e. submetida à destilação simples Destilação Fracionada: a. Considerações Teóricas: Em uma mistura de dois ou mais líquidos miscíveis, a pressão de vapor total é função da pressão de vapor dos componentes e de suas frações molares. Uma excessão é encontrada no caso de componentes que formam uma mistura azeotrópica. De acordo com a lei de Raoult, a pressão de vapor parcial de um componente volátil em uma solução ideal é o produto, de sua pressão de vapor por sua fração molar na solução. Como consequência, o vapor sobre uma solução de dois ou mais componentes voláteis contém todas as espécies presentes na solução. A relação entre estas espécies é definida pela pressão de vapor total P e a pressão de vapor parcial Pn, para cada componente de fração molar Nn: P = PaNa + PbNb = PcNc + .... + PnNn (l) Uma solução formada por dois componentes A e B entra em ebulição quando: P = PANA + PBNB = Patm (2) Se a pressão de vapor de um dos componentes, for maior que a do outro, o vapor será mais rico na substância mais volátil. Entretanto, como ambas as espécies de moléculas, estão presentes no vapor a técnica de destilação simples não é conveniente, a menos que, na equação (2), a diferença entre as pressões de vapores seja sufucientemente elevada de modo que PBNB, seja desprezivel em relação a PANA, e portanto: P = PANA (3) indicando que somente um componente destilará (a equação (3) é aplicada por ex., quando um sólido não volátil é dissolvido em um líquido volátil). b. Destilação Fracionada Se as pressões de vapor de duas ou mais substâncias são tão próximas de modo que não possam ser separadas por destilação simples, deve-se usar uma coluna de fracionamento para separá-las. Considere-se que uma solução de dois líquidos está em equilíbrio com o seu vapor, o qual contém os dois componentes, a uma determinada temperatura, evidentemente este vapor estará mais rico no componente mais volátil. Se

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condensarmos este vapor e deixarmos que o condensado entre em equilíbrio com o seu vapor, esse segundo vapor, apresentará maior proporção do componente mais volátil do que o seu condensado. Se fizermos condensações sucessivas dos vapores que vão sendo retirados de cada condensado teremos no final, o líquido mais volátil praticamente puro. Como o componente mais volátil é o que está saindo, os resíduos vão ficando mais ricos no componente menos volátil do que a mistura de partida. Devemos notar que todas essas destilações são efetuadas à temperatura constante. Os tipos mais comuns de coluna de fracionamento são: l. coluna de Vigreux 2. coluna de Dufton 3. coluna de Hempel A eficiência da coluna é reduzida quando a destilação é efetuada tão rapidamente que reduz o tempo de contacto entre o líquido e seu vapor. Uma boa separação pode ser conseguida se a velocidade de destilação não ultrapassar l-/l5 gotas/minuto, o que, pode ser controlado por aquecimento brando. Destilação de Misturas Azeotrópicas Misturas de líquidos miscíveis que não seguem a Lei de Raoult, mas que a uma composição definida destilam a uma temperatura constante, como se fossem substâncias puras, são conhecidas como misturas azeotrópicas ou azeótropos. O ponto de ebulição de um azeótropo nunca está entre os pontos de ebulição dos constituintes mas, ou é maior do que o ponto de ebulição do componente menos volátil ou menor do que o ponto de ebulição do mais volátil. São conhecidos respectivamente por: azeótropos de pontos de ebulição máximo e azeótropos de pontos de ebulição mínimo. Destilação à Vapor a. Considerações Teóricas Se dois líquidos imiscíveis forem colocados em um mesmo recipiente cada um deles exercerá pressão de vapor independentemente do outro, de tal modo que a pressão total sobre o sistema, será a soma de suas pressões parciais. Este conceito pode ser expresso por: (l) P = Pl + P2 onde: P = pressão total do sistema Pl,P2 = pressões parciais dos componentes Se esta mistura for destilada, o ponto de ebulição será a temperatura na qual a soma das pressões de vapor é, igual à pressão atmosférica, ou seja:

