UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

INSTITUTO DE CINCIAS EXATAS E BIOLGICAS

DEPARTAMENTO DE QUMICA

PRTICAS DE QUMICA ORGNICA QUI-703

Curso: Cincia e Tecnologia de Alimentos

Prof. Dr. Leandro Vincius Alves Gurgel

legurgel@iceb.ufop.br , disponvel em http://www.iceb.ufop.br/dequi/index.php/md-leandro

SETOR DE QUMICA ORGNICA

Ouro Preto, 2014

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REQUISITOS BSICOS DE AVALIAO

Os seminrios a serem apresentados como forma de avaliao do curso prtico

a descrio das atividades prticas desenvolvidas e das observaes e resultados aos

quais o grupo chegou de alunos chegou. A descrio deve ser fiel aos procedimentos

adotados e aos fenmenos ocorridos e nunca ao que deveria ter ocorrido. Ou seja, a

descrio no dever ser uma cpia do roteiro, mas sim do que foi feito e obtido. Como

os experimentos podem se desenrolar com pequenas variaes entre os grupos

importante que o grupo compare os seus resultados com os demais resultados dos

outros grupos e discuta os motivos de tais variaes.

A seguir esto as instrues para a elaborao dos seminrios:

1) O seminrio dever ser preparado em PowerPoint ou software similar. Na

necessidade de incluir desenhos de aparelhagem de laboratrio ou estruturas qumicas,

estas devero ser desenhadas, escaneadas, copiadas da internet (desde que a fonte seja

referenciada e de origem fidedigna), xerocadas ou feitas por programas de computador

como Chemdraw;

2) Divida a apresentao segundo os itens:

Ttulo (ou assunto) da aula prtica com os nomes completos dos integrantes

do grupo que a realizou;

Fundamento terico (porque realizar aquela investigao e quais so os

aspectos importantes relacionados);

Materiais utilizados (reagentes e vidraria);

Procedimentos (ou Mtodos) (Justificar o uso dos mtodos empregados);

Resultados (ou Observaes)(Comparar os resultados obtidos com aqueles

obtidos pelos demais grupos da turma. Discutir criticamente os resultados

obtidos);

Concluses (A que os resultados obtidos levaram e o que se pode concluir a

partir deles);

Bibliografia (Se houverem referncias da internet citar a data de acesso e

incluir o link).

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3) No item Fundamento Terico devero ser discutidas as bases tericas que sustentam

o assunto da aula. Alm das anotaes feitas com base na explanao do professor,

altamente recomendvel a consulta a fontes bibliogrficas para enriquecimento do

tpico;

4) No item Materiais dever ser englobado desde vidraria at reagentes empregados,

com ateno para a quantidade e a capacidade da vidraria at a marca dos produtos

utilizados;

5) Em Procedimentos descreva o que foi feito realmente pelo seu grupo, mesmo que

fuja a detalhes da tcnica original;

6) Em Resultados e Concluses sero mostrados todos os detalhes percebidos ao longo

do experimento, os clculos feitos, os mecanismos qumicos, a aparncia dos reagentes

empregados e os produtos obtidos das reaes. Muitas vezes, podero ser tiradas

concluses pelo grupo e essas devero ser registradas. A discusso crtica dos resultados

dever ser feita bem como a concluso em cima dos mesmos;

7) No ltimo item devero ser registradas todas as fontes bibliogrficas empregadas,

segundo as normas vigentes de apresentao de referncias bibliogrficas da ABNT

NBR 10520.

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PRTICA 01

ANLISE ELEMENTAR QUALITATIVA

(Combusto e Ensaio de Lassaigne)

Objetivo: Investigar a natureza orgnica de um composto orgnico atravs da

caracterizao dos principais elementos qumicos.

Materiais: Tubos de ensaio, bquer, conexes de vidro, rolhas de cortia, pinas, bico

de gs, funil, papel de filtro, esptula metlica.

Reagentes: Sdio metlico, soluo a 10% de hidrxido de brio, soluo aquosa a 10%

de cido actico, soluo a 10% de acetato de chumbo, solues aquosa de cido ntrico,

nitrato de prata, cido sulfrico, soluo de amonaco, nitrito de sdio a 20%,

compostos orgnicos diversos, sulfato ferroso e xido de cobre.

Aspectos de segurana: o aluno dever usar jaleco (prprio), sapato fechado e as

mulheres devero prender o cabelo. Durante essa aula prtica o aluno dever usar culos

de segurana a ser fornecido pelo tcnico responsvel pelo laboratrio.

Aspectos tericos:

Os elementos mais comumente encontrados nos compostos orgnicos so o

carbono, o hidrognio, o oxignio, o nitrognio, o enxofre e os halognios. A evidncia

da natureza orgnica pode ser verificada atravs de um ensaio direto que constata a

presena dos elementos C e H. Neste mtodo, uma ponta de esptula da amostra

(substncia orgnica) queimada na presena de xido de cobre e o CO2 liberado

borbulhado em uma soluo de hidrxido de brio, o que leva a formao de um

precipitado, confirmando a presena de C, enquanto que gotculas de gua nas paredes

do tubo confirmam a presena de H. A fim de verificar a presena de N, S e halognios

em compostos orgnicos, faz-se necessrio convert-los em substncias inorgnicas

ionizveis, de modo que os ensaios inicos de anlise qualitativa inorgnica possam ser

aplicados. O melhor procedimento para essa converso consiste em fundir o composto

orgnico com sdio metlico (ensaio de Lassaigne). Deste modo ocorre a formao de

sais de sdio: 1 - Cianeto (se Nitrognio estiver presente na amostra), que pode ser

detectado atravs de reaes que levem ao ferrocianeto frrico (azul da Prssia).

possvel que no ocorra formao do azul da Prssia. Isso pode ser atribudo a pouca

quantidade de sdio. 2 - Sulfeto (se Enxofre estiver presente na amostra), atravs de

reaes que levem ao sulfeto de chumbo; 3 - Haletos (se Halognios estiverem

presentes na amostra), atravs de reaes que levem aos haletos de prata

correspondentes.

Procedimentos:

1- Caracterizao dos elementos qumicos N, S e X (anlise elementar pelo Ensaio

de Lassaigne) Coloque uma ponta de esptula da amostra em um tubo de ensaio contendo um

pequeno pedao de sdio metlico recm-cortado. Prenda-o com uma pina e aquea-o,

cuidadosamente, no bico de gs (pode haver liberao de gases combustveis, portanto,

o aquecimento no incio deve ser feito retirando o tubo periodicamente da chama).

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Continue o aquecimento at que o contedo se torne vermelho (sinal de fuso e

consequente decomposio da amostra). Adicione ao tubo ainda quente cerca de 10 mL

de gua destilada com cuidado, (coloque o tubo dentro de um bquer); pois o tubo pode

se romper uma vez que o excesso de sdio reage energicamente com a gua e as

substncias minerais se dissolvem. Filtre a soluo. Numere 4 tubos de ensaio e coloque

cerca de 1 mL (aproximadamente 1 cm de altura no tubo) da soluo nos tubos de 1 a 3.

Ensaio do Nitrognio: Pegue o tubo 1 e adicione uma ponta de esptula de sulfato ferroso. Aquea at perceber fervura e, ento, acidifique com algumas gotas de soluo

de cido sulfrico at notar a mudana de colorao para azul (cerca de trs gotas).

Ensaio do Enxofre: Pegue o tubo 2 e acidifique a soluo com trs gotas de soluo de cido actico. Adicione algumas gotas de soluo de acetato de chumbo at notar

formao de precipitado preto (cerca de trs gotas).

Ensaio do Halognio: Pegue o tubo 3 e acidifique a soluo com trs gotas de soluo de cido ntrico. Adicione algumas gotas de soluo de nitrato de prata at a

formao de precipitado branco (AgCl), ou amarelo-plido (AgBr), ou amarelo (AgI).

Caracterizao do Halognio: Se o teste for positivo para halognio, decante a gua-

me e trate o precipitado com soluo diluda e aquosa de amonaco. Se o precipitado

for branco e rapidamente solvel na soluo de amonaco, est confirmada a presena

de cloro; se for amarelo-plido e pouco solvel, o bromo est presente; se for amarelo e

insolvel, est indicada a presena de iodo. Um teste para confirmao de iodo pode ser

realizado acidificando 1-2 mL da soluo de fuso com um ligeiro excesso de cido actico glacial e adicionando 1 mL de tetracloreto de carbono. Adicione, gota a gota,

soluo de nitrito de sdio a 20%, com agitao constante. O aparecimento de cor

prpura ou violeta na camada orgnica indica a presena de iodo.

