83742699 Apostila de Quimica Organica e

APOSTILA DE QUÍMICA ORGÂNICA II – PRATICA DE

LABORATÓRIO

Duque de Caxias – 2011

2

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO AO TRABALHO EM LABORATÓRIO 03

1.1. Preparação para Entrar no Laboratório (Fase Pré-Laboratório) 03

1.2. Instruções para as Aulas de Laboratório 04

1.3. O Caderno de Laboratório 04

1.4. Após Finalização do Experimento (Fase Pós-Laboratório) 05

1.5. A Redação Científica: Relatório 08

2. SEGURANÇA NO LABORATÓRIO 12

2.1. Normas Básicas de Segurança no Laboratório 12

2.2. Descarte de Rejeitos (Resíduos) 14

2.3. Acidentes Comuns em Laboratório e Primeiros Socorros 17

3. EXPERIMENTOS 18

3.1. AULA PRÁTICA 01 – PREPARAÇÃO DA ACETANILIDA 18

3.2. AULA PRÁTICA 02 – NITRAÇÃO DA ACETANILIDA 20

3.3. AULA PRÁTICA 03 – HIDRÓLISE DA p-NITROACETANILIDA (FORMAÇÃO

DA p-NITROANILINA)

22

3.4. AULA PRÁTICA 04 – PREPARAÇÃO DO ACETATO DE ISOPENTILA

(ISOAMILA)

24

3.5. AULA PRÁTICA 05 – PREPARAÇÃO DO CLORETO DE t-BUTILA 26

3.6. AULA PRÁTICA 06 – REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO 28

3.7. AULA PRÁTICA 07 – PREPARAÇÃO DA DIBENZALACETONA 30

3.8. AULA PRÁTICA 08 – PREPARAÇÃO DO ÁCIDO BENZÓICO E DO ÁLCOOL

BENZÍLICO (REAÇÃO DE CANIZZARO)

32

3.9. AULA PRÁTICA 09 – PREPARAÇÃO DO ÁCIDO ADÍPICO 34

3.10. AULA PRÁTICA 10 – PREPARAÇÃO DE BIODIESEL 36

3.11. AULA PRÁTICA 11 – PREPARAÇÃO DA ASPIRINA (ÁCIDO

ACETILSALICÍCLICO)

38

3.12. AULA PRÁTICA 12 – PREPARAÇÃO DO VERMELHO “MONOLITE” 40

3.13. AULA PRÁTICA 13 – SÍNTESE TOTAL DE FENITOÍNA (5,5-

DIFENILIDANTOÍNA) A PARTIR DE BENZALDEÍDO

42

3.14. AULA PRÁTICA 14 – SÍNTESE DE POLÍMEROS 47

4. FONTES BIBLIOGRÁFICAS 50

ANEXO 1: TABELA PERIÓDICA 51

ANEXO 2: MODELO DE RELATÓRIO 52

3

1. INTRODUÇÃO AO TRABALHO EM LABORATÓRIO

O Laboratório Químico é um lugar de experimentação onde os acadêmicos terão a

oportunidade de aprender Química de um ponto de vista que nunca poderiam atingir por

intermédio de livros, demonstrações ou filmes; é a possibilidade de alcançar maior compreensão

da Química e a oportunidade de ver e trabalhar com as próprias mãos. Para atingir esses

objetivos, são necessárias qualidades tais como dedicação, interesse, curiosidade, pontualidade,

disciplina, etc.

Aprender o manuseio de compostos e a manipulação de aparelhos é obviamente uma

parte essencial à educação dos profissionais das Áreas de Ciências Exatas e Biológicas. Para

ajudar o desenvolvimento de boas técnicas, várias sugestões são apresentadas:

� Nunca começar uma experiência sem antes compreendê-la totalmente; isto significa estudar

o experimento antes de entrar no laboratório .

� Esmero é muito importante para uma boa técnica. Descuidar ao manusear compostos

químicos e aparelhos, pode não somente levar a maus resultados, como também é perigoso.

Há geralmente uma razão de como e porque cada operação é desenvolvida como descrita na

literatura, embora a razão, a princípio, possa não ser óbvia para o estudante iniciante.

O laboratório químico contém as seguintes características de segurança:

• Janelas amplas que possibilitam boa ventilação do ambiente;

• Lava-olhos e chuveiro – dispositivos para uso em emergências;

• Extintores de incêndio próximos ao laboratório;

• Salas anexas para aparelhagem (balanças, aparelhos para ponto fusão, dentre outros);

• Ampla iluminação e

• Bancadas revestidas com material que permita fácil limpeza.

4.1. Preparação para Entrar no Laboratório (Fase Pr é-Laboratório)

Desde o início da disciplina o aluno recebe o cronograma das aulas experimentais. A fase

pré-laboratório tem como objetivo familiarizar o aluno com o experimento a ser realizado. Leia com

antecedência o roteiro da aula a ser realizada, procurando compreender os objetivos e os

procedimentos a serem adotados, e dê especial atenção às advertências em relação à segurança.

4

4.2. Instruções para as Aulas de Laboratório

O aluno deverá portar os seguintes materiais obrigatórios para freqüentar as aulas

práticas: um guarda-pó, o Caderno de Laboratório e o roteiro do experimento a ser executada no

dia.

No início da aula o professor dará orientações pertinentes ao experimento da aula; é

interessante anotar no Caderno de Laboratório estas orientações.

Ao final da aula, descarte em recipientes adequados os resíduos e lave toda a vidraria. Em

geral a vidraria pode ser lavado com detergente e uma escova apropriada. Enxague várias vezes

com água da torneira, e duas ou três vezes com água destilada; não é necessário enxugar

nenhum material, que será guardado molhado (mas não sujo). Lembre-se que este material será

utilizada por alunos da próxima aula do Laboratório de Química

4.3. O Caderno de Laboratório

O Caderno de Laboratório deve conter todo o registro das atividades efetuadas no

laboratório, numa linguagem direta e resumida, mas de forma COMPLETA. Estas notações devem

ser realizadas, na maior parte, durante a própria aula. Os preparativos pré-laboratoriais devem ser

feitos antes da realização do experimento, enquanto as discussões e conclusões podem ser

registradas depois. Entretanto os dados e observações devem ser anotados durante a própria

aula, para evitar que se percam informações armazenadas de memória. Seguindo este

procedimento, economiza-se tempo e trabalho.

Para um bom registro de informações observem as seguintes recomendações:

• Iniciar sempre o registro com o número do experimento (ou da aula) e a data . Em seguida

anote o título e faça um breve resumo do que será feito durante a aula, contendo os

objetivos e os procedimentos. Eventualmente, dependendo do que for ser realizado, o

procedimento poderá ser melhor descrito através de um fluxograma, principalmente quando

envolver várias etapas. Nesta fase está incluída também a construção de tabelas para

anotações dos dados experimentais. As anotações dos dados e das observações devem ser

individuais. Habitue-se a fazer os registros à tinta, e as eventuais retificações não deverão

ocultar as anotações incorretas. Freqüentemente os dados considerados aparentemente

errados, podem se revelar valiosos posteriormente.

• A análise dos dados, suas discussões e as conclusões tiradas são partes importantes do

trabalho experimental. Nesta fase estão incluídos os cálculos, a construção de gráficos e as

avaliações comparativas de dados obtidos pelas equipes. Desta análise são obtidas

conclusões que respondem ao questionamento(s) inicial(ais). Lembre-se que um experimento

é planejado para obter dados que permitam responder a alguma questão, originada pela

5

simples curiosidade, por dúvidas ou polêmicas. O registro das conclusões deve ficar no

caderno, sendo que alguns autores consideram esta parte como a mais importante do

trabalho.

4.4. Após Finalização do Experimento (Fase Pós-Labo ratório)

Finalizado o experimento e com todos os materiais limpos e guardados, realize a “Tarefa

pós-laboratório” do roteiro. Em geral esta tarefa é constituída por questões que o auxiliará na

interpretação dos dados coletados. A tarefa pós-laboratório deverá ser feita antes da próxima aula

no Caderno de Laboratório, pois será cobrada pelo professor.

⇒ Anotação dos Dados em Experimentos de Química

O registro de dados coletados no laboratório tem tanta importância quanto os

procedimentos para a execução do experimento. As anotações no caderno de laboratório deverão

ser úteis para consultas futuras para você ou para seus colegas, o que ocorrerá somente se forem

feitas de forma clara, concisa e bem organizada. Habitue-se ainda a representar os dados dentro

das normas adotadas pela comunidade científica.

⇒ Anotação de Uma Grandeza Física

O valor de uma grandeza física pode ser expresso como o produto de um valor numérico e

uma unidade: grandeza física = valor numérico x unidade. A utilização de símbolos torna a

representação bastante compacta e, uma vez que se torna um hábito, facilita muito a leitura.

Alguns símbolos usuais para as grandezas comumentes encontradas na Química são: V –

volume, m – massa, P – pressão, n – quantidade de matéria, T – temperatura, entre outras que

você terá oportunidade de encontrar nas aulas práticas.

Exemplos : V = 250 mL;

m = 4,125 g;

n = 2,5.10-5 mol.

As grandezas físicas, os valores numéricos e as unidades podem ser manipuladas através

das regras ordinárias da álgebra. Também se pode multiplicar ou dividir este quociente pelo fator

exponencial de base 10, para simplificar o valor.

Exemplo : P = 3500 mmHg = 3,5 x 103 mmHg

6

⇒ Apresentação de Dados em Tabelas

Uma tabela consiste em um arranjo retangular de células contendo dados. A localização de

uma célula na tabela pode ser especificado pela linha (no sentido vertical) e pela coluna (no

sentido horizontal). O exemplo a seguir demonstra como construir uma tabela.

Exemplo : em 5 béqueres, identificados como A, B, C, D e E, serão misturadas soluções de iodeto

de sódio e de nitrato de chumbo, onde se espera que ocorra a precipitação de um dos produtos.

Deve ser construída uma tabela onde conste, para cada béquer, os seguintes dados: volume da

solução de iodeto de sódio, volume da solução de nitrato de chumbo, quantidade de iodeto de

sódio, quantidade de nitrato de chumbo e a massa do precipitado obtido.

TABELA 1: massa de precipitado obtido pela reação entre soluções de NaI 0,50 mol L-1 e de

Pb(NO3)2 0,50 mol L-1

Béquer V(NaI)/mL V[Pb(NO3)2]/mL n(NaI)/(10-3 mol) n[Pb(NO 3)2]/(10-3 mol) m(ppt)/g

A 0,0 5,0 0,0 2,5 0,00

B 5,0 5,0 2,5 2,5 0,58

C 10,0 5,0 5,0 2,5 1,15

D 15,0 5,0 7,5 2,5 1,15

E 20,0 5,0 10,0 2,5 1,15

Neste caso, pode-se organizar os dados de cada béquer em uma linha; assim, em cada

coluna deverá constar cada um dos dados requeridos. Na primeira linha deve-se especificar o tipo

de informação contida em cada uma das colunas. A tabela deve ser antecedida por um título que

fornece informação necessária para permitir a sua interpretação, de forma independente e

autosuficiente.

