Parte II. Meneah Renata Talita

Transcrição

1 Extração e Purificação do Limoneno Parte II Meneah Renata Talita

2 Objetivo da prática Isolar e Purificar o Limoneno a partir de uma fase orgânica contendo n-hexano, limoneno, traços de substâncias voláteis de substâncias voláteis

3 Introdução Limoneno

4 O que é? Nomenclatura IUPAC: 1-metil-4- isopropenilcilohex-1-eno Alcano da família dos terpenos Estrutura

5 Aplicações do Limoneno Solventes de resinas, pigmentos e tintas; Fabricação de adesivos; Indústrias farmacêuticas e alimentícias.

6 Técnicas para extração e purificação do Limoneno Extração com Solvente Destilação por arraste de vapor Destilação Fracionada

7 Mas o que é Destilação? Consiste na separação de líquidos de suas eventuais misturas, por passagem ao estado de vapor e posterior condensação com retorno ao estado líquido, com auxilio de calor e/ou redução da pressão.

8 Métodos de Destilação Destilação simples Destilação à vácuo (sob pressão reduzida) Destilação fracionada Destilação à vapor

9 Destilação fracionada Método de separação baseado no ponto de ebulição dos componentes de uma mistura homogênea, empregada quando a diferença entre os pontos de ebulição dos líquidos da mistura é pequena.

10 Destilação Fracionada Aparelhos utilizados : Termômetro Condensador Coluna de destilação Balão Manta elétrica

11 Diagrama de Fases

12 Destilação fracionada Em uma mistura com equilíbrio de fases, a fase gasosa será composta basicamente do componente mais volátil, e a fase, líquida do componente menos volátil.

13 Destilação Fracionada Colunas de fracionamento (a) Dufton (b) Vigreux (c) Hempel

14 Destilação Fracionada A eficiência de uma coluna de fracionamento se exprime em termos de número de pratos teóricos. Número de pratos teóricos

15 Destilação Fracionada de Azeótropos Ocorre quando aparece um desvio no digrama de fase em termos de temperatura composição de uma solução ideal.

16 Destilação Fracionada de Azeótropo de máximo. Azeótropos

17 Destilação Fracionada de Azeótropo de mínimo. Azeótropos

18 Conceitos envolvidos Lei de RAOUL: P = P 0.N P: pressão parcial do composto na solução P 0 : tensão de vapor do composto puro a T C na solução N: fração molar do composto na solução

19 Conceitos envolvidos Lei de Dalton A pressão total (P total ) é igual à soma das pressões parciais dos componentes. P total = P a + P b

20 Aplicações da destilação fracionada Destilação de bebidas alcoólicas Industria petroquímica

21 Fluxograma

22 Purificação do limoneno Fase Orgânica: n- hexano e limoneno -Montar sistema de destilação fracionada: balão de fundo redondo com pedras de ebulição e proveta(100ml) como coletor. -Envolver o sistema em papel alumínio e ligar aquecimento controlado( manta ). -Verificar a formação de anel de condensado (parte quente da coluna) quando a mistura entrar em ebulição. -Elevar a temperatura e iniciar a destilação(manter constante em gotas/min). -Anotar a temperatura após a primeira gota e a cada 2 ml.

23 Destilar até 75 C e transferir o coletado da proveta para frasco apropriado Ler a temperatura a cada 0,5mL até aquela na qual o limoneno encontrase destilado(175 C) Ler a temperatura estável(ponto de ebulição do limoneno) Anotar a temperatura a cada 2mL. Destilar até que o balão contenha 3 ml de líquido (fração 3) Fração 1 Fração 2 Fração 3 Descartar em frasco apropriado Descartar em frasco apropriado NÃO descartar!! Transferir para proveta e verificar o volume Anotar a pressão barométrica e corrigir os p.e. das frações l e 3; construir um gráfico p.e. x volume de destilado e avaliar a eficiência da separação do hexanolimoneno.

24 Toxicidade e cuidados Reagente Solubilidade Toxidade Algumas aplicações Limoneno Insolúvel em água e solúvel em etanol. irritante à pele quando ocorre foto-oxidação (alteração química subseqüente da reação com a luz). Aroma, solvente e aplicações terapêuticas. n-hexano Insolúvel em água e miscível em álcool, clorofórmio e éter. Odor sufocante causando, náuseas, dores de cabeça, irritação dos olhos e nariz, fraqueza muscular, dermatite, pneumonia química.. Solvente orgânico e extração de compostos orgânicos.

25 Tabela de constantes Reagente Densidade g cm -3 Fórmula Massa molar g mol -1 Ponto de Ebulição ºC Ponto de Fusão ºC Limoneno 0,840 C 10 H ,24 175, Sulfato de sódio 2,7 NaSO 4 142, n-hexano 0,659 C 6 H 14 86, água 0,997 H 2 O 18,

26 Bibliografia Sites: Livros: Soares B. G. Química Orgânica: Teoria e técnicas de preparação, purificação e identificação de compostos orgânicos editora guanabara. Rio de Janeiro, 1988 Atkins P. W. Físico Química V.1, 6 ª edição, editora LTC, Rio de Janeiro,1999. Merck Index

27 Estrutura Figura 1: mostra os enantiômeros do limoneno (R) Odor de laranja (S) limão.

28 Terpernos Os terpenos formam uma diversificada família de substâncias naturais. Tradicionalmente considerouse como derivados do 2-metilbutadieno, mais conhecido como isopreno.

