3

1-TITULO DA EXPERIÊNCIA

Síntese do Acetato de Etila

2-OBJETIVOS

-Sintetizar o Ácetato de etila, através da reação do Ácido acético com o etanol, catalisada com

Ácido sulfúrico (reação de esterificação de FICHER).

-Executar a destilação fracionada.

-Realizar a purificação do reagente retirado na destilação fracionária com o funil de

decantação.

3- FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Acetato de etila

Os ésteres, nas condições ambientes, se apresentam como líquidos ou sólidos, dependendo da

quantidade de carbono. Os primeiros membros da série, os que apresentam baixa massa

molecular, são líquidos incolores, de cheiro agradável. No entanto, à medida que se aumenta a

massa molecular, vão se tornando líquidos xaroposos , viscosos e gordurosos, até se tornarem

sólidos (aspecto de cera), daí ocorre a perda de cheiro agradável. São compostos insolúveis

em água, porém são solúveis em álcool, éter e clorofórmio. Como não apresentam pontes de

hidrogênio, os ésteres têm ponto de ebulição menor que o dos álcoois e ácidos de mesma

massa molecular.

Industrialmente, a reação de esterificação de Fischer é um dos principais métodos para a

síntese dos ésteres. Por estarem presentes na composição dos flavorizantes, os ésteres são

compostos de destaque na indústria alimentícia. Nas indústrias que trabalham com aromas a

esterificação de Fischer também é muito importante na síntese de ésteres de baixa massa

molar, os quais podem ser facilmente caracterizados por possuírem aromas de frutas.

Em 1895, Fischer e Speier constataram que era possível a obtenção de ésteres através do

aquecimento de um ácido carboxílico e um álcool na presença de catalisador ácido. Esta

reação ficou conhecida como esterificação de Fischer, sendo um dos principais métodos

utilizados na produção de ésteres. Observe:

Destilação, colhendo o produto que passa entre 68-75°C.

Neste método o álcool não fica em contato com o éster, já que a mistura dos reagente é

transferida gota-a-gota para o balão contendo o catalisador. O ácido sulfúrico (ácido forte)

funciona como catalisador neste processo, pois o mesmo converte o ácido acético (ácido

carboxílico) no ácido conjugado. Observe o mecanismo:

4

O ácido carbônico recebe um próton do catalisador de ácido forte, dando origem a um grupo

carbonila protonoado, que é instável.

Este grupo instável é atacado pelo par de elétrons livres do oxigênio da carboxila do álcool,

fornecendo ao meio um intermediário tetraédrico.

No intermediário tetraédrico, ocorre então um prototropismo intramolecular, culminado assim

na liberação de uma molécula de água, fornecendo assim uma molécula de éster protonada.

Neste momento, a água se comportará como base, absorvendo um próton da molécula de éster

protonada, levando ao éster desejado e reconstruindo o ácido do ácido forte, já que o mesmo é

um catalisador e tem que ser reobtido ao fim da reação.

Este mecanismo é o mecanismo de esterificação de um ácido catalisada por ácido, entretanto

se as reações forem feitas no sentido inverso, terar-se-á o mecanismo para a hidrólise de um

éster catalisado por ácido.

Na reação, o grupo hidroxila (OH) do ácido carboxílico é substituído por um grupo alcóxi

(R'O) do álcool. Dois ésteres podem reagir entre si, na presença de um catalizador, numa

5

reação chamada trans-esterificação. Os ésteres também podem ser obtidos pela reação de

haletos de ácidos ou anidridos de ácidos, com álcoois.

Em geral, os ésteres, principalmente os de baixa massa molar, apresentam aromas agradáveis,

estando presentes em frutas e flores. “Esses compostos possuem uma importante aplicação na

esterificação, aromas, cotidiano indústria como flavorizantes, ou seja, substâncias que,

quando adicionadas em pequena quantidade aos alimentos, conferem-lhes características

degustativas e olfativas.”(Solomons, 1983). A tabela a seguir apresenta alguns exemplos de

ésteres e seus respectivos aromas:

Tabela 1: Ésteres e seus respetivos aromas

Além, das aplicações já citadas os ésteres apresentam outras diversas aplicações tais como:

Acetato de Celulose – Polímero de filmes fotográficos;

Ácido Acetilsalicílico – Analgésico, Anestésico e Anti-térmico.

Salicilato de Fenilo – Película que envolve as cápsulas farmacêuticas;

Trinitroglicerina – Explosivo;

PET - Poli(etil-tereftalato) – Fibra sintética, plástico.