⇒ Apresentação de Dados em Gráficos

Há várias maneiras de se representar

dados na forma de gráficos, e nesta seção será

explicada como construir um gráfico de

coordenadas cartesianas, ou do tipo x-y. Este tipo

de gráfico é útil para correlacionar duas grandezas

entre si, onde se considera que uma das

grandezas (variável dependente) é função de uma

outra (variável independente).

7

Se for tomada como exemplo a tabela acima, pode-se ver que a massa do precipitado é

função da quantidade adicionada de iodeto de sódio. Deve-se então traçar os eixos coordenados

x e y, subdividindo-os segundo uma escala espaçada em intervalos uniformes e que representem

valores numéricos simples, conforme o Gráfico 1. Note que a escala y, por exemplo, está

espaçada em intervalos uniformes e com números simples, e não como: 0, 0,58 e 1,15, apesar de

serem estes os valores da tabela. Uma vez definidas as escalas dos eixos, assinale cada ponto

nas posições (x,y)correspondentes. Em cada eixo, além das subdivisões e dos valores numéricos,

deverão constar também o quociente entre a grandeza e a unidade.

Para se traçar o gráfico, deve-se ter uma expectativa do tipo de curva ou de reta que

deveráser utilizada. No exemplo dado, devem ser traçadas duas retas, sendo que uma delas deve

passar pela origem (0,0). Tem-se então uma figura do tipo apresentada no Gráfico 2.

Para se saber que tipo de curva deve ser

traçada, deve-se ter uma idéia de qual relação

existe entre as variáveis independente e

dependente. Para tanto, é necessário saber quais

princípios químicos e físicos estão afetando as

variáveis em questão. No exemplo dado, pode-se

esperar que amassa do precipitado produzido deve

ser proporcional à quantidade do reagente NaI

adicionado, que resulta em uma reta ascendente.

Entretanto, quando o outro reagente - Pb(NO3)2 - é

totalmente consumido, não há uma produção maior

de precipitado, por mais que se adicione NaI; por

isso observa-se a segunda reta, de massa

constante.

⇒ Trabalho em Equipe

Todos os trabalhos serão realizados por equipes de dois ou mais alunos. Compreenda,

pois, o seu papel e colabore para que os trabalhos realizados sejam o resultado de um esforço

conjunto. Na solução de problemas surgidos esforce-se ao máximo para resolve-los, consultando

o professor sempre que for preciso. Procure estar presente na hora marcada para o início das

aulas e evite saídas desnecessárias durante os trabalhos de laboratório.

⇒ Relatório das Aulas Práticas

É muito importante que o estudante tenha o seu caderno de laboratório para anotar todos

os dados, observações e resultados obtidos em determinada experiência.

8

Todo profissional, no exercício de sua atividade, necessita se comunicar, seja sob a forma

escrita ou oral. A elaboração de relatórios de aulas práticas consiste num treinamento de

comunicação. O enfoque a ser dado a um relatório não é apenas o de responder a um

questionário ou escrever aleatoriamente sobre o trabalho realizado; deve, porém, ser encarado

como uma comunicação sobre uma atividade prática realizada, dirigida não apenas ao professor,

mas a qualquer leitor que se interesse pelo assunto.

Antes de iniciar a elaboração de um relatório, é necessário pensar no assunto a ser

relatado, analisar os aspectos importantes que devam ser abordados e planejar uma seqüência

lógica de exposição. Com esta análise preliminar estarão sendo definidos os aspectos essenciais

do trabalho a serem mencionados.

4.5. A Redação Científica: Relatório

Observações Gerais:

� O tempo verbal deve ser padronizado num texto. Uma vez passado, sempre passado...

� Tente usar a terceira pessoa e evitar “no nosso experimento”, “meus resultados” “pipetamos”

etc.... preferir “no experimento realizado.....” , “os resultados obtidos....”

� Defina os itens do seu relatório com clareza. Agrupe assuntos semelhantes e separe assuntos

não relacionados. Use subitens para organizar melhor os assuntos;

� Sempre procure numerar os itens para facilitar o acompanhamento da hierarquia dos itens (se

a hierarquia for importante, evite marcadores);

� Use termos técnicos;

� Respeite a grafia corretas de nomes científicos;

� Padronize a formatação: tamanhos e tipos de letras, tanto no texto quanto nos títulos; procure

usar parágrafos alinhados pelas duas margens (esquerda e direita); mantenha sempre a

mesma quantidade de espaços entre parágrafos e títulos, etc;

� Não enfeite demais seu relatório. Ele é um texto técnico e deve ter aspecto profissional. È bom

ter uma capa com: Nome da Instituição, nome da disciplina, título da prática (ou práticas),

integrantes do grupo e turma.

Um texto científico deve conter no mínimo as seguintes partes: INTRODUÇÃO,

DESENVOLVIMENTO e CONCLUSÃO. O relato por escrito, de forma ordenada e minuciosa daquilo que

se observou no laboratório durante o experimento é denominado RELATÓRIO. Tratando-se de um

relatório de uma disciplina experimental aconselhamos compô-lo de forma a conter os seguintes

tópicos:

9

• TÍTULO: Uma frase sucinta, indicando a idéia principal do experimento.

• RESUMO: Descrever em um texto de poucas linhas (cinco no máximo) uma idéia geral do

experimento efetuado, relatando rapidamente os resultados obtidos e as conclusões a que

se chegou.

• FUNDAMENTOS TEÓRICOS: Apresentar um pequeno resumo da teoria em que o

experimento se baseia, correlacionando sua importância para a compreensão desse

conteúdo.

• OBJETIVO: Um pequeno parágrafo indicando os objetivos a que se pretende alcançar.

• PARTE EXPERIMENTAL : Um texto, descrevendo a metodologia empregada para a

realização do experimento. Geralmente é subdividido em duas partes:

• Materiais e Reagentes : Um texto, apresentando a lista de materiais e reagentes

utilizados no experimento, especificando o fabricante e o modelo de cada equipamento,

assim como a procedência e o grau de pureza dos reagentes utilizados.

• Procedimento : Um texto, descrevendo de forma detalhada e ordenada as etapas

necessárias à realização do experimento.

• RESULTADOS E DISCUSSÃO : Um texto, apresentando resultados na forma de dados

coletados em laboratório e outros resultados, que possam ser calculados a partir dos

dados. Todos os resultados devem ser apresentados na forma de tabelas, gráficos,

equações químicas, esquemas, diagramas, imagens fotográficas ou outras figuras. Em

seguida, apresenta-se uma discussão concisa e objetiva dos resultados, a partir das

teorias e conhecimentos científicos prévios sobre o assunto, de modo a se chegar a

conclusões.

• CONCLUSÃO : Um texto, apresentando uma síntese sobre as conclusões alcançadas.

Enumeram-se os resultados mais significativos do trabalho. Não se deve apresentar

nenhuma conclusão que não seja fruto da discussão.

• REFERÊNCIAS: Livros, artigos científicos e documentos citados no relatório (inclusive

páginas da web) devem ser indicados a cada vez que forem utilizados. Recomenda-se a

formatação das referências segundo norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas

(ABNT).

⇒ Um Exemplo de Relatório

Observação: O modelo de relatório que se segue, deve servir apenas como um indicativo

sobre tópicos a serem relatados em suas descrições dos experimentos efetuados. A maneira de

como escrever, deve seguir o estilo e a liberdade de expressão de cada grupo, para que

possamos manter a personalidade de cada um.

10

DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DO CHUMBO SÓLIDO

RESUMO

A densidade do chumbo sólido foi determinada, na temperatura de 303,15 K, pela razão

entre a massa e o volume de corpos de chumbo de tamanhos variados. Obteve-se o valor 11,4 ±

0,001 g / cm3, o qual apresenta boa concordância com o valor reportado na literatura.

INTRODUÇÃO

O chumbo é um elemento químico metálico, de número atômico 82, que funde na

temperatura de 600,6 K. Seu símbolo químico é Pb. É aplicado em proteção contra radiação

ionizante, em acumuladores (baterias), soldas, munição, além de outras. (BARBOSA, 1999)

Densidade é a razão entre a massa e o volume de um dado corpo ou substância (vide

Equação 1). É uma propriedade física que pode ser utilizada para identificar substâncias. Pelo fato

dos sólidos serem bem pouco compressíveis, a densidade dos sólidos não varia muito com a

temperatura. Já os líquidos e os gases apresentam uma variação de densidade considerável em

função da temperatura.

volume

massadensidade=

(1)

OBJETIVO

O objetivo deste experimento é determinar a densidade do chumbo sólido e compará-lo

com o valor 11,35 g / cm3 apresentado na literatura. (KOTZ, 2002)

PARTE EXPERIMENTAL

Materiais e Reagentes

Os seguintes materiais, disponíveis no laboratório de ensino de Química, foram utilizados

neste experimento:

• Proveta de vidro (capacidade: 50,0 cm3)

• Balança semi-analítica (precisão ±0,001 g) – Fabricante: Gehaka; modelo:

As seguintes substâncias, disponíveis no laboratório de ensino de Química, foram

utilizadas neste experimento:

• Água destilada

• Corpos de chumbo (tamanhos variados)

11

Procedimento

Foram pesados três corpos de chumbo, de tamanhos variados, em uma balança semi-

analítica, anotando-se suas massas com precisão de ±0,001 g. Cada corpo de chumbo foi imerso

em uma proveta de vidro, de capacidade igual a 50,0 cm3, contendo previamente 25,0 cm3 de

água destilada. A seguir, anotou-se o volume de água deslocado após a imersão do corpo de

chumbo. Todo o procedimento foi feito na temperatura ambiente do laboratório, igual a 303,15 K.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os valores das massas dos corpos de chumbo e dos volumes de água deslocados após a

imersão de cada corpo estão apresentados na Tabela 1. Assumiu-se que o volume deslocado de

água corresponde ao volume do corpo imerso. A densidade de cada corpo de chumbo foi

calculada, a partir dos valores medidos de massa e de volume, utilizando a Equação 1. Por fim,

determinou-se o valor médio da densidade do chumbo e o respectivo desvio-padrão, que mede a

precisão do resultado. O valor obtido para a densidade do chumbo é igual a 11,4 ± 0,001 g / cm3 e

apresenta uma boa concordância com o valor da literatura 11,35 g / cm3. (KOTZ, 2002)

Tabela 1. Valores das massas dos corpos de chumbo, dos volumes de água deslocados e das

densidades calculadas.

Corpo de Chumbo massa / g volume / cm 3 densidade / g/cm 3

1 57,5 5,0 11,5

2 79,8 7,0 11,4

3 101,7 9,0 11,3

média 11,4

desvio-padrão ± 0,1

CONCLUSÃO

A partir de medidas de massa e de volume de corpos de chumbo de tamanhos variados,

determinou-se o valor 11,4 ± 0,001 g/cm3 para a densidade do chumbo sólido, na temperatura de

303,15 K. Este valor apresenta uma boa concordância com o valor 11,35 g/cm3, reportado na

literatura.