REAES QUMICAS:

2 2CuO

x yC H CO H O (1)

2( ) 2 3( ) 2( )g sCO Ba OH BaCO H O (2)

( )2

1) ,

22)

" "

( , , , , , ) sNa

H O

Soluo de fuso

Amostra C H N S O X NaCN Na S NaX NaOH

(3)

4 4 6 2 46 [ ( ) ]NaCN FeSO Na Fe CN Na SO

(4)

4 2 4 2 2 4 3 212 ( )

2FeSO H SO O Fe SO H O (5)

4 6 2 4 3 4 6 3 2 4Azulda Prssia

3 [ ( ) ] 2 ( ) [ ( ) ] 6Na Fe CN Fe SO Fe Fe CN Na SO (6)

2 3 2 ( ) 3( ) 2sNa S CH COO Pb PbS CH COONa (7)

3 ( ) 3sNaX AgNO AgX NaNO (8)

Resultados

Anote o resultado de cada teste realizado na tabela 1, a seguir, usando um sinal

positivo (+) ou um sinal negativo (-) para a presena ou no de cada elemento

pesquisado, respectivamente.

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Tabela 1. Resultados obtidos na identificao dos elementos constituintes de uma amostra (composto

orgnico).

Elemento pesquisado Resultado obtido

C

H

O

S

Halognios

Cl

Br

I

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PRTICA 02

SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS ORGNICOS

Objetivos: Identificar as classes de substncias orgnicas atravs do teste de

solubilidade.

Material: Balana, bquer de 50 mL, tubos de ensaio, pipetas de Pasteur, esptula

metlica, papel de tornassol azul e vermelho, pipetas graduadas de 5,0 mL.

Reagentes: amostras variadas, soluo de cido clordrico 5%, cido sulfrico

concentrado (96%), cido fosfrico concentrado (85%), soluo de bicarbonato de sdio

5%, ter dietlico, soluo de hidrxido de sdio 10% e soluo de hidrxido de sdio

5%.

Aspectos Tericos:

Existem diversas maneiras de se identificar uma substncia. Os procedimentos

variam de testes qualitativos simples (identificao de grupos funcionais) as mais

sofisticadas tcnicas instrumentais, como espectroscopia no infravermelho, ressonncia

magntica nuclear, espectrometria de massas, etc.

Quando se conhece algo sobre a origem do composto, como reagentes utilizados

em seu preparo e condies reacionais, etc., possvel estimar algo sobre a natureza da

substncia desconhecida. Entretanto, h casos em que no se tem qualquer antecedente

sobre o composto a ser identificado, o que torna bem mais difcil a tarefa de

identificao.

Conhecendo a estrutura de um composto orgnico possvel predizer em que

tipo de solvente o composto se dissolver. Esta predio baseia-se na presena de certos

grupos funcionais (carboxila, hidroxila, grupo amino, etc.) e na possibilidade de

interaes desses grupamentos com as molculas do solvente.

Sendo conhecida a solubilidade do composto orgnico em determinados

solventes possvel seguir o raciocnio inverso ao anterior e prever que tipos de

grupamentos funcionais estaro presentes na molcula. Unindo os testes de solubilidade

a outras tcnicas (anlise elementar, preparao de derivados, espectroscopias e etc.)

possvel deduzir a estrutura de um composto orgnico.

Os testes de solubilidade so feitos utilizando-se solventes como gua destilada,

ter dietlico, soluo de hidrxido de sdio 5%, de bicarbonato de sdio 5%, de cido

clordrico 5% e cido sulfrico concentrado e etc.

Os resultados finais dos testes definem as classes de compostos orgnicos

possveis para o composto cuja solubilidade est sendo testada conforme apresentado na

Figura 1. As classes de substncias determinadas pelos testes de solubilidade

correspondem aos seguintes grupos de compostos orgnicos: S1, S2, SA, SB, A1, A2, B,

N1, N2, I e MN.

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Figura 1. Classificao dos compostos orgnicos pela solubilidade.

S2 Sais de cidos orgnicos, cloridratos de aminas, aminocidos e compostos polifuncionais.

SA cidos monocarboxlicos com cinco tomos de carbono ou menos e cidos arenossulfnicos.

SB Aminas monofuncionais com seis tomos de carbono ou menos.

S1 lcoois, aldedos, cetonas, steres, nitrilas e amidas, com cinco tomos de carbono ou menos (monofuncionais).

A1 cidos orgnicos fortes: cidos carboxlicos com mais de seis tomos de

carbono, fenis com grupos eletroflicos em posio orto e para, e -dicetonas.

A2 cidos orgnicos fracos: fenis, enis, oximas, imidas, sulfonamidas,

tiofenis, todos com mais de cinco tomos de carbono. Incluem-se tambm as -

dicetonas, os compostos nitro com hidrognio em e as sulfonamidas.

B Aminas alifticas com oito ou mais carbonos, anilinas (somente um grupo fenil ligado ao nitrognio) e alguns oxiteres.

N1 lcoois, aldedos, metilcetonas, cetonas cclicas e steres com um s grupo funcional e mais de cinco tomos de carbono, mas menos do que nove. teres com

menos de oito tomos de carbono e epxidos.

N2 Alquenos, alquinos, teres, compostos aromticos (especialmente os que tm grupos ativantes) e cetonas (exceto as da classe N1).

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I Hidrocarbonetos saturados, alcanos halogenados, haletos de arila, teres diarlicos e compostos aromticos no ativos.

MN Diversos compostos neutros, com mais de cinco tomos de carbono, contendo nitrognio ou enxofre (esta informao deve ser obtida por meio de anlise

elementar).

Nesta prtica, sero realizados testes de solubilidade com diferentes compostos

orgnicos.

Os testes de solubilidade devero ser realizados seguindo-se toda a sequncia de

testes de solubilidade apresentados na Figura 1. Importante: aps cada teste, medir a

massa ou o volume de uma nova quantidade de amostra para dar prosseguimento aos

testes de solubilidade.

O primeiro teste de solubilidade deve ser feito com a gua destilada e a partir do

resultado, seguir a sequncia adequada (Figura 1). Por exemplo, se a amostra for solvel

em gua destilada seguir para o teste com ter dietlico utilizando-se uma nova amostra

em um novo tubo de ensaio. Se o composto for solvel em ter dietlico, verificar o pH

da soluo com papel de tornassol (vermelho se o pH cido, azul se o pH bsico e

roxo se o pH neutro) (a mudana de cor ocorre para variaes no pH de 4,5 a 8,3),

classificando-o nas classes SA, SB ou S1. Caso o composto seja insolvel em ter

dietlico ser classificado como pertencente classe S2.

ATENO! Sendo a substncia solvel em gua destilada automaticamente exclui-

se a realizao dos testes com soluo de NaOH 5%, NaHCO3 5%, HCI 5%, H2SO4

(96%) e H3PO4 (85%). O raciocnio inverso vlido para uma substncia insolvel em

gua destilada.

Procedimentos:

Para cada teste a ser realizado, utilizar nova amostra. De modo a otimizar os

experimentos realize todos os testes necessrios com cada amostra-problema at

que ela seja definitivamente classificada.

a) Colocar 0,1 g da amostra slida ou o equivalente (0,2 mL ou 3 gotas) da amostra lquida em 3 mL do solvente em que se quer testar a solubilidade. Agitar

vigorosamente o tubo de ensaio por aproximadamente 3 minutos e observar se

ocorreu solubilizao da amostra. Realizar os testes propostos:

1 teste: deve ser feito com gua destilada. Se a amostra for solvel, realizar o 2 teste.

Se for insolvel, passar diretamente para o 3 teste.

2 teste: se a substncia for solvel em gua destilada faa o teste com ter dietlico. Se

for insolvel em ter dietlico, ela pertence ao grupo S2. Se ela for solvel em ter

dietlico, classificada como SA, SB ou S1, dependendo do pH da sua soluo aquosa, o

qual determinado com papel de tornassol.

3 teste: se a amostra for insolvel em gua destilada testa-se a sua solubilidade em

soluo aquosa de NaOH 5%. Se for solvel nesta soluo realize o 4 teste; se

insolvel, passe para o 5 teste.

