Química Orgânica Experimental

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1 Química Orgânica Experimental Destilação Simples para Purificação do Cloreto de Terc-butila e do Acetato de Isopentila Discentes: Ana Carolina Boni Eliana Alves Arxer Fernanda Maciel Barbosa Gubbiotti Glaucio de Oliveira Testoni Nathalia Abe Santos Susilaine Maira Savassa Docentes: José Eduardo de Oliveira Amanda Coelho Danuello

2 - Consiste na vaporização de um líquido por aquecimento seguida da condensação do vapor e recolhimento do condensado num frasco apropriado. - A destilação simples tem aplicação para separar um líquido de impurezas não voláteis (em solução no líquido) de um solvente usado numa extração.

3 Cuidados na destilação para se obter um bom rendimento e purificação Separar o destilado em 3 frações: - Primeira fração: cerca 1mL para limpeza do sistema de destilação; -Segunda fração: líquido de interesse coletar enquanto a temperatura estiver constante; -Terceira fração: Final da solução, essa não precisar ser destilado pode ficar no balão de fundo redondo;

4 Tabela de propriedades físicas Nomenclatura Densidade /g ml-1 Mol /g mol-1 p.f. / 0 C p.e. / 0 C Ácido Acético CH 3 CO 2 H 1, ,05 16, Álcool Isopentílico C 5 H 12 O 0,813 88,15-117,2 130,5 Bicarbonato de Sódio NaHCO 3 2,159 84,01 Ácido Sulfúrico 1,84 98, H 2 SO 4 Cloreto de Sódio NaCl 2,17 58, Sulfato de magnésio MgSO 4 1,67 120,37 Acetato de Isopentila C 7 H 14 O 2 0, ,19-78,5 142

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6 Purificação do Acetato de Isopentila -Fase Orgânica: Acetato de Isopentila -Pequena quantidade de: Na+, HSO4-, SO42-, Cl-, acetato e álcool isopentílico -AGENTE SECANTE Acetato de Isopentila -Filtação simples - Montar um sistema de destilação simples; -Coletar a fração destilada entre ºC recebendo o destilado em um erlenmeyer tarado, mantido em banho de gelo; - Pesar o produto e calcular o rendimento; - Anotar a pressão e corrigir o P.E.; - Armazenar o produto obtido num frasco rotulado contendo faixa de destilação, massa, data e componentes do grupo.

7 Fase aquosa (inferior): H 2 O, Na + Cl - ; Na + HCO3 - ; pequenas quantidades de cloreto de t-butila e álcool t-butílico Cloreto de t-butila (superior): pequenas quantidades de álcool t-butílico, Na + Cl -, Na + HCO 3 -, H 2 O Sólido retido no filtro: NaCl; CaCl 2.6H 2 O; NaHCO 3 ; pequenas quantidades de cloreto de t-butila, álcool t-butílico. Filtrado: Cloreto de t-butila; pequenas quantidades de CaCl 2.6H 2 O, Na + Cl -, H 2 O, álcool t-butílico Destilar o produto coletando a fração de p.e. 49-5l C, em erlenmeyer previamente pesado Resíduos: pequenas quantidades de cloreto de t-butila, álcool t-butílico; NaCl 2.6H 2 O; Destilado:cloreto de t-butila Calcular o rendimento. Corrigir o p.e. observado. Os resíduos devem ser segregados para terem o descarte adequado.

8 Correção do ponto de ebulição Correção para líquidos associados (formam ligações de hidrogênio): ΔT = 0,00010(760-p).(t +273) t 760 =ΔT + t ΔT: correção, em ºC a ser aplicada ao ponto de ebulição observado, t: temperatura de ebulição observado no laboratório p: pressão barométrica local; t 760 : temperatura de ebulição a 760 mmhg (ponto de ebulição normal);

9 Correção do ponto de ebulição Exemplo: Considerando p = 686 mmhg e t = 98 C, a correção feita será: ΔT = 0,00010( ).( ) ΔT = 2,74 T 760 = ΔT + t T 760 = 2, T760 = 100,74 C Ou seja a pressão de 760 mmhg a temperatura de ebulição é 100,47 C.

