PURIFICAÇÃO DE SOLVENTES ÉTER ETÍLICO. Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira

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1 PURIFICAÇÃO DE SOLVENTES ÉTER ETÍLICO Docentes: Profa. Dr. Isabele R. Nascimento Prof. Dr. Humberto Marcio Santos Milagre Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira Integrantes: Renan Diego Zanetti Samir Prioto Tayar 1

2 O QUE VEREMOS HOJE? Retomada da prática passada; Conceitos sobre a prática a ser realizada; Fundamentos da Destilação; Tipos de Destilação; Destilação Simples; Aparelhagem Fontes de aquecimento Correção do Ponto de Ebulição Fluxograma Bibliografia 2

3 ANTERIORMENTE... Purificação de Solventes Por que Purificar? Solventes orgânicos de diferentes graus de pureza comercialmente disponíveis; Seleção do grau de pureza: condicionada à finalidade de seu emprego, à sua disponibilidade e à seu custo; Dependendo do caso, é possível empregar solventes com pequenas quantidades de água (substância largamente presente em todos os solventes orgânicos) ou de outras impurezas; 3

4 ANTERIORMENTE... Purificação de Solventes Qual usar? Frequentemente mais econômico purificar solvente de grau comercial, quando impurezas são inaceitáveis para um objetivo particular, ou quando grandes volumes de solventes são necessários. Uso de solventes com grau de pureza apropriados: Processos de síntese, de isolamento (extração) e de purificação (recristalização); Com alto grau de pureza: análises espectroscópicas, e/ou cromatográficas, etc. 4

5 ANTERIORMENTE... Tipos de Impurezas H 2 O (comum em solventes orgânicos) Peróxidos Etanol (estabilizantes) 5

6 ANTERIORMENTE... Reações Eliminação da água: CaCl H 2 0 CaCl 2.6H 2 O 2 Na H 2 O 2 NaOH + H 2 Eliminação do etanol: 2 Na 0 + EtOH 2 NaOEt + H 2 6

7 ANTERIORMENTE... Reações Formação de peróxidos: CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + O 2 CH 3 CH(OOH)OCH 2 CH 3 Detecção de peróxidos: KI + HCl + peróxido I 2 (solução amarelo-castanho) 7

8 ANTERIORMENTE... Filtração - Técnica Objetivo: - Remover impurezas sólidas de uma solução. - Coletar o produto sólido que que tenha sido precipitado ou cristalizado. Tipos de Filtração: - Filtração por gravidade - Filtração á vácuo 8

9 ANTERIORMENTE... Filtração - Técnica Por que Preguear o Filtro? R: Aumenta a velocidade de filtração, pois aumenta a área superficial do filtro e também equaliza a pressão dentro do recipiente. Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 9

10 PRÁTICA Tabela de Constantes 10

11 PRÁTICA Toxicidade 11

12 PRÁTICA Primeiros Socorros Éter etílico Inalação Levar a pessoa para o ar fresco. Se não respirar, dar respiração artificial. Pele Lavar com muita água. Olhos Lavar cuidadosamente com muita água, no mínimo por 15 minutos. Ingestão NÃO provocar vômitos. 12

13 PRÁTICA Primeiros Socorros Sódio Metálico Inalação Se for respirado, levar a pessoa para o ar fresco. Se não respirar, ministrar respiração artificial. Pele Despir imediatamente a roupa e os sapatos contaminados. Lavar com sabão e muita água. Olhos Lavar cuidadosamente com muita água, durante pelo menos quinze minutos. Ingestão NÃO provocar vomitos. Nunca dar nada pela boca a uma pessoa inconsciente. Enxaguar a boca com água. 13

14 PRÁTICA Descarte 14

15 PRESSÃO DE VAPOR Para o processo de destilação é importante saber o conceito de pressão de vapor e como ele influencia no curso da técnica. Quando se tem um líquido em um recipiente fechado, existe um equilíbrio entre esse líquido o seu respectivo vapor. 15

16 PRESSÃO DE VAPOR Como pode-se notar no gráfico ao lado, a pressão de vapor de um líquido aumenta com a temperatura Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 16

17 DIAGRAMA DE FASES Gráfico de Temperatura por Composição para uma solução ideal A temperatura de ebulição, assim como a pressão de vapor de uma mistura de líquidos, varia com a composição. Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory 17 Synthesis, 3ª Ed.

