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Determinar a natureza do grupo funcionalprincipal da substncia a identificar
Objectivo:
Como fazer?Testes simples que revelam se o composto :
uma base forte (ex. amina)
um cido fraco (ex. fenol)um cido forte (ex. cido carboxilico)
uma substncia neutra (ex. aldedo, cetona, lcool)
inerte (ex. alcanos, aromtico)
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gua
ter (ou outros solventes orgnicos)soluo de cido clordrico a 5% (HCl 5%)
soluo de bicarbonato de sdio a 5% (NaHCO35%)
soluo de hidrxido de sdio a 5% (NaOH 5%)cido sulfrico concentrado (H2SO4conc.)
Exemplos:
Compostos solveis na gua so tambm solveis nas restantes solues
aquosas MAS outros compostos solveis nas bases diludas (ex. cidocarboxilico) ou cidos diludos (ex. amina) so apenas ligeiramente solveisna gua.
Compostos neutros contendo oxignio ou enxofre Sso solveis no cidosulfrico concentrado (ex. cetonas)
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Quanto maior a semelhana estrutural entre soluto e
solvente maior a solubilidade do soluto no solvente
Compostos contendo menos do que 4 carbonos (molculaspequenas) e oxignio, azoto ou enxofre, independentemente dogrupo funcional, apresentam, em geral, boa solubilidade na gua
Compostos contendo 5 - 6 carbonos e oxignio, azoto ou
enxofre solubilidade limite(borderline)
Compostos contendo mais do que 6 carbonos mesmo comoxignio, azoto ou enxofre so, em geral,insolveis na gua
Solubilidade em gua
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Alguns fatos
N tomos de OXIGNIO, AZOTO ou ENXOFRE por tomo de carbonosolubilidade
exemplo: cido pentanico MAIS SOLVEL do que pentan-1-ol
N de grupos funcionais polares solubilidade
exemplo: pentano-1,5-diol MAIS SOLVEL do que pentan-1-ol
Quando as cadeias alquilicas so ramificadas, a intensidade das forasintermoleculares diminui, logo, mais fcil separar (dissolver) asmolculassolubilidade
exemplo: 2-metilpropan-2-ol MAIS SOLVEL do que butan-1-ol
OHO
OH
OHOHOH
OHOH
5.0 g/ 100 mL 2.7 g/ 100 mL
2.7 g/ 100 mL
7.4 g/ 100 mLMuito solvel
Muito solvel
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Composto solvel na gua e no ter provavelmente:
apolar ou pouco polar
contem menos do que 5 carbonos
tem um grupo funcional polar capaz de formar ligaes de hidrognio
no contem mais do que um grupo funcional fortemente polar
Composto solvel na gua mas no no ter provavelmente:
polar (um sal)
contem dois ou mais grupos funcionais fortemente polares mas no
mais do que 4 carbonos por cada grupo polar
Compostos apolares ou pouco polares apresentam boa
solubilidade no ter
Compostos inicos so insolveis no ter
Solubilidade em ter (ou outros solventes orgnicos)
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RNH2+ HCl R-NH3+Cl- primria
RRNH + HCl RRNH2+Cl- secundria
RRRN + HCl RRRNH+Cl- terciria
Muitos compostos solveis em HCl 5% contm na suaestrutura um azoto bsico
muito provvel que seja uma amina
Aminas alifticas (RNH2, RRNH e RRRN) so compostos bsicos
que formam sais solveis no meio cido-aquoso
Solubilidade em HCl 5% (aq.)
NHR
H
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Grupos aromticos (Ar) reduzem o carcter bsico do Azoto (N):
Aminas primrias aromticas (ArNH2 - anilina) apresentam menor
basicidade do que aminas primrias alifticas MAS geralmente ainda
aceitam protes formando sais solveis no meio cido-aquoso
Aminas aromticas secundrias (Ar2NH - difenilamina) ou tercirias
(Ar3N - trifenilamina) caracterizadas por carter bsico mnimo so
incapazes de formar sais solveis no HCl 5%
NH NNH2
Diminui o carter alcalino
Diminui a solubilidade em HCl 5%
anilina
NHR
H
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Compostos solveis no bicarbonato de sdiocidos fortes
Compostos solveis no hidrxido de sdiocidos fortes ou cidos
fracoscidos FORTES (Solveis no NaOH 5% e NaHCO35%)
c. Carboxlicos . RCOOHc. Sulfnicos . RSO3Hdi- e tri-nitrofenois, orto- e para- substitudos
cidos FRACOS (Solveis no NaOH 5%)
fenois ArOH
Nitroalcanos RCH2NO2beta-cetonasbeta-diesteresImidas RCO-NH-CO-RSulfonamidas ArSO2NH2 , ArSO2NHR
Solubil. em NaHCO35% (aq.) Solubil. em NaOH 5% (aq.)
