Upload
hakhanh
View
213
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
10- Recristalização da Acetanilida
Discentes: Grupo 2
Gabriela Furlan Giordano
Ludmila Pons Camargo
Profª. Amanda Coelho Danuello
Prof. Dr. Leonardo Pezza
Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira
Msc. Rodrigo Sequinel
1
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
RecristalizaRecristalizaççãoãoRecristalização é um método de purificação de compostos
orgânicos sólidos. Como são obtidos a partir de reações orgânicas,
são raramente puros a temperatura ambiente.
A purificação dos cristais impuros é feita dissolvendo-se o
sólido em um solvente apropriado quente e em seguida esfriar
lentamente, já que a baixas temperaturas o material dissolvido tem
menor solubilidade, ocorrendo o crescimento de cristais.
Quanto mais lenta a cristalização maior é a pureza do
produto final, já que formam-se cristais camadas por camadas e as
impurezas ficam na água-mãe.2
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Sólido impuro
Processo da Recristalização
Sólido Puro
NH
CH3
O
Acetanilida 3
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Contaminações-Adsorção: o contaminante aloja-se na interface do cristal;
-Oclusão: o contaminante é aprisionado na formação do cristal;
-Inclusão isomórfica: o contaminante aloja-se na rede cristalina, sem causar distorção;
-Inclusão não isomórfica: causa distorção da rede cristalina devido a entrada do contaminante na rede;
4
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Semelhante dissolve semelhanteSemelhante dissolve semelhanteÉ necessário escolher um solvente que
tenha a polaridade muito próxima da polaridade do soluto. No caso da acetanilida, a água é um bom solvente, pois ambas as substâncias são polares.
Tabela 1: Solventes em ordem decrescente de polaridade
6
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Outros fatores a serem considerados :Outros fatores a serem considerados :
- Facilidade de manipulação;
- Volatilidade: deve-se observar o ponto de ebulição para que o solvente não se evapore antes da solubilização total do cristal;
- Toxicidade: observar os perigos iminentes ao uso dos solventes para evitar acidentes e contaminações;
-Ponto de Ebulição: deve ser menor que o ponto de fusão da substância a ser cristalizada, pois esta pode fundir-se formando um óleo de difícil recristalização, caso forme-se o óleo deve-se tentar dissolve-lo novamente e deixar esfriar para recristalizar;
- Ser quimicamente inerte : não reagir com o soluto;
7
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Teste de SolubilidadeTeste de Solubilidade- Teste a frio:
Adicionar 3 ml dos seguintes solventes:água, etanol, éter etílico, clorofórmio, acetona e benzeno, em tubos de ensaio contendo 0,1gramas de Acetanilida cada, em seguida agitar vigorosamente para verificar a solubilidade.
- Teste a quente:O mesmo teste é realizado porém agora com os solventes pré-aquecidos em banho maria em seguida analisa-se a solubilidade.
Atenção! Verificar a Toxicidade dos solventes ao aquecê-los
8
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Solvente Volume mL (frio)
Volume mL (quente)
Toxicidade
Água 185 20 Atóxico
Etanol 3,4 0,6 Irritação na pele, olhos,nariz,dor de cabeça e náuseas
Metanol 3 - Tóxico: pode causar cegueira
Clorofórmio 3,7 - carcinogênico
Acetona 4 - Irritação na pele, olhos,nariz,dor de cabeça e náuseas
Glicerol 5 - Irritação na pele, olhos,nariz,dor de cabeça e náuseas
Éter Etílico 18 - Dor de cabeça, excitação,narcótico,
anestésico
Benzeno 47 - Carcinogênico, hilariante e irritações
Solubilidade de 1 g de Solubilidade de 1 g de Acetanilida( CAcetanilida( C88HH99NO)NO)
9
Mistura de SolventesMistura de SolventesQuando as características particulares de solubilidade
não são encontradas em um único solvente devemos fazer uma combinação de solventes para obter um bom resultado:
- O primeiro solvente solubilizará o soluto;
- O segundo solvente será miscível no primeiro solvente, no qual o soluto é relativamente insolúvel;
- O componente é dissolvido com mínima quantidade do primeiro solvente fervendo. A seguir o segundo solvente éadicionado à mistura fervendo, gota a gota até a turvação da solução.
- Adicionar o primeiro solvente até clarear a solução, neste ponto a solução pode ser resfriada para cristalizar.
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
11
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
CarvãoCarvão AtivadoAtivadoO carvão ativado é
um produto quimicamente inerte, que pode ser usado para remoção de impurezas resinosas e coloridasdissolvidas na solução a ser recristalizada.