12

REFERÊNCIAS

BARBOSA, A. L. Dicionário de Química . AB Editora: Goiânia, 1999. p.81.

KOTZ, J. C.; TREICHEL, Jr. P. Química e Reações Químicas . 4.ed., v.1, LTC Editora S.A.: Rio

de Janeiro, 2002.

5. SEGURANÇA NO LABORATÓRIO

5.1. Normas Básicas de Segurança no Laboratório

A segurança no laboratório é uma responsabilidade que deve ser assumida por

professores, monitores e alunos. No recinto do laboratório não é permitida brincadeiras ou atitudes

que possam provocar danos para si ou outras pessoas. Apesar disso, os laboratórios de química

não são necessariamente lugares perigosos embora muito dos perigos estejam associados a eles.

Acidentes são, na maioria das vezes, causados por falta de cuidado, ignorância e desinteresse

pelo assunto.

Embora não seja possível enumerar todas as causas de possíveis acidentes num

laboratório, existem alguns cuidados que são básicos e que, se observados, ajudam a evitá-los.

1. É PROIBIDO comer, beber ou fumar no laboratório;

2. Evite trabalhar sozinho no laboratório, a presença de outras pessoas será sempre uma

valiosa ajuda em caso de acidentes;

3. Prepare-se antes de tentar realizar os experimentos. Procure ler e entender os roteiros

experimentais; consulte a literatura especializada. Em caso de dúvidas, discuta o assunto

com o professor antes de tentar fazer o experimento;

4. Utilize sempre que necessário materiais que possam garantir maior segurança no trabalho

tais como: luvas, pinça, óculos (obrigatório) , jaleco (obrigatório) etc. Procure manter seu

jaleco limpo.

5. Conserve sempre limpos os equipamentos, vidrarias e sua bancada de trabalho. Evite

derramar líquidos, mas se o fizer, limpe o local imediatamente;

6. Gavetas e portas dos armários devem ser mantidas sempre fechadas quando não

estiverem sendo utilizadas;

7. Ao término do período de laboratório, lave o material utilizado, limpe sua bancada de

trabalho, seu banco, a pia e outras áreas de uso em comum. Verifique se os equipamentos

estão limpos e desligados e os frascos reagentes fechados;

13

8. Lave suas mãos freqüentemente durante o trabalho prático, especialmente se algum

reagente químico for respingado. Ao final do trabalho, antes de deixar o laboratório, lave as

mãos;

9. Antes de manusear um reagente químico qualquer, deve-se conhecer as propriedades

químicas, físicas e toxicológicas deste, seu manuseio seguro e medidas de primeiros

socorros em caso de acidente. Para isto deve-se consultar o Index Merck ou fichas

toxicológicas dos produtos.

10. Leia com atenção os rótulos dos frascos de reagentes químicos para evitar pegar o frasco

errado. Certifique-se de que o reagente contido no frasco é exatamente o citado no roteiro

experimental;

11. Nunca torne a colocar no frasco, o reagente não utilizado. Não coloque objeto algum nos

frascos de reagentes, exceto o conta-gotas de que alguns são providos;

12. Evite contato físico com qualquer tipo de reagente químico. Tenha cuidado ao manusear

substâncias corrosivas como ácidos e bases - use a CAPELA;

13. A diluição de ácidos concentrados deve ser feita adicionando-se o ácido, lentamente, com

agitação constante, sobre a água - com essa metodologia adequada, o calor gerado no

processo de mistura, é absorvido e dissipado no meio. NUNCA proceda ao contrário (água

sobre o ácido).

14. Nunca deixe frascos contendo reagentes químicos inflamáveis próximos à chama;

15. Não deixe nenhuma substância sendo aquecida por longo tempo sem supervisão;

16. Não jogue nenhum material sólido dentro das pias ou ralos. O material inútil (rejeito) deve

ser descartado de maneira apropriada;

17. Quando for testar um produto químico pelo odor, não coloque o frasco sobre o nariz.

Desloque os vapores que se desprendem do frasco com a mão para a sua direção;

18. Use a CAPELA para experiências que envolvem o uso ou liberação de gases tóxicos ou

corrosivos;

19. Não aqueça tubos de ensaio com a extremidade aberta voltada para si mesmo ou para

alguém próximo. Sempre que possível o aquecimento deve ser feito na CAPELA;

20. Não deixe recipientes quentes em lugares em que possam ser pegos inadvertidamente.

Lembre-se de que o vidro quente tem a mesma aparência do vidro frio;

21. Não pipete de maneira alguma, líquidos corrosivos ou venenosos, por sucção, com a boca.

Procure usar sempre a “pêra de sucção” para pipetar.

22. O bico de Bunsen deve permanecer aceso somente quando estiver sendo utilizado;

23. Não trabalhe com material imperfeito;

24. Em caso de acidentes, comunique o professor imediatamente. Ele deverá decidir sobre a

gravidade do acidente e tomar as atitudes necessárias;

14

25. Em caso de possuir alguma alergia, estar grávida ou em qualquer outra situação que possa

ser afetado quando exposto a determinados reagentes químicos, comunique o professor

logo no primeiro dia de aula;

26. Em caso de incêndio este deverá ser abafado imediatamente com uma toalha ou, se

necessário, com o auxilio do extintor de incêndio apropriado;

27. Comunique o professor, monitor ou técnico sempre que notar algo anormal no laboratório;

28. Faça apenas as experiências indicadas pelo professor. Caso deseje tentar qualquer

modificação do roteiro experimental discuta com o professor antes de fazê-lo;

29. No laboratório é OBRIGATÓRIO o uso do jaleco, de óculos de segurança (para quem não

usa óculos de grau), de calça comprida e sapato fechado. Mantenha sempre o cabelo

preso.

5.2. Descarte de Rejeitos (Resíduos)

A finalidade destas indicações é transformar produtos químicos ativados em derivados

inócuos para permitir o recolhimento e eliminação segura. Ao se manejar produtos químicos de

laboratório e principalmente ao se desativar produtos químicos deve-se ter a máxima precaução,

visto que são muitas vezes reações perigosas. Todos os trabalhos devem ser executados por

pessoal habilitado com o uso de roupas e material de proteção adequados a cada finalidade.

Insiste-se para que a inativação seja feita em escala reduzida, podendo-se fazer adaptações.

As substâncias vencidas e/ou contaminadas que forem dispostas para descarte deverão

ser conservadas em sua embalagem original, conservando todas as informações contidas nos

rótulos.

A metodologia a seguir deverá ser executada em todos os locais geradores de Resíduos

de laboratório.

1. Solventes orgânicos isentos de halogênios - Recipiente Coletor A .

2. Solventes orgânicos contendo halogênios - Recipiente Coletor B .

3. Reagentes orgânicos relativamente inertes, do ponto de vista químico, recolhidos no

recipiente coletor A. Se contiverem halogênios no Coletor B . Resíduos sólidos no Coletor

C.

4. Soluções aquosas de ácidos orgânicos são neutralizadas cuidadosamente com

bicarbonato de sódio ou hidróxido de sódio - Recipiente Coletor D . Os ácidos carboxílicos

aromáticos são precipitados com ácido clorídrico diluído e filtrados. O precipitado é

recolhido no Coletor C e a solução aquosa no Coletor D .

15

5. Bases orgânicas e aminas na forma dissociada - Recipiente Coletor A ou B. Recomenda-

se freqüentemente, para se evitar maiores odores, a cuidadosa neutralização com ácido

clorídrico ou sulfúrico diluído.

6. Nitrilos e mercaptanas são oxidados por agitação por várias horas (preferivelmente à noite)

com solução de hipoclorito de sódio. Um possível excesso de oxidante é eliminado com

tiossulfato de sódio. A fase orgânica é recolhida no recipiente A ou B e a fase aquosa no

recipiente D .

7. Aldeídos hidrossolúveis são transformados com uma solução concentrada de

hidrogenossulfito de sódio a derivados de bissulfitos. Recipiente Coletor A ou B.

8. Compostos organometálicos, geralmente dispersos em solventes orgânicos, sensíveis a

hidrólise, são gotejados cuidadosamente sob agitação em n-butanol na capela. Agita-se

durante a noite e se adiciona de imediato um excesso de água. A fase orgânica é recolhida

no Coletor A e a fase aquosa no recipiente D .

9. Produtos cancerígenos e compostos combustíveis, classificados como tóxicos ou muito

tóxicos - Recipiente Coletor F .

10. Peróxidos orgânicos são destruídos e as fases orgânicas colocadas no recipiente A ou B

e aquosa no recipiente D .

11. Halogenetos de ácido são transformados em ésteres metílicos usando-se excesso de

metanol. Para acelerar a reação pode-se adicionar algumas gotas de ácido clorídrico.

Neutraliza-se com solução de hidróxido de potássio. Recipiente Coletor B.

12. Ácidos inorgânicos são diluídos em processo normal ou em alguns casos sob agitação em

capela adicionando-se água. A seguir neutraliza-se com solução de hidróxido de sódio.

Recipiente Coletor D .

13. Bases inorgânicas são diluídas como ácidos e neutralizadas com ácido sulfúrico.

Recipiente Coletor D .

14. Sais inorgânicos - Recipiente Coletor I. Soluções - Recipiente Coletor D .

15. Soluções e sólidos que contém metais pesados - Recipiente Coletor E .

16. No caso de sais de tálio, altamente tóxicos e suas soluções aquosas é necessário

precaução especial - Recipiente Coletor E . As soluções são precipitadas com hidróxido

de sódio (formam-se óxidos de tálio) com condições de neutralização.

17. Compostos inorgânicos de selênio - Recipiente Coletor E . O selênio elementar pode ser

recuperado oxidando-se os concentrados em capela com ácido nítrico concentrado. Após

a adição de hidrogenossulfito de sódio o selênio elementar é precipitado. Recipiente

Coletor E .

18. No caso de berílio e sais de berílio (altamente cancerígenos) recomenda-se precauções

especiais. Recipiente Coletor E .

19. Compostos de urânio e tório devem ser eliminados conforme legislação especial.

20. Resíduo inorgânico de mercúrio - Recipiente Coletor G .

16

21. Resíduo inorgânico de prata- Recipiente Coletor H.

22. Cianetos são oxidados com hipoclorito de sódio, preferencialmente à noite. O excesso de

oxidante é destruído com tiossulfato. Recipiente Coletor D .

23. Peróxidos inorgânicos são oxidados com bromo ou iodo e tratados com tiossulfato de

sódio. Recipiente Coletor D .

24. Ácido fluorídrico e soluções de fluoretos inorgânicos são tratados com carbonato de cálcio

e filtra-se o precipitado. Sólido - Recipiente Coletor I e solução aquosa - Recipiente

Coletor D .

25. Resíduos de halogênios inorgânicos, líquidos e sensíveis à hidrólise são agitados na

capela em solução de ferro e deixados em repouso, durante à noite. Neutraliza-se com

solução de hidróxido de sódio. Recipiente Coletor E .