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So solveis / reativos em H2SO4concentrado compostos neutros
Compostos possveis: lcoois, cetonas, aldedos,esteres, alcenos, alcinos,teres, nitroaromticos, amidas
Complementar com outros testes qumicos e espetroscopia
para permitir diferenciao
Solubilidade em H2SO4conc.
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Compostos inertes
Compostos insolveis no H2SO4 concentrado ou em qualquer um dos
outros solventes.
Compostos possveis
alcanos, aromticos simples, haletos de alquilo hidrocarbonetos (no
tm grupo funcional)
(ex. hexano, benzeno, clorobenzeno, clorohexano, tolueno)
Insolubilidade total
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Em resumo
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EXTRAO QUMICA
Processo de purificao
Isolar compostos baseando-se na
dissoluo destes num solvente extrator ou na dissoluo
das impurezas
Tem como base a reatividadedas substncias orgnicas comsolues cidas e alcalinas
QumicoProcesso
porExtrao
inertessolventes
porExtrao
mltiplaExtrao
contnuaExtrao
lquido-lquido
Extrao
lquido-slido
Extrao
Separao demisturas em faselquida
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Agita-se a ampola de decantaocuidadosamente
Inverte-se a sua posio e abre-se a torneira,eliminando o excesso de presso
Fecha-se novamente a torneira e relaxa-se a
presso interna
Repete-se este procedimento algumas vezes
Recoloca-se a ampola de decantao nosuporte, para que a mistura fique em repouso.
Extrao mltiplaConsiste em agitar uma soluo aquosa com um solvente orgnico numa ampola de
decantao, a fim de extrair determinada substncia.
Quando estiverem formadas duas fases distintas, recolhe-se a fase mais densa
(camada inferior)Repete-se a extraousando uma nova poro do solvente extrator. Normalmente noso necessrios mais do que trs extraes
O nmero exato depender do coeficiente de partio da substncia que est a serdisputadapelos dois lquidos.
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Extrao lquido - lquido
Coeficiente de partio da substncia
Para uma extrao lquido-lquido de um composto S que se encontra dissolvido numsolvente A emprega-se um outro solvente BA e Bdevem ser imiscveis
A e B so agitados e o composto distribui-se entre os dois solventes de acordo com asrespetivas solubilidades. A razo entre as concentraes do soluto em cada solvente denominada coeficiente de distribuio ou de partio(K)
K = CA/ CB
CA a concentrao do composto S no solvente A
CB a concentrao do composto S no solvente B
Processo de separao em que se explora a diferena de miscibilidade de um soluto emdois lquidos. Por exemplo, numa situao onde temos dois lquidos, A e S, miscveis entresi. Se queremos separar A de S, podemos usar um terceiro lquido B (onde o soluto S seja
mais miscvel). A separao entre o extrato, B e S, e o refinado, A e S, feita com umaampola de decantao. O refinado pode ser mais purificado com etapas adicionais deextrao (extrao mltipla). A recuperao de S a partir do extrato geralmente feita pordestilao ou evaporao, muitas vezes em condies de presso reduzida porqu?
A+S B+S
A+S
B
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1 parte: Destilao fraccionada da soluo problema. Separao dos
compostos inertes
Tentativa de separao de componentes de baixo ponto de ebulio em
princpio sero os inertes . Porqu?
Em que consiste ?
Aquecimento de um lquido at a uma temperatura qual ele se converte em
vaporCondensao do vapor a lquido numa outra parte do aparelho
A purificao de uma mistura possvel quando as substncias
que a compem possuemP.E. diferentes
Extrao QumicaEsquema geral de separao
Soluo problema: Mistura lquida contendo compostos cidos(fortes e fracos), bsicos, neutros e inertes
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Destilao de uma mistura lquida
Aquecimento Presso de vapor do componente mais voltil excede a presso
atmosfrica Vapor expande-se pelo condensador Arrefecimento Vapor
converte-se de novo a lquidoRecuperamos o componente mais voltil
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Caractersticas:
A temperatura do vapor destilado varia.
