7 APRESENTAÇÃO Este livro reúne roteiros a serem utilizados nas disciplinas experimentais das disciplinas básicas de Química Orgânica. Serão apresentadas as principais técnicas de um laboratório de Química Orgânica e algumas reações. A idéia inicial no desenvolvimento dos roteiros apresentados foi a de empregar as principais técnicas de um laboratório de Química Orgânica utilizando- se matéria-prima da região (Amazônica) e, preferentemente, aquela que normalmente é descartada. Esses procedimentos já vem sendo empregados há alguns semestres nas disciplinas experimentais de Química Orgânica da Universidade Federal do Pará (UFPA). Algumas normas de segurança serão listadas. Em um laboratório de Química Orgânica, particularmente, há muitos solventes inflamáveis, alcem disso, muito dos compostos manipulados são tóxicos, corrosivos ou até explosivos e, por isso, cuidado e atenção precisam ser redobrados para que acidentes sejam evitados. Os experimentos devem seguir os roteiros previamente estabelecidos, os quais poderão ser modificados somente com a autorização do professor. Como na maioria dos textos de disciplinas experimentais de Química Orgânica, este livro divide-se em duas partes principais: uma voltada para aspectos de segurança, aparelhos e técnicas comuns de um laboratório e outra, voltada para os experimentos nos quais são empregadas as técnicas apresentadas envolvendo, a maioria, reações clássicas de Química Orgânica que levam à formação de substâncias de interesse, além de técnicas adicionais. A inclusão ou substituição de experimentos, especialmente de reações, é uma constante nas disciplinas experimentais de Química Orgânica, principalmente na tentativa de se trabalhar de acordo com a Química Verde. E é o que vem sendo feito nas disciplinas experimentais de Química Orgânica da UFPA.
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Transcript
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APRESENTAÇÃO
Este livro reúne roteiros a serem utilizados nas disciplinas experimentais das
disciplinas básicas de Química Orgânica. Serão apresentadas as principais
técnicas de um laboratório de Química Orgânica e algumas reações.
A idéia inicial no desenvolvimento dos roteiros apresentados foi a de
empregar as principais técnicas de um laboratório de Química Orgânica utilizando-
se matéria-prima da região (Amazônica) e, preferentemente, aquela que
normalmente é descartada. Esses procedimentos já vem sendo empregados há
alguns semestres nas disciplinas experimentais de Química Orgânica da
Universidade Federal do Pará (UFPA).
Algumas normas de segurança serão listadas. Em um laboratório de Química
Orgânica, particularmente, há muitos solventes inflamáveis, alcem disso, muito
dos compostos manipulados são tóxicos, corrosivos ou até explosivos e, por isso,
cuidado e atenção precisam ser redobrados para que acidentes sejam evitados.
Os experimentos devem seguir os roteiros previamente estabelecidos, os
quais poderão ser modificados somente com a autorização do professor.
Como na maioria dos textos de disciplinas experimentais de Química
Orgânica, este livro divide-se em duas partes principais: uma voltada para
aspectos de segurança, aparelhos e técnicas comuns de um laboratório e outra,
voltada para os experimentos nos quais são empregadas as técnicas
apresentadas envolvendo, a maioria, reações clássicas de Química Orgânica que
levam à formação de substâncias de interesse, além de técnicas adicionais.
A inclusão ou substituição de experimentos, especialmente de reações, é
uma constante nas disciplinas experimentais de Química Orgânica, principalmente
na tentativa de se trabalhar de acordo com a Química Verde. E é o que vem sendo
feito nas disciplinas experimentais de Química Orgânica da UFPA.
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PARTE 1. PRÁTICA DE LABORATÓRIO
1. SEGURANÇA NO LABORATÓRIO
A seguir são listadas algumas normas de segurança que devem ser sempre
seguidas em um laboratório.
1.1 Normas de segurança
• Usar jaleco comprido sempre e, se possível, calças ou saias compridas e
sapatos fechados. Prender os cabelos compridos.
