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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE QUÍMICA E BIOLOGIA
BACHARELADO EM QUÍMICA TECNOLÓGICA / LICENCIATURA EM QUÍMICA
JOÃO MARCOS LENHARDT SILVA
RAFAEL MARTINS DE PAULA
EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO
CURITIBA
2009
Trabalho acadêmico, apresentado à disciplina de Química
Orgânica, do Curso Superior de Bacharelado em Química
Tecnológica/ Licenciatura em Química do Departamento
Acadêmico de Química e Biologia -DAQBI- da
Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR
como meio de avaliação da capacidade dos estudantes
registrarem e organizarem dados resultantes de
experimentos, bem como a habilidade em obtenção de
conhecimentos e aplicação dos mesmos na explicação e
compreensão dos fenômenos ocorridos.
Prof. Paulo Roberto de Oliveira
1) INTRODUÇÃO
A extração líquido-líquido é geralmente utilizada para retirar impurezas solúveis
ou para isolar compostos que estejam dissolvidos em soluções.
A “extração por solventes quimicamente ativos” foi utilizada porque ela é
empregada para separar os componentes de uma mistura, no experimento foram 3
componentes. No entanto, ele “depende do uso de um reagente que reaja quimicamente
com o composto a se extraído” (VOGEL, 1981, p 166), entre os reagentes que podem
ser escolhidos estão “soluções diluídas (5%) de hidróxido de sódio ou potássio;...,
soluções diluídas de ácido clorídrico...” (VOGEL, 1981, p 166). Neste trabalho os
reagentes escolhidos foram soluções de NaOH 5% e HCl 5%.
Todas as lavagens foram realizadas com os compostos quimicamente ativos
foram realizadas 3 vezes, pois “ diversas lavagens com porções do solvente apresentam
melhores resultados do que uma lavagem apenas com o volume total do
solvente” (VOGEL, 1981, p 49).
1.1) Objetivos
Separar os componentes de uma mistura de três compostos orgânicos através da
extração com solventes quimicamente ativos, além de aperfeiçoar o trabalho em
laboratório e aumentar a experiência nesse mesmo ambiente.
2) MATERIAIS E MÉTODOS
2.1) Materiais e Reagentes
MATERIAIS
- 1 funil de separação de 125 mL
- 4 béquer de 100 mL
- 3 erlenmeyer de 125 mL
- 1 suporte universal
- 2 provetas de 50 mL
- 1 anel com garra para funil de separação.
- 1 funil simples
- 1 papel filtro para funil simples
- 1 balança semi-analítica
- 1 funil de Buchner
- 1 kitassato
- 3 papel filtro para kitassato
- 4 espátulas
REAGENTES
- 100 mL de solução de HCl 5%
- 50 mL de solução de HCl 15%
- 100 mL de solução de NaOH 5%
- 50 mL de solução de NaOH 15%
- 400 mL de clorofórmio
- p-toluidina
- ácido benzóico
- naftaleno
- CaCl2 anidro
- 1 par de luvas
- 1 bastão de vidro
- Papel indicador de pH
2.2) Métodos
Pesou-se 2 g de ácido benzóico, 2 g de p-toluidina e 2 g de naftaleno em um
béquer de 100 mL. Em seguida, adicionou-se 30 mL de clorofórmio ao béquer e agitou-
se até a completa solubilização. Esta solução foi denominada fase orgânica.
Depois, transferiu-se a mistura para o funil de separação e se adicionaram mais
15 mL de hidróxido de sódio a 5% e então se agitou a mistura até a separação de fases.
Coletou-se a fase orgânica em um erlenmeyer de 125 mL e a fase aquosa para um
béquer de 150 mL, o qual foi chamado de béquer A. Depois, retornou-se a fase
orgânica ao funil de separação. Este procedimento foi repetido por 3 vezes.