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(2) Pl + P2 = P = Patm Esta temperatura, será menor do que o ponto de ebulição do componente mais volátil, porque é evidente pela equação (2), que os dois líquidos contribuirão para atingir a pressão atmosférica (Patm) e como consequência, não ocorrerá uma destilação no sentido comum do termo, com o líquido fervendo à sua temperatura de ebulição mas um arraste de vapor. Quando uma mistura de líquidos imiscíveis for destilada, o ponto de ebulição da mistura permanecerá constante até que um dos componentes tenha sido quase que completamente destilado (desde que a pressão total, independe das quantidades relativas dos dois líquidos): o ponto de ebulição então se elevará até a temperatura de ebulição do líquido contido no balão de destilação. O processo de destilação de misturas imiscíveis é conhecido como destilação à vapor, quando um dos componentes for água; neste caso constituintes de misturas imiscíveis poderão ser destilados a uma temperatura sempre inferior à da ebulição da água. b. Aplicação do processo de Destilação à Vapor A destilação à vapor é muito útil para separação de substâncias pouco voláteis e insolúveis em água, de substâncias não voláteis. É indicada para tratamento de compostos com alto ponto de ebulição que se decompõem ao serem aquecidos especialmente se o material é viscoso e alcatroado. Esta técnica é também aplicada para resinas e óleos naturais que podem ser separados em frações voláteis e não voláteis, e na recuperação de sólidos não arrastáveis com os vapores de suas dissolução, em um solvente de alto ponto de ebulição. A destilação em corrente de vapor oferece ainda, a grande vantagem da seletividade porque algumas substâncias são arrastadas com o vapor e outras não, além daquelas que são arrastadas tão lentamente que permitem a realização de boas separações empregando esta técnica. Destilação sob Pressão Reduzida Muitas substâncias orgânicas não podem ser destiladas satisfatoriamente sob pressão ambiente porque tem ponto de ebulição muito alto ( l50oC) ou porque sofrem alteração (decomposição, oxidação, etc.) antes que seu ponto de ebulição seja atingido. Quando a pressão de vapor do líquido é igual à pressão total externa exercida sobre ele, o líquido entra em ebulição (esta pressão externa pode ser exercida pelo ar atmosférico, por outros gases, pelo vapor e ar, etc.). Quando a pressão externa é 760 mmHg (pressão normal), a temperatura de ebulição é chamada ponto de ebulição normal. Reduzindo-se a pressão externa, sobre o líquido, para l-30 mmHg, o ponto de ebulição é reduzido consideravelmente de modo que a destilação pode ser feita sem perigo de decomposição. Além disso substâncias de alto ponto de ebulição podem ser mais facilmente destiladas desta maneira.

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Exemplo: O acetoacetato de etila entra em ebulição com decomposição à l80oC sob pressão de 760 mmHg, e entra em ebulição sem decompor a 78oC sob pressão de l8 mmHg (estas condições são indicadas usualmente da seguinte maneira: 78o/l8mm). A redução da pressão externa sobre o líquido é conseguida adaptando-se ao sistema de destilação uma bomba de vácuo ou trompa de água. A montagem dos sistemas para efetuar os diferentes tipos de destilação, bem como os detalhes da técnica empregada em cada uma delas devem ser vistos e estudados consultando a bibliografia. 5.9. Cromatografia em Camada Delgada Entre os métodos modernos de análise, a cromatografia ocupa um lugar de destaque devido a sua facilidade em efetuar a separação, identificação e quantificação das espécies químicas, por si mesma ou em conjunto com outras técnicas instrumentais de análise, como, por exemplo, a espectrofotometria ou a espectrometria de massas. A cromatografia ("chrom"/cor e "graphe"/escrever) é um método físico-químico de separação dos componentes de uma mistura, realizada através da distribuição destes componentes entre duas fases, que estão em contacto íntimo. Uma das fases permanece estacionária enquanto a outra move-se através dela. A cromatografia em camada delgada (CCD) consiste na separação dos componentes de uma mistura através da migração diferencial sobre uma camada delgada de adsorvente retido sobre uma superfície plana. O processo de separação está fundamentado, principalmente no fenômeno de adsorção. O grande desenvolvimento desta técnica é consequência natural das múltiplas vantagens que ela oferece, tais como: fácil compreensão e execução, separações em breve espaço de tempo, versatilidade, grande reprodutibilidade e baixo custo. Pode ser de aplicação analítica ou preparativa, cuja escala está na dependência da espessura da camada de adsorvente e da amostra em análise. Na CCD uma fina camada de adsorvente é espalhada sobre uma placa (em geral de vidro, mas outros materiais podem ser usados). Na extremidade desta placa recoberta pelo adsorvente e seca, chamada cromatoplaca a amostra é aplicada repetidas vezes com o auxílio de um capilar, obtendo-se pequenas manchas. A placa é transferida para uma cuba cromatográfica contendo o solvente, que ascende pela cromatoplaca. Durante este processo, chamado desenvolvimento do cromatograma, os vários componentes da mistura são separados. A separação é baseada em muitos equilíbrios dos solutos entre as fases móvel e estacionária e resulta das diferenças de velocidade, nas quais os componentes individuais da mistura migram pela placa. Desenvolvido o cromatograma, a placa é removida da cuba e deixada para secar, até que esteja livre do solvente. Se os componentes da amostra forem coloridos, manchas dispostas verticalmente na placa serão visíveis. Se os componentes da amostra não forem coloridos, deve-se empregar um método de visualização como por ex.: luz ultra-violeta e vapor de iôdo. As condições experimentais da CCD incluem: - sistema de solvente - adsorvente - espessura da camada do adsorvente