• Óculos de proteção e luvas devem ser usados no manuseio de substâncias
corrosivas e causadoras de irritação.
• Máscaras de vapor devem ser usadas no manuseio de substâncias voláteis
e tóxicas.
• Trabalhar na capela durante a utilização de substâncias tóxicas.
• Não comer ou beber no laboratório e, muito menos, fumar.
• Não correr no laboratório, evitar movimentos bruscos.
• Ler todo o roteiro do experimento antes de executá-lo e certificar-se de que
os reagentes e solventes foram corretamente selecionados. Verificar que
tipos de substâncias serão utilizados (tóxica, explosiva, corrosiva,
inflamável) e empregar as medidas de segurança adequadas no manuseio
de cada uma.
• Manter a bancada sempre limpa. Caso algum produto químico derrame,
informar ao professor e providenciar a limpeza adequada.
• A vidraria a ser utilizada deve estar limpa e totalmente seca. A utilização de
vidraria molhada pode comprometer os resultados.
• Não usar vidrarias quebradas ou trincadas. Um cuidado especial deve ser
tomado com os balões de destilação e refluxo, pois pequenas trincas (forma
de estrela) podem levar a graves acidentes.
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• Lavar sempre as mãos durante e depois dos trabalhos; nunca levar as
mãos aos olhos durante os trabalhos.
• Nunca despejar solvente em pias ou tanques.
• Certificar-se do uso adequado dos coletores. Deve haver no laboratório,
frascos coletores para os diferentes tipos de solventes (clorados, não-
clorados e misturas de reagentes) e sólidos (orgânicos e inorgânicos).
• Localizar o equipamento de segurança: extintor, chuveiro de segurança,
caixa de primeiros socorros, etc.
• Evitar o uso do bico de Bunsen para aquecimento de substâncias
orgânicas; nesses casos usar chapa ou manta aquecedora, pois a maioria
dos solventes orgânicos é inflamável. Quando o uso de chama for
necessário, afastar os solventes orgânicos das proximidades da fonte da
chama.
• A medida de volumes de líquidos pode ser feita na maioria dos casos em
provetas. Quando for necessário o uso de pipetas, utilizar pêra de sucção
(nunca pipetar diretamente com a boca!).
• Desligar aquecedores e banhos que não estiverem sendo utilizados.
• Lavar a vidraria utilizada e secar em estufa. A vidraria de medida
volumétrica não deve ser seca com calor.
• Ao final de cada aula, desligar todos os equipamentos elétricos (mantas,
banhos de aquecimento, destiladores, estufas, exaustores, bombas de
vácuo, etc.). Os aparelhos de ar condicionado e ventiladores devem
também ser desligados.
• No caso de dúvidas, sempre perguntar ao professor.
1.2 Mais sobre segurança
Além do fogo, o principal perigo de um laboratório de Química Orgânica, o
manuseio de produtos químicos requer sempre muito cuidado e atenção. Os
produtos químicos são divididos em diferentes classes: inflamável, explosivo,
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corrosivo, tóxico e irritante/perigoso. Cada substância pode ser incluída em mais
de um grupo. Essas classes são representadas pelos símbolos na Figura 1.
Os solventes orgânicos correspondem à maioria das substâncias inflamáveis
de um laboratório de Química Orgânica e devem ser mantidos longe das chamas.
Estão incluídos nesta classe hexano, acetato de etila, éter de petróleo, etanol e
metanol, acetona, tolueno e outros. O éter etílico, além de altamente inflamável e
narcótico, tende a formar peróxidos explosivos com exposição ao ar e à luz.
Alguns gases, como o hidrogênio, são inflamáveis. Compostos que reagem
formando hidrogênio, que é inflamável, também são considerados inflamáveis, é o
caso do sódio.