10 Cálculo do rendimento do Acetato de Isopentila: V ácido = 20 ml V álcool = 15 ml Véster d ácido = 1,053g/ml d álcool = 0,813g/ml d éster = 0,876 g/ml MM ácido = 60,05g/mol MM álcool = 88,15g/mol MM éster = 130,19g/mol

11 Cálculo do rendimento do Acetato de Isopentila: Ácido Acético Álcool Isopentílico d = m/v m = d.v m = d.v m = 1,053. (20) = 21,06g m =0,813.(15) = 12,20g 1 mol ácido ,05g 1 mol ,15g n ,06g n ,20g n = 0,351 mol n = 0,138 mol Reagente em excesso Reagente Limitante

12 Cálculo do rendimento do Acetato de Isopentila: n mols de éster = n mols do álcool = 0,138 mol: 1 mol de éster ,19g de éster 0,138 mol de éster m = 17,97g de éster Essa massa corresponde a 100 % de rendimento (m estequiométrica) Cálculo da porcentagem de rendimento: Rendimento = (m obtida. 100%)/ m estequiométrica Exemplo: obteve-se 12,45g de éster Rendimento = (12,45g ) / (17,97g). 100% = 69,28%

13 Cálculo do rendimento do Cloreto de Terc-butila: determinar o excesso de HCl Volume a ser utilizado de álcool t-butílico: Temos: d álcool = 0,78 g/ml Massa a ser utilizada de álcool t-butílico = 25,00g Então: 0, mL 25, x x = 32,0 ml de álcool t-butílico Massa de HCl que reage com 25,00 g de álcool t-butílico: Massas molares: Álcool=73,96 HCl= 36,46 1 mol de álcool t-butílico mol de HCl 73,96 g ,46 g 25,00 g y y = 12,32 g de HCl

14 Cálculo do rendimento do Cloreto de Terc-butila: determinar o excesso de HCl Volume de HCl necessário para reagir com 25g de álcool t-butílico: Dados: HCl conc. = 35,5% d (HCl) = 1,19 g/ ml V HCl = 85,00mL Sabe-se que em 100g de Solução tem-se 35,5g de HCl, então: d = m/v V=m/d=100/1,19=84,25mL 35,5g de HCl em 100g de solução ,24mL Z ,00 ml Z = 35,82 g de HCl contidos em 85,00 ml utilizados Foram adicionados no funil: 35,82g de HCl Sabendo-se que reagiram 12,32g, temos um excesso de 23,50g

15 Cálculo do rendimento do Cloreto de Terc-butila: Massa de cloreto de t-butila obtida na reação com 25,00 g de álcool t-butílico: 1 mol de álcool t-butílico mol de cloreto de t-butila 73,96g ,57g 25,00g x x = 31,29g de cloreto de t-butila para 100% de rendimento Rendimento do experimento = ( massa obtida / 31,29) x ,29 g de Cloreto de t-butila % Massa obtida x

16 Química Orgânica Experimental PREPARAÇÃO DO ACETATO DE ISOPENTILA (versão III) Discentes: Eliana Alves Arxer Fernanda Maciel Barbosa Gubbiotti Nathalia Abe Santos Docentes: José Eduardo de Oliveira Amanda Coelho Danuello

17 Temas Introdução; Reação geral de Fisher; Objetivo; Mecanismo; Técnicas envolvidas na síntese; Agente Secante; Emulsão Correção do P.E.;

18 Cálculo do rendimento; Fluxograma; Tabela com propriedades físico-químicas; Cuidados, toxicidade e segurança; Tratamentos dos resíduos; Bibliografia.

19 Os ésteres Assemelham-se aos aromas de flores e frutas; São utilizados na fabricação de aromatizantes artificiais, tais como de abacaxi (propanoato de etila), pêssego (acetato de benzila), pêra (acetato de propila) e vários outros.

20 Acetato de Isopentila O acetato de isopentila é um éster que apresenta cheiro característico de banana. Ele é obtido através da reação de esterificação do ácido acético com álcool isopentilico, a qual é catalisada por um ácido mineral (nesta prática será utilizado o H 2 SO 4(concentrado) ). Esta reação é conhecida como esterificação de Fisher.

21 Váriaveis da esterificação Temperatura Concentração Ambas aceleram ou retardam a velocidade da reação Equação de Arrhenius: k = Ae E a RT k- constante de velocidade A fator de frequência (medida da probabilidade de uma colisão eficaz) Ea energia de ativação (kj/ mol) R constante dos gases ideais ( em unidades S.I. 8,314 J/K. mol) T temperatura absoluta

22 Reação Geral Fisher Elas se desenvolvem muito lentamente na ausência de ácidos fortes, mas alcançam o equilíbrio em poucas horas, quando o ácido e o álcool são refluxados com pequena quantidade de H 2 SO 4 (concentrado) ou HCl (concentrado) :

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24 Objetivo da prática: Preparar acetato de isopentila a partir da reação de esterificação do ácido acético com álcool isopentilico; Extrair o éster obtido; Calcular o rendimento.