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- quantidade relativa do material aplicado Sob condições bem estabelecidas, um dado composto percorre sempre uma distância fixa em relação à distância percorrida pelo solvente. Esta relação é chamada valor do Rf e expressa como: Rf = distância percorrida pela substância___ distância percorrida pelo solvente Quando os parâmetros experimentais são especificados, o valor do Rf é uma constante, para um dado composto. E ele pode ser usado para auxiliar a identificação de uma substância. Muitos compostos têm o mesmo Rf, assim como diferentes compostos tem p.f. iguais. Aplicações da CCD em Química Orgânica A CCD pode ser usada em Química Orgânica para: - estabelecer a identidade de dois compostos; - determinar o número de componentes de uma mistura; - determinar o solvente apropriado para uma separação por cromatografia em coluna; - monitorar uma separação realizada por cromatografia em coluna; - checar a eficiência de uma separação; - monitorar o andamento de uma reação. Em todas estas aplicações, a CCD tem a vantagem de utilizar pequenas quantidades de amostras. Técnica Geral: Estão apresentadas a seguir as etapas principais da técnica da CCD. a. Preparação das placas cromatográficas: espalhamento e placas pré-fabricadas (adsorventes mais usados: sílica gel G e alumina G). b. Ativação das placas cromatográficas: tempo e temperatura, dependem do adsorvente usado e da atividade desejada. c. Seleção da fase móvel: o solvente ou mistura de solventes devem ser cuidadosamente selecionados, pois terão papel fundamental na separação de misturas.

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d. Aplicação das amostras nas cromatoplacas: empregar solventes voláteis na preparação das soluções, para que possam ser facilmente eliminados após a aplicação. e. Preparação da cuba cromatográfica e desenvolvimento do cromatograma. f. Revelação dos cromatogramas: a visualização pode ser feita através de métodos físicos, químicos ou biológicos (no caso de reações enzimáticas ou bacterianas). g. Documentação: desenhar as placas, delinear as placas sobre papel de seda, xerocar, fotografar.

PARTE EXPERIMENTAL 2ª e 3ª . EXPERIÊNCIAS: Purificação de Solventes Solventes orgânicos de diferentes graus de pureza são comercialmente disponíveis com indicações da quantidade e da natureza das impurezas presentes. A seleção do grau de pureza de determinado solvente está condicionada à finalidade de seu emprego, à sua disponibilidade e à seu custo. Portanto, dependendo do caso, é possível empregar solventes com pequenas quantidades de água (substância largamente presente em todos os solventes orgânicos) ou de outras impurezas. Entretanto, quando os níveis de impurezas, incluindo umidade, são inaceitáveis para um objetivo particular, ou quando grandes volumes de solventes são necessários, é frequentemente mais econômico purificar solvente de grau comercial. Solventes de graus apropriados de pureza são usados nos processos de síntese, de isolamento (extração) e de purificação (recristalização); o emprego de solventes com elevado grau de pureza, é particularmente importante nas etapas que precedem as análises espectroscópicas, e/ou cromatográficas e/ou elementares. 2.1. Preparação do Éter Etílico Seco

1. Testar a presença de peróxido em uma amostra de éter agitando-a com igual volume de solução de iodeto de potássio 2% e 2-3 gotas de ácido clorídrico diluído.

2. Caso o teste seja positivo (consultar a literatura), é necessário proceder à

eliminação de peróxido como descrito nos ítens seguintes.

3. Colocar 200 ml de éter e 5 ml de solução de sulfato ferroso (I) diluída com 10 ml de água em funil de separação de 250 ml.

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4. Agitar e remover a camada aquosa (OBSERVAR A TÉCNICA CORRETA DE EXTRAÇÃO).

5. Transferir o éter para um erlenmeyer de 500 ml e adicionar 15-20 g de cloreto de

cálcio anidro.

6. Deixar a mistura em repouso por 3 horas no mínimo, agitando ocasionalmente.

7. Filtrar o éter em papel pregueado, recebendo-o em outro erlenmeyer (Precaução: verificar a ausência de chamas no momento da filtração).

8. Introduzir no erlenmeyer cerca de 2 g de fios de sódio, com o auxílio de uma

prensa de sódio. Fechar o frasco com uma rolha de borracha, adaptada a um tubo de cloreto de cálcio. Levar à geladeira até o próximo período de laboratório.