As substâncias explosivas reagem violentamente com água ou com outros
reagentes comuns. É o caso dos metais alcalinos (sódio e potássio). Outras
substâncias, que têm alto teor de nitrogênio ou oxigênio, são também explosivas e
tendem a ser sensíveis ao choque quando secas, como os polinitro, diazo,
peróxidos etc. O manuseio dessas deve incluir máscaras de proteção, trabalhando
sempre com as menores quantidades possíveis.
Os compostos oxidantes são perigosos, pois podem causar incêndio.
Produzem calor em contato com substâncias orgânicas. Estão incluídos, ácidos
sulfúrico e nítrico, peróxido de hidrogênio, óxido de cromo, permanganato de
potássio, entre outros.
O manuseio das substâncias corrosivas (como de ácidos fortes, bases fortes,
fenol, etc.) deve ser feito com luvas, pois essas substâncias destroem tecidos. Em
contato com a pele, deve-se passar água corrente em abundância.
Os produtos tóxicos podem causar a morte ou doença grave e devem ser
manuseados em capela com exaustão eficiente. Aqui estão incluídos:
diclorometano, fenol, bromo, etc. Entre os tóxicos, estão os cancerígenos (ou
agentes suspeitos de serem cancerígenos) incluem-se os alquilantes (iodometano,
sulfato de dimetila), formaldeído, tetracloreto de carbono e clorofórmio, anilina,
benzeno entre outros.
Muitos compostos orgânicos são irritantes aos olhos, pele e sistema
respiratório; outros não chegam a ser tóxicos, mas de qualquer maneira, o
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manuseio é perigosos; o uso de capela, é recomendável. Algumas substâncias,
são tão irritantes que chegam a ser lacrimejantes, aqui se incluem haletos
benzílico e alílico, cloretos de acila. Entre os irritantes/perigosos estão acetato de
etila, hexano, o ciclio-hexano, ciclo-hexanona, t-butanol, 2,4-dinitrofenil-hidrazina,
sílica.
Figura 1. Símbolos associados às classes das substâncias.
Outras informações sobre as classes das substâncias podem ser
encontradas nas referências citadas ao final do livro.
1.3 Sugestões adicionais
• Cada aluno deve ter seus óculos de proteção e par de luvas.
• Aos alunos com alergias ou rinites, é recomendável que cada um tenha
uma máscara de vapor própria.
• O aquecimento de substâncias orgânicas, especialmente líquidas
(inflamáveis ou não), sempre requer cautela redobrada: avaliar a
necessidade do uso de exaustor, condensador e fragmentos (pedras) de
porcelana, verificar se as juntas estão bem adaptadas, evitar aquecimento
excessivo.
• Atenção também com vidraria quente, além de quebrar facilmente,
visualmente é igual àquela a temperatura ambiente.
• Cada aluno deve ter um caderno de laboratório para anotação de dados
experimentais, pois os experimentos não serão repetidos.
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2. VIDRARIAS E OUTROS UTENSÍLIOS DE UM LABORATÓRIO DE QUÍMICA
ORGÂNICA
São apresentados a seguir algumas vidrarias e utensílios mais utilizados em
um laboratório de Química Orgânica.
2.1 Vidraria comum
Boa parte da vidraria aqui utilizada é empregada em outros laboratórios de
Química (Figura 2), outras são mais específicas. O aluno deve se familiarizar com
esse material e com os equipamentos, tomando os devidos cuidados na utilização
dos mesmos.
béquer
tubo de ensaio
pipeta graduada
funilfunil de Buchner
kitasato
funil de decantação proveta
erlenmeyer
balão volumétrico
Figura 2. Vidraria comum num laboratório de Química.
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2.2 Conexões entre as vidrarias
A conexão entre vidrarias é feita através das juntas que podem ser
esmerilhadas,recomendadas para a maioria dos trabalhos, ou não.
• tamanhos (diâmetro/altura em mm): 14/20; 14/23; 19/22; 19/26; 24/29;
24/40; 29/32, entre outras.
• o uso de graxa (silicone ou hidrocarbonetos) nas juntas esmerilhadas deve
ser evitado, exceto na destilação a vácuo a pressões menores que 5
mmHg.