A composio da mistura, vapor, e do
condensado (ou destilado) variam ao
longo do processo
As temperaturas do lquido e do vaporvariam ao longo da destilao
Destilao fraccionadaseparao de misturas de
componentes com P.E.que difiram entre si
menos de 80 C
Destilao simplesseparao de misturas de
componentes com P.E.que difiram entre si
mais do que de 80 C
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120
Temperatura(C)
Tempo (min.)
PE1
PE2
PE3
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O NOSSO EXEMPLO DE TRABALHOCONSIDEREMOS UMA MISTURA EM FASE TEREA DE
Heptano, P.E. = 99 C Heptanamina, P.E. = 156 C
cido heptanico, P.E. = 222 C Fenol, P.E. = 182 C
Heptan-1-ol, P.E. = 138 C
OH
O
OH
OH
DESTILADO:Heptano (I)
RESDUO:Heptanamina (B), cidocido heptanico (AF),
Fenol (Af), Heptan-1-ol (N)
DESTILAO
Inerte Base
c. Forte c. fraco
Neutro
NH2
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1. O resduo de destilao dissolvido num solvente adequado
(ter ou qualquer outro solvente imiscvel com gua e de baixoP.E.) e transferido para ampola de decantao.
Nota: Volume de solventes orgnicos e aquosos a utilizar varia com a quantidade
de mistura a separar. Valor guia: 5 g de mistura dissolvida em 30 mL de solvente
orgnico e extrada com 3 x 10 mL soluo aquosa.
2 Parte: Extrao lquido - lquido
Extrao das substncias alcalinas com HCl 5%
2. Extrair mistura orgnica com 2 x 20 mL HCl 5%
3. Lavar fase aquosa cida com 5 mL ter Porqu??? 2x
Guardar fase
etrea
Juntar fasescidas noutra
ampola4. Adicionar soluo NaOH 20% at
neutralizar (regenerao da base)
Neutralizar a fase aquosa cidacom sais de bases dissolvidaspara regenerao dos compostosalcalinos
1
2
3
4
Juntar afase terea
anterior
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5. Transferir a soluo salina para uma ampola de decantao e extrair com2 x 15 mL ter
Rejeitar faseaquosa
6. Reunir as solues etreas na mesmaampola e lavar com 2 x 5 mL de gua
7. Transferir para matraz com rolhacontendo sulfato de sdio anidro.Agitar, deixar atuar durante algunsminutos
fase aquosa
fase eterea fase eterea
Rejeitar faseaquosa
fase eterea
6
7
5
5
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terSubstnciasBsicas
8. Filtrar, evaporar, secar e pesar
Balo taradoNo esquecer !!!
Secar na estufa
Pesar depois de arrefecido
8
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B,AF,Af,N
20 mL, HCl 5%
AF,Af,N(resduos de B)
AF,Af,N
B+Cl-(resduos de AF,Af, N)
20 mL, HCl 5%
5 mL, ter
B+Cl-(resduos de AF,Af, N)
AF,Af,NB+Cl-NaOH 20%at alcalinizar
B em suspensona f. aquosa
15 mL, ter
B em f. tereacom resduos f. aquosa
Resduos de B emsuspenso na f. aquosa
15 mL, ter
B em f. tereacom resduos f. aquosa
f. aquosa(lixo)
B em f. tereacom resduos f. aquosa
f. aquosa(lixo)
5 mL, gua
5 mL, gua
Bem f. terea
f. aquosa(lixo)
Desidratar, filtrar e secar
GUARDAR !
Em detalhe
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NH2 NH
3
+ HCl+ Cl-
EXTRAO
REGENERAO
Sal insolvelem ter
NH2NH3 +NaOH+
Cl-
+NaCl
+H2O
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9. Retomar a soluo etrea guardada no ponto 2
10. Extrair mistura orgnica com 2 x 20 mL NaHCO35%
11. Lavar fase aquosa alcalina com 5 mL ter
12. Adicionar HCl concentrado atreao cida ao papel de congo(regenerao do cido)
13. Repetir pontos 5- 8 (extrair, lavar, desidratar, filtrar, evaporar, secar e pesar)
Extrao de cidos fortes com NaHCO35%
2
x
Guardar faseetrea
Juntar fasesalcalinas noutra
ampola
11
12
Juntar afase terea anterior
10
9
Neutralizar a fase aquosa alcalinacom sais de cidos fortesdissolvidas para regenerao doscompostos com forte cartercido
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AF,Af,N
20 mL, NaHCO3 5%
Af, N(resduos de AF)
Af, N
Na+AF-(resduos de Af, N)
20 mL, NaHCO3 5%
5 mL,ter
Na+AF-(resduos de Af, N)
Af,NNa+AF-HCl 33%at acidificar
AF em suspensona f. aquosa
15 mL, ter
AF em f. tereacom resduos f. aquosa
Resduos de AF emsuspenso na f. aquosa
15 mL, ter
AF em f. tereacom resduos f. aquosa
f. aquosa(lixo)
AF em f. tereacom resduos f. aquosa
f. aquosa(lixo)
5 mL, gua
5 mL, gua
AFem f. terea
f. aquosa(lixo)
Desidratar, filtrar e secar
GUARDAR !