26. Fósforo e seus compostos são muito inflamáveis. A desativação deve ser feita em

atmosfera de gás protetor em capela. Adiciona-se 100 mL de solução de hipoclorito de

sódio 5% contendo 5 mL de hidróxido de sódio 50%, gota a gota. Em banho de gelo, à

substância que se quer desativar. Os produtos de oxidação são precipitados e separados

por sucção. Precipitado - Recipiente Coletor I e solução aquosa - Recipiente Coletor D .

27. Metais alcalinos e amidas de metais alcalinos, bem como os hidretos, decompõem-se

explosivamente com a água. Por isso estes compostos são colocados com a máxima

precaução em 2-propanol, em capela com tela protetora e óculos de segurança. Se a

reação ocorrer muito lentamente pode-se acelerar com adição cuidadosa de metanol. Em

caso de aquecimento da solução alcóolica deve-se interromper o processo de destruição

da amostra. Obs. Nunca esfriar com gelo, água ou gelo seco. Recomenda-se deixar em

repouso durante a noite, diluindo-se no dia seguinte com um pouco de água e

neutralizando-se com ácido sulfúrico. Recipiente Coletor A .

28. Os resíduos que contenham metais preciosos devem ser recolhidos no recipiente Coletor

H para reciclagem. Solução aquosa - Recipiente Coletor D .

29. Alquilas de alumínio são extremamente sensíveis à hidrólise. Para o manejo seguro destes

recomenda-se o uso de seringa especial. Deve-se colocar se possível no frasco original

ou no Recipiente Coletor F .

30. Os produtos para limpeza quando contenham substâncias contaminantes são colocados

no recipiente D .

As informações aqui contidas foram adaptadas de publicações da SIGMA-ALDRICH.

http://unigranrio.com.br/residuos/informacoes_residuos.html

17

5.3. Acidentes Comuns em Laboratorio e Primeiro Soc orros

I. QUEIMADURAS

a) Causadas pelo calor - quando leves, aplicar pomada de Picrato de Butesina e, quando

graves, devem ser cobertas com gaze esterilizada, previamente umedecida com solução

aquosa de bicarbonato de sódio 5%.

b) Causadas por ácidos - deve-se lavar imediatamente a região com bastante água durante

pelo menos 5 minutos. Em seguida, tratar com solução de bicarbonato de sódio a 5% e

lavar novamente com água. Secar o local e aplicar Merthiolate.

c) Causadas por bases - proceder como em b, aplicando solução de ácido acético 1%.

II. ÁCIDOS NOS OLHOS – Deve-ser lavar com bastante água durante aproximadamente 15

minutos e aplicar solução de bicarbonato de sódio 1%.

III. BASES NOS OLHOS – Proceder como em II e aplicar solução de ácido bórico 1%.

IV. INTOXICAÇÃO POR GASES – Remover a vítima para um ambiente arejado e deixar

descansar. Em caso de asfixia fazer respiração artificial.

V. INGESTÃO DE SUBSTÂNCIAS TÓXICAS – Recomenda-se beber muita água e em

seguida beber:

a) Um copo de solução de bicarbonato de sódio 1% ou leite de magnésia, em caso de ingestão

de ácidos;

b) Um copo de solução de ácido cítrico ou ácido acético a 2%, em caso de ingestão de bases.

18

3. EXPERIMENTOS

3.1. AULA PRÁTICA 1: PREPARAÇÃO DA ACETANILIDA

NH2(CH3CO)2O + CH3COOH

CH3COONa

HN CH3

O

ANILINA ACETANILIDA OBJETIVOS

• Preparar a acetanilida a partir da reação de N-acetilação da anilina com o anidrido acético. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Os derivados acetilados de aminas aromáticas podem ser preparados a partir de anidrido acético, ácido acético, ou com uma mistura dos dois reagentes. As aminas primárias reagem rapidamente com anidrido acético, formando o derivado monoacetilado. O aquecimento prolongado e o uso em excesso de anidrido acético podem levar à formação do produto di-acetilado.

Em meados de 1886, na pesquisa de substâncias análogas ao ácido salicílico que combatessem a dor e a febre, a acetanilida foi utilizada, mas demonstrou ser pouco efetiva como antitérmico e analgésico, além de ser ligeiramente tóxica. MATERIAIS E REAGENTES Béquer Kitassato Anidrido acético (d: 1,08) Funil de Büchner Anilina (d: 1,02) Ácido acético (d: 1,05) Acetato de sódio Bastão de vidro Proveta PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Método 1: 1) Em um bécher, em capela, fazer uma suspensão de 4,2g de acetato de sódio anidro,

pulverizado, em 16,7 g de ácido acético glacial.

2) Adicionar, agitando 15,5g de anilina e, finalmente, 18,3g de anidrido acético, em pequenas

porções. A reação é rápida.

3) Terminada a reação, adicionar à mistura, com agitação, 250mL de água, separando-se a

acetanilida em palhetas cristalinas, incolores.

4) Resfriar, filtrar em buchner, lavar com água gelada para remoção dos reagentes residuais.

19

5) Secar o produto obtido ao ar ou em estufa a 50oC.

Método 2: 1) Em um becker de 500mL contendo 250mL de água, adicionar lentamente 9,2mL de HCl

concentrado. Homogeneizar a solução.

2) Adicionar sobre essa solução 10mL (10,25g) de anilina impura. Agitar o conteúdo até que toda

a anilina adicionada esteja completamente solúvel.

3) Adicionar sobre essa solução, aproximadamente 0,5g de carvão ativo. Aquecer suavemente

essa suspensão (em torno de 50ºC) durante 20 minutos.

4) Filtrar a suspensão de carvão ativo, cuidadosamente, em funil de filtração simples. Fique

atento para que não passe carvão para água mãe. Guarde essa solução (becker 1 ).

5) Num outro becker de 250mL, preparar uma solução contendo 16,5g de acetato de sódio

dissolvido em 50mL de água deionizada (becker 2 ).

6) Adicionar ao becker 1 , 12,8mL (13,8g) de anidrido acético sob agitação. Logo em seguida,

adicione o conteúdo do becker 2 sobre essa mistura sob forte agitação. Ocorrerá a

precipitação da acetanilida como um sólido branco.

7) Resfriar o meio reacional a uma temperatura entre 5 e 10ºC e filtrar o conteúdo à vácuo em

funil de buchner.

8) Lavar o sólido obtido com água gelada e deixar secar ao ar ou em estufa a 50ºC.

Reação de Confirmação: Em um tubo de ensaio, colocar alguns cristais de ac etanilida e adicionar 1mL de solução aquosa a 20% (v/v) de HCl. Observar a insolubilidad e do produto. Paralelamente, em outro tubo, repetir o ensaio com uma gota de anilina, ao invés de acetanilida; observar a solubilização da anilina, em contraste com comporta mento da acetanilida. QUESTIONÁRIO 1) Que tipo de reação ocorre na síntese da acetanilida? Escreva o mecanismo da reação.

2) Sugira um outro método de síntese da acetanilida.

3) Por que a anilina é solúvel em HCl e a acetanilida não?

4) Que características deve apresentar um solvente para ser utilizado em recristalização?

5) O ponto de fusão pode ser utilizado como critério de pureza para uma amostra? Explique.

6) Calcule os rendimentos teórico e prático.

7) Determinar o ponto de fusão do produto obtido.

20

3.2. AULA PRÁTICA 2: NITRAÇÃO DA ACETANILIDA

HN CH3

O

ACETANILIDA

HN CH3

O

NO2

P-NITROACETANILIDA

HNO3, H2SO4

CH3COOH

OBJETIVOS

• Preparar a p-nitroacetanilida, sintetizada a partir da nitração da acetanilida sob presença de ácidos nítrico e sulfúrico concentrados.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

O processo de nitração é definido como a introdução irreversível de um ou mais grupos nitro (-NO2) em uma molécula orgânica. O grupo nitro pode atacar um carbono para formar um nitro composto. Utiliza-se comumente o sistema ácido sulfúrico/ácido nítrico, denominado mistura sulfonítrica (MSN) para favorecer a ionização do ácido nítrico, que leva à formação do eletrófilo ou agente de nitração, NO2

+.Porém, a reação é favorecida para que o ataque ocorra no átomo de carbono do anel aromático com a maior densidade eletrônica; se no composto aromático em questão estiver presente algum substituinte, obtêm-se uma mistura de isômeros, dependendo do substituinte. Predomina-se o isômero cuja posição é favorecida pelo substituinte. Logo, os grupos substituintes afetam tanto a reatividade quanto a orientação nas substituições aromáticas eletrofílicas; de acordo com a influência que exercem sobre a reatividade do anel, os grupos substituintes podem ser divididos em duas classes: grupos ativadores (fazem com que o anel seja mais reativo que o benzeno) e grupos desativadores (tornam o anel menos reativo que o benzeno). MATERIAIS E REAGENTES Erlenmeyer Funil de Büchner Ácido Sulfúrico P.A. Bastão de vidro Kitassato Ácido Nítrico P.A. Termômetro Tubo de ensaio Ácido acético glacial Béquer Gelo Cloreto de sódio Pipeta graduada Funil de adição PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em um erlenmeyer seco de 500mL, colocar 20g de acetanilida seca e pulverizada, e 25g de

ácido acético glacial; agitar, de modo a obter uma suspensão. Adicionar, então com agitação

constante, 92g de H2SO4 (d = 1,84g/mL). Após a adição a mistura reacional torna-se quente e

límpida.

21

2) Resfriar essa mistura em banho de gelo e sal, de modo a baixar a temperatura do meio até a

faixa entre 0-50C.

3) Adicionar vagarosamente, com agitação constante, uma mistura resfriada de 15,5g de HNO3

concentrado (d = 1,40g/mL) e 12,5g de H2SO4 (mistura sulfonítrica), contida em um funil de

adição seco. Durante a adição, a temperatura do meio reacional deve permanecer abaixo de

100C, de modo a garantir a mononitração.

4) Terminada a adição, remover o erlenmeyer do banho refrigerante, e deixar em repouso, à

temperatura ambiente, por 1 hora, agitando eventualmente, para terminar a nitração.

5) Após esse tempo, derramar a mistura reacional sobre 250g de gelo picado e água, com

agitação vigorosa, de modo a precipitar como finas partículas a p-nitroacetanilida formada.

6) Deixar em repouso por 15 minutos, filtrar em büchner, e levar repetidas vezes com água

gelada, para remover os ácidos residuais, controlando o processo com o papel de tornassol.

7) Secar o produto obtido em estufa.

Reação de Confirmação: Em um tubo de ensaio, misturar alguns cristais de p -nitro-acetanilida com 2mL de solução aquosa a 5%, recentemente preparada, de sulfato fer roso amoniacal. Adicionar 1 gota de solução aquosa a 10% (v/v) e H 2SO4 e 1mL de solução metanólica a 10% de KOH. Arrolhar o tubo, rapidamente, e agitar. A presença do nitroder ivado é revelada pela oxidação do hidróxido ferroso a férrico, verificada pela modifi cação de coloração do precipitado, que passa a vermelho-acastanhado no decorrer de 1 minut o. QUESTIONÁRIO 1) Calcule os rendimentos teórico e prático.

2) Proponha um mecanismo para a reação.

