EXPERIÊNCIA 5 PREPARAÇÃO DE UM CORANTE: ALARANJADO DE METILA

Transcrição

1 EXPERIÊCIA 5 PREPARAÇÃ DE UM CRATE: ALARAJAD DE METILA 1 - ITRDUÇÃ a região de Blumenau a química está fortemente relacionada com a Indústria Têxtil, desde a limpeza e tratamento da matéria-prima com agentes químicos para branqueamento e uniformização do tecido cru até o uso de corantes e pigmentos químicos para o tingimento e/ou estamparia dos substratos têxteis durante o beneficiamento. entendimento das reações químicas presentes no beneficiamento (limpeza do tecido ou fibra, tingimento, estamparia) é fundamental para o sucesso no desenvolvimento do um produto final, que deve apresentar características específicas como uniformidade de cor, maciez ao toque, entre outras. Para o perfeito tingimento do tecido é essencial a combinação correta de corante e do tipo de fibra têxtil, bem como da condição de banho de tingimento. Para cada fibra têxtil há um corante específico que confere uniformidade ao tecido tinto e solidez a lavagem. Por exemplo, o corante básico apresenta maior solidez, afinidade e intensidade de cor para fibras acrílicas. Já o tingimento de fibras celulósicas, como de algodão, é mais eficiente com o corante reativo, pois este corante contém um grupo eletrofílico capaz de formar uma ligação covalente com grupos hidroxila das fibras celulósicas, tornando o tingimento mais estável (Esquema abaixo). A fibra de poliéster, por não apresentar grupos polares não pode ser tingida por mecanismos iônicos, com corantes hidrossolúveis. processo de tingimento com corante disperso é puramente físico. Esquema: Comportamento da fibra celulósica em contato com corante reativo.

2 Corantes AZ são os maiores e mais importantes grupos de corantes sintéticos. Eles são usados em roupas, alimentos e como pigmentos de pinturas. São também empregados nas tintas para impressão colorida. s corantes Azo possuem a estrutura básica Ar-=-Ar 1, onde Ar e Ar 1 designam grupos aromáticos quaisquer. A unidade contendo a ligação - =- é chamada de grupo azo, um forte grupo cromóforo que confere cor brilhante a estes compostos. a formação da ligação azo, muitas combinações de Ar 2 e Ar 1 2 (ou Ar 1 ) podem ser utilizadas. Estas possíveis combinações fornecem uma variedade de cores, como amarelos, laranjas, vermelhos, marrons e azuis. A produção de um corante azo envolve o tratamento de uma amina aromática com ácido nitroso, fornecendo um íon diazônio (1) como intermediário. Este processo chama-se diazotização. Ar CI Ar- + CI íon diazônio 1 é um intermediário deficiente de elétrons, sofrendo, portanto, reações com espécies nucleofílicas. s reagentes nucleofílicos mais comuns para a preparação de corantes são aminas aromáticas e fenóis. A reação entre sais de diazônio e nucleófilos é chamada de reação de acoplamento azo: 3 C _ CI + Ar B 3 C _ CI Ar 3 C Ar CRATE AZ 2 - METDLGIA este experimento será preparado o corante metil orange ( alaranjado de metila, 6) a partir da reação de acoplamento azo entre ácido sufanílico 2 e,-dimetilanilina 4, em duas etapas, conforme descrito a seguir.

3 1 a etapa: Síntese do sal de diazônio derivado do ácido sulfanílico diazotização do ácido sulfanílico A síntese do sal de diazônio 3 ocorre a partir da reação entre uma amina aromática (no exemplo abaixo, sal derivado de ácido sulfanílico) 2 e o íon nitroso conforme mecanismo reacional representado pelo Esquema 1, onde a amina aromática (nucleófilo) ataca o íon nitroso (eletrófilo). 2 B B B + íon nitroso S 3 S 3 S 3 S 3 2 B 2 + S 3 S 3 3 Esquema 1 S 3 sal derivado de ácido sulfanílico pode ser obtido pelo tratamento do ácido sulfanílico (4) com uma solução básica de carbonato de sódio. Este procedimento deve ser realizado, porque o ácido sulfanílico é insolúvel em ácido e, como a etapa de diazotização do ácido sulfanílico será realizado neste meio, é preciso transformá-lo em uma espécie solúvel em ácido (Esquema 2). S 3 - S 3 - a + 2 a 2 C 3 2 C Esquema 2

4 íon nitroso é formado in situ pela reação do a 2 (nitrito de sódio) com Cl, cuja reação passa pelo intermediário ácido nitroso (Esquema 3). a + Cl ácido nitroso Cl íon nitroso + 2 Esquema 3 2 a etapa: Síntese do metil orange Uma vez obtido o sal de diazônio derivado do ácido sulfanílico (3), este reagirá com a,-dimetilanilina (5) via reação de acoplamento azo. primeiro produto obtido da reação de acoplamento é a forma ácida do metil orange, que é vermelho brilhante, chamado heliantina (6). Entretanto, em solução básica ocorre a desprotonação do nitrogênio da heliantina, convertendo-a no sal de sódio laranja 7, chamado Metil range ou Alaranjado de Metila (Esquema 4). 3 C C S 2 3 Ac - 3 S a 3 S Esquema 4 É interessante destacar que o metil orange possui aplicação também como um indicador ácido-base. Em soluções com p > 4,4, metil orange existe como um íon negativo que fornece a coloração amarela à solução. Em soluções com p < 3,2, este íon é protonado para formar um íon dipolar de coloração vermelha. a - 3 S Alaranjado de Metila eliantina