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4 teste: teste a amostra em soluo aquosa de NaHCO3 5%. Se for solvel, pertence

classe A1 e, se for insolvel, classe A2.

5 teste: faa o teste com soluo aquosa de HCI 5%. Se a amostra for insolvel nesse

solvente e se houver a informao (por meio de anlise elementar) de que ela neutra e

possui nitrognio ou enxofre, ela pertencer classe MN. Caso seja solvel, ela

pertence classe B. Se for insolvel e no houver sido classificada com MN, faa o 6

teste.

6 teste: realize o teste com H2SO4 (96%). Se a amostra for solvel, faa o teste com

H3PO4 (85%). Se for insolvel, ela pertence classe I.

Anotar os resultados dos testes realizados na tabela a seguir:

Tabela 2. Resultados obtidos na identificao das amostras pelo teste de solubilidade (composto

orgnico).

Amostra gua ter NaOH 5% HCI 5% NaHCO3 5% H2SO4 96% Classe

1

2

3

4

5

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PRTICA 03

DETERMINAO DO PONTO DE FUSO

Objetivos: Determinao do ponto de fuso da amostra recristalizada e impura.

Materiais: Tubos de Thiele, termmetro, tubos capilares, bico de Bnsen, suporte, trip,

garra e mufa.

Reagentes: Glicerina e amostra da substncia recristalizada e impura.

Aspectos tericos:

A maioria dos compostos orgnicos utilizados em laboratrios de qumica slida ou lquida;

O grau de pureza qumica desses compostos pode ser avaliado pela determinao das constantes fsicas, pois as substncias puras possuem

propriedades fsicas especficas e bem definidas;

Impurezas produzem, geralmente, um alargamento no intervalo de fuso, alm de abaixarem essa temperatura;

Uma substncia orgnica e cristalina considerada pura se a temperatura de fuso compreender uma variao de 0,5 a 1,0C;

Se a substncia for impura, a temperatura de fuso varia de 2C a 5C; Se for uma mistura, a temperatura de fuso sofre uma variao maior do que

5C;

A medida de temperatura de fuso pode ser feita em aparelhagem apropriada (aparelhos para a determinao de temperatura de fuso fusmetro analgico) ou atravs de montagens e adaptaes realizadas em laboratrios.

A fonte de aquecimento depender do tipo de aparelhagem utilizada, que

pode ser um banho de aquecimento (leo mineral ou glicerina) ou

aquecimento eltrico.

O ponto de fuso usado como critrio para avaliar o grau de pureza de um

composto, ou ajudar na sua identificao atravs de comparaes com tabelas de pontos

de fuso.

Figura 1. Montagem para determinao de temperatura de fuso.

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Para determinar corretamente a temperatura de fuso de um slido, devem ser

observadas todas as suas mudanas, conforme apresentado na Figura 2.

Figura 2. Transformaes ocorridas no intervalo de fuso.

Procedimentos:

Determinao do ponto de fuso da amostra

Utilizando um sistema apropriado, determine as faixas de fuso (valores de

temperatura de incio e trmino da fuso) para a amostra recristalizada e impura. Para

isso, feche uma das extremidades de um capilar de fuso girando-o ao leve contato com

a chama do bico de gs. Coloque um pouco da amostra num vidro de relgio e introduza

a substncia no capilar tocando-a com a extremidade aberta do mesmo. Talvez seja

necessrio pulverizar o slido. Para tal use um basto de vidro ou a esptula. Com

auxlio de um tubo longo de vidro compacte o slido no fundo do capilar (deixando o

tubo capilar cair at atingir o fundo do tubo de vidro, com a extremidade fechada para

baixo e dentro do tubo longo de vidro). Verifique a quantidade de slido no tubo capilar

(cerca de 2 mm de altura no capilar) e codifique o tubo capilar utilizando pincel

atmico.

Com o auxlio de uma gominha de ltex fixe cuidadosamente os dois tubos

capilares ao termmetro de modo que as substncias fiquem na mesma altura do bulbo

do termmetro e a gominha o mais prximo possvel das extremidades abertas dos

capilares.

Prenda o termmetro a uma garra, de modo que o bulbo do termmetro fique

totalmente submerso no lquido. Cuide para que a gominha no seja atingida pela

glicerina, nem mesmo aps o aquecimento.

Este sistema deve ser aquecido gradualmente (o aquecimento dever se dar a

uma velocidade de 1C por minuto, aproximadamente), enquanto o material no

capilar cuidadosamente observado. Devem ser registradas a temperatura na qual a

primeira gota de lquido se forma e aquela em que os ltimos cristais de slido

desaparecem.

Questes:

1) Qual a faixa de temperatura que a maioria dos compostos orgnicos se funde?

2) Uma determinada substncia na mudana de estado (slido para lquido) possui uma

ampla faixa de temperatura de fuso. O que isso indica?

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3) Explique: Duas amostras puras de um mesmo composto devero fundir a uma mesma

temperatura. Entretanto, duas amostras desconhecidas que se fundem a uma mesma

temperatura no so necessariamente o mesmo composto.

4) Discuta sobre os valores de faixa de fuso obtidos para sua amostra pura e impura.

5) Identifique, a partir dos dados obtidos, a natureza da sua amostra.

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PRTICA 04

CROMATOGRAFIA EM CAMADA DELGADA DE SLICA

Objetos: separar, identificar, purificar e dosar misturas moleculares.

Materiais: Placas de vidro comum, cubas cromatogrficas, capilares de vidro, bqueres

de 50 mL e provetas de 50 mL.

Reagentes: solventes e compostos orgnicos.

Aspectos Tericos A cromatografia tem sido definida, em princpio, como um processo de

separao que utilizado essencialmente para a separao e identificao de misturas

moleculares, bem como para purificao e dosagem das mesmas. O processo se baseia

na redistribuio das molculas da mistura entre duas ou mais fases. A distribuio se

passa entre uma fase estacionria (suporte) e um fluido mvel (eluente) que est em

contato ntimo com ela. Trataremos apenas de aspectos selecionados da cromatografia

de partio sobre celulose (papel) e cromatografia em camada delgada (cromatoplacas).

Cromatografia de Partio: Na cromatografia de papel o suporte o prprio papel (o

papel de filtro constitudo de celulose, que contm aproximadamente 22 % de gua

adsorvida), ou ainda um papel tratado (introduo de grupos dietilaminoetlicos,

carboxlicos ou de grupos fosfatos). A tcnica simplificada da cromatografia de partio

em papel consiste em aplicar (com o auxlio de um capilar) uma soluo, contendo a

mistura a ser analisada, prximo extremidade de uma tira de papel de filtro com 8,0

cm de comprimento e 3,0 cm de largura (Figura 1a). Deposita-se ento, a tira com a

amostra adsorvida, dentro da cmara cromatogrfica (previamente saturada com o vapor

do eluente) (Figura 1b). O eluente passa, por ao de capilaridade, sobre a mancha

(amostra adsorvida no papel) (Figura 1a) arrastando os componentes com velocidades

diferentes. Os componentes a separar sofrem uma partio entre a fase aquosa suportada

numa matriz inerte de celulose e o solvente orgnico usado numa fase mvel (Figura

1c).

Figura 1. Cromatoplacas. (a) Preparada para separao; (b) no instante inicial aps ser introduzida na

cubra cromatogrfica; (c) aps o eluente percorrer a placa por capilaridade e (d) fora da cubra

cromatogrfica para aferir as distncias percorridas pelas amostras e pelo eluente (Rf).

O valor de Rf (fator de reteno) mede a velocidade do movimento da zona relacionada com a distncia percorrida pelo eluente em relao distncia percorrida

pela zona da substncia. Os valores de Rf devem ser menor do que a unidade. Quando

este for igual a zero, conclui-se que a substncia no se deslocou, quando for igual a

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unidade, conclui-se que a mesma se moveu junto com o solvente. Para ambos os casos,

a escolha do eluente no foi apropriada, devendo-se procurar ento um novo eluente ou

uma nova mistura eluente.

Muitas das substncias separadas por este processo no so coloridas (Figura

1d). A cor pode ser desenvolvida momentaneamente (para determinados compostos) por

exposio do sistema luz ultravioleta (fluorescncia). Pode-se tambm converter tais

substncias incolores a derivados coloridos quando o sistema pulverizado com um

reagente apropriado (sulfato crico, ninidrina, cloreto frrico, entre outros ) ou expondo

a cromatoplaca a atmosfera saturada com I2.