3) Mostre quais reagentes estão em excesso.

4) Por que durante a adição da mistura ácida a temperatura não pode passar de 100C?

5) Por que a mistura deve ser mantida em temperatura ambiente por uma hora e não pode ser

aquecida?

22

3.3. AULA PRÁTICA 3: HIDRÓLISE DA p-NITROACETANILIDA (FORMAÇÃO DA p-NITROANILINA)

NH

O

CH3

NO2

1) H2SO4/H2Orefluxo

2) NaOH

NH2

NO2 OBJETIVOS

• Obter a p-nitroanilina através da hidrólise em meio ácido da p-nitroacetanilida. MATERIAIS E REAGENTES Balão de fundo redondo Funil de Büchner Ácido Sulfúrico P.A. Bastão de vidro Kitassato Água deionizada Condensador de refluxo Tubo de ensaio Manta aquecedora Béquer Gelo Mangueiras de látex Pipeta graduada Pérolas de vidro PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em um balão de fundo redondo de 250mL adicionar 15g de p-nitroacetanilida e 80mL de uma

solução de ácido sulfúrico 70% (não esquecer as pérolas de vidro).

2) Conectar um condensador de refluxo e iniciar o aquecimento. Quando o refluxo for observado

manter o meio sob refluxo por 30 minutos.

3) Tome uma alíquota de 1mL do meio reacional num tubo de ensaio e adicione a ela 3mL de

água deionizada. Caso seja obtida uma solução límpida, encerre o refluxo e continue o

procedimento. Caso permaneça sólido precipitado no tubo, continue com o refluxo por mais 10

minutos e depois repita o teste.

4) Verter o meio reacional sobre 500mL de uma mistura de gelo picado e água, sob agitação

vigorosa.

5) Adicionar a essa solução (sulfato de p-nitroanilina) uma solução de NaOH 10% até pH alcalino

para que a p-nitroanilina possa precipitar.

6) Resfriar até 5-10ºC e filtrar a suspensão em funil de buchner. Lavar o sólido obtido com água

gelada para retirar os resíduos formados.

7) Recristalizar o sólido obtido em uma mistura etanol / água (1:1).

8) Secar o produto em estufa.

23

QUESTIONÁRIO

1) Que tipo de reação ocorre nessa etapa? Escreva o mecanismo da reação.

2) Sugira um outro método para essa etapa.

3) Qual a massa de produto formada nessa reação? Calcule o rendimento da reação.

4) Que características deve apresentar um solvente para ser utilizado em recristalização do

produto formado?

5) Qual é o ponto de fusão do produto formado? Esse método pode ser utilizado como critério

de pureza para esse produto? Explique.

24

3.4. AULA PRÁTICA 4: PREPARAÇÃO DO ACETATO DE ISOPE NTILA (ISOAMILA)

OBJETIVOS

• Preparar o acetato de isopentila (óleo de banana) a partir da reação de esterificação de Fischer.


A reação de alcoóis com ácidos carboxílicos e seus derivados, sob catálise ácida, é o método mais comum da preparação de ésteres. Os ésteres mais simples são normalmente preparados pela reação de um ácido carboxílico com um álcool na presença de um ácido mineral com catalisador. Essa reação é chamada esterificação de Fischer. A reação é reversível e, para alcançar um rendimento satisfatório, é necessário deslocar o equilíbrio no sentido da formação do éster. Para esse fim, pode-se utilizar excesso de um dos reagentes ou remover a água formada no meio reacional. MATERIAIS E REAGENTES Balão de fundo redondo Funil de separação Erlenmeyer Condensador de refluxo Bastão de vidro Álcool isopentila Ácido Sulfúrico P.A. Ácido acético glacial Solução de NaHCO3 5% Água deionizada Na2SO4 anidro Pérolas de vidro PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em capela, misturar 12 mL de ácido acético glacial com 10 mL de álcool isopentílico, num

balão de fundo redondo apropriado. Cuidadosamente, acrescentar à mistura 0,5 mL de ácido

sulfúrico concentrado (gota a gota). Adicionar então as pérolas de vidro, agitar o balão

manualmente até completa homogeneização do conteúdo.

2) Conectar ao balão um condensador de refluxo e iniciar o aquecimento até o refluxo. Manter o

fefluxo por 1h.

3) Terminado o refluxo, deixar a mistura reacional esfriar até temperatura ambiente (20-25ºC).

4) Transferir o meio reacional para um funil de separação, lavar a mistura com 40 mL de água

deionizada. Separar as fases e desprezar a fase aquosa.

5) Retornar a fase orgânica para o funil e lavar com duas porções de 20 mL de bicarbonato de

sódio 5%.

6) Secar o éster (fase orgânica) com sulfato de sódio anidro e filtrar por gravidade.

25

7) Destilar o éster, coletando o líquido que destilará em torno de 136oC, pesar a massa de

produto destilado para calcular o rendimento.

QUESTIONÁRIO 1) Calcule os rendimentos teórico e prático.

2) Proponha um mecanismo para a reação.

3) Qual a função do ácido sulfúrico.

4) Por que se utiliza excesso de ácido acético na reação?

5) Por que se usa NaHCO3 saturado na extração?

6) Sugira reações de preparação dos aromas de pêssego (acetato de benzila) e de laranja

(acetato de n-octila).

7) Ésteres também estão presentes na química dos lipídeos. Forneça a estrutura geral de um

óleo e um gordura.

26

3.5. AULA PRÁTICA 5: PREPARAÇÃO DO CLORETO DE t-BUT ILA

OBJETIVOS

• Preparar o cloreto de t-butila a partir da reação entre o álcool t-butílico e ácido clorídrico. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

A reação de substituição nucleofílica (SN) é uma das mais importantes e mais estudadas em química. A compreensão dos mecanismos envolvidos nas reações SN permitiu grandes avanços para o estabelecimento da química orgânica moderna.

Basicamente, dois mecanismos descrevem as reações SN: Reações de substituição nucleofílica de segunda ord em (SN2): Ocorre através de um mecanismo direto, onde o ataque do nucleófilo (Nu) acontece simultaneamente à saída do grupo abandonador (G), ou seja, a ligação Nu-carbono vai se formando, enquanto a ligação carbono-G vai se rompendo. É o mecanismo mais operante para substratos primários, como na preparação do cloreto de n-butila (1) a partir do n-butanol (2).

Reações de substituição nucleofílica de primeira or dem (SN1): Este mecanismo se desenvolve em três etapas e envolve a participação de um carbocátion como intermediário reativo. Na primeira etapa (rápida), ocorre a protonação do oxigênio hidroxílico no álcool (3). Na segunda etapa (lenta), a ruptura da ligação carbono-OH2

+ no intermediário (4) fornece o carbocátion (5). Na “terceira etapa” (rápida), a ligação Nu-carbono é formada, gerando o produto de substituição (6). Este é o mecanismo mais adequado para substratos que formam carbocátios estáveis, ilustrado pela preparação do cloreto de t-butila (6) a partir do t-butanol (3).

CH3

H3COH

CH3

HCl

CH3

H3COH2

CH3

+-H2O

CH3

H3C

CH3

+

CH3

H3CCl

CH3

3 4 5 6

27

MATERIAIS E REAGENTES Funil de separação Erlenmeyer Álcool t-butílico Ácido clorídrico concentrado Bicarbonato de sódio a 5% Cloreto de cálcio Becker Proveta Pipeta PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em um Erlenmeyer de 500mL adicionar 25g de álcool t-butílico e 85mL de ácido clorídrico

concentrado.

2) Arrolhar o frasco e agitar vigorosamente essa mistura, eventualmente, durante 20 minutos.

Após cada agitação, afrouxar a rolha para aliviar qualquer pressão interna.

3) Após esse período transferir o conteúdo para um funil de decantação. Deixar a mistura em

repouso por alguns minutos, até que as camadas estejam nitidamente separadas.

4) Separar as fases e descartar a fase aquosa ácida.

5) Lavar o halogeneto (fase orgânica) com 20 ml de solução de bicarbonato de sódio a 5% e,

depois, com 20 mL de água destilada.

6) Secar o produto (fase orgânica) com cloreto de cálcio anidro ou sulfato de sódio anidro.

7) Filtrar o líquido seco por meio de um funil com papel de filtro pregueado.

8) Destilar o produto. Recolher a fração que destilar entre 49 e 51°C.

QUESTIONÁRIO 1) Por que o haleto de alquila bruto deve ser cuidadosamente seco com cloreto de cálcio antes

da destilação?

2) Água e cloreto de metileno são imiscíveis. Em um tubo de ensaio, por exemplo, eles formam

duas camadas. Como você poderia proceder experimentalmente para distinguir a camada

aquosa da camada orgânica? Suponha que você não disponha dos valores das densidade

destas substâncias.

3) Tanto o 2-pentanol quanto o 3-pentanol, quando tratados com HCl concentrado, produzem

misturas de 2-cloropentano e 3-cloropentano. Explique estas observações, e apresente os

dois mecanismos de reação envolvidos.

28

3.6. AULA PRÁTICA 6: REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO

OBJETIVOS

• O Objetivo deste experimento é a preparação do sabão a partir da reação de saponificação.


Esta reação de hidrólise é chamada de Reação de Saponificação, uma vez que a hidrólise de um tipo especial de éster, que são as gorduras, produz sabões. Nos triglicerídeos mistos, o glicerol pode estar esterificado com dois ou três ácidos diferentes. As graxas diferem dos óleos e das gorduras por não serem ésteres de glicerol. Um sabão tem fórmula R-CO-ONa, em que R é uma cadeia carbônica contendo 12 a 18 átomos de carbono. A característica estrutural mais importante de um sabão é que uma das extremidades é altamente polar (iônica), enquanto a outra á apolar. Portanto, a extremidade polar confere solubilidade em água (hidrofílica) e a extremidade apolar é insolúvel em água (hidrofóbica ou lipofílica). MATERIAIS E REAGENTES Balão de fundo redondo Condensador de refluxo Funil de büchner Béquer Manta de aquecimento Kitassato Cloreto de sódio Vidro de relógio Álcool etílico Sebo Hidróxido de sódio PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em um becker pequeno, preparar uma solução de 5g de NaOH em uma quantidade mínima

de água e completar o volume a 76mL com etanol.

2) Em um balão de 250mL, introduzir 5,0g de sebo e adicionar a solução de NaOH preparada

acima.

3) Adaptar ao balão um condensador de Alling e colocar o sistema em refluxo por 30 minutos ou

até que todo sebo tenha sido hidrolisado.

4) Terminado o refluxo, concentrar a mistura reacional pela remoção do etanol por destilação

simples.

29

5) Tratar o resíduo com 50mL de água (testar o pH da solução com papel indicador universal).

6) Transferir a solução resultante para um becher de 250mL. Adicionar sobre a solução um

volume igual de solução saturada de NaCl (35g/100mL). O sabão é então filtrado em funil de

buchner e deixado ao ar para que o teor de água diminua.

QUESTIONÁRIO 1) Quando um éster sofre hidrólise em meio ácido quais os compostos orgânicos (funções) que

se formam?

