Desidratao de lcoois: Obteno do Cicloexeno a

partir do Cicloexanol

Professora: Luciana Machado Ramos Acadmico: Digo de Melo

Licenciatura em Qumica

Anpolis, Setembro de 2012.

1. INTRODUO

O cicloexeno (citado tambm como ciclo-hexeno ou ciclohexeno) um

hidrocarboneto com a frmula C6H10. Este cicloalqueno um lquido incolor com um

odor penetrante. um intermedirio em vrios processos industriais. Cicloexeno no

muito estvel sob estocagem por longos perodos com exposio luz e ao ar porque

forma perxidos.

Reaes de eliminao so uma das mais importantes e fundamentais classes

de reaes qumicas. Basicamente, o mecanismo da eliminao compreende a sada

de dois tomos ou grupos de tomos em uma molcula orgnica. Eliminaes do tipo

1,2 fornecem ligaes duplas, sendo uma tima metodologia para a preparao de

alcenos.

Dependendo de uma srie de fatores (substrato, temperatura, condies

reacionais) as reaes de substituio nucleoflica tambm podem ocorrer no meio

reacional, fornecendo teres como sub-produtos.

Eliminaes so reaes em que, por sada de dois grupos de tomos de

carbono vizinhos se formam ligaes duplas e triplas. A eliminao acompanha

normalmente as reaes de substituio nucleoflica, em maior ou menor grau. O

nuclefilo tanto pode atacar nucleofilicamente o carbono do grupo migrante como os

tomos de hidrognio. O dupleto eletrnico deixado peloi H ataca intramolecularmente

o outro tomo de carbono, explusando C e dando origem a uma ligao dupla C=C.

Tal como a substituio nucleoflica, a eliminao tambm pode ocorrer por dois

processos: a eliminao pode ser unimolecular (E1) ou bimolecular (E1).

O aquecimento da maioria dos lcoois com um cido forte provoca a perda de

uma molcula de gua e h a formao de uma alceno. A reao de eliminao

favorecida a altas temperaturas. Os cidos mas comumente utilizados em laboratrios

so cidos de Bronsted, doadores de prtons, como o cido sulfrico e o cido

fosfrico. As condies experimentais, temperatura e concentrao de cido, so

necessrias para realizar a desidratao e esto intimamente relacionadas com a

estrutura do lcool individual. Os lcoois secundrios, como o caso do cicloexanol,

desidratam sob condies brandas.

OH

H3PO4

H2SO4

+ OH2

cicloexanol cicloexeno

2. OBJETIVO

O objetivo do experimento a sntese do cicloexanol a partir da desidratao

do cicloexanol envolvendo a catlise com cido fosfrico.

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS

Foram utilizados os seguintes equipamentos:

I. Balo de fundo redondo - 100 mL

II. Balo de fundo redondo 50 mL

III. Porcelana porosa

IV. Manta aquecedora

V. Coluna de fracionamento

VI. Termmetro

VII. Condensador

VIII. Bquer

IX. Proveta

X. Funil de separao

XI. Pipeta

XII. Erlenmeyer

XIII. Tubo de ensaio

XIV. Adaptadores de destilao

XV. Mangueiras

Foram utilizados os seguintes reagentes:

I. Cicloexanol comercial

II. cido fosfrico concentrado

III. Cloreto de Sdio

IV. Carbonato de Sdio a 5%

V. Cloreto de Clcio anidro

VI. Permanganato de Potssio

VII. cido Sulfrico diludo

VIII. cido Sulfrico concentrado

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O esquema mostrado na figura 1 representa a montagem do aparelho para se

fazer a destilao do cicloexeno:

Figura 1 Aparelhagem para a destilao fracionada

Misturou-se em um balo de fundo redondo de 100 mL, 21 mL de cicloexanol

comercial e 5 mL de cido fosfrico concentrado e adicionou-se alguns fragmentos de

porcelana porosa. Ajustou-se o balo a um sistema de destilao fracionada e iniciou-

se o aquecimento controlando a temperatura para que no exceda a 90 C e coletou-

se o destilado em um erlenmeyer.

Parou-se a destilao quando restou-se apenas um pouco de resduo e o odor

do anidrido sulfrico foi aparente. Deixou-se esfriar um pouco e transferiu-se o

destilado para um pequeno funil de separao juntamente com uma ponta de esptula

de cloreto de sdio e 2 mL de carbonato de sdio a 5 % e agitou-se:

Aps aliviada a presso repousou-se o funil sobre o aro at uma completa

separao de fases:

Pode-se observar a presena de duas fases, que foram separadas aps

identificar-se a fase orgnica, contendo o produto desejado. A camada aquosa foi

descartada e transferiu-se a fase orgnica para um erlenmeyer onde fora adicionado

cloreto de clcio anidro.

Aps comprovar-se que a gua ainda contida no produto bruto havia sido

aglutinada pelo cloreto de clcio anidro, decantou-se o material lmpido para um

balo de fundo redondo de 50 mL, onde adicionou-se pedras de ebulio e destilado o

cicloexeno em aparelhagem seca. Logo coletou-se o haleto em um recipiente e aferiu-

se o volume com o auxlio de uma proveta.

Recolheu-se ao final do experimento 7,1 mL de cicloexeno que corresponde a:

35,06% de rendimento.

4.1- REAO DE CARACTERIZAO

4.1.1 Teste com Permanganato de Potssio e cido Sulfrico

Adicionou-se 0,5 mL de cicloexeno a 1 mL de soluo de Permanganato de

Potssio a 5% e 0,5 mL de cido Sulfrico diludo e agitou-se adicionando

pequenas quantidades a mais de soluo oxidante.