18 DIAGRAMA DE FASES Nem todas as soluções apresentam comportamento ideal, logo seus diagramas de fases apresentam azeótropos de máximo ou de mínimo conforme o tipo de interação presente nos líquidos. 18

19 DIAGRAMA DE FASES Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 19

20 POR QUE DESTILAR? A destilação é o processo de vaporizar um líquido, condensar o vapor e coletar o condensado em um recipiente diferente. Essa técnica é muito útil para separar uma mistura de líquidos quando os componentes têm pontos de ebulição diferentes ou quando um componente não destila. 20

21 TIPOS DE DESTILAÇÃO Destilação simples Destilação fracionada Destilação por arraste a vapor Destilação sob pressão reduzida 21

22 DESTILAÇÃO FRACIONADA Quando se tem dois líquidos com temperaturas de ebulição muito próximas, como benzeno e tolueno, a destilação simples não é muito efetiva pois não consegue separar os dois líquidos totalmente, onde sempre haverá uma fração de um dos componentes no outro. 22

23 DESTILAÇÃO FRACIONADA Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 23

24 DESTILAÇÃO FRACIONADA Exemplo de coluna de destilação que estabelece sucessivos equilíbrios líquido-vapor Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 24

25 TIPOS DE DESTILAÇÃO Destilação simples Destilação fracionada Destilação por arraste a vapor Destilação sob pressão reduzida 25

26 DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR Empregada para destilar substâncias que se decompõe nas proximidades de seus pontos de ebulição e que são insolúveis em água ou nos seus vapores. Esta operação baseia-se no fato de que, numa mistura de líquidos imiscíveis, o ponto de ebulição será a temperatura na qual a soma das pressões parciais dos vapores é igual à da atmosfera. 26

27 TIPOS DE DESTILAÇÃO Destilação simples Destilação fracionada Destilação por arraste Destilação sob pressão reduzida 27

28 DESTILAÇÃO A PRESSÃO REDUZIDA A destilação a vácuo (ou pressão reduzida) é usada quando compostos têm alto ponto de ebulição. Alguns compostos frequentemente se decompõe nas temperaturas necessárias para a destilação na pressão atmosférica. A destilação a vácuo é utilizada no caso de compostos que podem reagir com o O 2. 28

29 DESTILAÇÃO A PRESSÃO REDUZIDA Em uma mistura de líquidos, a pressão de vapor total depende de do valor de cada pressão parcial. Para isso deve-se usar: Nα.Lα=Nβ.Lβ Fonte: Atkins' Physical Chemistry, 8ª Ed 29

30 DESTILAÇÃO A PRESSÃO REDUZIDA Um líquido entra em ebulição quando sua pressão de vapor se iguala á pressão ambiente. Logo, para fazer um líquido entrar em ebulição a temperatura menor, basta diminuir a pressão ambiente, com uma bomba de vácuo. 30 Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.

31 TIPOS DE DESTILAÇÃO Destilação simples Destilação fracionada Destilação por arraste Destilação sob pressão reduzida 31

32 DESTILAÇÃO SIMPLES Só tem aplicação para separar um líquido de impurezas não voláteis (em solução no líquido), um solvente usado numa extração, ou, excepcionalmente, para separar líquidos de pontos de ebulição muito diferentes (>80 C). 32

33 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 33

34 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem Cabeça de Destilação Tem a função de dirigir os vapores da destilação para o condensador e permite a ligação do termômetro pelo adaptador do termômetro. Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 34

35 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem Adaptador de Termômetro Composto de duas partes: uma junta de vidro com uma perfuração no topo e um adaptador de borracha que se ajusta na perfuração, o termômetro pode ser ajustado por deslizamento. Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 35

36 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem Condensador A junta entre a cabeça de destilação e o condensador de água é a que tem a maior probabilidade de vazamento em toda a aparelhagem. O ângulo da junta, nem vertical, nem horizontal também torna mais difícil a ligação correta. O condensador só encherá de água se for cheio de baixo para cima. Se a aparelhagem for deixada abandonada por muito tempo, prender as mangueiras com fio de cobre. Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 36