2) Qual a diferença entre sabão e detergente?

3) Qual a diferença entre óleo e gordura?

4) O que é um detergente biodegradável?

5) Como se dar a ação da limpeza do sabão?

30

3.7. AULA PRÁTICA 7: PREPARAÇÃO DA DIBENZALACETONA

OBJETIVOS

• O Objetivo deste experimento é a preparação da dibenzalacetona a partir da reação de condensação aldólica mista.


A condensação aldólica é um dos métodos mais usados na formação de novas ligações carbono-carbono. Esse processo envolve a adição de um carbono nucleofílico à um grupo carbonílico. A reação de condensação aldólica envolve a autocondensação de uma cetona ou um aldeído catalisada por um ácido ou uma base. Sob certas condições experimentais, o produto formado, ou seja, a beta-hidróxi cetona (aldol), pode sofrer uma desidratação, levando, assim, ao produto de condensação aldólica.

A reação também pode ocorrer entre dois compostos carbonílicos diferentes, e, neste caso específico, essa reação é denominada reação de condensação aldólica mista. O mecanismo da reação catalisada por base envolve a formação do íon enolato, seguindo-se a adição deste na carbonila do aldeído ou cetona. MATERIAIS E REAGENTES Erlenmeyer Papel de filtro Kitassato Béquer Funil de büchner Benzaldeído Acetona Álcool etílico Hidróxido de sódio (solução 10%) Ácido acético PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em um erlenmeyer de 125 mL, colocar 3,0 mL (3,2 g: 0,030 mols) de benzaldeído, 1,0 mL

(0,80g; 0,014 mols) de acetona, e 25 mL de álcool etílico 95%.

2) Adicionar, em seguida, 30 mL de uma solução de NaOH 10% e agitar manualmente o

erlenmeyer durante 15-20 minutos. O produto desejado precipitará no meio reacional como um

sólido amarelo.

31

3) Filtrar o precipitado num funil de Büchner, sob vácuo. Esse material sólido contém um pouco

de hidróxido de sódio. Para eliminá-lo, lavar o precipitado com três porções de água destilada

gelada.

4) Deixar o sólido secar totalmente em estufa.

5) Pesar a massa de produto seco obtido.

6) Determinar o rendimento e o ponto de fusão do material obtido e comparar com a literatura.

QUESTIONÁRIO 1) Proponha um mecanismo para a reação?

2) Se a estequeometria da reação fosse 1:1, seria possível obter a dibenzalacetona? Explique

por quê.

3) Se fossem utilizados nessa reação 5g de benzaldeído e 3g de acetona, e supondo-se um

rendimento de 80%, qual seria a massa de dibenzalacetona obtida?

4) Nesta reação, forma-se mais trans-trans-dibenzalacetona do que o isômero cis-cis. Revendo

os conceitos de estabilidade configuracional de alcenos, tente explicar o resultado obtido.

32

3.8. AULA PRÁTICA 8: PREPARAÇÃO DO ÁCIDO BENZÓICO E DO ÁLCOOL BENZÍLICO (REAÇÃO DE CANIZZARO)

OBJETIVOS

• O objetivo deste experimento é a preparação do ácido benzóico e do álcool benzílico a partir da reação de Cannizzaro.


Os aldeídos aromáticos e outros aldeídos sem hidrogênios alfa à carbonila, sob ação de soluções concentradas aquosas ou alcoólicas de bases fortes, sofrem auto-oxidação e auto-redução simultâneas, fornecendo o álcool e o sal do ácido carboxílico correspondente, Essa reação é conhecida como reação de Cannizzaro. MATERIAIS E REGENTES Erlenmeyer Funil de büchner Benzaldeído Béquer Kitassato Hidróxido de potássio Ácido clorídrico Éter etílico PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em um erlenmeyer de 250 mL, dissolver cerca de 27g de KOH em 25 mL de água destilada,

esfriando a solução se necessário.

2) Ao erlenmeyer com a solução alcalina, adicionar 30g (29 mL) de benzaldeído puro

(recentemente destilado): tampar com uma rolha e agitar vigorosamente a mistura, até que

haja a formação de uma espessa emulsão.

3) Deixar em repouso por um tempo em frasco enrolhado.

4) Adicionar água destilada em quantidade suficiente (100 mL) para dissolver o benzoato de

potássio.

5) Transferir o líquido para o funil de separação. Lavar o erlenmeyer com cerca de 30 mL de éter

etílico e adicionar esta à solução contida no funil de separação. Tampar o funil e agitar para

extrair totalmente o álcool benzílico com o éter.

6) Separar as fases (camada inferior da solução aquosa).

33

7) Retornar a fase aquosa para o funil e efetuar mais duas extrações (2x25 mL) com éter para

extrair todo o álcool benzílico.

8) Guardar a solução etérea.

9) Adicionar a solução aquosa que restou da extração uma mistura de 80 mL de HCl

concentrado, 80 mL de água destilada e um pouco de gelo picado. Filtrar à vácuo o ácido

benzóico precipitado e lavar com um pouco de água gelada.

10) Secar o sólido obtido em estufa.

QUESTIONÁRIO 1) O hidróxido de potássio é um catalisador ou um reagennte na reação de Cannizzaro?

Explique.

2) O ácido benzóico é um sólido incolor, se, ao isolar os cristais, eles se apresentassem

ligeiramente amarelados ou escurecidos, como você faria para descolori-los no processo de

recristalização?

3) Por que foi necessário acidificar a solução aquosa com HCl para poder, assim, isolar o ácido

benzóico? Escreva a reação que ocorreu.

34

3.9. AULA PRÁTICA 9: PREPARAÇÃO DO ÁCIDO ADÍPICO

OBJETIVOS

• O objetivo deste experimento é a preparação do ácido adípico a partir da reação de oxidação da cicloexanona.


As cetonas são substâncias relativamente estáveis, em condições brandas, frente a agentes oxidantes. Uma das únicas exceções a essa afirmação é a oxidação de cetonas cíclicas a lactonas efetuadas por perácidos. Nesta prática, a cicloexanona será convertida em sua forma enólica utilizando-se hidróxido de potássio como base. Uma vez formado, o enolato se comportaria como um alceno (olefina), sofrendo uma reação de hidroxilação com permanganato de potássio e gerando um intermediário cíclico contendo manganês, que seria decomposto oxidativamente dando origem ao ácido adípico. MATERIAIS E REAGENTES Balão de fundo redondo Kitassato funil de büchner Cicloexanona Termômetro Papel indicador universal Água destilada Permanganato de potássio Hidróxido de potássio 10% Bissulfito de sódio, NaHSO3 Ácido clorídrico concentrado PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em um balão de fundo redondo de 500 mL, adicionar 25 mL de água destilada. Cicloexanona

(5,0g; 51 mmols) e permanganato de potássio (15,2g; 96,5 mmols). Em seguida, verificar a

temperatura da mistura com o auxílio de um termômetro.

2) Adicionar 1 mL de uma solução de NaOH 10%. Observar se houver um aumento na

temperatura. Caso a temperatura continue aumentando, ao atingir 450C, refrigerar o balão

num banho de gelo.

3) Quando a temperatura começar a diminuir naturalmente, aquecer o balão levemente (banho

Maria ou manta elétrica) até que a oxidação seja completada (60 minutos).

4) Após esse período, filtrar a mistura a vácuo, lavando o precipitado retido no funil com água

destilada.

35

5) Retornar o filtrado ao balão de fundo redondo e destilar a água até que o volume da solução

seja de 30-40 mL.

6) Acidificar a solução concentrada, quando ainda estiver quente, com HCl concentrado (essa

adição de HCl deve ser feita na capela) até que se atinja um pH 1-2, adicionar em seguida

mais 10 mL de ácido em excesso e deixe cristalizar.

7) Filtrar os cristais obtidos num büchner e lavar com água gelada.

8) Secar o produto obtido em estufa ou dessecador.

QUESTIONÁRIO 1) Baseando-se na química de alcenos, sugira um mecanismo para esta reação.

2) Por que o excesso de permanganato pode ser eliminado, adicionando-se pequenas

quantidades de bissulfito de sódio?

3) Descreva uma outra metodologia, utilizando o cicloexeno, para a obtenção do ácido adípico.

36

3.10. AULA PRÁTICA 10: PREPARAÇÃO DE BIODIESEL

OBJETIVOS

• O objetivo deste experimento é a preparação do biodiesel a partir de óleo de fritura. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Combustíveis alternativos para motores e geradores a diesel têm-se tornado muito importante devidos a dois fatores: a) diminuição das reservas de petróleo, b) conseqüências ambientais causadas pelos gases de exaustão de máquinas movidas a combustíveis do petróleo. Sua principal vantagem é a menor poluição, em comparação aos combustíveis derivados do petróleo.

Biodiesel é o nome dado a ésteres alquílicos de ácidos graxos desde que atendam certos

parâmetros de qualidade. O biodiesel é biodegradável e não tóxico, sendo também mais seguro do que o diesel de petróleo. Ele é constituído de carbono neutro, ou seja, o gás carbônico gerado pela queima do biodiesel é reabsorvido pelas oleoginosas e, combinado com a energia solar, realimenta o ciclo, neutralizando suas emissões. Com isso, o biodiesel pode substituir o diesel, como o álcool já faz com a gasolina.

Tradicionalmente o biodiesel é produzido através das reações de transesterificação de

triglicerídeos, usando geralmente catalisadores alcalinos. Transesterificação é o processo de transformação de um éster carboxílco em outro, através da troca dos grupos RO- presentes no éster original, por outro grupo de baixo peso molecular (metil ou etil) proveniente de um álcool na presença de catalisador, para dar origem à glicerina e a mono-alquil ésteres (biodiesel). MATERIAIS E REAGENTES Funil de separação Óleo de fritura Metanol Béquer Hidróxido de sódio Tripé Tela de amianto Bico de Bunsen Bastão de vidro Termômetro Água deionizada

37

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em um béquer de 250 mL, colocar 100 mL de óleo de fritura, seguido da adição de 25 mL

solução preparada anteriormente (dissolver 1g de NaOH numa quantidade mínima de água e

completar até o volume 25mL com álcool metílico).

2) Em seguida, aquecer a mistura reacional até que a temperatura de reação atinja por volta de

550C.

3) Agitar o meio reacional nessa temperatura por 60 minutos.

4) Após esse período transfira a mistura reacional para um funil de separação.

5) Deixar em repouso até completa separação das duas fases (isso pode demorar um bom

tempo).

6) Separar o líquido de coloração mais escura (GLICERINA) que fica na parte inferior do funil. O

líquido de coloração mais clara é constituído, basicamente, de biodiesel.

QUESTIONÁRIO 1) Por que na preparação do biodiesel, adicionamos uma quantidade mínima de hidróxido de

sódio?

2) Qual seria o produto da reação se utilizasse-mos o etanol no lugar álcool metílico?

3) Por que o NaOH deve ser solubilizado primeiro na água antes de adicionar-mos álcool

metílico?

