INSTITUTO DE QUÍMICA – UNESP / ARARAQUARA‡ÕES ANOS... · Cloreto de cálcio CaCl CaCl 2. 2H 2 O CaCl 2. 6H 2 O elevado média Hidrocarbonetos e haletos sulfato de cálcio Absorção

INSTITUTO DE QUÍMICA – UNESP / ARARAQUARA

Kamila Ericka dos Santos

Karina Almeida Rancan

Rafael Miguel Sábio

Agosto / 2007

Química Orgânica Experimental

Prof. José Eduardo de Oliveira

Técnica de extração

Consiste na separação de um componente de uma mistura por meio de um solvente.

Mistura ou contato

Separação de fases

Coleta das fases separadas

Separação – Isolamento

Como escolher o solvente

• Os solventes devem ser imiscíveis

• A substância de interesse deve ser mais solúvel no segundo solvente

• Fase mais densa fica na parte inferior do funil

Escolha do método de extração

• Frasco cônico (Volumes menores que 4mL)

• Tubo centrífugo (volumes até10mL)

• Funil de separação ( volumes maiores que 10mL)

Tipos de extração

- Descontínuo- Contínuo

- Sólido-líquido- Líquido-líquido

- Extração com solventes quimicamente ativos- Efeito Salting-Out- Extração Múltipla - Extração simples

Extração descontínua

Maior solubilidade em solvente orgânico do que na água

Extração contínua

Maior solubilidade do composto orgânico na água

Extração Sólido-Líquido

Extrator de Soxhet

Extrator de Soxhet (solventes de baixo p.e.)

- O sólido é colocado em um cartucho apropriado de celulose na câmara do extrator

- O solvente, colocado no balão e aquecido

- Os vapores condensam-se na câmara do extrator, caindo sobre o material a extrair

- Quando o nível do destilado na câmara de extração atingir o nível do sifão, a solução retornará ao balão

Extração Líquido-Líquido Contínua

Extração por líquido menos denso

O solvente orgânico passa continuamente sobre a solução

contendo o soluto, levando parte deste consigo, até o balão de

aquecimento. Como o solvente estásendo destilado, o soluto vai se

concentrando no balão de aquecimento.

Extração Líquido-Líquido Contínua

Extração por líquido mais denso

A diferença em relação à aparelhagem anterior éque, neste caso, o solvente cai através da solução,

ao invés de subir, e volta à retorta pelo princípio dos vasos comunicantes, através do braço de vidro

inferior, convenientemente dobrado.

Extração Quimicamente Ativa

Neste tipo de extração, um composto é alterado quimicamente a fim de mudarmos o coeficiente de distribuição nos dois solventes.

Nesta extração utiliza-se uma substância que reage quimicamente com a substância a ser extraída. É um método facilmente executado no caso de substância ácida ou

básica.

C6H5CO2H (s) + NaOH (aq) →C6H5CO2Na (aq) + H2OÁcido benzóico Benzoato de sódio

C6H5CO2Na (aq) + HCldiluído (aq) → C6H5CO2H (s) + NaCl

Exemplos de Reações

Efeito salting-out

Se o coeficiente de distribuição for muito menor do que 1 a extração simples não será eficiente. Pode-se, em alguns casos, aumentar o

coeficiente de distribuição por adição de sais. A adição de sais diminui consideravelmente a solubilidade da maior parte dos

compostos orgânicos em água.

Extração Simples

Fundamenta-se no fato de que as substâncias orgânicas são, em geral, solúveis em

solventes orgânicos e muito pouco solúveis em água, de modo que, ao se formar duas fases pela adição do solvente, após agitação, a substância

passa em maior parte da fase aquosa para o solvente.

Extração Múltipla

A solução aquosa original que já foi extraída uma vez é colocada novamente dentro do funil de separação com uma nova porção do

solvente orgânico para uma segunda extração.