5 3- PRCEDIMET EXPERIMETAL DIAZTIZAÇÃ D ÁCID SULFAÍLIC: Em um erlenmeyer de 125 ml dissolva 0,3 g de carbonato de sódio anidro em 25 ml de água. Adicione 1,0 g de ácido sulfanílico a esta solução e aqueça em banho-maria até a completa dissolução do material. Deixe a solução atingir a temperatura ambiente e adicione 0,4 g de nitrito de sódio, agitando a mistura até a completa dissolução. Resfrie a solução em banho de gelo por 5-10 minutos, até que a temperatura fique abaixo de 0 o C. Em seguida, adicione 1,25 ml de ácido clorídrico, mantendo uma agitação manual. sal de diazônio do ácido sulfanílico separa-se como um precipitado branco finamente dividido. Mantenha esta suspensão em um banho de gelo até ser utilizada PREPARAÇÃ D METIL RAGE: Misture em um béquer de 50 ml, 0,7 ml de,-dimetilanilina e 0,5 ml de ácido acético glacial. Com a ajuda de uma pipeta de Pasteur, adicione esta solução à suspensão resfriada do ácido sulfanílico diazotizado preparado previamente] (item 3.1). Agite a mistura vigorosamente com um bastão de vidro. Em poucos minutos um precipitado vermelho de heliantina será formado. Mantenha esta mistura resfriada em banho de gelo por cerca de 10 minutos. Adicione 7,5 ml de hidróxido de sódio 10%. Faça isso lentamente, com agitação, enquanto mantém a mistura resfriada em banho de gelo. Verifique se a mistura está básica, com o auxílio de um papel de tornassol (é possível verificar a basicidade pelo aparecimento da coloração alaranjada). Se necessário, adicione mais base. Leve a solução básica à ebulição por minutos, para dissolver a maioria do metil orange recém formado. Em seguida, adicione 2,5 g de cloreto de sódio e deixe a mistura atingir a temperatura ambiente. A completa cristalização do produto pode ser induzida por resfriamento da mistura reacional. Colete os sólidos formados por filtração em funil de Buchner, lavando-os com água gelada.

6 3.3 - RECRISTALIZAÇÃ: Transfira o precipitado (juntamente com o papel filtro) para um béquer de 125 ml, contendo cerca de 75 ml de água em ebulição. Mantenha a mistura em ebulição branda por alguns minutos, agitando constantemente. em todo o corante se dissolve, mas os sais contaminantes são dissolvidos. Remova o papel filtro e deixe a mistura atingir a temperatura ambiente, resfriando posteriormente em banho de gelo. Filtre a vácuo e lave com um mínimo de água gelada. Deixe o produto secar, pese e calcule o rendimento TESTE CM IDICADR DE p: Dissolva em um tubo de ensaio, uma pequena quantidade de metil orange em água. Alternadamente, adicione algumas gotas de uma solução de Cl diluído e algumas gotas de uma solução de a diluído, observando a mudança de cor no ponto de viragem (p = 3,1: solução vermelha; p = 4,4: solução amarela). 5- QUESTIÁRI 1 - Por que a,-dimetilanilina acopla com o sal de diazônio na posição para- do anel aromático? 2 - A reação de acoplamento do sal de diazônio é uma reação de substituição eletrofílica aromática. Forneça o mecanismo para a síntese do corante metil orange. 3 - Forneça a estrutura de outros corantes empregados industrialmente. 4 - Discuta seus resultados em termos de rendimento, pureza e teste de p. 5 - Qual a função da solução de a 10%? 6 - Qual a função da solução de acl? VEJA TAMBÉM: Guaratini, C. C. I.; Zanoni, M. V. B. Química ova 2000, 23, 71. SALEM, V.; MARCI, A. de; MEEZES, F. G. de., Beneficiamento Têxtil na Prática. São Paulo: Golden Química do Brasil, AGUIAR ET, Pedro Pita. Fibras têxteis. Rio de Janeiro: SEAI/CETIQT, V. 1.

7 RELATÓRI 5 Procurem o Professor da disciplina em caso de dúvidas (relatório mal confeccionado = correção rigorosa) I. Resultados e Discussão a) Escreva a equação química e dê o mecanismo da reação de síntese do AAS e explique cada etapa (nucleófilo, eletrófilo, ataque nucleófilo, etc.). b) Qual a função do 2 S 4 na síntese do AAS? Justifique, desenhando a(s) espécies(s) químicas envolvidas. c) Descreva sobre o método de purificação e sobre o grau de pureza do AAS. Compare o ponto experimental com o da literatura. d) Calcule o rendimento do AAS purificado, indicando o reagente limitante. Mostre os cálculos.