Cromatografia de Adsoro (cromatoplaca): Na cromatografia de camada fina o

adsorvente espalhado sob a forma de um revestimento numa placa de vidro, folha

plstica ou de alumnio. O desenvolvimento do cromatograma semelhante

cromatografia em papel. A cromatografia em camada fina apresenta algumas vantagens

em relao cromatografia em papel, tais como, maior nitidez, alta sensibilidade,

grande rapidez e ainda, a possibilidade do emprego de solventes e reveladores

normalmente nocivos ao papel ( base de cidos concentrados e compostos fortemente

oxidantes).

Procedimentos:

A- Separao dos componentes de uma mistura: Com um tubo capilar, aplicar a 1,0

cm de altura em relao extremidade inferior da placa cromatogrfica uma gota da

mistura em questo.

Cuidado para que a mancha formada no ultrapasse o dimetro de 3 mm,

deixando secar a primeira gota antes de colocar a segunda. Levar o sistema para a

eluio dentro da cmara cromatogrfica, contendo o eluente adequado. O nvel de

eluente deve estar abaixo do nvel das manchas na placa.

Deixar o eluente subir at a demarcao superior da placa. Retirar a placa depositando-a

sobre a bancada para secar. Observar e marcar levemente as manchas, anotar os

resultados. Calcule os Rf. Se as manchas forem incolores, levar o sistema para a

exposio luz ultravioleta, ou cmara de iodo, observar e marcar as manchas

reveladas.

B- Identificao de um desconhecido usando padres como referncia: Usando um

tubo capilar, aplicar a 1,0 cm de altura em relao extremidade da cromatoplaca uma

gota da amostra conhecida A. Cuidar para que a mancha formada no ultrapasse o

dimetro de 3 mm, deixando secar a primeira gota antes de colocar a segunda. E por

fim, aplicar duas gotas da amostra desconhecida B no ponto 2. Levar o sistema para a

eluio dentro da cmara cromatogrfica. Deixar o eluente subir at 8,0 cm da placa.

Retirar a cromatoplaca depositando-a sobre a bancada para secar. Levar o sistema para a

revelao. Observar a diferena das manchas.

Questes:

1- Calcule os valores de Rf para cada uma das substncias reveladas nas placas cromatogrficas e compare com o valor obtido pelos demais grupos.

2- Identifique a amostra desconhecida B.

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PRTICA 05

CROMATOGRAFIA EM COLUNA

Objetivos: Purificao e separao de um composto orgnico.

Materiais: coluna de vidro, algodo, bquer, funil, rolha de borracha, proveta e pipeta

de Pasteur.

Reagentes: etanol, slica gel, cido actico e etanol, mistura de cido actico e etanol,

1:1 (v/v).

Aspectos tericos: Os componentes de uma amostra movem-se com o solvente pela

coluna com velocidades diferentes, dependendo de vrios fatores, tais como a natureza

de cada substncia, a natureza do solvente e a atividade do adsorvente. A separao dos

constituintes de uma mistura efetuada atravs da passagem do solvente pela coluna e

baseia-se na interao dos componentes da amostra e do solvente com a superfcie do

adsorvente. Um adsorvente slido ativo tem uma grande rea superficial, dispondo de

inmeros stios polares que podem se combinar reversivelmente ou adsorver pequena

concentrao de substncias, atravs de foras de atrao eletrostticas. O solvente

movendo-se pela superfcie do adsorvente compete com a amostra adsorvida e com o

adsorvente, e ento desloca seus constituintes reversivelmente e continuamente pela

coluna. Este processo pode ser visualizado como uma competio entre a amostra, o

solvente e o adsorvente, e pode ser expresso pelo seguinte equilbrio:

amostra-adsorvente solvente amostra-solvente

A velocidade de eluio dos componentes vai depender da natureza de cada um

destes. Compostos polares ou polarizveis, tais como lcoois, cidos carboxlicos,

amidas e aminas, so adsorvidos mais fortemente e eludos menos prontamente do que

compostos pouco polares, tais como compostos halogenados, aldedos, cetonas, teres e

hidrocarbonetos.

A atividade do adsorvente slido vai tambm determinar a velocidade com que

as substncias so eludas. A atividade determinada pelo seu contedo de gua e pela

granulao das partculas. O solvente empregado tambm afetar a velocidade de

eluio. Quanto mais polar for o solvente, mais rapidamente os componentes se

movero. A escolha do solvente vai ser determinada pela natureza dos componentes a

serem separados. Solventes pouco polares so empregados para substncias fracamente

adsorvidas e solventes polares para aquelas fortemente adsorvidas. Alguns solventes

normalmente utilizados esto listados a seguir na ordem de aumento de polaridade:

Hexano < tetracloreto de carbono < tolueno < diclorometano < clorofrmio < ter

etlico < acetato de etila < etanol < metanol < gua.

Procedimentos: Adapte um chumao de algodo na parte inferior da coluna. Pese 2,0 g

de slica gel em um bquer e adicione cerca de 10 mL de etanol, agite bem a suspenso

com o auxlio de um basto de vidro e transfira todo o material para a coluna com o

auxlio de um funil, recolhendo o solvente a eluir em outro recipiente. A slica deve

ficar muito bem compactada, e para isso utiliza-se uma rolha de borracha presa a um

17

basto de vidro para golpear a coluna levemente, at que a altura (compreendida pela

slica) permanea inalterada. Durante toda a operao nunca permita que a slica fique

sem o solvente. Depois de colocada toda a slica na coluna, introduza a soluo de uma

a duas gotas da soluo de azul de metileno e fucsina com o auxlio de uma pipeta de

Pasteur. Deixe o material acomodar (lembre-se de nunca deixar a slica secar) e s ento

adicione mais quantidade do eluente (etanol).

A separao ter incio e a fucsina cida comear a se separar da mistura.

Eluda toda a fucsina, aumente a polaridade do eluente usando mistura de etanol e cido

actico 1:1 (v/v). Comear a ser arrastado o azul de metileno que aps algum tempo

sair nas fraes eludas. Estar assim efetuada a separao dos dois corantes.

Questes:

1-Qual a funo da slica gel na cromatografia em coluna?

2- Correlacione a polaridade com a estrutura dos componentes da mistura.

3- Quais os cuidados necessrios ao empacotar uma coluna?

18

PRTICA 06

DESTILAO POR ARRASTE DE VAPOR: EXTRAO DO LEO DE CRAVO

Introduo

O cravo uma planta usada como tempero desde a antiguidade. Era uma das

mercadoras entre as especiarias da China que motivaram inmeras viagens de

navegadores europeus para o continente asitico. Na China os cravos eram usados no

s como condimentos, mas tambm como antissptico bucal. Qualquer um com

audincia com o imperador precisava mascar cravos para prevenir o mau hlito.

Viajantes arbicos j vendiam cravos na Europa ainda no Imprio Romano. O cravo

tambm tem sido utilizado h mais de 2000 anos como uma planta medicinal. Os

chineses acreditavam em seu poder afrodisaco. O leo de cravo um potente

antissptico. Seus efeitos medicinais compreendem o tratamento de nuseas,

flatulncias, indigesto, diarreia, tem propriedades antibactericidas e antivirais e usado

tambm com anestsico para o alvio de dores de dente. O eugenol tambm

empregado na indstria de cosmticos.

O contedo total de leo em cravos (de boa qualidade) chega a 15%. O leo

constitudo, basicamente, por eugenol (70 a 80%), acetato de eugenol (15%) e -

cariofileno (5 a 12%).

A destilao por arraste a vapor geralmente aplicada a folhas e ervas, mas nem

sempre indicada para extrair-se o leo essencial de sementes, razes, madeiras e

algumas flores, porque devido s altas presses e temperaturas empregadas no processo

as frgeis molculas aromticas podem perder seus princpios ativos. Qualidade do

produto final: satisfatria, para leos essenciais de folhas e ervas que no sofrem

modificaes com altas temperaturas e presses.

Empregada para destilar substncias que se decompem nas proximidades de

seus pontos de ebulio e que so insolveis em gua ou nos seus vapores de arraste.

Esta operao baseia-se no fato de que, numa mistura de lquidos imiscveis, o ponto de

ebulio ser a temperatura na qual a soma das presses parciais dos vapores igual

da atmosfera, o que constitui uma decorrncia da lei das presses parciais de Dalton. Se,

em geral, o arraste se faz com vapor dgua, a destilao, presso atmosfrica,

resultar na separao do componente de ponto de ebulio mais alto, a uma

temperatura inferior a 100C.