3.1. Destilação do Éter etílico

1. Filtrar o éter em papel pregueado, recebendo o filtrado em um balão de destilação de 500 ml.

2. Destilar o éter usando banho-maria como fonte de calor em um sistema de

destilação simples. Usar como receptor um kitassato (ou balão de destilação) adaptando um tubo de borracha em sua saída lateral.

3. Anotar o valor da pressão ambiente.

4. Determinar (por comparação) o volume de éter obtido.

5. Corrigir o ponto de ebulição experimental e comparar com o valor da literatura.

(I) - Preparação da solução aquosa de sulfato ferroso 3 g de sulfato ferroso amoniacal 0,3 ml de ácido sulfúrico conc. 6 ml de água 1ª - EXPERIÊNCIA : EXTRAÇÃO COM SOLVENTES 1. 1.. Extração com solventes quimicamente ativos 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.

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3. Extrair a solução éterea superior duas vezes com a solução básica, usando em cada

extração o volume calculado (observar a técnica correta de extração). 4. Recolher as fases aquosas em um bequer de 250 ml. 5. Lavar a fase éterea com 10 ml de água e transferir o extrato aquoso para o bequer. 6. Transferir a fase etérea para um erlenmeyer de 250 ml e adicionar cerca de 1 g 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 bequer previamente pesado. 8. Eliminar o éter, pesar o resíduo e determinar o ponto de fusão. 9. Elaborar um procedimento para recuperação do ácido benzóico. 1.2. - Comparação de eficiência entre os métodos de extração simples e múltipla 1.2.1. - 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 (l5 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

(agitar 30 segundos/inverter o funil/abrir a torneira para equilibrar a pressão/repetir agitação.CONSULTAR A LITERATURA PARA USAR A TÉCNICA CORRETA).

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).

1. 2.2. Extração Múltipla 1. Transferir a porção B para um funil de separação de 100 ml e efetuar a extração com

5 ml de clorofórmio (obedecer a técnica correta para extração). 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 ítem anterior.

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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. 4ª. EXPERIÊNCIA: Substituição Nucleofílica Alifática: Preparação do cloreto de t-butila As reações de substituição nucleofílica em átomo de carbono saturado ocupam um papel particularmente importante no desenvolvimento das teorias dos mecanismos das reações orgânicas. A reação de um álcool com um ácido halogenado é um exemplo de reação de substituição nucleofílica e um dos métodos mais usados para preparar derivados halogenados alifáticos. O ácido pode ser adicionado diretamente ao álcool, com ou sem catalisador, ou pode ser preparado "in situ". Os derivados halogenados são muito usados como intermediário em sínteses; eles podem ser convertidos em uma ampla variedade de compostos e podem ser obtidos por um grande número de diferentes processos, em consequência, são importantes do ponto de vista prático. 1. Colocar 25 g de álcool t-butílico em um funil de separação de 250 ml. 2. Adicionar 85 ml de ácido clorídrico concentrado e agitar a mistura de tempo em

tempo (intervalo - 5') durante 20 minutos. 3. Manter a mistura em repouso até que as duas fases estejam claramente separadas. 4. Descartar a fase ácida (fase inferior). 5. Lavar o haleto com 20 ml de solução de bicarbonato de sódio 5% e em seguida com

20 ml de água. Transfira o haleto para um erlenmeyer de 125 ml. 6. Secar o produto com cerca de 5 g de cloreto de cálcio anidro (ou sulfato de cálcio

anidro). 7. Eliminar o agente secante, filtrando o líquido em papel pregueado diretamente em um

balão de destilação de 100 ml. 8. Destilar o produto coletando a fração de p.e. 49-5lo, em erlenmeyer previamente

pesado. 9. Calcular o rendimento e corrigir o p.e. observado.

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5ª. EXPERIÊNCIA: Reação de Esterificação:Preparação do acetato de isopentila Os ácidos carboxílicos reagem com álcoois produzindo ésteres quando aquecidos na presença de um ácido mineral (geralmente ácido sulfúrico concentrado ou ácido clorídrico anidro). A reação é reversível e o ácido cataliza tanto a reação direta - esterificação - como a reação inversa - hidrólise do éster. Assim quando o equilíbrio é atingido, permanece no meio uma considerável quantidade dos reagentes. Para deslocar o equilíbrio em favor dos produtos pode-se utilizar dois métodos: remoção de um dos produtos ou excesso de um dos reagentes (se este for barato ou de fácil obtenção). O acetato de isopentila é preparado pela esterificação direta de ácido acético com álcool isopentílico na presença de ácido sulfúrico. Preparação do acetato de isopentila (óleo de banana) ou acetato de isoamila 1. Transferir 15 ml de álcool isopentílico e 20 ml de ácido acético glacial para um balão

de fundo redondo. 2. Adicionar cuidadosamente e com agitação 4 ml de ácido sulfúrico concentrado e 3

pedras de ebulição. 3. Montar um sistema de refluxo usando manta como fonte de aquecimento e refluxar

po 1 hora. Deixar a mistura esfriar à temperatura ambiente (usar condensador de bolas).