38

3.11. AULA PRÁTICA 11: PREPARAÇÃO DA ASPIRINA (ÁCID O ACETILSALICÍCLICO)

OBJETIVOS

• O objetivo deste experimento é a preparação da aspirina a partir da reação de acetilação do ácido salisílico com o anidrido acético.


Os analgésicos são substâncias que aliviam a dor sem causar uma inconsciência significativa. Em 1853, foi descoberto que, trocando-se o átomo de hidrogênio no grupo hidroxila (-OH) por um grupo acetila (-COCH3), há um enfraquecimento da acidez do grupo carboxílico (-COOH). Em 1893, um químico da firma Bayer na Alemanha descobriu uma forma de síntese do ácido acetil-salicílico.

Os compostos orgânicos contendo um grupo OH ligado diretamente a um anel benzênico são conhecidos como fenóis. Já os anidridos são compostos que possuem a estrutura geral: RCOOCOR’ em que R e R’ podem ser grupos alquila ou anéis benzênicos.

Do ponto de vista químico, os anidridos são reagentes importantes para a transformação de alcoóis e fenóis em ésteres. Na preparação industrial da aspirina, o anidrido acético é utilizado para converter o ácido salicílico em ácido acetil-salicílico (AAS). MATERIAIS E REAGENTES Funil de büchner Kitassato Banho maria Bomba de vácuo Erlenmeyer Béquer Ácido salicílico Anidrido acético Ácido sulfúrico PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Pesar, com exatidão, cerca de 2g de ácido salicílico e transfir para um erlenmeyer de 50 mL.

2) Adicionar, lentamente, sobre o ácido salicílico 5 mL de anidrido acético.

3) Em seguida, adicionar cuidadosamente, 3 gotas de ácido sulfúrico concentrado à mistura.

4) Agitar suavemente, e colocar o erlenmeyer em banho-maria.

39

5) Aquecer essa mistura reacional durante aproximadamente 15 minutos, com ocasional agitação

manual.

6) Em seguida, adicionar cuidadosamente ao erlenmeyer da reação 2 mL de água destilada,

agitando-o por alguns minutos até que não seja mais possível perceber formação de vapores.

7) Retirar o erlenmeyer do banho-maria, adicionar 20 mL de água destilada e deixar em repouso

sobre a bancada enquanto se formam os cristais de aspirina.

8) Filtrar a vácuo e lavar os cristais com água destilada gelada.

9) Secar o produto obtido ao ar.

QUESTIONÁRIO 1) Calcular o rendimento da reação.

2) Escrever o mecanismo da reação.

3) Classificar o(s) mecanismo(s) da(s) reação(ões).

40

3.12. AULA PRÁTICA 12: PREPARAÇÃO DO VERMELHO “MONO LITE”

NH2

NO2

OH

2)

1) HCl; NaNO2NN

HO

OBJETIVOS

• O objetivo deste experimento é a preparação do vermelho monolite a partir da reação de diazotação da p-nitro-anilina, seguido da adição do beta-naftol.


A denominação corante azo (ou azo-compostos ) refere-se a compostos químicos que carregam o grupo funcional R-N=N-R', em que R e R podem ser tanto uma arila ou alquila. O grupo N=N é chamado de grupamento azo . Muitos dos derivados mais estáveis contêm duas ou mais arilas devido ao deslocamento de elétrons. É por causa desse deslocamento que muitos azo-compostos possuem sua coloração típica, sendo, então, usados como tinturas.

Os corantes azo constituem a classe mais importante de substâncias que promovem cor.

Os corantes são solúveis no meio em que vão ser utilizados, já o pigmento é geralmente insolúvel (partícula sólida colorida). Dentre os azocompostos (-N=N-), existem os alifáticos, que quando aquecidos podem formar iniciadores de polímeros, e os aromáticos, que são os azocorantes, estáveis, como o alaranjado de metila e o vermelho de monolite. MATERIAIS E REAGENTES Funil de büchner Kitassato Béquer Bomba de vácuo Banho maria Água destilada Beta-naftol Nitrito de sódio Ácido clorídrico p-nitroanilina PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1) Em um béquer de 250mL, adicionar 6,9g de p-nitroanilina, 15 mL de água e 17,6g (15 mL) de

HCl concentrado.

2) Aquecer essa mistura até dissolução.

3) Resfriar a mistura reacional até a temperatura ambiente e adicionar 40g de gelo picado.

41

4) Em seguida, adicionar uma solução de 3,5g de NaNO2 em 7 mL de água, lentamente e com

agitação (usar banho de gelo durante a adição) .

5) Deixar em repouso por 10 minutos, em banho de gelo e verificar o final da diazotação pelo

aparecimento de cor azul intensa ao colocar uma gota da solução em papel de amido iodetado

(Prepará-lo imergindo tiras de papel de filtro em s uspensão bastante diluída de amido

em água fervente, à qual se adiciona um cristal de KI).

6) Filtrar a solução através de papel de filtro pregueado.

7) Dissolver, em outro béquer, 7,2g de beta-naftol em 200 mL de álcool etílico e manter a solução

à temperatura aproximada de 50C.

8) Transferir a solução resfriada para um funil de adição e gotejar lentamente sobre a solução de

cloridrato de p-nitroanilina, contida no béquer, agitando continuamente e mantendo a mistura

reacional a cerca de 50C, com o auxílio de banho de gelo e sal grosso.

9) Após a adição, agitar ocasionalmente a mistura por cerca de 15 minutos e filtrar o corante

hidroxiazóico formado, através de papel de filtro, em büchner.

10) Lavar com água e secar o produto obtido ao ar.

QUESTIONÁRIO 1) Sugerir um mecanismo para a reação.

2) Explicar o aparecimento da cor azul no papel de amido iodetado.

3) Por quê se utiliza sal misturado com gelo quando se quer obter temperaturas abaixo de 00C.

4.Qual é o produto de decomposição do cloreto de p-nitrobenzenodiazônico.

42

3.13. AULA PRÁTICA13: SÍNTESE TOTAL DE FENITOÍNA (5 ,5-DIFENILIDANTOÍNA) A PARTIR DE BENZALDEÍDO OBJETIVOS

• Obter por meio de procedimentos de síntese orgânica o fármaco Fenitoína a partir do

benzaldeído.

• Trabalhar com os alunos o conceito de síntese total de substâncias orgânicas através de

um procedimento em etapas.

INTRODUÇÃO A Fenitoína é um fármaco anticonvulsivante utilizado em terapêutica desde o inicio do século XX. Este fármaco pode ser obtido basicamente por dois processos muito bem descritos na literatura. A rota escolhida para essa prática baseia-se numa adaptação da rota desenvolvida por BILTZ (Ber. , 41, 1931, 1908. Ber. , 44, 411, 1911). Essa rota de síntese é bastante adequada para cumprir os objetivos previstos. Utiliza reagentes, equipamentos e vidrarias comuns em qualquer laboratório de química orgânica e, é dividida em três etapas que serão efetuadas em aulas consecutivas (o produto obtido numa aula será a matéria-prima para a próxima aula).

Partiremos do benzaldeído (I) como matéria-prima para a preparação de benzoína (II) através de uma reação conhecida como condensação aciloínica. Em seguida a benzoína formada será oxidada a benzilo (III) pela utilização de uma solução contendo um sal de cobre (Cu+2). Posteriormente, o benzilo será condensado com uréia (IV) em meio básico aquoso para formação da fenitoína sódica ou potássica (básica), a qual pode ser purificada por tratamento com carvão ativo e, posteriormente, transformada em fenitoína (V), que finalmente será recristalizada para gerar o produto final (ver no esquema abaixo). ESQUEMA: ROTA SINTÉTICA PARA OBTENÇÃO DA FENITOÍNA

O

H

EtOH/H2O

refluxoKCNcat.

O

OH

NH4NO3

CuSO4 2%

AcOH

refluxo

O

O

(I) (II) (III)

URÉIANaOH 10%

refluxo

N

NO

O

HH3O

+

N

NO

O

H

H

(V) sal de fenitoína(hidrossolúvel)

43

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1ª Etapa: Síntese da benzoína a partir de benzaldeíd o (condensação aciloínica)

O

H EtOH/H2O

KCNcat.

O

OH

Benzaldeído (I) Benzoína (II) 1) Num balão monotubulado de fundo redondo de 125,0 mL com agitador magnético adicionar

10,0 mL de benzaldeído recentemente destilado, 15,0 mL de etanol e iniciar a agitação.

2) Num becker de 50,0 mL pesar cuidadosamente 0,5 g de cianeto de potássio (Muito cuidado,

cianeto é venenoso!). Dissolver esse sal em 12,0 mL de água deionizada e adicionar essa

solução sobre o conteúdo do balão sob agitação. O resíduo presente no becker deve ser

tratado com solução de hipoclorito de sódio 5 – 10% (para eliminar resíduos de cianeto) antes

de ser lavado.

3) Conectar um condensador de refluxo ao balão e iniciar o aquecimento até que o refluxo seja

evidenciado. Manter sob refluxo por 40 minutos. Após esse tempo retirar o aquecimento e

deixar esfriar. Obs.: Durante o resfriamento pode ser formada uma g rande quantidade de

sólido dificultando a agitação. Caso isso aconteça, utilize um bastão de vidro para

homogeneização do conteúdo.

4) Resfrie o meio reacional até 5ºC e filtre o conteúdo à vácuo em funil de buchner. Lavar o

sólido obtido, no próprio buchner, com 10,0 mL de uma mistura de EtOH/H2O (6:4) gelada.

Deixar drenar bem no funil.

5) Transferir o sólido obtido para um vidro de relógio e secar em estufa até a próxima aula.

Importante! Tratar a água-mãe da filtração com solu ção de hipoclorito de sódio antes do descarte. QUESTIONÁRIO 1) Qual a massa de benzoína obtida no experimento? Calcule o rendimento molar obtido no

processo.

44

2) Determine o ponto de fusão do sólido obtido e compare com o valor descrito na literatura para

a benzoína. Qual a diferença percentual entre o valor medido e o da literatura?

3) Como o hipoclorito destrói os resíduos de cianeto? Escreva as reações envolvidas. Cite outros

métodos de tratamento capazes de eliminar esses resíduos.

4) Escreva um mecanismo para a reação efetuada.

2ª Etapa: Síntese do benzilo a partir da benzoína (o xidação com íon cúprico – Cu 2+)

O

OH

AcOH

NH4NO3

CuSO4 . 5 H2O

O

ORefluxo

1) Num balão monotubulado de fundo redondo de 125,0 mL com agitador magnético adicionar

4,0g de benzoína obtida na aula anterior, 2,0g de nitrato de amônio (NH4NO3), 12,0 mL de

ácido acético glacial (CH3CO2H) e 3,0 mL de uma solução de sulfato e cobre II 2% (CuSO4).

2) Conectar um condensador de refluxo ao balão e iniciar a agitação e o aquecimento até que o

refluxo seja atingido. Manter o meio reacional sob refluxo durante 50 minutos.

3) Após esse tempo verter o meio reacional sobre uma mistura de água e gelo picado, sob

agitação.

4) Filtrar o sólido obtido em funil de buchner e lavar o produto obtido com água gelada.