Matematicamente, a presso total de uma mistura de gases pode ser definida

como:

1 2 ... nP p p p

19

onde p1, p2,..., pn representam a presso parcial de cada componente na mistura.

assumido que os gases no reagem um com o outro. Portanto, a presso parcial

do componente na mistura :

i ip P x

onde xi a frao molar do ensimo componente na mistura total de n componentes.

Objetivos

Isolar o eugenol (4-alil-2-metoxifenol) do leo de cravo (Eugenia caryophyllata)

pela tcnica de destilao por arraste a vapor, separ-lo da soluo aquosa obtida e sec-

lo.

Procedimento Experimental

Materiais

Cravos, cloreto de metileno (CH2Cl2), sulfato de sdio anidro, sistema de

destilao por arraste a vapor, frasco Erlenmeyer de 125 mL, funil de separao de 250

mL e bquer de 100 mL.

Extrao do eugenol

Monte a aparelhagem conforme a Figura 1. O frasco coletor de 125 mL pode ser

um frasco Erlenmeyer e a fonte de calor uma manta eltrica ou um bico de Bnsen

equipado com um suporte contendo uma tela de amianto.

Figura 1. Exemplo de montagem para destilao por arraste a vapor

Coloque 10 g de cravos num balo de fundo chato de 1 L e adicione 150 mL de

gua. Inicie o aquecimento de modo a ter uma velocidade de destilao lenta, mas

constante. Durante a destilao observe o vapor de gua percolando os cravos e

extraindo o eugenol. O vapor condensado na coluna de condensao reta tem uma cor

20

turva para o branco, sinal de que o eugenol est sendo extrado. Continue a destilao

at coletar cerca de 100-150 mL do destilado. Transfira o destilado para um funil de

separao de 250 mL. Extraia o destilado com trs pores de cloreto de metileno (10

mL cada). Separe as camadas (orgnica e aquosa) e despreze a fase aquosa coletando a

fase orgnica em um bquer de 100 mL. Traos de gua presentes no solvente devero

ser retirados com a ajuda de um sal dessecante (sulfato de sdio anidro). Adicione

sulfato de sdio anidro para secar a fase orgnica. Filtre a mistura em papel de filtro

pregueado, coletando o filtrado em outro bquer de 100 mL previamente tarado. Aps a

filtrao concentre a mistura utilizando um banho-maria na capela, transfira o lquido

restante para um bquer de 50 mL previamente tarado e concentre o contedo

novamente por evaporao em banho-maria at que somente um resduo oleoso

permanea. Seque o bquer de 50 mL e pese. Determine a massa de leo extrada e

calcule o rendimento da extrao com base na massa de cravo utilizada na extrao.

Calcule tambm o volume de leo extrado (densidade = 1,06 g/mL).

Figura 2. Estrutura qumica do eugenol e suas propriedades fsicas (Presso de vapor da gua a 100C =

760 torr, a altura do mar)

Tabela 1. Dados obtidos no experimento de extrao do eugenol

Massa de

cravo (g)

Massa

bquer

vazio (g)

Massa

bquer com

leo (g)

Massa de

leo obtida

(g)

Volume de

leo obtido

(mL)

Porcentagem

de leo no

cravo (%)

Questes:

1) Porque necessrio usar a destilao por arraste a vapor para extrair o eugenol?

2) Correlacione a estrutura qumica do eugenol com as suas propriedades fsicas.

3) necessrio conhecer o teor de umidade dos cravos para se calcular o rendimento

de extrao?

21

PRTICA 07

PREPARAO DO BENZOATO DE EUGENILA

Introduo

A qumica de produtos naturais uma rea importante de pesquisa na Qumica

Orgnica. Compostos obtidos de fontes naturais tm sido isolados por ter uma ampla

gama de propriedades como atividade anticancergena a anestsicos locais e uma

multiplicidade de usos de aromatizantes a corantes.

Como difcil purificar o eugenol extrado dos cravos da ndia ou mesmo

caracteriz-lo atravs de suas propriedades fsicas pode-se convert-lo em um derivado.

Este derivado ser obtido atravs da reao do eugenol com cloreto de benzola (Figura

1). O produto formado o benzoato de eugenila 2, um composto cristalino com ponto

de fuso bem definido.

Figura 1. Rota sinttica usada para preparar o benzoato de eugenila

Objetivos

O objetivo dessa prtica preparar o benzoato de eugenila a partir do eugenol

extrado dos cravos da ndia, purifica-lo e determinar o seu ponto de fuso.

Procedimento Experimental

Materiais

Eugenol, cloreto de benzola, soluo de hidrxido de sdio 5%, etanol 95%,

tubo de ensaio, funil de separao de 125 mL, balo de fundo chato de 100 mL, barra

magntica, placa agitadora, ter etlico, banho de gelo triturado, pipeta de Pasteur,

bquer de 50 mL, suporte universal e garra, funil de Bchner, kitassato, papel de filtro.

Preparao do derivado do eugenol

Pese o eugenol, 1 (0,5 g, MM = 164,08 g/mol, 3,23 mmols) em um tubo de

ensaio (dentro de um bquer) e adicione cerca de 10 mL de soluo de hidrxido de

sdio 10% (MM = 40 g/mol, 25 mmols) gota a gota at que o leo marrom se dissolva

sob agitao magntica constante (a soluo pode ser turva, mas nenhuma gotcula de

22

leo deve ser visvel). Transfira o contedo do tubo de ensaio para um funil de

separao de 125 mL e adicione duas pores de 10 mL de ter dietlico cada (uma

extrao de cada vez por poro de 10 mL), colete a camada inferior em um bquer de

50 mL e despreze a camada etrea (superior). Transfira a fase aquosa (marrom)

contendo o eugenolato de sdio para um balo de fundo redondo de 50 mL contendo

uma barra magntica e sob agitao magntica suave adicione o cloreto de benzola (1,0

mL, MM = 140,57 g/mol, d = 1,21 g/mL, 1,21 g, 8,61 mmols) gota a gota. Deixe a

mistura reagir por 5 minutos. Esfrie a mistura em um banho de gelo. O slido, benzoato

de eugenila, deve ser coletado por filtrao a vcuo em um funil de Bchner e lavado

com gua gelada (5 mL). Caso um slido branco no seja formado e sim um lquido

viscoso branco com aspecto de leo, recolha a gua me com o auxlio de uma pipeta de

Pasteur deixando o mnimo possvel, sem arrastar o produto. Em seguida adicione

etanol 95% gota a gota sob agitao at que o produto precipite. O produto impuro tem

aspecto marrom claro. O produto impuro pode ser recristalizado em etanol para dar o

benzoato de eugenila, 2, (cristais com formato de pequenas agulhas brancas). Para

recristalizar o produto transfira o slido impuro para um erlenmeyer de 125 mL e

adicione cerca de 20 mL de etanol 95% e tambm trs pontas de esptula de carvo

ativado. Deixe a suspenso entrar em ebulio e agite casualmente para evitar projeo.

Filtre a suspenso em funil de Bchner a quente. Recolha o filtrado em um recipiente

menor e resfrie em banho de gelo para que o produto purificado recristalize. Caso

necessrio atrite a parede do recipiente com um basto de vidro. Use filtrao simples

para recuperar os cristais brancos. Seque os cristais em dessecador de uma semana para

a outra sob vcuo, determine o rendimento e o ponto de fuso (benzoato de eugenila, 2,

MM = 268,11 g/mol, P.F. = 70C a 760 mmHg).

Tabela 1. Dados obtidos no experimento de preparao do derivado do eugenol

Massa de

eugenol (g)

Massa de

benzoato de

eugenila (g)

Rendimentoa

(%)

Faixa de

fuso (C)

a Deve ser determinado com base no rendimento terico (100% de converso) e a massa

de benzoato de eugenila obtida.

Questes:

1) Porque necessrio preparar um derivado do eugenol para caracteriz-lo? 2) Que resultado voc esperaria com relao ao valor da faixa de fuso do produto

impuro e do recristalizado?

3) Porque necessrio extrair a soluo contendo o eugenolato de sdio com ter etlico?

4) D o mecanismo completo da reao de preparao do derivado.