O mecanismo de remoção das impurezas consiste na sua adsorção física pelo Carvão, ou seja, as moléculas das impurezas são atraídas pela porosidade existente no carvão ativado e lá retidas por forças físicas.
Logo que o soluto é dissolvido numa quantidade mínima do solvente quente, uma pequena quantidade do carvão é adicionado, adsorvendo as impurezas.
12
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
O uso de excesso de carvão ativo leva à perdas do material a ser purificado.
A quantidade ideal é em torno de 1 a 2 % (p/p) do total pesado da amostra.
Deve-se te o CUIDADO para não colocar carvão ativo sobre a solução em ebulição, pois provocaria uma grande agitação da solução levando ao derramamento e perda de material.
Tomar cuidado também com o pó muito fino do carvão ativo pois faz mal aos pulmões quando inalado
13
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Técnicas e Métodos
Dissolvendo o sólido:Para minimizar as perdas de material para a água
mãe, é necessário saturar o solvente com o soluto. Esta solução, quando esfriada, formará a quantidade máxima possível de cristais.
Para conseguir esse bom resultado, o Para conseguir esse bom resultado, o soluto deve ser solubilizado em uma msoluto deve ser solubilizado em uma míínima nima quantidade do solvente em ebuliquantidade do solvente em ebuliçção.ão.
14
Cálculo do volume de água aproximado para solubilizar a acetanilida:
1 g de acetanilida ---------- 20 mL de águamassa pesada ---------- Volume de água
V = massa pesada X 20
15
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
FiltraFiltraçção a Quenteão a QuenteFiltração a quente é o método para remover
impurezas ou quando o carvão ativado é utilizado .Esse processo assegura que os cristais não se formarem no papel de filtro.
Para essa filtração, é necessário pré-aquecer e manter aquecido o funil com o solvente em ebulição . Em seguida o papel pregueado úmido quente é colocado no funil o mais rápido possível e colocado em cima do béquer para iniciar a filtração.
Se os cristais começarem a cristalizar no filtro durante a filtração deve-se adicionar uma quantidade mínima de solvente quente em ebulição, para dissolver os cristais novamente.
16
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
RecristalizaçãoUsar um béquer para fazer a recristalização, e
cobri-lo com um vidro de relógio, pois pode entrar poeira através da sua larga abertura.
O resfriamento deve ser lento (a temperatura ambiente), para que se formem cristais perfeitos.
Cristais formados:
18
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
•Riscar o interior do recipiente com um a bastão de vidro;
• Adicionar alguns cristais do produto puro (semear).
Se a cristalização não ocorrer: INDUZÍ-LA
19
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Filtração a Pressão Reduzida
Os cristais devem ser coletados por filtração a pressão reduzida usando um funil de Büchner. Esse método é mais vantajoso que a filtração simples por ser mais rápida e deixar menor quantidade de impurezas e solvente no sólido.
Os cristais devem ser lavados com solvente gelado, se o solvente estiver morno, os cristais podem ser dissolvidos novamente.
A sucção deve continuar até secarem os cristais.
20
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Secagem dos CristaisSecagem dos Cristais-Secagem ao ar: É o método mais comum de secagem de cristais consiste na colocação destes em vidros de relógio, pratos de barro ou pedaços de papel e colocá-los para secar ao ar. A vantagem deste método é que não énecessário o aquecimento, reduzindo o risco de decomposição, derretimento e a desvantagem é a exposição atmosférica pode causar a hidratação de materiais higroscópicos.
-Secagem no forno: Consiste na colocação dos cristais em vidros de relógio, pratos de barro ou pedaços de papel absorvente e colocá-los em um forno, porém este método requer atenção pois os cristais podem decompor, sublimar, vaporizar e desaparecer,portanto deve-se observar o ponto de derretimento dos cristais 23
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
-Secagem a vácuo: Neste método os cristais são colocados em um dessecadorque contém um agente secante em seu interior . Dois problemas podem ser notados, o primeiro é que parcelas da amostra podem ser sublimadas rapidamente, já que sob vácuo a probabilidade de sublimação é aumentada, o segundo é que o dessecador pode implodir pois a superfície de vidro que está sob vácuo é grande. O dessecador a vácuo só deve ser usado se colocado em um recipiente de metal para proteção
24
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Rendimento =
CCáálculo do Rendimentolculo do Rendimento
25
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Ponto de Fusão: Um Índice da Pureza
A determinação do ponto de fusão pode ser um modo de determinar a pureza da substância sólida.
