PRÁTICA

Purificação de uma substância orgânica sólida - Recristalização

Recristalização é uma técnica de purificação de compostos cristalinos

impuros, a partir de um solvente apropriado ou de mistura de solventes.

Os compostos orgânicos sólidos quando obtidos da extração de

produtos naturais (plantas), ou de reações orgânicas, não são puros. Porém,

podem ser purificados através da recristalização. No entanto deve-se levar em

consideração que a recristalização direta dos produtos não deve ser feita, pois

certas impurezas podem retardar a velocidade da recristalização e até mesmo

impedir a formação de cristais. Portanto, é conveniente adotar previamente à

cristalização, outros métodos de purificação como: cromatografia, destilação

por arraste a vapor, extração em Soxhlet e extração com solventes imiscíveis.

A purificação de sólidos por recristalização baseia-se em diferenças de suas

solubilidades em um dado solvente ou mistura de solventes. O processo de

recristalização consiste em: a) escolha do solvente; b) dissolução da

substância impura em algum solvente apropriado no ponto ou próximo ao ponto

de ebulição; c) filtração da solução quente para separar partículas de material

insolúvel e poeira (usa-se papel de filtro previamente pregueado); d) deixar a

solução esfriar, produzindo assim a cristalização da substância dissolvida; e)

filtração a vácuo, para separação dos cristais da solução mãe, com

subseqüente secagem. Com o material seco, testa-se sua pureza, geralmente

por determinação do ponto de fusão. Se o sólido não estiver puro recristaliza-

se com um novo solvente. O processo é repetido até que seja obtido o

composto puro. Isto é indicando quando o ponto de fusão permanecer

inalterado, após duas recristalizações sucessivas. Obs: A filtração à quente tem

sua aplicação para evitar que a solução esfrie, formando cristais que ficariam

depositados no papel de filtro. O uso do papel de filtro pregueado é porque

favorece o depósito de carvão ativado com impurezas nas pregas, evitando

que seja na parte inferior, o que retardaria a filtração. As principais

características de um solvente usado na recristalização são: a) Deve dissolver

as impurezas prontamente ou em pequena extensão; b) Deve produzir cristais

bem formados do composto purificado; c) Deve ser facilmente removido dos

cristais do composto puro, ou seja, deve possuir um ponto de ebulição

relativamente baixo; d) Não deve reagir quimicamente com a substância a

purificar.

Importante - Podem-se empregar ainda misturas de solventes. Estas

devem ser completamente miscíveis. Por exemplo, se um composto é solúvel

em um solvente e insolúvel em outro, dissolvemo-lo em um volume mínimo do

solvente no qual é solúvel e adicionamos à solução, o solvente no qual a

amostra é insolúvel, até começo de turvação. Neste momento, aquecemos a

mistura, para torná-la clara e deixamos esfriar para formação de cristais.

- Quando usamos solventes inflamáveis, colocamos a substância em um

balão ligado a um condensador de bolas e aquecemos em banho-maria, sob

refluxo, acrescentando-se o solvente aos poucos, até completa dissolução. Um

ligeiro excesso de solvente é permitido e até aconselhado, porém deve-se

evitar um grande excesso, o que diminuirá o rendimento da recristalização.

Considerando o caso mais simples de purificação, onde C (amostra em

análise) está misturado com uma impureza I. O solvente deve ser tal que

dissolva I muito mais facilmente que C; ou então, quando provocamos a

precipitação de C, produzindo uma solução supersaturada, I não precipitará

(solução não sendo saturada em relação a I), mas ficará na “solução mãe”.

Também podemos usar um solvente no qual C é solúvel e I, praticamente

insolúvel, e então, separam-se os dois, provocando posteriormente a

precipitação de C da “solução mãe”. A maneira mais simples de obter a

precipitação de C de sua solução é usar um solvente que proporcione alta

solubilidade para C a quente e pouco a frio. Neste caso, bastará esfriar a

solução quente para obter um bom rendimento em cristais. Observar que o

solvente escolhido não deve reagir quimicamente com C. A escolha está

também condicionada ao custo, inflamabilidade, facilidade de obtenção, entre

outros.

Objetivos:

Após esta experiência o aluno deverá ser capaz de:

a) Escolher um solvente ou mistura de solventes de acordo com a sua

polaridade;

b) Comparar o caráter experimental observado com a literatura (Hand

Book, Merck Index, etc.);

c) Analisar o princípio da Recristalização;

d) Conhecer a técnica de purificação por Recristalização;

e) Avaliar o comportamento da amostra em análise, antes e após a

purificação.

Procedimento:

Escolha experimental do solvente

Coloca-se em torno de 0,1g da substância pulverizada em um pequeno

tubo de ensaio e o solvente é adicionado gota à gota, com agitação contínua

do tubo de ensaio.