Lei de distribuição

• Coeficiente de distribuição (ou partição)

K = C2C1

Exemplo:

A extração de 6g de um composto orgânico A originalmente dissolvido em 100mL de água, com volume total de 100mL de benzeno. Se a 20°C o coeficiente de partição entre a água e o benzeno é 3 então:

• Para uma extração única 100mL de benzeno:

báguaágua

b mgémondemLm

mlmK −== 6,3100/

100/

gmmLm

mLmb

b

b 5,4100/)6(

100/3 =⇒−

=

Este resultado nos diz que, após uma extração com 100mL de benzeno, obtém-se 4,5g de A (75% do total) como rendimento da extração, restando ainda 1,5g de A na fase aquosa.

• Para uma extração com duas porções iguais 50mL de benzeno

Primeira extração:

Remove 3,6g de A, restando 2,4g de A em solução aquosa.

Segunda extração:

gmmLm

mLmb

b

b 6,3100/)6(

50/3 =⇒

−=

gmmLm

mLmb

b

b 44,1'100/)'4,2(

50/'3 =⇒−

=

Consegue-se mais 1,44g de A, ou seja, um total de 5,04g do composto A. Restam ainda 0,96g de A na fase aquosa.

Observação:

• Quanto maior for o coeficiente de distribuição menor será o número de extrações sucessivas necessárias para separar o soluto com eficiência.

• Se K for muito pequeno, a extração simples não é recomendada devido ao gasto excessivo de solvente.

Comparando a extração simples com a múltipla

Massa extração única: 4,5g

Massa extração múltipla (2 porções): 5,04g

Conclusão: Extração múltipla é mais eficiente do que a extração simples

Filtração a vácuo

A sucção acelera a filtração, especialmente para precipitados gelatinosos

Emulsão

É a suspensão coloidal de um líquido em outro intimamente disperso sob a forma de gotículas cujo diâmetro, em geral, excede 0,1µm.

• Para quebrar a emulsão:

- Deixar a mistura em repouso- Adicionar NaCl (salting-out)- Adição de água- Filtração a vácuo- Centrifugação ou diminuição da temperatura- Desproporcionalização do volume das fases

• Para evitar:

- Evitar agitação vigorosa

Adição da solução e do solvente

Agitação e alívio da pressão

Agitação e alívio da pressão: Continuação

Separação de fases

Vídeo 1: Misturando as fases no funil de separação

Vídeo 2: Separando as fases

Vídeo 3: Separando as fases

Vídeo 4: Importância do alívio da pressão

Separação de fases: Continuação

Purificação (Lavagem)

- Lavagem de uma mistura orgânica com água

- Lavagem de uma mistura orgânica feita com ácido diluído

- Lavagem de uma mistura orgânica feita com base diluída

Procedimento

Experimental

Propriedades Físico-QuímicasSolvente Massa

MolarDensidade

(g/ mL)p.f./ºC p.e./ºC Solubilidade

Água 18 0,997 0 100 ___________

Etanol 46,07 0,794 -117,3 78,5 Água, acetona, benzeno, éter

Clorofórmio 119,39 1,484 -63,5 62 Álcool, éter, benzeno

Éter 79,12 0,713 -116,3 34,61 Benzeno, acetona, clorofórmio, álcool

Ác. benzóico 122,12 1,321 122,4 249,2 Álcool, éter, acetona, benzeno, clorofórmio

O-diclorobenzeno

147 1,311 53,5 174,12 Clorofórmio, benzeno, éter, álcool

Hidróxido de Sódio

40,11 2,131 318 1390 Glicerina, álcool, água

Cloreto de Cálcio

110,99 2,152 782 >1600 Ácido acético, acetona, álcool, água

Benzoato de Sódio

144,11 1,248 53,1 174,5 Benzeno, acetona, álcool

Solvente Massa Molar Densidade Polaridade p.f./ºC p.e./ºC

Metanol 32,04 0,791 6,6 -98 64,7

Acetato de Etila

88,11 0,902 4,3 -84 76,5 - 77,5

Diclorometano 84,93 1,325 3,4 -97 40

Hexano 86 0,66 0 -100 69

Tetra Cloreto de Carbono

154 1,5 1,7 ____ 77

Tolueno 92,14 0,865 2,3 -93 110,6

Benzeno 78,11 0,874 3 5,5 80

N-butanol 74,12 0,081 3,9 -90 117,7

Acetona 58,08 0,791 5,4 -94 56

Etanol 46,07 0,794 5,2 -117,3 78,5

Água 18 0,997 9 0 100

Constantes Físicas dos solventes mais usados

Toxicidade dos solventes mais usados na química orgânica

Solvente Toxicidade

EtanolCausa náuseas, vômitos, depressão, sonolência, falta de coordenação, coma e pode

causar morte.