A Sintese e realizada pelo processo de destilação fracionário pelo fato de ser uma mistura

Azeotrópica: é toda substância cuja ebulição ocorre em temperatura constante. Observe o

gráfico:

Biodiesel

Biodiesel refere-se ao combustível formado por ésteres de ácidos graxos,

ésteres alquila (metila, etila ou propila) de ácidos carboxílicos de cadeia longa. É

um combustível renovável e biodegradável, obtido comumente a partir da reação química

6

de lipídios, óleos ou gorduras, de origem animal (e.g.,sebo) ou vegetal, com um álcool na

presença de um catalisador (reação conhecida como transesterificação). Pode ser obtido

também pelos processosde craqueamento e esterificação.

O biodiesel é feito para ser usado em motores diesel padrão e, portanto, distinto dos óleos

vegetais e resíduos usado para motores a combustível diesel convertidos e substitui total ou

parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores ciclo diesel automotivos (de caminhões,

tratores, camionetas, automóveis, etc) ou estacionários (geradores de eletricidade, calor, etc).

Pode ser usado puro ou misturado ao diesel em diversas proporções. O biodiesel pode ser

usado sozinho ou misturado com o petrodiesel (combustível diesel derivado de petróleo).

O termo "biodiesel" é padronizado como mono-alquil ésteres nos Estados Unidos.

O nome biodiesel muitas vezes é confundido com a mistura diesel+biodiesel, disponível em

alguns postos de combustível. A designação correta para a mistura vendida nestes postos deve

ser precedida pela letra B (do inglês Blend). Neste caso, a mistura de 2% de biodiesel ao

diesel de petróleo é chamada de B2 e assim sucessivamente, até o biodiesel puro, denominado

B100.

Processo de fabricação

O biodiesel é comumente produzido pela transesterificação de óleo vegetal ou gordura animal

como matéria-prima. Existem vários métodos para realizar esta reação de transesterificação,

incluindo o processo em batelada comum, os processos supercríticos, o uso de reatores

compartimentados oscilatórios, os métodos de ultra-som, e até mesmo métodos com

microondas.

A reação de transesterificação

O biodiesel é comumente produzido por meio de uma reação química denominada

transesterificação. No caso específico para a reação abaixo, os triacilglicerois de origem

animal, reagem com o metanol, na presença de um catalisador,

produzindo glicerol (subproduto) e o éster metílico de ácido graxo (biodiesel, conhecido pelo

acrônico em inglês FAME - fatty acid methyl ester). A reação de transesterificação pode ser

catalisada por ácido ou base.

O uso de etanol

Um mito foi criado quanto à utilização de etanol no processo de transesterição, dizendo que

seu uso como reagente não é adequado ao processo; neste ponto vale ressaltar que o emprego

do álcool etílico na produção de biodiesel depende do tipo de tecnologia utilizada; para evitar

reações de saponificação, deve-se utilizar o álcool anidro (grau de pureza maior que 99%).

7

Composição química

Quimicamente, o biodiesel transesterificado compreende uma mistura de ésteres mono-

alquila de ácidos graxos de cadeia longa. A forma mais comum utiliza metanol (convertido

para metóxido de sódio) para produzir biodiesel de ésteres metila (vulgarmente designado por

éster metila de ácido graxo, em inglês Fatty Acid Methyl Ester - FAME), como é o álcool

mais barato disponível, embora etanol possa ser usado para produzir ésteres etílicos

(comumente referido como éster etila de ácido graxo, Fatty Acid Ethyl Ester - FAEE), e

álcoois superiores, como isopropanol ebutanol também tenham sido utilizados. Usar álcoois

de alto peso molecular melhora as propriedades fluidas a frio do éster resultante, à custa de

uma reação de transesterificação menos eficiente. Um processo de produção

por transesterificação lipídica é usado para converter o óleo básico para os ésteres desejados.

Quaisquer ácidos graxos livres (em inglês free fatty acidsFFAs) no óleo básico ou são

convertidos em sabão e retirados do processo, ou eles são esterificados (rendendo mais

biodiesel), utilizando um catalisador ácido. Após essa transformação, ao contrário de óleo

vegetal diretamente usado como combustível,o biodiesel tem propriedades de combustão

muito semelhantes às do óleo diesel de petróleo, podendo substituí-lo nos usos mais correntes.

Separação dos ésteres do glicerol

Após a reação de transesterificação, os ésteres resultantes devem ser separados da glicerol,

dos reagentes em excesso e do catalisador da reação. Isto pode ser feito em 2 passos.