4. Transferir a mistura fria para um funil de separação e adicionar cuidadosamente 55

ml de água fria. Lavar o balão com 10 ml de água fria, transferir para o funil e efetuar a extração obedecendo a técnica correta.

5. Separar a fase aquosa da fase orgânica e adicionar cuidadosamente 25 ml de solução

aquosa de bicarbonato de sódio 5% (ATENÇÃO para a liberação de dióxido de carbono).

6. Remover a fase aquosa e repetir a extração com outra porção de 25 ml da solução de

bicarbonato de sódio 5%. 7. Remover a fase aquosa e verificar se ela se apresenta básica (papel de tornassol). Em

caso negativo repetir a extração até que a fase aquosa esteja básica. 8. Adicionar à fase orgânica 25 ml de água e 5 ml de solução saturada de cloreto de

sódio. Agitar a mistura suavemente e remover a fase aquosa. 9. Transferir o éster (pela parte superior do funil) para um erlenmeyer e adicionar cerca

de 2g de sulfato de magnésio anidro. Tampar o frasco e agitá-lo ocasionalmente até

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que o líquido se apresente límpido. Se necessário, decantar a solução e repetir o tratamento com 0,5 g de agente secante.

10.Montar um sistema de destilação simples (vidraria seca). Coletar a fração destilada

entre 134-143oC, recebendo o destilado em um erlenmeyer pesado, mantido em banho de gêlo.

11.Pesar o produto e calcular a % de rendimento. 12.Anotar a pressão e corrigir o p.e. 8ª. EXPERIÊNCIA: Reação de Acetilação : Preparação da Acetanilida A síntese proposta para a acetanilida envolve uma reação de acilação, onde se substitui o H de uma amina aromática por um agrupamento acil. É usada como intermediário químico, quando se deseja proteger o grupamento Amino de Agente oxidante. Preparação de acetanilida 1. Num béquer de 500ml, preparar uma suspensão de 4,2g de acetato de sódio anidro

pulverizado em 16,7g de ácido acético glacial (16,0 ml). 2. Adicionar à suspensão em pequenas porções, e com agitação constante 15,5g de

anilina e em seguida, 18,3g (17,0 ml)de anidrido acético (reação rápida e exotérmica). 3. Uma vez terminada a reação, adicionar 250 ml de água. 4. Resfriar e filtrar um buchner. 5. Lavar o precipitado várias vezes com água gelada. 6. Secar ao ar ou em estufa a 50oC. 7. Pesar e determinar o ponto de fusão. 9ª. EXPERIÊNCIA: Purificação de Sólidos por Recristalização

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Em uma preparação típíca de laboratório, um sólido cristalino separado de uma mistura de reação está geralmente contaminado com pequenas quantidades de impurezas. A sua purificação é usualmente realizado por recristalização de um solvente apropriado. O princípio de recristalização é baseado na diferença da solubilidade do sólido em um dado solvente ou em uma mistura de dois solventes. O sólido é dissolvido a quente e recristalizado durante o resfriamento. O procedimento consiste essencialmente das seguintes etapas: 1. Dissolução da substãncia no solvente a uma temperatura, elevada (ponto de ebulição

do solvente). 2. Filtração da solução quente para remoção das impurezas insolúveis. 3. Recristalização por resfriamento lento. 4. Separação dos cristais da solução sobrenadante (água mãe) por filtração à vácuo. 5. Lavagem dos cristais para remoção da água mãe. 6. Secagem dos cristais para remoção dos últimos traços de solvente. A seleção de um solvente adequado para a recristalização é de fundamental importância prática. Um bom solvente deve dissolver uma quantidade moderada da substância à temperatura elevada, mas somente pequena quantidade à temperatura baixa. O solvente deve dissolver muito bem as impurezas ou não dissolvê-las, deve ser facilmente removido dos cristais, e possuir baixo ponto de ebulição. É essencial que o solvente não reaja com a substância a ser purifcada. Outros fatores como facilidade de manipulação, inflamabilidade, custo, etc., devem também ser considerados. 9.1. Recristalização da Acetanilida 1. Testar a solubilidade da acetanilida: água, etanol, éter etílico, clorofórmio, acetona e

benzeno (comparar os resultados dos testes com os dados da literatura). 2. Selecionar o solvente ou a mistura de solventes adequado e recristalizar a acetanilida. 3. Pesar o produto recristalizado e determinar o ponto de fusão. 12ª. EXPERIÊNCIA: Reação de Esterificação(II): Preparação da Aspirina