ClorofórmioA inalação em grandes doses pode causar hipotensão, depressão respiratória, morte e

pode atuar como sonífero. É cancerígeno.

Éter etílicoSuavemente irritante para a pele, olhos e membranas mucosas. Potente anestésico,

podendo provocar paradas cardíacas.

p-diclorobenzenoVapores causam irritação à pele, garganta e olhos.

Hidróxido de sódio

Corrosivo para todos os tecidos. A inalação do pó ou da mistura concentrada pode causar lesões no trato respiratório.

Ácido benzóicoCausa irritação na pele, nos olhos e nas membranas mucosas

Diclorometano Potencial de sintoma ao expor demasiado ao cansaço, fraqueza, sonolência, náusea, irritação nos olhos e na pele.

BenzenoIrritação aguda das membranas mucosas,(por ingestão ou inalação), inquietação,

convulsões, depressão. Dificuldade respiratória.

Hexano Potencial de sintoma ao expor demasiadamente à luz, nervosismo, náusea, dor de cabeça, fraqueza nos músculos, irritação nos olhos e nariz, pneumonia química.

Nome Hidratado Capacidade Velocidade Uso

Cloreto de cálcio

CaClCaCl2 . 2H2OCaCl2 . 6H2O

elevado média Hidrocarbonetos e haletos

sulfato de cálcio

Absorção de água limitada, forma

hemi-hidrato

baixo Rápida Em quase todos os líquidos orgânicos

Sulfato de sódio

NaSO4.7H2ONaSO4.10H2O

elevado Lenta Compostos sensíveis como ácidos, aldeídos, cetonas e

halogenetos

Carbonato de potássio

K2CO3.2H2O média média Bases orgânicas

sulfato do magnésio

MgSO4MgSO4.7H2O

elevado rápida Maioria dos composto orgânicos

Agentes secantes

Outros agentes secantes: Ácido sulfúrico, pentóxido de fósforo, óxido de cálcio, hidróxido de potássio, sílica gel, sódio, peneira molecular.

Extração por solventes

Extração Simples

Extração Múltipla

Extração com solventes quimicamente ativos

+ NaOH + OH2

O

OH

O

O-Na

+ +

Reações envolvidas

Extrações Simples e Múltipla : não há reações

Extrações com Solventes Quimicamente Ativos:

0,6550gxx2g 39,9969g1224122,

OH NaCOHC NaOH HCOHC 2(aq)256(aq)(s)256

=⇒

+→+

g

mLyygsoluçãodemLNaOHg

vmNaOH

10,136550,01005

:)/%(5

=⇒−−

Cálculos envolvidos

- Volume necessário de solução de NaOH 5%(m/v)

Descarte

Extrato aquoso com resíduos de benzoato de sódio e de hidróxido de sódio, podem ser descartado na pia, pois o benzoato de

sódio é um sal solúvel em água.

Agente secante (no caso o CaCl2), não deve ser jogado na pia, pois o mesmo é insolúvel em água, podendo ser descartado no

lixo.

Os solventes orgânicos clorados, como por exemplo, o clorofórmio, devem ser descartados num recipiente adequado para os

mesmos, para posteriormente, ser incinerado.

Bibliografia

Soares, B.G; Souza, N.A; Pires, D.X- Química Orgânica, Rio de Janeiro, Editora Guanabara, 1988, pg. 62 a 65, 75 e 76.

The Merck Index: 8.ed. USA: Merck & Co, 1968.

Pavia, D.L.; Lampman, G.M; Jr.Kriz,G.S.- Introduction to Laboratory Tecniques, 2nd edition,Philadelphia, Saunders College Publising, 1995

www.qmc.ufsc.br acessado em 13/08/2007

www.geocities.com acessado em 13/08/2007

www.sorocaba.unesp.br acessado em 02/08/2007