• as juntas devem ser mantidas limpas para evitar que se prendam umas
nas outras.
Na Figura 3, encontram-se algumas vidrarias com juntas.
2.3 Lavagem e secagem da vidraria
• a lavagem deve ser feita com detergente e água corrente.
• a secagem da vidraria comum pode ser feita em estufa. As vidrarias usadas
para medidas volumétricas (provetas, pipetas graduadas e volumétricas,
buretas) não podem ser secas em estufa.
• utensílios em borracha, teflon e similares, não podem ser secos em estufa.
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Claisen
WestLiebig AllihnGrahan
Condensadores
Adaptadores
linear angular saída lateral
Balões de fundo redondo
uma saída duas saídas três saídass evaporador
ajuste de fluxo
Figura 3. Vidraria com conexões.
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2.4 Fontes de aquecimento
As mais comuns fontes de aquecimento de um laboratório são:
Bico de Bunsen (evitar o uso em laboratório de Química Orgânica, por causa
dos solventes inflamáveis), banho-maria, banho de óleo, manta aquecedora,
chapa aquecedora e pistola de ar.
São mostradas na Figura 4 algumas fontes de aquecimento.
Manta aquecedora Chapa aquecedora
Bico de Bunsen
Figura 4. Algumas fontes de aquecimento de um laboratório.
2.5 Agitadores
Os agitadores magnético (com ou sem aquecimento) e mecânico (Figura 5)
são bastante utilizados em laboratório.
Figura 5. Agitador mecânico.
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3. METODOLOGIA DO LABORATÓRIO
O curso da disciplina experimental de Química Orgânica é geralmente
dividido em duas etapas. Na primeira, serão desenvolvidos experimentos
empregando-se as técnicas experimentais mais comuns de um laboratório, ou
seja, extração, destilação, partição, refluxo, cromatografia, entre outras. Para isso,
nos experimentos será empregado material botânico comum à região amazônica e
que geralmente é descartado, como por exemplo, caroços de manga, bacuri,
cupuaçu, ou de outras espécies. Esse tipo de material botânico é rico em
triacilgliceróis, o que permite que várias técnicas sejam empregadas. Sempre que
possível, os produtos obtidos são utilizados em outros experimentos.
Na segunda metade do curso, serão desenvolvidos experimentos
empregando-se as técnicas experimentais discutidas previamente; técnicas
adicionais, como determinação do ponto de ebulição e purificação por sublimação,
serão aqui incluídas. Aqui serão apresentados experimentos clássicos da Química
Orgânica, incluindo-se reações e extrações. Os produtos obtidos serão purificados
e sempre caracterizados por métodos físicos ou químicos. Ao final de cada
experimento, os produtos puros devem ser acondicionados em frascos próprios
para que possam ser utilizados em outras disciplinas experimentais de Química.
Os experimentos deverão ser desenvolvidos em equipes, não sendo
recomendável que o aluno trabalhe sozinho. Alguns experimentos podem ser
conduzidos na forma de rodízio de equipes, como é o caso da destilação simples,
destilação fracionada e destilação sob vácuo.
Sempre que possível os espectros de infravermelho (ou mesmo outros
espectros) das substâncias envolvidas devem ser fornecidos.
As formas de avaliação sugeridas incluem:
• relatórios que devem incluir o levantamento teórico sobre a técnica
apresentada, levantamento sobre a espécie botânica estudada, os
mecanismos das reações, interpretação de dados espectrais, quando for o
caso.
• avaliação de desempenho em laboratório e do caderno de laboratório.
• avaliação por escrito dos experimentos apresentados.
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4. ESCOLHA DO MATERIAL BOTÂNICO
O material botânico será escolhido dependendo da época do ano. Assim, no
primeiro semestre, será mais fácil de obter o caroço de bacuri (que apresenta um
alto rendimento em tripalmitina) ou caroço de cupuaçu (que contém triestearina).