23

PRTICA 08

EXTRAO DA CAFENA

Introduo

Alcaloides so substncias orgnicas nitrogenadas de carter bsico, geralmente

de origem vegetal, e que provocam efeitos fisiolgicos caractersticos nos organismos

humanos. Nem todas as substncias classificadas como alcaloides obedecem

rigorosamente a todos os itens desta definio, por exemplo, o alcaloide da pimenta

(piperina) no bsico, mas tem acentuada ao fisiolgica. Do ponto de vista qumico,

os alcaloides no constituem um grupo homogneo de substncias. Quase todos, porm,

apresentam estrutura qumica derivada de um composto heterocclico. Uma

classificao qumica de alcaloides baseia-se na estrutura deste heterociclo: alcaloides

da piridina (nicotina), da xantina (cafena), da quinolina, do pirrol, do indol, da

piperidina, etc.

Certas famlias vegetais so particularmente ricas em alcaloides, por exemplo, as

rubiceas (caf) e as solanceas (fumo).

A cafena (1,3,7-trimetilxantina, 1) pertence famlia dos alcaloides xantnicos

(Figura 1).

Figura 1. Alguns exemplos de alcaloides xantnicos

A cafena foi isolada do caf por Runge em 1820 e do ch preto por Oudry em

1827. Ela encontrada ainda no guaran, erva-mate e em outros vegetais, e

responsvel pelo efeito estimulante de bebidas como ch e caf e de refrigerantes como

Coca-Cola e Pepsi-Cola. Ela tambm um dos princpios ativos de bebidas ditas

energticas como Red Bull, TNT e etc. A cafena provoca um efeito pronunciado no sistema nervoso central (SNC),

mas nem todos os derivados xantnicos so efetivos como estimulantes do SNC. A

teobromina, 4 (Figura 1), uma xantina encontrada no cacau, possui pouco efeito no

SNC, porm um forte diurtico e utilizada em medicamentos para tratar pacientes

com problemas de reteno de lquidos como gua. A teofilina, 3 (Figura 1), encontrada

no ch junto com a cafena, tambm tem pouca ao no SNC, mas um forte

estimulante do miocrdio, relaxando a artria coronria, que fornece sangue ao corao.

A Teofilina, tambm chamada de aminofilina, frequentemente usada no tratamento de

pacientes que tiveram parada cardaca. Ela tambm um diurtico mais potente do que

a teobromina. Sendo um vasodilatador, ela geralmente empregada no tratamento de

dores de cabea causadas por hipertenso e asma.

A cafena relativamente txica (LD50 = 75 mg/kg), mas para se obter uma dose

letal de cafena, o indivduo deveria ingerir cerca de uma centena de xcaras de caf em

24

um curto perodo de tempo. Na Tabela 1 so apresentadas as quantidades mdias de

cafena encontradas em algumas bebidas e alimentos.

Devido aos efeitos provocados pela cafena no SNC, algumas pessoas preferem

usar caf descafeinado. A descafeinao reduz o contedo de cafena do caf para

aproximadamente 0,03 a 1,2%.

Tabela 1. Porcentagem mssica de cafena presente em algumas bebidas e alimentos

Bebida/Alimento Porcentagem mssica de cafena (%)

Caf (modo) 0,06-0,10

Caf (instantneo) 0,03-0,07

Caf (expresso) 0,17-0,25

Caf (descafeinado) 0,001-0,004

Ch 0,02-0,07

Chocolate 0,005

Coca-Cola 0,015

Metodologia

Alcaloides so aminas, e, portanto, formam sais solveis em gua quando

tratados com cidos. A cafena encontrada nas plantas apresenta-se na forma livre ou

combinada com taninos fracamente cidos. A cafena solvel em gua, ento pode ser

extrada de gros de caf ou das folhas de ch com gua quente. Junto com a cafena,

outros inmeros compostos orgnicos so extrados, e a mistura destes compostos o

que confere aroma caracterstico ao ch e ao caf. Entretanto, a presena desta mistura

de compostos interfere na etapa de extrao da cafena com um solvente orgnico,

provocando a formao de uma emulso difcil de ser tratada. Para minimizar este

problema utiliza-se uma soluo aquosa de carbonato de clcio. O meio bsico promove

a hidrlise do sal de cafena-tanino, aumentando assim o rendimento de cafena

extrada.

Objetivos

O objetivo dessa prtica extrair a cafena do ch Mate Leo, purific-la e

determinar o seu ponto de fuso.

Procedimento Experimental

Materiais

Ch Mate Leo, carbonato de clcio (CaCO3), diclorometano (CH2Cl2), tolueno,

ter de petrleo, sulfato de sdio anidro (Na2SO4)frasco Erlenmeyer de 250 mL, proveta

de 250 mL, funil de Bchner, kitassato, papel de filtro, funil de separao de 250 mL,

placa aquecedora, banho de gelo triturado, basto de vidro e suporte universal e garra.

Extrao e purificao da cafena

25

Em um frasco Erlenmeyer de 250 mL pese 15,0 g de ch e 7,0 g de carbonato de

clcio. Posteriormente com auxlio de uma proveta transfira 150 mL de gua destilada

para o frasco Erlenmeyer de 250 mL. Aquea a mistura at a fervura com agitao

casual para evitar projeo de material durante 20 minutos. Em seguida filtre a mistura

quente em funil de Bchner e esfrie o filtrado usando um banho de gelo triturado at a

temperatura ambiente.

Transfira o filtrado com o auxlio de um funil raiado para um funil de separao

e extraia a cafena com 4 pores de 20 mL de diclorometano, uma de cada vez,

recuperando a fase orgnica em um bquer de 250 mL. Agite o funil de separao

suavemente para evitar a formao de emulso! Seque a fase orgnica com sulfato de

sdio anidro e filtre usando um sistema de filtrao simples por gravidade com papel de

filtro pregueado, coletando o filtrado em um bquer de 250 mL previamente tarado.

Evapore o solvente com um banho maria dentro da capela de exausto at a secura. Pese

o resduo esverdeado de cafena bruta e calcule a porcentagem de alcaloide no ch.

O resduo deve ser recristalizado, dissolvendo-o em 2-3 mL de tolueno (ou na

menor quantidade possvel) a quente. Retire o bquer do aquecimento e adicione

algumas gotas de ter de petrleo (P.E. = 60-80C) at formar o precipitado branco (a

soluo ficar turva). Opcionalmente, a recristalizao pode ser realizada utilizando-se

acetona a quente. Filtre a suspenso usando um sistema de filtrao simples, deixe os

cristais secando em dessecador sob presso reduzida e determine o ponto de fuso do

cristal. Compare o ponto de fuso com o descrito na literatura.

Alternativamente a cafena pode ser caracterizada por cromatografia de camada

delgada de slica usando acetato de etila como eluente. A amostra pode ser dissolvida

em etanol ou acetato de etila para ser aplicada na placa. Um padro de cafena dever

ser utilizado para comparao com o Rf, fator de reteno, da amostra extrada. Para

mais detalhes vide a prtica cromotografia em camada delgada.

Tabela 1. Dados obtidos no experimento extrao da cafena

Massa de

ch (g)

Massa de

alcaloide

(g)

Rendimentoa

(%)

Faixa de

fuso (C)

Questes:

1) Porque a cafena extrada em meio bsico sob aquecimento? 2) Porque necessrio extrair a cafena da soluo aquosa usando diclorometano? 3) Em que se baseia o princpio de extrao da cafena usando um solvente

orgnico como o diclorometano?

4) Discuta a porcentagem de cafena extrada, recristalizada e a metodologia empregada na extrao.

26

PRTICA 09

REAO DE SAPONIFICAO

Introduo

Um sabo um sal de sdio ou potssio de um cido graxo de cadeia longa

obtido a partir da reao de saponificao. Os cidos graxos contm normalmente de 12

a 18 tomos de carbono. A fonte dos cidos graxos pode ser tanto gordura animal

quanto vegetal, os quais so steres de cidos carboxlicos. Eles tm uma alta massa

molar e contm um lcool, o glicerol. Quimicamente, estas gordutas e leos so

chamados de triglicerdeos.

Sabes slidos normalmente consistem de sais de sdio de cidos graxos,

enquanto os lquidos consistem de sais de potssio de cidos graxos. Um sabo como o

estereato de sdio consiste de um final de cadeia apolar (a cadeia de hidrocarboneto do

cido graxo) e um polar (funo carboxilato).