5) Transferir o produto para um vidro de relógio e secar em estufa até a próxima aula.

QUESTIONÁRIO 1) Qual a massa de benzilo obtida no experimento? Calcule o rendimento molar obtido no

processo.

2) Determine o ponto de fusão do sólido obtido e compare com o valor descrito na literatura para

o benzilo. Qual a diferença percentual entre o valor medido e o da literatura?

3) Escreva um mecanismo razoável para essa reação discutindo o papel do íon Cu2+ para o

processo.

4) Indique uma outra metodologia capaz de oxidar a benzoína a benzilo e compare-a com a que

vocês efetuaram em laboratório.

45

3ª Etapa: Condensação entre benzilo e uréia (Formaçã o do sistema Hidantoínico)

H2O/NaOH

Uréia (IV)

O

O

Benzilo (III)

H2N NH2

O

+Refluxo

N

NO

O

H

Sal sódico da Fenitoína (5,5-difenil-hidantoína)

Transformação de fenitoína sódica (solúvel em água) em fenitoína (insolúvel em água):

N

NO

O

H

Sal sódico da Fenitoína (5,5-difenil-hidantoína)

H3O+

N

NO

O

H

H

FENITOÍNA (V)(5,5-difenil-hidantoína)

1) Num balão monotubulado de fundo redondo de 125,0 mL com agitador magnético adicionar

1,0g de benzilo obtido na aula anterior, 0,7g de uréia e 20,0 mL de solução de NaOH 10%.

2) Conectar um condensador de refluxo ao balão e iniciar a agitação e o aquecimento até que o

refluxo seja atingido. Manter o meio reacional sob refluxo e forte agitação durante 1 hora. Após

esse tempo retire o aquecimento.

3) Adicionar uma pequena porção de carvão ativo (no máximo 100mg) ao meio reacional e deixar

sob agitação durante 20 minutos.

4) Filtrar essa suspensão com papel de filtro em um funil simples. Cuidado para que não passe

carvão ativo nessa filtração.

5) Adicionar uma solução de HCl 10% a água-mãe até pH 3 - 4.

6) Resfriar até aproximadamente 10ºC e filtrar o produto obtido em funil de buchner. Lavar o

produto com água gelada para retirar o excesso de sal presente.

7) Recristalizar o produto obtido em etanol.

8) Transferir o produto recristalizado para um vidro de relógio e secar em estufa até a próxima

aula.

46

QUESTIONÁRIO 1) Qual a massa de Fenitoína obtida no experimento? Calcule o rendimento molar obtido no

processo.

2) Determine o ponto de fusão do sólido obtido (em aparelho de Fischer-Johns) e compare com o

valor descrito na literatura para a fenitoína. Qual a diferença percentual entre o valor medido e

o da literatura?

3) Escreva um mecanismo razoável para essa reação.

47

3.14. AULA PRÁTICA 14: SÍNTESE DE POLÍMEROS OBJETIVOS

• O objetivo deste experimento é sintetizar os polímeros de condensação: nylon, poliéster

(linear e reticulado) e resina formol-formaldeído (baquelite), avaliando a solubilidade destes

polímeros em diferentes solventes.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS Poliéster: O poliéster linear e o reticulado são exemplos de polímeros de condensação. O poliéster linear é preparado a como mostrado na reação abaixo.

Figura 1: reação de obtenção de poliéster linear

Caso exista mais do que dois grupos funcionais nos monômeros, as cadeias poliméricas

podem se ligar uma nas outras (reticulação) formando uma rede tridimensional. Tais estruturas são normalmente mais rígidas do que as estruturas lineares, sendo classificadas como polímeros termorrígidos . Estes materiais são úteis na fabricação de tintas e vernizes. A reação de obtenção deste polímero é mostrada abaixo:

Figura 2 : reação de obtenção de poliéster ramificado.

48

Poliamida (nylon): A reação de um ácido dicarboxílico, ou um de seus derivados com uma diamina leva a uma poliamida linear, através de uma reação de condensação (figura 3). Comercialmente, o nylon 6-6 (chamado assim, pois cada monômero tem 6 carbonos) é obtido a partir do ácido adípico e hexametilenodiamina. Neste experimento será usado o cloreto de adipoíla ao invés do ácido adípico.

Figura 3: Reação de obtenção de uma poliamida (Nylon-6,6)

Resina Fenol-Formaldeído: O primeiro polímero sintético foi obtido a partir de fenol e formaldeído em 1909. Seu inventor, um químico belga, Leo Baekland, chamou o produto de baquelite. Este polímero é formado através de uma reação de condensação, na qual uma molécula de água é eliminada (figura 4).

OH

H

HH

O

+

OH

H

+- H2O

OH

CH2

n Figura 4: Reação de obtenção da resina Fenol-Formaldeído

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL i) Síntese do Poliéster: 1) Pesar 2g de anidrido Ftálico e 0,1g de acetato de sódio em dois tubos de ensaios.

2) Em um dos tubos adicionar 0,8 mL de etileno glicol e no outro, 0,8 mL de glicerol.

3) Aquecer levemente os tubos em um bico de Bunsen, até a solução ferver (água é eliminada

durante a esterificação) e continuar o aquecimento por mais 5 min.

4) Retirar os tubos do aquecimento e esperar que os tubos atinjam a temperatura ambiente.

5) Comparar a cor, a viscosidade e resistência ao impacto dos dois polímeros.

6) Retirar uma amostra de cada polímero e testar a solubilidade em água, etanol e clorofórmio.

49

ii) Síntese da poliamida (nylon): 1) Preparar, em um béquer de 50 mL, uma solução aquosa 5% de hexametilenodiamina, a partir

de hexametilenodiamina 85%.

2) Adicionar a essa solução 10 gotas de NaOH 20%.

3) Adicionar cuidadosamente, com auxílio de um bastão de vidro, 10 mL de uma solução 5% de

cloreto de adipoíla em cicloexano, permitindo que a solução adicionada escorra pelas

paredes do béquer . Os líquidos não se misturam, observando-se a formação de duas fases.

O nylon se forma no ponto de contato entre as fases.

4) Usando um fio de cobre, desgrude cuidadosamente o filme de nylon das paredes do béquer,

deslocando-o para o centro.

5) Em seguida, prender a massa de polímero com o fio de cobre e puxar cuidadosamente.

6) Com o auxílio de um bastão de vidro, enrolar o fio formado.

7) Depois de enrolar uma quantidade razoável de polímero, quebre o fio de nylon com um

movimento mais brusco e agite o restante da solução que se encontra no béquer para se

formar mais polímero.

8) Lavar o polímero do béquer e do bastão de vidro com água e deixar secar em um papel

absorvente.

9) Anotar as características do polímero.

10) Retirar uma amostra do material obtido e testar a solubilidade em água, etanol e clorofórmio.

iii) Síntese da resina fenol-formaldeído: CUIDADADO: FENOL CAUSA QUEIMADURAS AO ENTRAR EM CON TATO COM A PELE 1) Adicionar 15 mL de uma solução aquosa de formaldeído 37% em um béquer de 100 mL.

2) Dissolver 5g de fenol nesta solução e adicionar lentamente, com agitação (utilize um bastão

de vidro para agitar) 10 mL de HCl concentrado.

3) Manter a agitação (a reação é exotérmica).

4) Anotar o que ocorre no sistema.

5) Lavar o polímero obtido com água e deixar secar em um papel absorvente.

6) Anotar as características do material.

7) Testar sua solubilidade em água, etanol e clorofórmio.

50

FONTES BIBLIOGRÁFICAS BECKER, H. G. O. et. al. Organikum - química orgânica experimental. 2ª Edição. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1997. VOGEL, A. Química orgânica – análise orgânica qualitativa. 3a Edição. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico S.A., 1981. GONÇALVES, D.; WAL, E.; ALMEIDA.R.R. Química orgânica experimental. São Paulo: McGraw-Hill, 1988. MANO, E.B.; SEABRA, A. P.. Práticas de química orgânica. 3a Edição. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1987. SOARES, B. G.; SOUZA, N. A.; PIRES, D. X. Química orgânica, teorias e técnicas de preparação, purificação e identificação de compostos orgânicos. Rio de Janeiro: Guanabara S.A., 1988. BRUICE, P.Y. Química orgânica. 4ª Edição. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. Vol. 1 e 2. SOLOMONS, G. Química orgânica. 9ª Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2009. vol. 1 e 2. McMURRY, J. Química orgânica. 6ª Edição. Rio de Janeiro: Cengage Learning, 2010. Combo. ALLINGER, N. L.; CAVA, M. P.; JONGH, Don C. et al. Química orgânica. 2ª Edição. Rio de Janeiro: LTC, 1976. COLLINS, C. H; BRAGA, G. L; BONATO, P.S. Fundamentos de mcromatografia. 1ª Edição. Campinas: Unicamp, 2006. 456p. MARQUES, J. A.; BORGES, C. P. F. Práticas de química orgânica. 1ª Edição. Campinas: Átomo, 2007. BUDAVARI, S. The Merck índex - an encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals. 12ª Edição. New Jersey: Merck & Co., Inc., 1996. LIDE, D.R. CRC handbbook of chemistry and physics. 77a Edição. Boston: CRC press, 2000. GONÇALVES, D.; WAL, E.; ALMEIDA.R.R. Química orgânica experimental. São Paulo: McGraw-Hill, 1988. VOGEL, A. Química orgânica – análise orgânica qualitativa. 3a Edição. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico S.A., 1981. SILVERSTEIN, R. M.; WEBSTER, F. X,; KIEMLE, D. J. Identificação espectrométrica de compostos orgânicos. 7ª Edição. LTC, 2006. DYER, J. R. Aplicações da espectroscopia de absorção aos compostos orgânicos. São Paulo: Edgard Blucher, 1977. PAVIA, D.L.; LAMPMAN, G.M.; KRIZ, G.S.; VYVYAN, J.R. Introdução á espectrometria. 4ª Edição. São Paulo: Cengage learning, 2010.

51

ANEXO 1: TABELA PERIÓDICA

52

ANEXO 2: MODELO DE RELATÓRIO

Curso: Química Valor do Relatório: XXXX Pontos Disciplina: XXXXX XXXXXX XXX XXXXXXXXXXXXX XXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXX

Data do Experimento: XX/XX/2011

Professor(a): XXXXXXXXXXXX Recebido em : _____ / _____ /2011 Alunos(as): _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________

Matrículas: _____________________________ _____________________________ _____________________________

OBS: 1. Entregar o relatório em 15 (quinze) dias após a data do experimento. 2. Não serão aceitos relatórios fora do horário de aula da disciplina. 3. Relatórios entregues após a data valerão 50% da nota estipulada.

Nota:

Experimento N 0 : ____________________________________________________________

1) Objetivo

2) Fundamento Teórico

3) Materiais e Reagentes

Reagentes Materiais

4) Procedimento Experimental

5) Resultados e Discussão

6) Questionário

7) Conclusões

8) Bibliografia Consultada

83742699 Apostila de Quimica Organica e

Documents

Transcript of 83742699 Apostila de Quimica Organica e