Já a manga é mais facilmente conseguida no segundo semestre do ano (contém
triacilglicerol misto). Outras sementes podem ser usadas (maracujá, seringa, ou
outras), mas em geral resultam em óleos (triacilgliceróis ricos em insaturados), o
que dificulta ou impede a execução de certas técnicas, como filtração,
cristalização, o teste de solubilidade, ponto de fusão, etc.
O aluno deverá fazer uma pesquisa bibliográfica relativa ao material
botânico trabalhado, incluindo estudos químicos anteriores com o mesmo.
4.1 Quantidades
• manga: 40 caroços por equipe
OBS. Não misturar mangas de diferentes variedades.
• bacuri: 40 caroços por equipe.
• cupuaçu: 80 caroços por equipe.
Em todos os casos, somente será utilizada a amêndoa, sem a casca, que se
encontra dentro dos caroços.
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5. PREPARO DA AMOSTRA
Esta etapa inclui separação, secagem e moagem do material botânico.
PROCEDIMENTO:
Separar a polpa dos caroços. Abrir os caroços e retirar a amêndoa (descartar a
casca). Reduzir o tamanho dos caroços com auxílio de uma faca e triturar
rapidamente em moinho ou em processador/liquidificador (Figura 6).
OBS. Se o material botânico estiver muito úmido, secar em estufa a 40 oC por 30
minutos antes da moagem (Figura 7A).
OBS. Não triturar muito o material para não haver aquecimento excessivo e perda.
Pesar (Figura 7B) uma amostra para extração em Soxhlet e para outra
extração a frio (as quantidades dependem do tamanho dos extratores e frascos
disponíveis).
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A B
Figura 6. Moinho (A) e processador (B).
A B
Figura 7. Estufa (A) e balança de 0,1 g de precisão (B).
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6. TÉCNICAS EXPERIMENTAIS
6.1 Extração em extrator de Soxhlet e por percolação a temperatura ambiente
Na técnica de extração de extração, as substâncias orgânicas presentes no
material botânico se tornam solúveis no solvente orgânico utilizado. É importante
lembrar que “semelhante dissolve semelhante”. O solvente orgânico das soluções
é separado dos compostos extraídos posteriormente por outras técnicas, como a
destilação sob vácuo ou destilação simples. Duas técnicas de extração serão
apresentadas: em Soxhlet e por percolação a temperatura ambiente (também
conhecida como a frio).
Aplicação: obtenção extratos orgânicos.
Material: extrator de Soxhlet, manta aquecedora, papel de filtro, pedras de
porcelana porosa, erlenmeyer, funil, solventes orgânicos (hexano e metanol),
material botânico.
Procedimento A: extração em extrator de Soxhlet
Com o papel de filtro, fazer um cartucho com diâmetro inferior ao do copo do
extrator a altura inferior à do sifão.
Sugestão: para isso, usar como modelo, um frasco com diâmetro menor do que o
do copo do extrator e dobrar o papel em pregas por cima do frasco, amarrando
com um barbante para não abrir.
Colocar no cartucho, o material botânico triturado, seco e pesado; dobrar o
papel de filtro de tal maneira que o cartucho fique fechado (ou colocar algodão em
cima do material botânico). Introduzir o cartucho no extrator, colocar as pedras de
porcelana no balão (com solvente ainda frio!) e fazer as adaptações balão/copo e
copo/condensador. As garras devem prender o balão, copo de extração e o
condensador. Verificar os tubos de borracha e o fluxo de água no condensador.
Introduzir o solvente orgânico (hexano) no copo do extrator num volume de cerca
de 1,5 a 2 vezes o volume do sifão. Ver Figura 8. Iniciar o aquecimento e após o
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sistema entrar em regime, contar o tempo de extração (em média de 3 h).
Encerrada a extração, deixar esfriar o aparelho, mantendo o fluxo da água de
refrigeração.
OBS. Somente desmontar o extrator quando o solvente esfriar.