O experimento é realizado aquecendo-sevagarosamente uma pequena quantidade de material utilizando-se o aparelho de medição de ponto de fusão.
Neste aparelho ajusta-se uma taxa de aquecimento, que deve ser baixa (5ºC/min) para que possa ocorrer aquecimento uniforme e garantir que a temperatura indicada é realmente a temperatura da amostra .
Próximo do ponto de fusão da amostra é necessário reduzir a taxa de aquecimento para 1 ºC/min para que seja observado com precisão os pontos de degelo e de fusão.
26
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
O ponto de degelo é a temperatura onde o primeiro cristal da amostra começa a se liquefazer .
O ponto de fusão é a temperatura onde ocorre a liquefação total do sólido.
O intervalo entre os dois pontos deve ser o menor possível (entre 0,5 e 1ºC), assim pode-se considerar uma substância pura.
27
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Se o ponto de fusão encontrado experimentalmente for menor que o teórico, temos uma mistura eutética, pois o P.F. de uma substância pura diminui a medida que adiciona-se a ela uma outra substância desconhecida (impurezas).
No caso da acetanilida o ponto de fusão pode ser afetado pela presença do hidrato de acetanilida, que éformado conjuntamente com o produto principal, tornando o ponto de fusão inferior ao da substância pura, cerca de 84ºC.
28
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Acetanilida impura (sólida)( Anilina, Ácido Acético,Anidrido Acético)
1- Escolher o melhor solvente2-Aquecer o solvente escolhido até a temperatura de ebulição3-Dissolver o sólido com o mínimo de solvente em ebulição
Solução de Acetanilida impura
4-Adicionar o carvão ativado ( 1 a 2 % da massa da amostra pesada)ATENÇÃO! A água deve estar morna.5-Aquecer6- Filtrar a solução a quente, usando um filtro pré- aquecido para remover as impurezas insolúveis e o carvão
Impurezas insolúveis e carvão ativado
Solução Filtrada + Impurezas Solúveis
Descarte Apropriado
7- Esfrie a solução utilizando lentamente (temperatura ambiente) para que ocorra a Recristalização8- Coletar os cristais pelo método da filtração a pressão reduzida utilizando o funil de BÜCHNER, esse método éutilizado por ser mais rápido e deixar menos impurezas e solventes no sólido9- Lavar os cristais com uma pequena parcela de solvente frio. (Para retirar a água mãe)10-Continuar a sucção até que os cristais estejam secos
Fluxograma da RecristalizaFluxograma da Recristalizaçção da Acetanilidaão da Acetanilida
30
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
Cristais de Acetanilida com traços do solvente Água-mãe contendo
impurezas solúveis e traços de Acetanilida.
Cristais de Acetanilida Pura
11- Secar os cristais com ar seco ou colocá-los em um forno de secagem ou secar os cristais com um dessecador a vácuo. (Para retirar os resíduos de
solvente)12- Pesar o produto, calcular o rendimento e o ponto de Fusão
31
Descarte Apropriado
Substância Densidade (g .cm‐3)
Peso Molecular (g. mol‐1)
Ponto de Fusão(°C)
Ponto de Ebulição (°C)
Características
Acetanilida 1,2105 (20°C)
135,1 113‐115 304‐305 Sólido branco, cristais
ortorrômbicos. Água 0,997 18,02 0 100 Líquido incolor Etanol 0,794 46,07 ‐117,3 78,5 Líquido incolor
Éter etílico 0,7134 74,12 ‐116 34,6 Líquido incolor Clorofórmio 1,484 119,39 ‐63,5 62 Líquido incolor Acetona 0,791 58,08 ‐94 56 Líquido incolor Benzeno 0,874 78,11 5,5 80 Líquido incolor
Carvão ativado 1,8‐2,1 12 ‐ ‐ Material de carbono, alta porosidade.
32
Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I
BibliografiaBibliografiaVogel, A.I – Practical Organic Chemistry, 3rd Edition,
Longmans , Green and Co ,1956.
Pavia, D.L. ; Lambman, G.M. ; Kriz, G.S..- Introdution to Organic Laboratory Techiniques : A contemporary Approach , 3rd edition, Saunders College Publishing,1988
The Merck Index: Na encyclopedia of chemicals drugs and biologicals, 5th Ed. Whitehouse Station,1996.
http://labjeduardo.iq.unesp.br
http://www.activbras.com.br/carvao.html
http://www.unb.br/iq/kleber/CursosVirtuais/QG/aula-13/cristaliza.gif
33