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A aspirina (ou ácido acetilsalicílico) é um dos mais populares agentes medicinais usados atualmente. Ela age como analgésico (promove insensibilidade a dor), antipirético (evita a febre) e anti-inflamatório. A história da aspirina começou há mais de dois séculos quando descobriu-se que o extrato da casca de salgueiro aliviava a febre e reduzia os sintomas do reumatismo agudo. Alguns anos mais tarde foi isolado e identificado o ingrediente ativo deste extrato: o ácido salicílico. A utilização do ácido puro como medicamento mostrou-se inviável devido a irritação que produzia nas mucosas, assim foi testado o sal sódico do ácido que, embora não provocasse irritação possuia um sabor intragável. Somente no final do século passado um químico da Bayer aAlemã sintetizou o ácido acetilsalicílico que possui as mesmas propriedades medicinais do ácido salicílico sem no entanto apresentar sabor desagradável ou provocar a irritação das mucosas. O ácido salicílico é um composto bifuncional que pode sofrer dois tipos de esterificação reagindo como ácido ou como álcool, dependendo do reagente empregado. Na presença de anidrido acético é formado o ácido acetilsalicílico (aspirina) enquanto que na presença de metanol o produto é salícilato de metila. 12.1. Preparação da aspirina 1. Pesar 5,0 g de ácido salicílico e transferir para um erlenmeyer de 250 ml. 2. Adicionar 12,5 ml de anidrido acético e em seguida 12 gotas de ácido sulfúrico

concentrado. AGitar o frasco suavemente até que o ácido se dissolva. 3. Aquecer o frasco em banho-maria por 10 minutos (to: 70-80o). 4. Deixar o frasco esfriar a temperatura ambiente (deve ocorrer a cristalização da

aspirina, se necessário esfriar em banho de gêlo). 5. Adicionar 125 ml de água destilada (após a cristalização completa que é verificada

pela formação de uma massa sólida) e esfriar a mistura em um banho de gêlo. 6. Coletar o produto por filtração à vácuo. O filtrado pode ser usado para lavar o

erlenmeyer até que todos os cristais tenham sido transferidos para o funil. 7. Lavar os cristais com pequenas porções de água gelada. Continuar com a sucção até

que o produto esteja livre do solvente. 8. Secar o produto ao ar e calcular o rendimento bruto. 12.2. Purificação

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1. Em 3 tubos de ensaio contendo cada um 5 ml de água, dissolver cristais de: tubo A - fenol tubo B - ácido salicílico tubo C - produto bruto obtido em 7.1. Adicionar em cada tubo 10 gotas de solução de cloreto férrico a 1% e anotar a cor. A

formação de um complexo ferro-fenol com Fe+3 dá uma cor definida que varia de vermelho a violeta, dependendo do fenol particular presente.

2. Tranferir a aspirina bruta para um béquer de 250 ml e adicionar 65 ml de solução

saturada de bicarbonato de sódio. Agitar até que os sinais de reação tenham cessado. 3. Filtrar a solução em Buchner, lavar o béquer e o funil com 15 a 25 ml de água. 4. Preparar uma mistura de 9,0 ml de ácido clorídrico concentrado e 25 ml de água em

um béquer de 250 ml. Adicionar cuidadosamente o filtrado em pequenas porções com agitação a esta solução ácida.

5. Verifique a acidez da solução com papel tornassol (a solução deve ser ácida). 6. Esfriar a mistura em banho de gelo, filtrar e lavar os cristais com água gelada. 7. Secar o produto ao ar (numa placa de Petri), pesar, determinar o seu ponto de fusão

(135-136°C) e calcular o rendimento. 8. Testar a presença de ácido salicílico com cloreto férrico. 12.3 Recristalização O ácido acetilsalicílico obtido foi isolado por precipitação. É necessário agora prepará-lo como uma substância cristalina pura. 1. Recristalizar o produto em acetato de etila (inflamável: PG=77°C): dissolver na

mínima quantidade à quente em relenmeyer de 125 ml (aquecendo em banho-maria). 2. Filtrar à quente, deixar esfriar a temperatura ambiente (a aspirina deve cristalizar). Se

não ocorrer cristalização, evapore um pouco de solvente (acetato de etila) para concentrar a solução. Resfrie a solução em banho de gelo atritando as paredes do frasco com uma bagueta de vidro.