4.1.2 Teste cido Sulfrico concentrado

Adicionou-se 0,5 mL de cicloexeno a 1 mL de cido sulfrico concentrado.

Agitou-se cuidadosamente e observou-se a mudana de cor.

Tabela 1:

Reagente Peso Molec. Massa (g) Volume (mL) Quant. (mols) Densidade

Cicloexanol 100,16 20 21,27 0,199 0,94

H3PO4 98,0 8,42 5 0,086 1,685 H2O 105,99 5,06 2 0,048 2,53 Cicloexeno 82,14 - - - 0,81

5. RESULTADOS E DISCUSSO

O experimento que realizamos um exemplo de reao de eliminao mais

especificamente uma eliminao intramolecular de lcoois, onde reagimos o

cicloexanol com o cido fosfrico num processo de desidratao:

OH

H3PO4

H2SO4

+ OH2

cicloexanol cicloexeno

No mecanismo da reao um hidrognio ligado ao oxignio na molcula de

cido fosfrico se liga ao oxignio da hidroxila (do cicloexanol) formando a base

conjugada on dihidrogenofosfato e o cicloexanol protonado. O oxignio da hidroxila

protonada (do cicloexanol) rompe a ligao com o ciclo ficando com o par de eltrons

e tornando o carbono deficiente em eltrons. Enquanto, o oxignio com carga formal

negativa do on dihidrogenofosfato se liga com um hidrognio de um dos carbonos

beta do ciclo e o par de eltrons da ligao C-H utilizado para formar a ligao

Para a sntese do cicloexeno essencial a realizao da catlise cida com o

aquecimento da soluo em meio cido. Assim houve o aquecimento da soluo de

cicloexanol em meio cido atravs da destilao fracionada:

Quando h um pouco de reagente no balo com colorao marrom escuro

desliga-se a manta, no excedendo a 90 C. O material homognio branco leitoso

coletado em uma proveta onde verificou-se o volume de produto obtido, onde este

passa para um funil de separao onde acrescentado cloreto de sdio e carbonato

de sdio. Aps a agitao do sistema, a mistura torna-se heterognea com duas

fases: um lquido de cor branco-prola (menos denso) e outro transparente:

Portanto, o material de cor branca o cicloexeno que fica sobreposto gua

(d = 0,81 g/mL) e o transparente a gua (1,0 g/mL) o que indica a presena de gua

uma vez que o cido doi neutralizado pelo cloreto de sdio e o carbonato de sdio).

Logo foi feito o Teste de Caracterizao com uma soluo de Permanganato

de Potssio a 5% onde este adquire uma colorao violeta que ao adicionar o cido

Sulfrico diludo para a identificao do cicloexeno tende a descorar a cor violeta o

que no foi possvel ser identificado uma vez que obtivemos o falso negativo j que o

processo de destilao fracionada apresentou algumas falhas. Assim a presena do

cicloexeno foi verificada pelo cheiro caracterstico.

Um outro Teste de Caracterizao com cido Sulfrico concentrado foi feito

para a identificao do cicloexeno,onde a soluo adquiriu uma aspecto incolor

translcido indicando a presena do produto em estudo.

5.1- RENDIMENTO:

O Clculo do rendimento foi feito a partir do volume do destilado obtido:

Volume do deslitado: 7,1 mL

Densidade do cicloexeno: 0,81 g/cm3

Clculos do Rendimento percentual da reao

Rendimento de uma reao o quociente entre a quantidade do produto

realmente obtido e a quantidade que seria teoricamente obtida pela equao qumica

correspondente.

Inicialmente calcula-se a massa:

d = m/V

0,81 = m/7,1

m = 5,75 g de cicloexeno (massa experimental)

1. Utilizar a equao balanceada para a obteno do cicloexeno para o clculo do

reagente limitante:

C6H11OH(aq) C6H10(aq)

De acordo com a equao temos que 1 mol de C6H11OH (100,16 g) produz 1 mol de

C6H10 (82,14 g). Assim temos:

Dados:

Massa Molar C6H11OH: 100,16 g

Massa Molar C6H10: 82,14 g

100,16 g de C6H11OH 82,14 g de C6H10

20 g de C6H11OH x

x = 16,40 g de C6H10 (massa terica)

Ento temos:

Rendimento percentual = massa experimental

massa terica

Rendimento = 5,75 x 100

16,40

Rendimento = 35,06 %

6. CONCLUSO

De acordo com os clculos acima nota-se que o rendimento final obtido foi de

35,06 %, bem abaixo do previsto na literatura (70 a 80%), um rendimento que pode ter

sido provocado por fatores como:

Perda significativa de lquido durante a destilao fracionada, pelo fato da

utilizao de uma coluna de fracionamento ter quebrado o encaixe que

conecta ao condensador.

A no destilao completa do cicloexanol que ficou no balo de fundo redondo

sobre a manta eltrica, no originando o cicloexeno.

Utilizao de uma coluna de fracionamento muito longa, no permitindo um

aquecimento gil da coluna para a destilao, onde houve um atraso.

Mesmo com as perdas, o experimento pode ser considerado bem sucedido,

uma vez que atingiu o objetivo principal, que era a obteno do cicloexeno atravs de

uma reao de eliminao de um lcool, pelo mecanismo E1.

7. BIBLIOGRAFIA

VOGEL, A. I; Anlise Orgnica; Ao Livro Tcnico S.A.; 3 ed.; Vol. 2;

1984

SOLOMONS, T. W. G. Qumica Orgnica; 6 ed; Livros Tcnicos

Cientficos; Rio de Janeiro; 1996.