29 Colunas de Fracionamento Vigreux Inclinações simétricas num ângulo de 45ºC em pares opostos. A projeção para dentro da coluna acrescenta possibilidades para condensação e para vapor entrar em equilíbrio com o líquido. Destila-se rapidamente, porém,a sua eficiência não é grande. A diferença da temperatura do ponto de ebulição dos componentes da mistura deve estar em torno 60ºC.

30 Colunas de Fracionamento Dufton Tubo vedado com metal (esponja de aço inoxidável ou almofada de cobre), e o interior da coluna é composto por vidro (gotas ou curtas seções). O vidro tem a vantagem de não reagir com compostos orgânicos. A diferença da temperatura do ponto de ebulição dos componentes da mistura deve estar em torno 36 C

31 Colunas de Fracionamento Hempel O tubo é vedado com metal (esponja de aço inoxidável ou almofada de cobre), e o interior da coluna é composto por aço inoxidável. A diferença da temperatura do ponto de ebulição dos componentes da mistura deve estar em torno 17 C.

32 Manta elétrica Por que usar uma manta elétrica e não um bico de Bunsen?

33 Figura 12: Esquema de destilação fracionada do petróleo. Esquema de destilação fracionada do petróleo.

34 Purificação do Limoneno *Fernanda Sampaio *Mariana Martins Pellegrini

35 Limoneno O Limoneno é uma substância química, orgânica, natural, pertencente a família dos terpenos, classe dos monoterpenos, de fórmula molecular C 10 H 16, encontrado em frutas cítricas (cascas principalmente de limões e laranjas ), volátil, por isso responsável pelo cheiro que essas frutas apresentam.

36 Limoneno Por possuir um centro quiral, concretamente um carbono assimétrico, apresenta isomeria óptica. Portanto, existem dois isômeros ópticos:o D- limoneno (odor de laranja) e o L-limoneno (odor de limão). No últimos anos tem adquirido uma importância fundamental devido a sua demanda como solvente biodegradável. Além de solvente industrial também apresenta aplicações como componente aromático e, é usado amplamente na síntese de novos compostos.

37 Estrutura ODOR DE LARANJA ODOR DE LIMÃO ( IUPAC: 1-metil-4-isopropenilcilohex-1-eno )

38 Destilação A destilação é o método de separação baseado no fenômeno de equilíbrio líquido-vapor de misturas. Em termos práticos, quando temos duas ou mais substâncias formando uma mistura líquida, a destilação pode ser um método adequado para purificá-las: basta que tenham volatilidades razoavelmente diferentes entre si.

39 Destilação Fracionada O objetivo da destilação é a separação de um líquido volátil de uma substância não volátil ou, mas usualmente, a separação de dois ou mais líquidos de diferentes pontos de ebulição, comumente denominado DESTILAÇÃO FRACIONADA. Ela é muito comum em refinarias de petróleo, para extrair diversos tipos de compostos, como o asfalto, gasolina, gás de cozinha entre outros.

40 Destilação Fracionada Propriedades das soluções ideais para destilação: a) Não há variação térmica quando os componentes são misturados; b) Não há variação de volume quando a solução é formada a partir de seus componentes;

41 Lei de Raoult c) A pressão de vapor de cada componente é igual a pressão de vapor das substâncias puras multiplicada pela sua fração molar na solução. Expressão da Lei de Raoult

42 Lei de Raoult Equação: Pi = (Pi) puro. Xi (2) Onde Pi é a pressão de vapor e Xi é a sua fração molar na solução.

43 Destilação Fracionada

44 Destilação Fracionada Diagrama de ponto de ebulição-composição

45 Destilação Fracionada

46 Coluna de Fracionamento Consiste essencialmente de um longo tubo vertical, através do qual o vapor sobe e é parcialmente condensado; o condensado se escoa pela coluna e retorna eventualmente ao balão.

47 Propriedades: Reagente Densidade g cm -3 Fórmula Massa molar g mol -1 Ponto de Ebulição ºC Ponto de Fusão ºC Limoneno 0,840 C 10 H , Sulfato de sódio 2,7 NaSO 4 142, n-hexano 0,659 C 6 H 14 86, água 0,997 H 2 O

48 Propriedades: Reagente Solubilidade Toxidade Algumas aplicações Limoneno Insolúvel em água e solúvel em etanol. Irritações na pele quando ocorre foto-oxidação (alteração química subseqüente da reação com a luz). Aroma, solvente e aplicações terapêuticas. Levemente solúvel Sulfato de sódio em água e insolúvel Agente secante de solventes orgânicos. em álcool. n-hexano Insolúvel em água e miscível em álcool, clorofórmio e éter. Odor sufocante, náuseas, dores de cabeça, tontura, fraqueza nos músculos, irritação dos olhos e nariz, dermatites e aspiração pode causar pneumonia química. Solvente orgânico e extração de compostos orgânicos.

49 Fluxograma

50 Fluxograma

51 Bibliografia Merck Index. Solomons & Fyhle. Química Orgânica vol. 1 e 2. Ed Vogel, Arthur I. Química Orgânica vol.1. Ed.3.