Isolamento de compostos orgânicos

voláteis de fontes naturais

Os componentes voláteis de plantas constituem uma enorme riqueza da Química Orgânica.

Eles são utilizados na farmacologia, ingredientes de perfumes, preservativos, temperos e vários outros usos.

Os componentes voláteis são geralmente isolados de plantas por destilação a vapor sob pressão atmosférica.

A planta é normalmente dividida finamente ou misturada para liberar os componentes voláteis de sua estrutura celular e o vapor é então introduzido para condensar os componentes orgânicos voláteis com a água. Os odores das plantas é devido às essências.

As essências têm sido isoladas de uma grande variedade de plantas, mas constituída somente de uma pequena porcentagem da composição total da planta. Os maiores constituintes das essências são os terpenos e outros derivados oxigenados.

Os terpenos são estruturas compostas de unidades de isopreno combinado na forma de “head-to-tail”. O limoneno, que éo terpeno cíclico das plantas mais amplamente distribuído na natureza, é o principal ingrediente do óleo de laranja (90 a 95%). É encontrado no óleo de limão, óleo de alcaravia, e em muitas outras essências.

Limoneno[1-metil-4-(1-metiletenil)cicloexeno]

CH2CH3

CH3

Objetivo do Experimento

Isolar e purificar o limoneno do óleo da laranja.

Técnicas Envolvidas

Destilação por arraste a vaporExtração de solventes

Filtração simplesDestilação fracionada

Tabela com constantes físicasNome Fórmu-

laPeso

Mole-cular

(g/mol)

Densi-dade(g/ml)

Pontode

Fusão(ºC)

Ponto deEbulição

(ºC)

Solubilidade Toxicidade

Limoneno C10H16 136,24 0,8402 - 175,5 a176

Insolúvel Irritante à pele

n-hexano C6H14 86,18 0,660 -100 a-95

69 Insolúvel

Náusea, dor de cabeça,irritação nos olhos e

nariz, fraquezamuscular, dermatite,pneumonia química

Sulfato desódio Na2SO4 142,04 2,7 800 - Solúvel -

Água H2O 18,02 0,997 0 100 - -

Métodos de SegurançaAlém daqueles procedimentos gerais de segurança, tais como, o uso de óculos, avental, calça comprida, cabelo comprido preso e sapato fechado, não se pode esquecer que o limoneno éaltamente inflamável e portanto, o uso de chama do bico de Bünsen não é recomendado (Obs: uso da manta elétrica).

Deve-se usar a capela durante o experimento, pois tanto o limoneno quanto o n-hexano são irritantes aos olhos e mucosas nasais. É bom salientar que, o n-hexano pode causar ainda, quando seus vapores são inalados, possíveis náuseas, dores de cabeça e tontura. Recomenda-se evitar o contato deste solvente com a pele, pois poderá causar adormecimento das extremidades, fraqueza nos músculos e inflamação na pele. Em casos extremos recomenda-se o uso de luvas cirúrgicas.

Parte Experimental

Destilação por arraste a vapor: isolamento do limoneno

Destilação fracionada: purificação do limoneno

Destilação por Arraste a Vapor: Isolamento do Limoneno

1. Pesar 20 g de óleo de laranja (30 ml) e transferir para um balão de fundo redondo de 250 ml;

2. Montar um sistema de destilação por arraste àvapor;

3. Proceder à destilação até que todo material orgânico volátil, tenha destilado, isto é, até que destile somente água. Para se assegurar que o destilado apresenta uma única fase, deve-se coletá-lo em um tubo de ensaio (cerca de 1 ml); se for observada a presença de duas fases, continuar a destilação.

Adicionar 30 ml de n-hexano ao frasco do destilado e transferir para um funil de separação. Lavar o frasco com pequenas porções de n-hexano;Agitar o funil de separação suavemente, aguardar a separação das fases e coletar o extrato orgânico em um erlenmeyer de 250 ml;Repetir duas vezes a extração da fase aquosa com 20 ml de n-hexano, coletando a fase orgânica no mesmo erlenmeyer. Guardar o extrato orgânico na geladeira em erlenmeyer contendo Na2SO4 como agente secante. O extrato será usado na próxima experiência.