3. Coletar o produto por filtração à vácuo. Usar éter de petróleo frio para retirar

qualquer material remanescente no erlenmeyer. 4. Secar ao ar e medir o intervalo de fusão.

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5. Testar os cristais com cloreto férrico. 12.4. Comprimidos de Aspirina Os comprimidos de aspirinas são constituídos de ácido acetilsalicílico e uma pequena quantidade de material inerte, em geral amido. A presença de amido pode ser testada fervendo-se 1/4 de um comprimido com 2 ml de água. O líquido é esfriado e uma gota de solução de iôdo é adicionada. O amido forma um complexo azul-violeta com o iôdo. Repetir este teste com outros comprimidos e com a aspirina preparada na prática. 6ª e 7ª. EXPERIÊNCIA: Isolamento de Compostos Orgânicos Voláteis de Fontes Naturais Os componentes voláteis das plantas denominados óleos essenciais, são responsáveis por suas essências e aromas, muitos dos quais apreciados desde a antiguidade. Os óleos essenciais são usados principalmente devido a seus odores e aroma agradáveis em perfumes, e como aromatizantes em alimentos. Podem ser empregados também como medicamentos (canfora e eucalipto), como repelentes de insetos (citronela) e por sua ação anti-bacteriana e anti-fungicida. Os componentes voláteis são geralmente isolados de uma planta por destilação à vapor sob pressão atmosférica. A planta é finamente dividida ou moída para liberar seus componentes voláteis de sua estrutura celular. Os óleos essenciais (imiscíveis em água) co-destilam com a água à medida que o vapor é introduzido no sistema. A técnica de destilação por arraste à vapor permite separar os componentes voláteis de materiais não voláteis, a uma temperatura abaixo de 100o, o que fornece um meio de isolamento de óleos essenciais, sem o risco de decompo-los termicamente. Os óleos essenciais têm sido isolados de uma grande variedade de plantas, mas constituem somente uma pequena porcentagem da composição total da planta. O Óleo de rosa, por exemplo, é obtido em apenas 0,04% do peso das pétalas de rosas. Óleo de laranja, constitui não mais do que 1% do peso das cascas de laranja (variedade Valença). Os principais constituintes dos óleos essenciais são os terpenos e seus derivados oxigenados. Os terpenos são estruturalmente compostos de unidades de isopreno combinadas, cabeça-cauda. Limoneno, o terpeno cíclico, mais amplamente distribuído em plantas, é o principal constituinte do óleo de laranja (90 a 95%) e é encontrado no óleo de lima, no óleo de limão e em muitos outros óleos essenciais. 6. Destilação por Arraste à Vapor: Isolamento do Limoneno

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1. Pesar 20 g de óleo de laranja (30 ml) e transferir para um balão de fundo redondo de 250 ml.

2. Montar um sistema de destilação por arraste à vapor. 3. Proceder à destilação até que todo material orgânico volátil, tenha destilado, isto é,

até que destile somente água. Para se assegurar que o destilado apresenta uma única fase, deve-se coletá-lo em um tubo de ensaio (cerca de 1 ml); se for observada a presença de duas fases, continuar a destilação.

4. Adicionar 30 ml de n-hexano ao frasco do destilado e transferir para um funil de

separação. Lavar o frasco com pequenas porções de n-hexano. 5. Agitar o funil de separação suavemente, aguardar a separação das fases e coletar o

extrato orgânico em um erlenmeyer de 250 ml. 6. Repetir duas vezes a extração da fase aquosa com 20 ml de n-hexano, coletando a

fase orgânica no mesmo erlenmeyer. Guardar o extrato orgânico na geladeira em erlenmeyer contendo Na2SO4 como agente secante. O extrato será usado na próxima experiência.

7. Destilação Fracionada: Purificação do Limoneno

0. Filtrar o conteúdo do erlenmeyer por filtração simples para um balão de fundo redondo de 250 mL

1. Montar um sistema de destilação fracionada, usando o balão de fundo redondo de 250

ml. Utilizar uma proveta de 100 ml como frasco coletor. 2. Ligar o aquecimento (manta elétrica). Quando a mistura entrar em ebulição, observar

na coluna de fracionamento o anel do condensado. (Se não foi possível vê-lo, pode-se localizá-lo tocando a coluna: região quente).

3. Elevar a temperatura gradualmente a partir deste momento, para que a coluna alcance

um gradiente de temperatura constante. OBS.: Em uma operação realizada convenientemente a mistura de vapor

condensada não deve atingir a parte superior da coluna antes de vários minu tos (15 minutos após o líquido começar a ferver).