Em detalhe
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O
OH
O
O
+ NaHCO3Na+
+H2O+CO2
O
O
O
OHNa+
+ HCl + NaCl
EXTRAO
REGENERAO
Sal insolvelem ter
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Extrao de cidos fracos com NaOH 5%
14. Retomar a soluo etrea guardada no ponto 10
15. Extrair mistura orgnica com 2 x 20 mL NaOH 5%
16. Lavar fase aquosa alcalina com 5 mL ter
17. Adicionar HCl concentrado atreao cida ao papel de congo(regenerao do cido)
18. Repetir pontos 5- 8 (extrair, lavar, desidratar, filtrar, evaporar, secar e pesar)
2
x
Guardar faseetrea
Juntar fasesalcalinas noutra
ampola
16
17
Juntar afase terea anterior
15
14
Neutralizar a fase aquosa alcalinacom sais de cidos fracosdissolvidas para regenerao doscompostos com carter cidofraco
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Af,N
20 mL, NaOH 5%
N(resduos de Af)
N
Na+Af-(resduos de N)
20 mL, NaOH 5%
5 mL,ter
Na+Af-(resduos de N)
NNa+Af-HCl 33%at acidificar
Af em suspensona f. aquosa
15 mL, ter
Af em f. tereacom resduos f. aquosa
Resduos de Af emsuspenso na f. aquosa
15 mL, ter
Af em f. tereacom resduos f. aquosa
f. aquosa(lixo)
Af em f. tereacom resduos f. aquosa
f. aquosa(lixo)
5 mL, gua
5 mL, gua
Afem f. terea
f. aquosa(lixo)
Desidratar, filtrar e secar
GUARDAR !
Em detalhe
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OHO
+ NaOHNa+
+ H2O
OOHNa
+
+ HCl + NaCl
EXTRAO
REGENERAO
Sal insolvelem ter
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Recuperao das substncias neutras
19. Retomar a soluo etrea guardada no ponto 15
20. Lavar a fase etrea com 2 x 5 mL de gua
21. Repetir pontos 5- 8 (extrair, lavar,desidratar, filtrar, evaporar, secar e pesar)
20
19
N em f. terea
com resduos f. aquosa
N em f. terea
com resduos f. aquosa
f. aquosa
(lixo)
5 mL, gua
5 mL, gua
N
em f. tereaf. aquosa
(lixo)
Desidratar, filtrar e secar
No ocorre qualquer tipo de reao
Apenas procedemos lavagem dafase terea
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Sol. aquosa Sol. etreaB
Sol. aquosaB+Cl-
Mistura inicialB, AF, Af, N, I
Sol. aquosa Sol. etrea
AF
Sol. AquosaNa+AF-
Sol. etreaAF, Af, N, I
Sol. aquosa Sol. etreaAf
Sol. etrea
N, I
Sol. Aquosa
Na+Af-
Sol. etreaAf, N, I
+ ter+ HCl 5%
+ ter+ NaHCO35%
+ ter+ NaOH 5%
+ HCl conc.+ ter
+ HCl conc.+ ter
+ NaOH 20%+ ter
Em resumo
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Planeie, indicando todos os solventes a utilizar e todas asreaes qumicas que ocorrem, a separao por extraoqumica da seguinte mistura de compostos dissolvida em
ter.
CH3
COOH
C(CH
2)4CH
3CH
3CH
2
O
CH3(CH
2)3
N H
(CH2)3CH
3
OH
CH3
CH3
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AGORA ESTAMOS APTOS A IR PARA O
LABORATRIO POR ESTES CONHECIMENTOSEM PRTICA
FIM