INSTITUTO DE QUÍMICA – UNESP / ARARAQUARA
Kamila Ericka dos Santos
Karina Almeida Rancan
Rafael Miguel Sábio
Agosto / 2007
Química Orgânica Experimental
Prof. José Eduardo de Oliveira
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 até10mL)
• 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
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
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 estásendo 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 éque, 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.
C6H5CO2H (s) + NaOH (aq) →C6H5CO2Na (aq) + H2OÁcido benzóico Benzoato de sódio
C6H5CO2Na (aq) + HCldiluído (aq) → C6H5CO2H (s) + NaCl
Exemplos de Reações
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.
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:
báguaágua
b mgémondemLm
mlmK −== 6,3100/
100/
gmmLm
mLmb
b
b 5,4100/)6(
100/3 =⇒−
=
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:
Remove 3,6g de A, restando 2,4g de A em solução aquosa.
Segunda extração:
gmmLm
mLmb
b
b 6,3100/)6(
50/3 =⇒
−=
gmmLm
mLmb
b
b 44,1'100/)'4,2(
50/'3 =⇒−
=
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.
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.
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
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 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
• Para evitar:
- Evitar agitação vigorosa
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
Separação de fases: Continuação
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
Propriedades Físico-QuímicasSolvente Massa
MolarDensidade
(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
O-diclorobenzeno
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
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
Constantes Físicas dos solventes mais usados
Toxicidade dos solventes mais usados na química orgânica
Solvente Toxicidade
EtanolCausa náuseas, vômitos, depressão, sonolência, falta de coordenação, coma e pode
causar morte.
ClorofórmioA inalação em grandes doses pode causar hipotensão, depressão respiratória, morte e
pode atuar como sonífero. É cancerígeno.
Éter etílicoSuavemente irritante para a pele, olhos e membranas mucosas. Potente anestésico,
podendo provocar paradas cardíacas.
p-diclorobenzenoVapores 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 benzóicoCausa 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.
BenzenoIrritação 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.
Nome Hidratado Capacidade Velocidade Uso
Cloreto de cálcio
CaClCaCl2 . 2H2OCaCl2 . 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
NaSO4.7H2ONaSO4.10H2O
elevado Lenta Compostos sensíveis como ácidos, aldeídos, cetonas e
halogenetos
Carbonato de potássio
K2CO3.2H2O média média Bases orgânicas
sulfato do magnésio
MgSO4MgSO4.7H2O
elevado rápida Maioria dos composto orgânicos
Agentes secantes
Outros agentes secantes: Ácido sulfúrico, pentóxido de fósforo, óxido de cálcio, hidróxido de potássio, sílica gel, sódio, peneira molecular.
+ NaOH + OH2
O
OH
O
O-Na
+ +
Reações envolvidas
Extrações Simples e Múltipla : não há reações
Extrações com Solventes Quimicamente Ativos:
0,6550gxx2g 39,9969g1224122,
OH NaCOHC NaOH HCOHC 2(aq)256(aq)(s)256
=⇒
+→+
g
mLyygsoluçãodemLNaOHg
vmNaOH
10,136550,01005
:)/%(5
=⇒−−
Cálculos envolvidos
- Volume necessário de solução de NaOH 5%(m/v)
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