4. Iniciada a destilação, mantê-la constante (sem variação no aquecimento, numa

velocidade de 40-60 gotas/minuto). 5. Anotar a temperatura de destilação, quando a 1a. gota do destilado for coletada e, a

cada 2 ml.

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6. Quando a temperatura começar a elevar-se bruscamente, acima de 75°C, transferir o coletado na proveta para um frasco (fração 1). Efetuar as leituras a cada 0,5 ml e recolher o destilado em outra proveta, até a temperatura na qual o limoneno puro destila (fração 2).

7. Quando a temperatura estabilizar (p.e. limoneno), (variação menor do que 1o por

0,5ml de destilado), recolher o destilado em outra proveta seca e anotar a temperatura de destilação a cada 2 ml.

8. Destilar até que o balão de destilação contenha 3 ml de líquido (fração 3). 9. Anotar a pressão barométrica e corrigir os p.e. das frações l e 3. 10.Construir um gráfico, p.e. x volume de destilado e avaliar a eficiência da

separação do hexano-limoneno. 10ª EXPERIÊNCIA - EXTRAÇÃO DA CAFEÍNA DO CHÁ 1. A 100 ml de água destilada fervida (57-59°C), adicionar 03 saquinhos de chá, os

quais deverão ser imersos na água quente por 01 minuto. 2. Os saquinhos de chá são, então, colocados entre 2 vidros relógios e o excesso de chá

é prensado e adicionado à solução. 3. Os saquinhos são, então, descartados e a solução contendo chá é resfriada em banho

de gelo até atingir a temperatura ambiente. 4. Colocar a solução num funil de separação, agitar cuidadosamente e extrair com 3

porções de 20 ml de diclorometano (CH2Cl2). 5. Quaisquer emulsão formada pode ser eliminada por agitação da solução com uma

bagueta ou adição de uma solução de NaCl e, posterior repouso por 4-5 minutos. 6. Os 3 extratos orgânicos são, então, combinados e lavados 2 vezes com 20 ml de

NaOH 6M (fria) e, depois, com 20 ml de água destilada fria. 7. Depois, a camada de CH2Cl2 é seca pela adição de Na2SO4 , decantada para um

bequer e, finalmente evaporada (na capela) em uma chapa de aquecimento até cerca de 3 ml.

8. Usando o mínimo de CH2Cl2 e um conta-gotas, transferir a cafeína bruta para um

vidro pequeno.

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9. Evaporar completamente (numa chapa de aquecimento) até a formação de cristais. 10. Purificar a cafeína bruta por sublimação e tirar ponto de fusão. Cafeína: d = 1,23 g/ml ; PF = 235-237°C CH2Cl2 : d = 1,36 g/ml ; PE = 39,8°C

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BIBLIOGRAFIA 1. Vogel's Text Book of Practical Organic Chemistry, Revisada por Furniss, B.S.

Hannaford, A.J.; Rogers, V. et al., 5th edition, London, Longman Group Limited, l989.

2. Brewster, R.O.; Vanderwerf, C.A.: McEven, W.E. - Unitized Experiments in Organic

Chemistry, 4th edition, New York, D. Van Nostrand, l977. 3. Adams, R.: Johnson, J.R.; Wilcox, C.F.T. - Laboratory Experiments in Organic

Chemistry, 7th edition, New York, McMillan Publishing Co., l979. 4. Pavia, D.L.; Lampman, G.M.; Jr. Kriz, G.S. - Introduction to Laboratory Techniques,

2nd edition, Philadelphia, Saunders College Publishing, l995. 5. Jones, E.E. - Introduction Organic Chenmistry, Boston, Northeastern University,

l974. 6. Gonçalves, D.; Wal, E.; Almeida, R.R. - Química Orgânica Experimental, São Paulo,

McGraw. Hill, l988. 7. Soares, B.G.; Souza, N.A.; Pires, D.X. - Química Orgânica, Rio de Janeiro, Ed.

Guanabara, l988. 8. Doyle, M.P.; Mungall, W.S. - Experimental Organic Chemistry, New York, John

Wiley & Sons, Inc. l980. 9. Wilcox Jr., C.F. - Experimental Organic Chemistry (A Small-Scalle Approach), New

York, McMillan Publishing Co., 1988. 10.Gilbert,JC ; Martin S.F- Experimental Organic Chemistry (a miniscale and

microscale approach),Saunders, 2nd ed., 1998. 11.Fessenden-Fessenden –Organic Laboratory Techniques ,2nd ed.,1993. 12.Bettelheim and Landesberg – Experiments for Introduction to Organic Chemistry (a

miniscale approach),Saunders ,1997.