Figura 1. Estearato de sdio (sabo).

Porque semelhante dissolve semelhante o final apolar (parte hidrofbica ou

no a fim de gua) da molcula de sabo pode dissolver a sujeira gordurosa e a parte

polar ou inica (hidroflica ou a fim de gua) da molcula atrada por molculas de

gua. Portanto, a sujeira de uma superfcie a ser limpa ser retirada e suspensa em gua.

Assim, o sabo age como um agente emulsificante, uma substncia usada para dispersar

um lquido (molculas de leo) na forma de partculas finamente suspendidas ou

gotculas em outro lquido (molculas de gua).

O tratamento de gorduras e leos com bases fortes como hidrxido de sdio

(NaOH) ou de potssio (KOH) faz com que eles sofram hidrlise (saponificao) para

formar glicerol e o sal de um cido graxo de cadeia longa (sabo).

cidos graxos naturais so raramente de um nico tipo em qualquer gordura ou leo.

De fato, uma nica molcula de triglicerdeo em uma gordura pode conter trs resduos

de cido diferentes (R1COOH, R2COOH, R3COOH), e nem todos os triglicerdeos na

substncia sero idnticos.

As gorduras e leos que so mais comuns nas preparaes de sabo so banha e

sebo de origem animal e leos de coco, palmeiras e oliveiras de fontes vegetais. O

comprimento da cadeia de hidrocarboneto e o nmero de duplas ligaes no sal de cido

carboxlico da poro cido carboxlico da gordura ou leo determinaro as

propriedades do sal resultante. Por exemplo, o sal de uma cadeia de cido longa

27

saturada pode fazer um sabo mais duro, mais insolvel. A cadeia longa tambm afeta a

solubilidade.

Figura 2. Reao de saponificao (produo de sabo).

O sebo o principal material gorduroso utilizado na fabricao de sabo. As

gorduras slidas de gado so fundidas com o vapor e uma camada de sebo formada no

topo removida. Fabricantes de sabo normalmente misturam sebo com o leo de coco

e saponificam esta mistura. O sabo resultante contm principalmente os sais de cido

palmtico, esterico e oleico do sebo e sais de cido lurico e mirstico de leo de coco.

O leo de coco adicionado para produzir um sabo mais suave, mais solvel. A banha

difere de sebo em que a banha contm mais cidos oleicos.

leo de coco puro produz um sabo que muito solvel em gua. to suave

que faz muita espuma mesmo em gua salgada. O leo de palma contm principalmente

dois cidos, cido palmtico e oleico, em igual quantidade. A saponificao deste leo

produz um sabo que um importante constituinte de sabonetes. O azeite de oliva

contm principalmente cido oleico. Ele usado para preparar sabo castela.

Sabonetes geralmente foram cuidadosamente lavados para ficar livre de qualquer

lcali remanescente aps a saponificao. Tanto quanto possvel o glicerol

normalmente deixado no sabo, e perfumes e agentes medicinais so muitas vezes

adicionados. Sabes suaves so feitos usando hidrxido de potssio, obtendo-se os sais

de potssio. Eles so usados em cremes de barbear e sabonetes lquidos.

Porque sabes so sais de bases fortes e cidos fracos, eles devem ser

fracamente alcalinos em soluo aquosa. Contudo, um sabo livre de lcali pode causar

danos para a pele, seda ou l. Assim, um teste para a basicidade do sabo muito

importante.

28

O sabo tem sido amplamente substitudo por detergentes sintticos durante as

duas ltimas dcadas, porque o sabo tem dois graves inconvenientes. Um deles que o

sabo se torna ineficaz em gua dura; esta gua que contm quantidades apreciveis

de sais de Ca2+ ou Mg2+.

Tabela 1. Estrutura de cidos comumente encontrados em sabo

cido Estrutura

cido palmtico CH3(CH2)14COOH

cido estearco CH3(CH2)16COOH

cido oleico CH3(CH2)7CH=CH (CH2)7COOH

cido Lurico CH3(CH2)10COOH

cido mirstico CH3(CH2)12COOH

A outra que em uma soluo cida, o sabo convertido em cidos graxos

livres, e, portanto, perde a sua ao de limpeza.

Figura 3. Reao do sabo com (a) gua dura e (b) em gua cida.

Objetivos

O objetivo deste experimento a sntese de um sabo a partir da reao de

hidrlise de um ster. Esta reao de hidrlise chamada de Reao de Saponificao,

uma vez que a hidrlise de um tipo especial de ster, que so as gorduras ou leos,

produzem sabes. No nosso caso utilizaremos o leo soja para obteno de sabo.

Procedimento experimental

Materiais

Bquer de 500 mL, provetas de 10 (2x), 20 e 50 mL, basto de vidro, funil

raiado, bquer de 250 mL, suporte universal e garra para prender o frasco Erlenmeyer

de 250 mL, placa aquecedora, banho de gelo, suporte universal e ala para prender o

funil raiado e papel de filtro pregueado, gua destilada gelada.

Reagentes

leo de soja, hidrxido de sdio 25% (25 g de NaOH em 100 mL de gua

destilada, use culos de proteo, reao exotrmica, cuidado), lcool etlico 95%,

soluo saturada de cloreto de sdio (150 g de NaCl em 150 mL de gua destilada,

agitar bem).

Preparao do sabo de leo de soja

1) Mea 23 mL de leo de soja em um frasco Erlenmeyer de 250 mL;

29

2) Transfira 10 mL de lcool etlico 95% (para agir como solvente) e 20 mL de soluo aquosa de NaOH 25% para o frasco Erlenmeyer cuidadosamente

agitando a mistura constantemente com um basto de vidro;

3) Aquea o frasco Erlenmeyer gentilmente em um banho maria em ebulio. Observao: use um bquer de 500 mL ou maior contendo 200 mL de gua de

torneira e dois cacos de porcelana para servir como banho maria (Figura 4)

(Cuidado porque o lcool um solvente inflamvel!).

4) Aps a mistura ser aquecida por cerca de 20 minutos, o odor de lcool ir desaparecer, indicando a concluso da reao. Uma massa pastosa contendo uma

mistura do sabo, glicerol e excesso de hidrxido de sdio obtida;

5) Use um banho de gelo triturado para resfriar o frasco e seu contedo; 6) Para precipitar ou salt out o sabo adicione 150 mL de uma soluo saturada

de cloreto de sdio a mistura de sabo sob agitao vigorosa. Este processo

aumenta a densidade da soluo aquosa, e, portanto, o sabo flutuar da soluo

aquosa;

7) Filtre a mistura com o sabo precipitado em um funil raiado com papel pregueado e lava o sabo com 10 mL de gua gelada.

Figura 4. Montagem para a preparao do sabo.

Propriedades emulsificantes do sabo

1) Em um tubo de ensaio adicione 5 gotas de leo contendo 5 mL de gua; 2) Agite o tudo. Uma emulso temporria de finas gotculas de leo em gua ser

formada;

3) Repita o mesmo teste, mas dessa vez adicione um pequeno pedao do sabo que voc preparou antes de agitar;

4) Deixe ambas as solues descansar por um curto perodo de tempo; 5) Compare a aparncia e a estabilidade relativa das duas emulses.

Questes

1) Quando voc prepara o sabo, primeiro voc dissolveu o leo vegetal em lcool etlico. O que aconteceu ao lcool etlico durante a reao?

2) Quais so as vantagens e desvantagens do sabo em relao ao detergente? 3) O que aconteceu durante o teste para verificar as propriedades emulsificantes do

sabo preparado? Justifique o que foi observado usando a teoria.

30

PRTICA 09

SNTESE DO CLORETO DE TERC-BUTILA

Introduo

Haletos de alquila podem ser preparados atravs de seus lcoois correspondentes

via uma reao substituio cido-catalisada. O mecanismo destas reaes de

substituio cido-catalisadas chamado de SN1 (substituio nucleoflica

unimolecular) e SN2 (substituio nucleoflica bimolecular). lcoois tercirios seguem o

mecanismo SN1, lcoois primrios seguem o SN2 e os secundrios podem seguir ambos

os mecanismos dependendo das condies reacionais.

Sob condies cidas, o mecanismo da reao SN1 envolve uma etapa rpida de

protonao do lcool, seguida da perda de gua como a etapa limitante da velocidade da

reao. Esta gera um carboction relativamente estvel, o qual atacado por um on

haleto para formar um haleto de alquila. As reaes SN1 so favorecidas pelos lcoois

tercirios porque elas tendem a formar carboctions mais estveis.