Em seguida, foram adicionados 15 mL de água ao funil de separação e, após
isto, agitou e coletou-se a fase orgânica em um erlenmeyer de 125 mL e recolheu-se a
fase aquosa novamente para o béquer A e voltou-se a fase orgânica para o funil de
separação.
Então, adicionaram-se 15 mL de solução de ácido clorídrico 5% e agitou-se a
mistura por 30 segundos e esperou-se a separação de fases. Coletou-se a fase orgânica
em um erlenmeyer de 125 mL e recolheu-se a fase aquosa para o béquer B. Este
procedimento foi realizado também por 3 vezes.
Adicionou-se 15 mL de água ao funil de separação, agitou e coletou-se a fase
orgânica no erlenmeyer de 125 mL e a fase aquosa no béquer B.
Ao erlenmeyer, adicionou-se aproximadamente 3 g de cloreto de cálcio e agitou-
se ocasionalmente por 15 minutos. Depois, realizou-se uma filtração simples do
conteúdo do erlenmeyer para um béquer pesado e identificado, denominado béquer C,
e deixou-se este béquer em uma capela até completa evaporação do clorofórmio. Em
seguida, pesou-se o béquer C seco e determinou-se a porcentagem de composto
recuperado.
Ao béquer A foi adicionado solução de ácido clorídrico 15% até mudança de
básico para ácido. Então, filtrou-se o conteúdo do béquer A em um funil a vácuo com
papel filtro previamente pesado. Depois, esperou-se o papel filtro com o resíduo
secarem por 3 dias, então pesou-se o papel filtro com o resíduo e calculou-se a
porcentagem recuperada.
Ao béquer B foi adicionado NaOH 15% até mudança do meio de ácido para
básico. Depois, filtrou-se o conteúdo do béquer B utilizando também um funil a vácuo
com papel filtro já pesado. Também se esperou o papel filtro com o resíduo secar por 3
dias para pesagem e , por fim, calculou-se a porcentagem recuperada do composto B.
3) RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os 3 compostos adicionados, ácido benzóico, p-toluidina e naftaleno são
compostos apolares devido a quantidade de carbonos em suas estruturas e “ à medida
que se ascende numa dada série homóloga, as propriedades físicas dos seus membros se
assemelham às dos hidrocarbonetos dos quais podem ser considerados como
derivados” (VOGEL, 1981, p 1102). E como todos esses compostos apresentam pelo
menos um anel aromático na estrutura eles possuem caráter fortemente apolar, assim
eles são insolúveis em água, porém solúveis em clorofórmio, ou triclorometano, que é
apolar.
Após a adição da solução de NaOH 5%, ocorreu a separação de fases, pois “...o
sal sódico do ácido é solúvel em água ou em álcali diluído, mas é insolúvel em solvente
orgânico” (VOGEL, 1981, p 166). Depois da adição de água o composto A foi
solubilizado e os outros 2 compostos não pelo mesmo motivo citado.
Entre os compostos postos inicialmente, somente o ácido benzóico apresentava
características ácidas, logo era o composto A.
A reação que ocorreu foi entre o NaOH com o ácido benzóico, a qual formou
benzoato de sódio e água.
C
O
OH
NaOH C
O
O-Na+
+ H2O
Em seguida, com a adição da solução ácida de HCl 5% outro composto foi
solubilizado, no caso o composto B, também devido a formação de um sal solúvel em
água e em ácido diluído, porém insolúvel em solvente orgânico, devido a isso que o
composto B tornou-se a fase aquosa tanto após a adição do ácido quanto depois da
adição da água.
A p-toluidina era o composto básico entre os dois compostos restantes, então ela
era o composto B.
+ HCl
NH2
CH3
NH3+ Cl-
CH3
Por eliminação, o naftaleno era o composto C. A adição de cloreto de cálcio foi
apenas para retirar o excesso de água da mistura de naftaleno, pois o cloreto de cálcio “é
usado me menor escala como agente dessecante, em laboratório” (LEE, 1999, p 173).