25 Refluxo; Salting-out; Técnicas envolvidas: Extração quimicamente ativa; Extração com solvente; Decantação e Filtração; Destilação Simples; E mais... Fluxograma Correção de P.E Cálculos Tabelas e toxicidades

26 REFLUXO

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28 Cuidados Sentido do fluxo de água: de baixo para cima; Fluxo de água constante para favorecer o resfriamento; A pressão do fluxo de água deve ser alta o suficiente para manter o fluxo, mas não excessivamente forçando a mangueira do condensador; Cuidado com escape de vapores.

29 Efeito Salting Out A adição de solução saturada de cloreto de sódio, irá diminuir a solubilidade do éster em água, fazendo com que esta possa ser removida, sem perda do produto desejado. Fase alcoolica Fase aquosa Mistura de água e metanol. Adiciona-se carbonato de potássio Separação de duas fases

30 Correção do ponto de ebulição Correção para líquidos associados (formam ligações de hidrogênio): ΔT = 0,00010(760-p).(t +273) t 760 =ΔT + t ΔT: correção, em ºC a ser aplicada ao ponto de ebulição observado, t: temperatura de ebulição observado no laboratório p: pressão barométrica local; t 760 : temperatura de ebulição a 760 mmhg (ponto de ebulição normal);

31 Correção do ponto de ebulição Exemplo: Considerando p = 686 mmhg e t = 98 C, a correção feita será: ΔT = 0,00010( ).( ) ΔT = 2,74 T 760 = ΔT + t T 760 = 2, T 760 = 100,74 C Ou seja a pressão de 760 mmhg a temperatura de ebulição é 100,74 C.

32 CÁLCULO DO RENDIMENTO: V ácido = 20 ml V álcool = 15 ml V éster d ácido = 1,053g/ml d álcool = 0,813g/ml d éster = 0,876 g/ml MM ácido = 60,05g/mol MM álcool = 88,15g/mol MM éster = 130,19g/mol

33 CÁLCULO DO RENDIMENTO: Ácido Acético Álcool Isopentílico d = m/v m = d.v m = d.v m = 1,053. (20) = 21,06g m =0,813.(15) = 12,20g 1 mol ácido ,05g 1 mol ,15g n ,06g n ,20g n = 0,351 mol n = 0,138 mol Reagente em excesso Reagente Limitante

34 Cálculo do Rendimento n mols de éster = n mols do álcool = 0,138 mol: 1 mol de éster ,19g de éster 0,138 mol de éster m = 17,97g de éster Essa massa corresponde a 100 % de rendimento (m estequiométrica) Cálculo da porcentagem de rendimento: Rendimento = (m obtida. 100%)/ m estequiométrica Exemplo: obteve-se 12,45g de éster Rendimento = (12,45g ) / (17,97g). 100% = 69,28%

35 Tabela de Propriedades Nomenclatura Densidade /g ml-1 Mol /g mol-1 p.f. / 0 C p.e. / 0 C Ácido Acético CH 3 CO 2 H 1, ,05 16, Álcool Isopentílico C 5 H 12 O 0,813 88,15-117,2 130,5 Bicarbonato de Sódio NaHCO 3 2,159 84,01 Ácido Sulfúrico 1,84 98,08 H 2 SO Cloreto de Sódio NaCl 2,17 58, Sulfato de magnésio MgSO 4 1,67 120,37 Acetato de Isopentila C 7 H 14 O 2 0, ,19-78,5 142

36 Tabela de Propriedades Toxicidade Solubilidade Propriedades Físicas -Ingestão pode causar corrosões bucais e gastro-intestinais, com vômitos, diarréia, colapso circulatório e morte. - Excelente solvente para diversos compostos orgânicos. - Miscível em água, álcool glicerol e éter Líquido, odor pungente -Irritante para as menbranas mucosas, altas concentrações podem causar depressão no sistema nervoso central - em contato com os olhos pode resultar em perda total da visão - corrosivo - ingestão causa enjôo e morte -fracamente solúvel em H2O (2g em 100 ml) - miscível em álcool, éter, benzeno, clorofórmio - Solúvel em 10 partes de água - Insolúvel em álcool - miscível em água e em álcool com liberação de muito calor e contração de volume líquido, odor desagradável característico - Cristais brancos ou granulados - líquido incolor e volátil - pode causar insuficiência renal e intoxicação. -causa irritações aos olhos, e outros tecidos -pode causar dermatite -1g dissolve em 2,8 ml de água - 1g dissolve em 10 ml de glicerol - insolúvel em HCl concentrado - solúvel em água, levemente solúvel em álcool -1g solúvel em 400 partes de água -miscível em álcool, éter, acetato de etila -cúbico, cristais brancos - grânulos ou pó - incolor cristais ou pó eflorescentes incolor e líquido neutro.