Destilação Fracionada: Purificação do Limoneno

Montar um sistema de destilação fracionada, usando o balão de fundo redondo de 250 ml. Utilizar uma proveta de 100 ml como frasco coletor. Ligar o aquecimento (manta elétrica); Quando a mistura entrar em ebulição, observar na coluna de fracionamento o anel do condensado. (Se não for possível vê-lo, pode-se localizá-lo tocando a coluna: região quente). Elevar a temperatura gradualmente a partir deste momento, para que a coluna alcance um gradiente de temperatura constante;

OBS.: Em uma operação realizada conveni-entemente a mistura de vapor condensada não deve atingir a parte superior da coluna antes de vários minutos (15 minutos após o líquido começar a ferver).Iniciada a destilação, mantê-la constante (sem variação no aquecimento, numa velocidade de 40-60 gotas/minuto). Anotar a temperatura de destilação, quando a 1ª gota do destilado for coletada e, a cada 2 ml;Quando a temperatura começar a elevar-se bruscamente, acima de 75°C, transferir o coletado na proveta para um frasco (fração 1);

Efetuar as leituras a cada 0,5 ml e recolher o destilado em outra proveta, até a temperatura na qual o limoneno puro destila (fração 2);Quando a temperatura estabilizar (p.e. limoneno), (variação menor do que 1o por 0,5ml de destilado), recolher o destilado em outra proveta seca e anotar a temperatura de destilação a cada 2 ml;Destilar até que o balão de destilação contenha 3 ml de líquido (fração 3);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 hexano-limoneno.

Referências Bibliográficas

Http://labjeduardo.iq.unesp.brGONÇALVES, D.; WAL, R. R. Química Orgânica Experimental. São Paulo: McGraw Hill, 1988.PAVIA, D.L.; LAMPMAN, G. M.; KRIZ, G. S. Introduction to Laboratory Techniques: a microscaleapproach. Second edition. Philadelphia: SaundersCollege, 1995.SOARES, B. G.; SOUZA, N. A.; PIRES, D. X. Química Orgânica: teoria e técnicas de preparação, purificação e identificação de compostos orgânicos. Rio de Janeiro: Guanabara, 1988.

Seminário de química orgânicaExperimental I

Destilação fracionada do limoneno

Edvan Ferreira de Oliveira Letícia Naomi Higa

*Introdução*Destilação*Explicação da destilação fracionada*Coluna de fracionamento*Lei de Raoult*Diagramas de fases*Material utilizado*Eficiência da destilação*Observações *Como será a destilação na experiência

Quando confinamos uma determinada substância líquida, suas moléculas começam passar para o estado vapor até atingir o equilíbrio.

A pressão de vapor de uma substância pura éa pressão do vapor no equilíbrio (quando a velocidade de transferência entre as fases líquido-vapor se torna constante).

A pressão de vapor aumenta com a temperatura.

Assim o ponto de ebulição é quando a pressão de vapor se iguala a pressão atmosferica.

O que é a destilação?

A destilação é o processo de vaporizar o líquido,

Condensá-lo e recolhê-lo em um outro recipiente.

A destilação é um dos processos mais comuns nas indústrias químicas desde as indústrias farmacêuticas aos pólos petroquímicos, o

petróleo por exemplo é mistura de líquidos orgânicos, é destilado é separado em diversas

frações, de onde saem os éteres, gasolina,o piche e a grande maioria dos compostos

aromáticos que usamos no laboratório.

A destilação teve seu início provavelmente no século XVI, onde as primeiras expêriencias

realizadas foram feitas extraindo as “quintessências” de vegetais, minerais e

partes de animais, tentando-se obter dessa forma puríssimos e poderosos medicamentos.

Destilação fracionada

A destilação fracionada é empregada quando a diferença entre os pontos de ebulição dos líquidos da mistura é menor do que 70° C.

A destilação fracionada é simplesmente uma técnica para realizar uma série completa de pequenas destilações ( separações ) em uma operação.

O sistema de destilação fracionada écomposto por :

A principal diferença que ocorre na aparelhagem durante a destilação fracionada é a coluna de fracionamento.

O objetivo dessa coluna é criar várias regiões de equílibrio líquido-vapor enriquecendo a fração do componente mais volátil da mistura na fase de vapor.