Figura 1. Converso do t-butanol a cloreto de t-butila

A confirmao da obteno do produto, cloreto de t-butila (Figura 1), pode ser

feita atravs da reao do produto com uma soluo de nitrato de prata em etanol. O

haleto de alquila tercirio reagir por meio de um mecanismo SN1 com o nitrato de prata

para formar um haleto de prata insolvel. A aparecimento do precipitado indica um

resultado positivo para a presena de um haleto de alquila tercirio.

Objetivos

Sintetizar o cloreto de t-butila via uma reao SN1;

Caracterizar o cloreto de t-butila usando o teste do nitrato de prata.

Procedimento experimental

Materiais e reagentes

Agitador magntico, suporte universal, garras, manta de aquecimento, funil

raiado, balo de fundo chato de 250 mL, proveta de 100 mL, barra magntica, balo de

fundo redondo de 100mL condensador de bolas, condensador reto e conexes para

destilao simples, funil de separao, Erlenmeyer de 125 mL, sulfato de sdio anidro,

lcool t-butlico, cido clordrico concentrado a 5oC.

Mtodos

1) Em um balo de fundo chato de 250 mL coloque 70 mL de HCl concentrado previamente resfriado na geladeira a 5 oC;

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2) Adicione, cautelosamente, 20 g de lcool t-butilico em pequenas pores e com leve agitao;

3) Aps o trmino da adio, deixe o balo a temperatura ambiente e agite suavemente durante 20 minutos.

4) Transfira o contedo do balo para um funil de separao e aguarde a ntida separao de fases.

5) Retire a fase cida e lave a fase orgnica com 3 pores de 30 mL de soluo de bicarbonato de sdio a 10%.

6) Em seguida lave a fase orgnica com 3 pores de 30 mL de gua gelada. 7) Transfira a fase orgnica para um Erlenmeyer com tampa de volume

compatvel e adicione agente secante (sulfato de sdio anidro).

8) Aps um tempo de contato de pelo menos 1 h, filtre coletando o filtrado diretamente em um balo de destilao de 100 mL, e destile com

equipamento de destilao simples e recolha a frao um Erlenemyer imerso

em gelo.

9) Mea o volume obtido utilizando uma proveta. 10) Caracterize o seu produto obtido com nitrato de prata.

Dados

1) Densidade lcool terc-butlico = 0,770 g/mL 2) Densidade cloreto de terc-butila = 0,846 g/mL 3) Pe,cloreto de t-butila = 51 oC

Questes

1) Escreva a equao qumica para a reao de sntese realizada e sugira um mecanismo para a reao.

2) Explique no mecanismo quem nuclefilo e quem grupo de sada. 3) Calcule o rendimento da reao. 4) Por que o haleto foi lavado com bicarbonato de sdio?

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PRTICA 10

RECRISTALIZAO E SUBLIMAO

Introduo

Uma reao orgnica dificilmente leva a formao de apenas um composto.

Geralmente obtm-se uma mistura, onde um determinado produto encontra-se em maior

quantidade e os demais podem ser considerados como impurezas. As impurezas podem

retardar ou at mesmo impedir a recristalizao quando efetuada diretamente sobre o

produto da reao, e so tolerveis desde que representem at 5% da massa da amostra.

A purificao de slidos por recristalizao baseia-se na diferena de

solubilidade do produto e da impureza em um determinado solvente ou mistura de

solventes. Logo, a escolha de um solvente adequado representa um grande percentual do

sucesso de uma recristalizao. As caractersticas mais desejveis para que um solvente

seja escolhido so:

alta dissoluo da substncia a ser purificada em elevadas temperaturas e baixa dissoluo a temperatura ambiente ou inferior;

dissolver ou no as impurezas temperatura ambiente e/ou inferior;

possuir ponto de ebulio relativamente baixo;

no reagir com a substncia a ser purificada.

Os solventes comumente usados para recristalizar compostos orgnicos so o

lcool, benzeno, ter, tetracloreto de carbono, acetona, ter de petrleo e cido actico;

gua pode ser empregada com algumas substncias.

O processo de recristalizao consiste basicamente em:

1) Dissolver a mistura em um solvente apropriado no ponto ou prximo ao ponto de ebulio;

2) Filtrar a soluo a quente (eliminando assim impurezas insolveis); 3) Deixar a soluo esfriar e aguardar a cristalizao; 4) Filtrar a soluo, a vcuo e a frio, para separar os cristais da soluo. O filtrado

nesse caso chamado de gua-me. 5) Lavar os cristais com solvente adequado para remover solvente residual da

gua-me. 6) Secar os cristais para remover o solvente residual. 7) Realizar testes para verificao da pureza da substncia.

Objetivos: Purificao de um composto orgnico slido (acetanilida) atravs do mtodo

de recristalizao e sublimao.

Materiais: Erlenmeyers, funil de Bchner, funil simples, kitassato, bico de Bnsen,

basto de vidro, papel de filtro, bquer e dessecador.

Reagentes: gua (solvente), acetanilida impura.

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Composto impuro

1- Dissoluo em solvente a quente 2- Adio de carvo ativado.

3- Filtrao simples da soluo a quente.

Impurezas

insolveis

Filtrado

Descartar

Composto mais

impurezas solveis

1- Cristalizao

2- Filtrao a vcuo

Cristais do

composto mido

com solvente

Filtrado (gua-me +

impurezas solveis).

Descartar ou

recolher mais

cristais

Secagem

Cristais scos

Teste de pureza

Figura 1. Fluxograma das etapas envolvidas na recristalizao

Mtodos de recristalizao: envolvem, basicamente dois procedimentos:

Filtrao a quente:

O procedimento deve ser realizado rapidamente, evitando-se desta forma o

resfriamento prematuro da soluo (amostra) e da montagem de filtrao. vantajoso

aquecer o funil antes de iniciar o procedimento. O uso do papel pregueado "minimiza" a

possibilidade de cristalizao da substncia sobre o mesmo.

Filtrao a vcuo:

A finalidade deste procedimento est na rapidez e na possibilidade de se

eliminar ao mximo a gua-me dos cristais. Utiliza-se um funil de Bchner, associado

a um papel de filtro mais fino, previamente umedecido com o solvente em questo. O

frasco coletor o kitassato, com sada para linha de vcuo, seguido de um frasco de

segurana, intercalado entre o primeiro e a origem do vcuo (bomba de vcuo ou

trompa d'gua).

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Figura 2. montagem para filtrao a vcuo

Secagem dos compostos:

Um slido umedecido com gua ou solvente orgnico voltil, pode ser seco sob

presso reduzida com o auxlio de um dessecador a vcuo. O uso de agentes secantes

apropriados normalmente recomendado para uma maior eficincia quanto a secagem

da substncia. Normalmente, introduz-se cido sulfrico concentrado na parte inferior

do dessecador, enquanto que sobre a placa de porcelana, contido dentro de um

recipiente, emprega-se hidrxido de sdio granulado. Desta forma garantimos a

adsoro de solventes de natureza cida e/ou bsica.

Procedimentos:

Pese o slido obtido (em vidro de relgio) para o clculo do rendimento da

reao.

Guarde uma pequena quantidade (suficiente para determinao do ponto de

fuso) para utilizao posterior. Num bquer de 500 mL coloque 250 mL de gua

destilada e 5 mL de etanol. Adicione aos poucos a acetanilida, sob agitao, para tentar

dissolv-la. Aquea at ebulio com frequente agitao, at total dissoluo da

acetanilida (se houver necessidade, adicione outros 5 mL de lcool). Se a soluo no

estiver totalmente lmpida, ser necessrio filtr-la a quente ( necessrio manter o

sistema aquecido durante o processo de filtrao). Se o aspecto da soluo no for

incolor, adicione cuidadosamente (pode haver superebulio na primeira adio)

pequena quantidade de carvo ativado e filtre sob vcuo a quente.

Recolha o filtrado em Erlenmeyer de 500 mL e leve-o a um banho de gua fria

ou gelada. Mantenha o frasco em repouso e observe a recristalizao. Filtre a vcuo,

lavando com gua fria e coloque a acetanilida recristalizada em vidro de relgio

rotulado.

Pese a acetanilida recristalizada, calcule a eficincia da recristalizao e

determine o ponto de fuso das duas acetanilidas (da recristalizada e da impura).