Figura 8. Extrator de Soxhlet.
Retirar o cartucho, montar o Soxhlet novamente, aquecer para a separação
parcial do solvente. Desligar o aquecimento antes do solvente passar pelo sifão
novamente. Deixar esfriar, fechar o fluxo de água de refrigeração e retirar a
solução concentrada do balão e do copo do extrator. Levar a solução à geladeira
para verificar a formação, ou não de material sólido (cerca de 24 h). Separar o
sólido por filtração a vácuo e concentrar a fase líquida em um aparelho de
destilação simples (Técnica Experimental 2), ou em evaporador rotativo (Técnica
Experimental 4). Pesar o sólido obtido e o extrato hexânico.
Repetir o procedimento da extração utilizando o mesmo cartucho de material
com metanol. Concentrar e pesar o extrato metanólico. Pesar o extrato.
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Procedimento B: extração por percolação a temperatura ambiente
Transferir o material botânico seco, triturado e pesado para um erlenmeyer.
Adicionar o solvente (hexano) de maneira que este fique acima do material
botânico. Tampar o erlenmeyer. Ver Figura 9.
Deixar o solvente em contato com o material (cerca de 2 a 7 dias) agitando
de vez em quando. Separar a fase líquida por filtração simples (usar a capela).
Adicionar o mesmo solvente ao material botânico para continuar a extração (2 a 7
dias). Juntar os filtrados e concentrá-los parcialmente em evaporador rotativo
(Técnica Experimental 4) ou por destilação simples (Técnica Experimental 2).
Figura 9. Extração a frio do material botânico.
Resfriar a solução hexânica parcialmente concentrada e verificar a formação
de sólido, repetindo o procedimento de filtração do sólido, concentração da
solução e pesagem do extrato. Após a extração com hexano, continuar o
procedimento da extração utilizando metanol. Concentrar e pesar o extrato.
Questões:
1. Como funciona o extrator de Soxhlet?
2. Qual a finalidade de se vedar o cartucho de extração com algodão?
3. Por que a altura do cartucho deve ser menor do que a do sifão?
4. Qual a finalidade das pedras de porcelana porosa?
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6.2 Destilação simples
A destilação simples é um processo de separação ou de purificação de um
líquido de ponto de ebulição abaixo de 150 ºC a 1 atm de pressão na forma uma
solução de:
• impurezas não voláteis;
• outro líquido com ponto de ebulição pelo menos 25 ºC mais alto.
Aplicação: concentração da solução obtida da extração do material botânico.
Material: balão de fundo redondo, adaptador, condensador, manta aquecedora
com regulador de voltagem, pedras de porcelana, funil, termômetro.
Procedimento:
Montar o aparelho de destilação simples com cuidado, evitando qualquer
tensão física no material de vidro. A ordem de montagem a ser seguida pode ser:
• Balão e manta aquecedora,
• Condensador e junta balão / condensador,
• Alonga e frasco receptor,
• Termômetro - o bulbo deve ficar logo abaixo da altura da saída lateral do
balão de destilação.
Com um funil, transferir para o balão (fora da manta!) a solução a ser
concentrada (no máximo até a metade do volume do balão). Colocar as pedras de
porcelana porosa (3-4 pedaços). Adaptar novamente o sistema (balão / manta /
condensador alonga / erlenmeyer / termômetro). Ver Figura 10.
Iniciar o aquecimento lentamente até que o sistema entre em regime (cerca
de 10 gotas por minuto de condensado). Antes de destilar todo o solvente, desligar
a fonte de calor e deixar esfriar. Transferir a solução concentrada para um frasco
previamente pesado, para calcular a massa e o rendimento obtido, e deixar
evaporar o resto do solvente na capela. Reservar o destilado para que seja
posteriormente purificado através da destilação fracionada.
24
Figura 10. Aparelho de destilação simples.
Questões:
1. Explicar o processo de separação em uma destilação simples.
2 . Citar outras misturas que podem ser separadas por esse processo.