A função de uma coluna de fracionamento é a de agir como um gradiente de Temperatura. Assim a coluna tem sua temperatura mais alta na parte inferior diminuindo de acordo que se afasta fonte de aquecimento.

Coluna de fracionamento

Assim quando o vapor destilado encontra uma temperatura mais baixa ( ou seja, subindo-se na coluna ), esse vapor se condensa com a fração menos volátil dos 2 líquidos, e assim há várias microdestilaçõesdentro da coluna o que faz o vapor do líquido mais volátil, quando chegar ao condensador se encontre praticamente puro.

(a) Dufton(b) Vigreux(c) Hempel(d) Pratos Teóricos

Existem vários tipos de colunas de fracionamento, entre as quais destacamos a de Vigreux que tem uma série de fendas para aumentar a superfície interna.

Lei de Raoult

Quando dois líquidos infinitamente miscíveis são postos juntos, a pressãode vapor de cada é reduzida pela pressão de vapor do outro; cada componente em uma solução contribuiproporcionalmente a sua fração molar na mistura.

A pressão total de vapor é igual a soma das pressões de vapor exercidas por cadacomponente na mistura:

Pa = xa . Pa°

Onde Pa é pressão do líquido A na solução, xa é a fração molar de A e Pa° é a pressão de vapor do líquido A puro.

Diagrama de fases

Um diagrama de fase consiste em uma gráfico Que relaciona a fração molar de uma substânicaEm uma solução homogênea tanto na fase deVapor como a líquida, um diagrama de fases Pode ser mostrado como:

Diagrama de fasesDiagrama de fases

Analisando o gráfico, a curva superiorCompreende o vapor e a curva inferiorSe trata do líquido, assim traçando-se uma Linha horizontal no gráfico podemos saberA fração molar tanto na fase líquido comoNa fase gasosa.

Eficiência de uma destilação fracionada

Um tipo de medida da eficiência de uma destilação é feita através dos pratos teóricosum prato teórico é equivalente a uma destilação simples, assim quanto menor a diferença entre os pontos de ebulição das substâncias a serem separadas, mais pratos teóricos são necessários para separá-las.

Diferença entre as Pratos teóricos necessários temperaturas de ebulição à separação

108 172 254 343 436 520 1010 207 304 502 100

Pratos teóricos necessários para a separaçãode dois líquidos

Podemos também utilizarmos como medidas o AEPT ( altura equivalente a umprato teórico ), quanto menor for esta grandeza, mais eficiente será a coluna.

Tipo de coluna Diâmetro Vazão AEPTTubo simples vazio 24 400 15

6 115 156 10 11,7

Coluna Vigreux 24 510 11,512 294 7,712 54 5,4

Recheio de esferas de vidro 24 100 a 800 6Recheio de anéis de Rashig 24 600 8,2

24 500 7,624 400 7

Relação entre os recheios de coluna e a alturaEquivalente a um prato teóricos(AEPT)

A razão de refluxo também é uma medida de eficiência do fracionamento, a razão de refluxo também é uma medida de eficiência do fracionamento, a razão do refluxo é dada pela razão entre a quantidade do vapor condensado que retorna a coluna pela porção que destila por unidade de tempo.

DestilaçãoDestilação fracionada

*A água no condensador deve correr no sentido contrário a corrente de vapores. *Deve-se controlar fonte de aquecimento a fim de que o líquido destile a velocidade constante.

*destilações com temperaturas acima de 140°- 150°C é normalmente conduzida com condensador refrigerado á ar, não se utiliza condensador refrigerado para evitar a quebra do condensador, devido ao choque térmico decorrente da diferença de temperatura entre o vapor destilado e a água corrente.

*O balão de destilação deve ter um volumedo mínimo de uma vez e meia do volume destilado, se estiver muito cheio pode haverarraste mecânico de líquido a destilar, impurificando assim o destilado. Se não estiver muito cheio ocorre perdas desnecessárias devido ao grande volume que o vapor deve ocupar para encher obalão.

•Para evitar perda de calor da coluna devemos envolve-la com lã de vidro ou tela de amianto.

*Se o aquecimento for muito forte, a coluna como um todo sofrerá aquecimento quase uniforme, prejudicando a separação da mistura.