Primeiro, separa-se a glicerol via decantação ou centrifugação. Seguidamente eliminam-se os

sabões, restos de catalisador e de metanol/etanol por um processo de lavagem com água e

borbulhação ou utilização de silicato de magnésio, requerendo este último uma filtragem, ou

por destilação, que dispensa o uso de produtos químicos para promover a purificação.

4-MATERIAIS, VIDRARIAS, UTENSÍLIOS E EQUIPAMENTOS

4.1- MATERIAIS

4 Suportes Universais

3 Mufas

3 Garras

2 Argolas

1 Tela de amianto

2 Mangueiras de silicone

4.2-VIDRARIAS

1 Béquer 1000ml

1 Béquer 100ml

1 Funil de decantação 250 ml

8

1 Coluna de Vigreux

1 Condensador

2 Provetas 50 ml

1 Balão de destilação de boca esmerilhada 24/40 250ml

1 Papel toalha

4.3-UTENSÍLIOS

1 Termômetro

4.4-EQUIPAMENTOS

1 Manta 220V 50-63°C

1 Estufa 110V 110°C

1 Capela de exaustão

5 – REAGENTES E AMOSTRAS

5.1-REAGENTES

Agua deionizada H2O

Etanol absoluto (álcool anidrido) C2H5OH P.A.

Acido Acético CH3COOH P.A.

Acido Sulfúrico H2SO4 P.A.

Acetato de Etila CH3COOCH2CH3

Hidróxido de Sódio NaOH 4M

Solução hidro alcoólica de Fenolftaleína 0,1m/v

6- PROCEDIMENTO

6.1-OBTENÇÃO DO ACETATO DE ETILA ATRAVÉS DA DESTILAÇÃO

Em uma capela de exaustão, adicionou-se um volume de 10ml de álcool absoluto a um

balão de boca esmerilhada e 15 ml de acido acético glacial.

Agitou-se o balão e adicionou-se lentamente em seguida 2,5 ml de ácido sulfúrico

concentrado e colocou-se algumas perolas de vidro.

Adaptou-se à um balão de boca esmerilhada preso à um suporte universal uma coluna

de destilação fracionada (coluna de Vigreux), e um condensador de tubo reto,

aquecido por uma manta.

Colocou-se na saída do condensador uma proveta de 50ml para medir um volume de 10

ml de Acetato de Etila sintetizado através da destilação.

Desligou-se o aquecimento.

9

6.2-PURIFICAÇÃO DO ACETATO DE ETILA

Juntaram-se os destilados de todas as bancadas (30 ml), e colocou-se em um funil de

decantação de 250 ml.

Adicionou-se 20 ml de agua deionizada no funil de decantação de 250 ml e agitou-o.

Esperou-se decantar o Acetato de Etila, observando o processo.

Recolheram-se as fases contidas no funil de decantação de 250 ml, tanto a orgânica

como a aquosa e anotaram-se os volumes.

7-REAÇÕES

CH3COOH + CH3CH2OH -------- CH3COOC2H5 + H2O

8-CALCULOS E RESULTADOS

8.1-CALCULOS

d = m/v

m = 1,049 . 15 m= 0,789 . 10

m = 15,735 g de ácido acético m = 7,89g de álcool etílico

1 mol de ácido acético : 1 mol de álcool etílico

60g de ácido acético ------ 46g de álcool etílico

m ------- 7,89g de álcool etílico

m = 10,29g de ácido acético

Como foi adicionado inicialmente 15,735 g de ácido acético e estequiometricamente só

reagem 10,29g de ácido acético temos um excesso de ácido acético.

1 mol de ácido acético : 1 mol de acetato de etila

60g de ácido acético ------ 88g de acetato de etila

10,29g de ácido acético ---- m

m = 15,092g de acetato de etila

d = m/v m = 0,894 . 25 m = 22,35g de acetato de etila

10

30ml de acetato de etila total ----- 22,35g de acetato de etila

10ml de acetato de etila parcial------- m

m = 7,45g de acetato de etila

1 mol de ácido acético : 1 mol de acetato de etila

15,092g de acetato de etila ------------------ 100%

(rendimento teórico)

7,45g de acetato de etila ------------------ X

X = 49,36% (rendimento real)

8.2-RESULTADOS

Foi adicionado ao funil: 30ml de Acetato de Etila e 20ml de agua

Foi retirado do funil: 25ml de Acetato de Etila

e 24,5 de agua

Foi retirado 4,5ml de agua misturada ao Acetato de metila adquirido pela destilação.