A filtração realizada depois foi apenas para retirar o agente secante. Deixou-se o
composto C secar para retirar o clorofórmio, isto foi possível já que o clorofórmio é
volátil.
O composto A foi recuperado pela adição de HCl 15% porque o sal benzoato de
sódio reagiu com o HCl formando cloreto de sódio e novamente ácido benzóico,
insolúvel em água e, portanto, novamente ser recuperado.
C
O
O-Na+
HCl C
O
OH
+ NaCl
Sobre o composto B, sua recuperação foi feita reagindo o sal da base com NaOH
15%, que formou a p-toluidina novamente, também insolúvel em água e também
possível de ser recuperada por simples secagem.
NH2
CH3
NH3+ Cl-
CH3
+ NaOH + NaCl + H2O
Os resultados quantitativos e valores das massas dos papéis filtro e dos béqueres
secos, além dos rendimentos de recuperação estão mostrados no quadro a seguir.
Quadro 1: Massas iniciais e finais dos compostos A, B e C e do béquer ou papel filtro
Composto extraído
A
Composto extraído
B
Composto extraído
C
Composto Ácido benzóico p-toluidina Naftaleno
Massa inicial do composto (g) 2,01 2,03 2,17
Massa do béquer ou papel filtro
vazio (g)
0,78 0,79 47,24
Massa do béquer ou papel filtro
contendo o composto seco (g)
1,21 0,82 49,06
Massa recuperada 0,43 0,03 1,82
Rendimento (%) 21,4 1,5 83,9
O rendimento foi calculado utilizando-se a seguinte equação:
( )
Um dos motivos para os baixos rendimentos foi devido à falta de prática dos
laboratoristas em realizar o procedimento, sendo a primeira vez que o realizavam. Outro
motivo poderia ser o não fechamento no momento certo da torneira do funil de
separação, o que deixaria passar parte da fase aquosa para a fase orgânica, afetando o
rendimento.
Uma observação especial foi feita em relação ao papel filtro que continha o
composto B, ele apresentava-se todo rachado com os pedaços soltos e faltavam pedaços
no meio do papel, o que sugeria uma possível queda do papel filtro e assim perda de
massa.
4) QUESTIONÁRIO
As perguntas 1 e 2 encontram-se respondidas na Introdução e nos Resultados &
Discussões.
3 – Qual fase (superior ou inferior) será a orgânica se uma solução aquosa
for tratada com:
a) Éter etílico b) clorofórmio c) acetona d) n-hexano e) benzeno
R:
Solventes Densidades (g.mL-1
)
Água 1,00
Éter etílico 0,71
Clorofórmio 1,48
Acetona 0,788
n-hexano 0,659
benzeno 0,876
a) Superior b) Inferior c) Superior d) Superior e) Superior
4 – Porque a água é geralmente usada como um dos solventes na extração
líquido-líquido?
R: A água apresenta um caráter fortemente polar, por isso ela é ótima para
solubilizar compostos com tendências polares, pois “uma substância polar é mais
solúvel em solventes polares e menos solúveis em solventes não
polares” (VOGEL, 1981, p 139).
5 – Pode-se usar etanol para extrair uma substância que se encontra
dissolvido em água? Justifique sua resposta.
R: Não se pode usar o etanol porque ele é solúvel em água, devido ao caráter
polar e uma das condições para a utilização de um segundo solvente para separação de
um composto orgânico é “...um segundo solvente, no qual o composto orgânico seja
solúvel e que seja imiscível (ou quase imiscível) com o líquido que contém a
substância” (VOGEL, 1981, p 164).
5) CONCLUSÃO
O procedimento mostrou-se simples de ser realizado e não necessita de
equipamentos muito caros, além de demonstrar bons resultados de rendimento, porém
exige atenção do laboratorista para sua realização, senão os resultados obtidos não serão
exatos e confiáveis.
6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
VOGEL, A. I., Química Orgânica: análise orgânica qualitativa. 3. Ed, Rio de
Janeiro, Ao Livro técnico AS, 1981. V.1 .