37 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem Balão de Coleta O balão de coleta, usualmente um balão de fundo redondo, recebe o líquido destilado. Obs: Se o líquido for muito volátil, e existir o perigo de perdas por evaporação, é aconselhável esfriar o balão de coleta em banho de água e gelo. Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 37

38 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem Balão de Destilação O balão de destilação deve ser de fundo redondo pois foi desenhado para resistir ao calor necessário para aguentar o processo de ebulição (pois oferece uma superfície máxima de aquecimento) Coloca-se a amostra no balão, enchendo-o até o máximo de 2/3 de sua capacidade. Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 38

39 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem Balão de Destilação Quando o balão fica cheio acima dos 2/3 de sua capacidade, isso restringe o processo de ebulição e provoca solavancos. A área do líquido em ebulição deve ser a maior possível para melhorar o processo de ebulição. Porém a retenção é excessiva. Obs: Retenção é a quantidade de material que não pode ser destilado por que um pouco do vapor tem de encher o balão vazio. Ao esfriar este material volta para o Balão 39

40 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem 40

41 DESTILAÇÃO SIMPLES Pedras de Ebulição São pequenos pedaços de material poroso que produzem um fluxo constante de pequenas bolhas de vapor quando aquecidos em um solvente. Isso reduz a tendência do líquido em superaquecer e promove a ebulição suave do líquido Existem dois tipos comuns: -Lascas de Carborundo (inerte) -Lascas de Mármore (mais barata) 41

42 DESTILAÇÃO SIMPLES Pedras de Ebulição As pedras de ebulição devem ser adicionadas para evitar solavancos e permitir um aquecimento homogêneo da solução. CUIDADO!!!! Se a pedra de ebulição for colocada em um líquido superaquecido ela poderá entrar em erupção, e quebrar a aparelhagem, espalhando o solvente quente. 42

43 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem - Termômetro O termômetro é fixado por um suporte na vertical que deve ser ajustado de forma que o bulbo de mercúrio fique abaixo da saída lateral Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 43

44 DESTILAÇÃO SIMPLES Aparelhagem - Termômetro 44

45 DESTILAÇÃO SIMPLES Fontes de Aquecimento BICO DE GÁS É utilizado somente quando não se trabalha com substâncias inflamáveis e para temperaturas de ebulição acima de 180 C. Entre o bico e o frasco, interpõe-se uma tela de amianto, para que o aquecimento seja mais uniforme. 45

46 DESTILAÇÃO SIMPLES Fontes de Aquecimento BANHO MARIA Utilizado para líquidos de baixo ponto de ebulição até 60ºC. 46

47 DESTILAÇÃO SIMPLES Fontes de Aquecimento MANTA ELÉTRICA O aquecimento é obtido por uma resistência elétrica a qual se encontra envolvida por algodão de vidro. Deve ser usada exclusivamente para aquecer balões, de preferência, de fundo redondo. 47

48 DESTILAÇÃO SIMPLES Fontes de Aquecimento BANHO DE ÓLEO Utilizado quando é necessário aquecer entre 60º a 180ºC. 48

49 DESTILAÇÃO SIMPLES Cuidados!! Para o bom andamento da prática alguns cuidados devem ser tomados: Colocar Pedras de ebulição antes de iniciar o aquecimento; A fonte de aquecimento deve ser a manta e não o bico de bunsen; O Balão a ser utilizado deve ter um volume de 500 ml; Verificar junções da aparelhagem para evitar o escape de vapores; Nunca deixar a destilação ir à secura; pode levar à quebra do balão e/ou formação de produtos de difícil remoção. De extremo perigo se ainda houver peróxidos presentes!! 49

50 DESTILAÇÃO SIMPLES Correção do Ponto de Ebulição Quando a pressão do local onde o experimento foi realizado for diferente de 760 mmhg, torna-se necessário corrigir a temperatura de ebulição. T = 0,00012.(760 - P).(T + 273), para líquidos não-associados (apresentam interações intermoleculares fracas p.ex.: éter) T = 0,00010.(760 - P).(T + 273) para líquidos associados (interações intermoleculares são ligações de hidrogênio p.ex.: água, álcoois, ácidos, etc) 50

51 DESTILAÇÃO SIMPLES Correção do Ponto de Ebulição Onde ΔT é a correção, em ºC, a ser aplicada ao ponto de ebulição observado T: temperatura de ebulição observada no laboratório; P: pressão barométrica local; T 760 : temperatura de ebulição a 760 mmhg (ponto de ebulição normal) Temperatura corrigida: T 760 = ΔT + T 51