9-CONCLUSÕES

Pode-se entender através dessa experiência, que a destilação fracionada é realizada pelo fato

de ser um mistura Azeotrópica e com ponto de ebulição bem próximos das substancias, é

importante pontuar que foi adicionado agua ao liquido destilado pois o líquido é polar e

continha agua na sua composição, com a mistura de agua e decantação e retirada das duas

fases separadamente pudemos ver que ainda havia agua que foi retirada pela decantação no

funil de decantação. Foi observado também que parte do éster se perdeu na decantação, pois

parte do composto ficou por exemplo na parede do funil.

11

10-ESQUEMA

12

11-REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

VOGEL, Arthur I. Química Orgânica: Análise Orgânica Qualitativa. Volume Um. Tradução

por: COSTA, Carlos A. Coelho et al. 3ª Edição. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico S.A., 1971.

p. 164-169.

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAASGgAH/sintese-acetato-etila 27/09/2012

12-ATIVIDADES DE VERIFICAÇÃO

a) Escrever o mecanismo da reação da síntese do acetato de Etila

R.

13

b)Calcule a produção teórica da reação.

d = m/v

m = 1,049 . 15 m= 0,789 . 10

m = 15,735 g de ácido acético m = 7,89g de álcool etílico

1 mol de ácido acético : 1 mol de álcool etílico

60g de ácido acético ------ 46g de álcool etílico

m ------- 7,89g de álcool etílico

m = 10,29g de ácido acético

1 mol de ácido acético : 1 mol de acetato de etila

60g de ácido acético ------ 88g de acetato de etila

10,29g de ácido acético ---- m

c)Calcule o rendimento do reação.

m = 15,092g de acetato de etila

d = m/v m = 0,894 . 25 m = 22,35g de acetato de etila

30ml de acetato de etila total ----- 22,35g de acetato de etila

10ml de acetato de etila parcial------- m

m = 7,45g de acetato de etila

1 mol de ácido acético : 1 mol de acetato de etila

15,092g de acetato de etila ------------------ 100%

(rendimento teórico)

7,45g de acetato de etila ------------------ X

X = 49,36% (rendimento real)

14

d)Escreva a formula estrutural plana dos ésteres e suas principais aplicações: ftalato de

dimetila, ftalato de dietila, acetato de isopentila, acetato de benzila, pentanoato de isopentila,

acetato de butila, acetato de vinila, acrilato de metila e metacrilato de metila.

R.Ftalato de dimetila é o ftalato de fórmula molecular (CH3)2(C6H4(COO)2). É

o éster metílico do ácido ftálico.

Ftalato de dimetila é um ectoparasiticida e tem vários outros usos, como propelente

de foguetes de combustível sólido, plásticos erepelentes de insetos.

Acetato de isopentila :

Mercado/aplicação: Thinner e removedores; Gráfica; Couro; Perfumes e

Cosméticos; Lavanderia

Etanoato de butila ou éster butílico do ácido acético é um flavorizante com odor de frutas

Acetato de vinila é o composto orgânico com a fórmula CH3COOCH=CH2. Este líquido

incolor com um odor pungente é o precursor para um importante polímero, o acetato de

polivinila (PVA). Como outros compostos industrialmente significantes, acetato de vinila

temnumerosos nomes e acrônimos.

Acrilato de metila, algumas vezes citado como acrilato de metilo, é um composto

químico volátil classificado como um éster metílico. Ele tem um odor característico acre e é

utilizado na preparação de dendrímeros de poliamidoamina (PAMAM) tipicamente

pela adição de Michael com uma amina primária.

Ele pode ser utilizado como um co-polímero no processo de polimerização de polímeros

polianiônicos de celulose (PAC, citado como CAP, do inglês polyanionic cellulose), para

reduzir a temperatura de transição vítrea dos polímeros do PAC.

Acrilato de metilo é um reagente utilizado na síntese de vários intermediários farmacêuticos.

Metil metacrilato,metacrilato de metila ou 2-metilpropenoato de metila, é um composto

orgânico, o éster metílico do ácido 2-metilpropenóico, ou ácido metacrílico (MAA,

do inglês methacrylic acid), com a fórmula CH2=C(CH3)COOCH3. Este líquido incolor é

omonômero produzido em larga escala para produção do acrílico, o poli(metil metacrilato

(PMMA).

15

e)Qual a diferença entre uma mistura eutética e uma mistura azeotrópica?represente em

gráficos a diferença.

R.

Mistura Eutética: é toda substânciacuja fusão ocorre em temperatura constante.

Azeotrópica: é toda substância cuja ebulição ocorre em temperatura constante. Observe o

gráfico:

16

13-ASSINATURA DOS AUTORES DO RELATORIO

Hugo da Silva Coutinho

Monique Dirany

Gisele Rangel