37 Toxicidade das substâncias Ácido acético glacial (CH 3 CO 2 H) Inalação: garganta inflamada, tosse, queimação, dor de cabeça, vertigens, respiração dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica. Pele: dor, vermelhidão, bolhas, ardor. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água e sabão; requer atenção médica. Olhos: vermelhidão, dor intensa, queimação, perda de visão. Primeirossocorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar oftalmologista. Ingestão: dor abdominal, sensação de queimação, diarréia, choque ou colapso, garganta inflamada, vômito. Primeiros-socorros enxágüe a boca, não induza o vômito, dê porções de água para a pessoa beber; requer atenção médica.

38 Toxicidade das substâncias Álcool isopentílico (C 5 H 12 O ) Inalação:garganta inflamada, tosse, náusea, dor de cabeça, vertigens. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica. Pele:dor, vermelhidão, pele seca, aspereza. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água e sabão. Olhos : vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista. Ingestão:dor abdominal, sensação de queimação no tórax e no estômago,dor de cabeça, náusea, inconsciência, vômito, fraqueza. Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito, dê porções de água com carvão ativado para a pessoa beber; requer atenção médica.

39 Toxicidade das substâncias Ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) Inalação: corrosivo, garganta inflamada, queimação, respiração dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; respiração artificial, se necessário; requer atenção médica. Pele: corrosivo, dor, vermelhidão, bolhas, sérias queimaduras. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água; requer atenção médica. Olhos: corrosivo, vermelhidão, dor, intensa queimação. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista. Ingestão: corrosivo, dor abdominal, sensação de queimação, choque ou colapso. Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito; procure um médico.

40 Toxicidade das substâncias Acetato de isopentila (C 7 H 14 O 2 ) Inalação: garganta inflamada, tosse, dor de cabeça, fraqueza, sonolência. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica. Pele: secura. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água. Olhos: vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista Ingestão: dor abdominal, garganta inflamada, náuseas. Primeiros-socorros: beber porções de água; requer atenção médica.

41 Toxicidade das substâncias Bicarbonato de sódio (NaHCO 3 ) Nenhuma consideração venenosa. Baixíssima toxicidade. Sulfato de Magnésio (MgSO 4 ) Nenhuma consideração venenosa. Baixíssima toxicidade.

42 Cuidados Mantenha separado solventes halogenados de não halogenados. Separe solventes orgânicos de soluções aquosas. Mantenham os solventes acidificados de outros solventes e resíduos ácidos. Não misture ácidos inorgânicos fortes ou oxidantes com compostos orgânicos. Mantenha ácidos, bases e soluções aquosas contendo metais pesados separados de outros resíduos. Evite misturar ácidos e bases concentrados num mesmo recipiente.

43 BIBLIOGRAFIA: PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S. Introductionto OrganicLaboratory Techniques: A Contemporary Approach. 3ed. Philadelphia : Hancourt Brace College Publischers, MANO, E. B., SEABRA, A. F. Práticas de Química Orgânica. 2.ed. São Paulo : Edart, l977. SOLOMONS, G. T.W., FRYHLE, C. B. Química Orgânica 1 e 2, 8ªedição SITEs: acessado 06/05/2009) (acessado 23/03/2009) (acessado 7/04/2009)

44 Fluxograma Acetato de Isopentila

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47 ...outros, se houver tempo ou alguém perguntar

48 Colóides Colóides são misturas heterogêneas; com pelo menos duas fases diferentes: uma das fases na forma finamente dividida (sólido, líquido ou gás), denominada fase dispersa e outra fase contínua (sólido, líquido ou gás), denominada meio de dispersão; Num sistema coloidal um dos componentes da mistura apresenta uma dimensão no intervalo de 1 a 1000 nanômetros(1 nm= 10-9 m).

49 Emulsão Emulsão é uma suspensão coloidal de um líquido em outro intimamente disperso sob a forma de gotículas. Ex:. Água e óleo. Agente emulsificante: Facilitam e estabilizam emulsões Leite Estrutura Microscópica do leite Exemplos de emulsificantes: proteínas (ovoalbumina, caseína), sabões e detergentes, fósforos lipídeos.

50 Extração Quimicamente Ativa

51 Extração Fase orgânica Fase aquosa Fase aquosa

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55 Agente Secante Sulfato de Magnésio anidro: Trata-se de uma agente secante neutro, de ação rápida e quimicamente inerte.