52 DESTILAÇÃO SIMPLES Correção do Ponto de Ebulição Por que Corrigir? A pressão local e a pressão ao nível do mar possuem diferenças que são minimizadas pela correção do ponto de ebulição. 52

53 DESTILAÇÃO SIMPLES Leitura do Ponto de Ebulição Para se determinar pontos de ebulição de líquidos usa-se o nomógrafo, uma espécie de régua de cálculo, que permite fazer uma estimativa do ponto de ebulição em função da pressão. Ele relaciona o ponto de ebulição normal de uma substância (escala B) com pontos de ebulição à pressão reduzida (escalas A e C) 53

54 DESTILAÇÃO SIMPLES Leitura do Ponto de Ebulição Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed. 54

55 DESTILAÇÃO SIMPLES - PRÁTICA Fluxograma solução etérea (éter etílico, NaOH, Na, NaOEt CaCl 2, ) Filtrar com papel pregueado (Filtração Simples) Resíduo (Na, CaCl 2 ) Filtrado (éter etílico, NaOH, NaOEt) Descartar recolher em balão de 500 ml 55

56 DESTILAÇÃO SIMPLES - PRÁTICA Fluxograma Destilar o éter através de uma destilação simples (Destilação Simples) Resíduo (NaOH, éter etílico, NaOEt) Destilado (éter etílico) Recolher destilado (éter) em kitassato ou outro balão de destilação Anotar a pressão do laboratório 56

57 DESTILAÇÃO SIMPLES - PRÁTICA Fluxograma Determinar o volume de éter obtido Corrigir Temperatura de Ebulição e comparar com a literatura 57

58 BIBLIOGRAFIA PAVIA, D.L.; LAMPMAN, G.M.; KRIZ, G.S.; ENGEL, R.G. Química Orgânica Experimental: Técnicas de escala pequena. 2ed. Porto Alegre: Bookman, p. 549 a 555, 606, 614 a 616, 623 a 628, 632 a 638, 641 a 645, Eduardo/Bl og/puri fica %C3% A7% C3% A3o% 2 0de%20Solventes%20Org%C3%A2nicos%20(%C3%89ter%20Et%C3%ADlico).pd f visualizado dia 31/08. oad/fi chas/% C3%89ter%20et% C3% ADli co pdf vizualizado dia 31/08. LIDE, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89 ed. Boca Raton: CRC Press LLC, p , 4-54, 4-68, 4-69, 4-90, visualizado dia 12/09/

59 BIBLIOGRAFIA PAVIA, D.L.; LAMPMAN, G.M.; KRIZ, G.S.; ENGEL, R.G. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed p. 505 a 629; 720 a acessado em 12/09/13 acessado em 12/09/13 em 12/09/13 acessado acessado em 12/09/13 acessado em 12/09/13 59

60 BIBLIOGRAFIA acessado em 12/09/13 completa 1.asp?consulta =CLORETO%20DE%20C%C1LCIO acessado em 18/09/13 stemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/fi cha_ completa 1.asp? consulta =%C9TER%20DIET%CDLICO acessado em 18/09/13 stemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/fi cha_ completa 1.asp? consulta =S%D3DIO acessado em 18/09/13 completa 1.asp?consulta =HIDR%D3XIDO%20DE%20S%D3DIO acessado em 18/09/13 stemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/fi cha_ completa 1.asp? consulta =%C1CIDO%20SULF%DARICO acessado em 18/09/13 60

61 Constantes Físicas e Periculosidade

62 Fluxograma da Prática solução etérea (éter etílico, Na, NaOH, CaCl 2, ) Filtrar com papel pregueado (Filtração Simples) Resíduo (Na, CaCl 2 ) Filtrado (éter etílico, NaOH) Descartar recolher em balão de 500 ml Destilar o éter através de uma destilação simples (Destilação Simples) Resíduo (éter etílico, NaOH) Destilado (éter etílico) Recolher destilado (éter) em kitassato ou outro balão de destilação Anotar a pressão do laboratório Determinar o volume de éter obtido Corrigir Temperatura de Ebulição e comparar com a literatura