Após a adição de cerca de 1 mL do solvente, a mistura é aquecida até a

ebulição, tomando as devidas precauções se a substância for inflamável. Se a

amostra se dissolver facilmente em 1 mL do solvente frio ou com ligeiro

aquecimento, o solvente não é apropriado. Se todo sólido não dissolver,

adiciona-se mais solvente em porções de 0,5 mL e leva-se à ebulição após

cada adição. Se 3 mL do solvente forem adicionados e a substância não

dissolver por aquecimento, este solvente é impróprio. Deve-se procurar outro

solvente. Se a substância se dissolver no solvente quente, o tubo deve ser

resfriado para determinar se ocorre cristalização. Se não ocorre, pode ser

devido à ausência de núcleos apropriados para o crescimento do cristal. Com

um bastão de vidro esfrega-se as paredes do tubo de ensaio, abaixo da

superfície da solução. Os arranhões finos nas paredes do tubo e os diminutos

fragmentos de vidro produzidos podem servir de excelentes núcleos para a

cristalização. Outra maneira é colocar dentro da solução um cristal da

substância pura. A formação destes núcleos para a cristalização é conhecida

como SEMEADURA.

Preparação do papel de filtro pregueado

O papel de filtro é inicialmente dobrado ao meio, depois ao meio

novamente e aberto como se vê na Figura 1. Então o papel é dobrado entre

dois segmentos, numa direção oposta a prega anterior, isto é, as pregas são

feitas para fora em vez de para dentro, como foi feita anteriormente, produzindo

quando se abre o papel, novas pregas. A operação final consiste em produzir

uma prega entre duas dobras. O resultado é um arranjo em forma de “sanfona”

(Figura 1), depois de aberto, forma o papel de filtro pregueado. Em seguida

colocar num funil simples adequando o papel pregueado, ligar o funil a quente.

Na hora da filtração deve estar bem quente para evitar uma cristalização

indesejável.

Recristalização da amostra em análise

Pese 5 g da amostra e coloque em um béquer de 250-300 mL; se o

solvente for inflamável usar um aparelho de refluxo. Adicionar aos poucos o

solvente escolhido, aquecendo, até dissolução.

Retire a solução do aquecimento e adicione carvão ativado (cerca de 1%

do peso da amostra), homogeneizando com o bastão de vidro. Leve ao

aquecimento e deixe em ebulição por 5-10 minutos, se a solução estiver

colorida por impurezas, precisamos realizar essa etapa – CLARIFICAÇÃO. Não

deve ser colocado o carvão ativado em solução muito quente para evitar

derramamento.

Filtre rapidamente a solução quente em aparelho de filtração à quente,

usando papel de filtro pregueado, coletando o filtrado em erlenmeyer.

Coloque o erlenmeyer com o filtrado para resfriar, se necessário

apressar a cristalização, colocando o erlenmeyer em cuba com gelo. Cuidado

com a mudança brusca de temperatura.

Filtração x Lavagem: Os cristais são separados da água-mãe, por

filtração, através de um funil de buchner, adaptado a um kitassato, por meio de

uma rolha de borracha. Liga-se à saída lateral do kitassato uma trompa. Dentro

do buchner coloca-se um papel de filtro, exatamente cortado de modo a cobrir

apenas os furos da placa filtrante, sem que se projete nas paredes do funil.

Umedece-se o papel com o solvente usado na cristalização e abre-se a trompa,

lançando dentro do funil os cristais e a solução-mãe.

Secagem: comprime-se os cristais com o fundo de uma proveta para

remover todo o excesso de solvente na lavagem, retira do funil e coloca-se em

dessecador à vácuo. A pureza é avaliada depois de o composto estar seco,

sendo determinado através de suas constantes físicas, como por exemplo, o

ponto de fusão.

Questionário:

1) O que é recristalização?

2) Como é feita a purificação de um material bruto?

3) Em que se baseia a recristalização?

4) Como se faz a escolha experimental do solvente para recristalização?

5) Quando um composto sólido pode ser considerado puro?

6) Que tipo de filtração deve se usar para separar impurezas sólidas que

não dissolvem

no solvente usado na recristalização?

7) Qual a finalidade de usar filtração à quente? E papel de filtro

pregueado?

8) Qual o procedimento de dissolução da amostra quando se usa

mistura de solventes?

9) Como deve se dissolver a amostra quando se usa solventes

inflamáveis?

10) Para que é feita a clarificação?

11) Quando uma solução se apresenta de difícil cristalização, quais os

artifícios que

devem ser empregados?

12) Analise todos os dados obtidos. Conclua em função da análise

efetuada, os objetivos propostos.