25
6.3 Destilação sob vácuo em evaporador rotativo
O evaporador rotativo é usado na remoção rápida de grandes quantidades
de solventes voláteis, sob pressão reduzida, de uma solução. O princípio da
operação é baseado em uma destilação, conduzida sob vácuo, no qual o ponto de
ebulição das substâncias é menor do que à pressão atmosférica. A rotação do
frasco de destilação aumenta a taxa de remoção do solvente e diminui o risco da
projeção da solução a ser concentrada (muito comum em destilação sob vácuo).
Existem vários modelos disponíveis, um dos mais comuns é apresentado na
Figura 11. O evaporador rotativo é constituído basicamente de um frasco de
destilação (de fundo redondo), um frasco coletor (fundo redondo), duto de vapor,
condensador em espiral com entrada e saída para líquido refrigerante e do vácuo
e torneira de vedação, além do banho de aquecimento (nem sempre necessário) e
da unidade de rotação. Necessita-se também da unidade de geração de vácuo. O
aquecimento do banho deve estar de acordo com o solvente a ser destilado
lembrando-se do efeito da pressão reduzida nos pontos de ebulição.
Aplicação: concentração de uma solução orgânica.
Material: evaporador rotativo, unidade de refrigeração, bomba de vácuo.
Procedimento:
Adaptar o frasco coletor ao equipamento prendendo-o com uma garra de
segurança. Verifique se água está passando através do condensador. Adaptar o
frasco de destilação com a solução a ser concentrada (no máximo 1/4 do frasco) e
segurá-lo. Ligar a fonte de vácuo, fechando a torneira de vedação e verificando se
o frasco de destilação está seguro, soltando-o, logo após. Iniciar a rotação
lentamente. Observar de perto o sistema até que a destilação entre em regime.
Abaixar o frasco de destilação até o banho. Caso o sistema entre em ebulição
descontrolada, abrir e fechar rapidamente a torneira de vedação (não esquecer de
segurar o frasco de destilação). A destilação pode ser conduzida até que todo o
26
solvente seja evaporado (ou quando o destilado atingir 1/4 da capacidade do
frasco coletor).
Quando terminar a destilação, desligar a rotação, levantar o balão do
aquecimento. Segurando o balão, abrir a torneira de vedação e fechar o vácuo.
Retirar o frasco de destilação e o frasco coletor (o solvente obtido será submetido
à destilação fracionada).
Figura 11. Evaporador rotativo com unidade de refrigeração.
OBS. Não esquecer de desligar a bomba de vácuo.
Questões:
1. Qual o efeito da pressão reduzida sobre o ponto de ebulição de uma
substância.
2. Explicar esse efeito (pesquisar).
27
6.4 Destilação fracionada
A destilação fracionada é o método utilizado para separar misturas de
líquidos miscíveis, com pontos de ebulição que diferem em menos de 25 ºC à
temperatura ambiente.
Na destilação fracionada, ocorrem múltiplos processos de destilação na
superfície do empacotamento da coluna. À medida que a mistura é aquecida,
entra em ebulição, o vapor sobe e parte dele condensa; o vapor que continua a
subir na coluna vai se tornando cada vez mais rico no componente mais volátil e o
liquido descendente, mais rico no componente menos volátil.
Neste experimento, o solvente resultante da concentração das soluções
orgânicas (obtido no evaporador rotativo e da destilação simples) será purificado.
Aplicação: recuperação de solventes.
Material: balão de fundo redondo, coluna de fracionamento, condensador,
adaptador, manta aquecedora com regulador de voltagem, pedras de porcelana
ou esferas de vidro, funil, alonga, termômetro.
Procedimento:
Montar o aparelho de destilação fracionada, com os mesmos cuidados
observados na destilação simples. Neste processo, o balão de destilação, que
deve ser de colo curto, e preferentemente de duas saídas, é adaptado a uma
coluna de fracionamento. Colocar a mistura a ser destilada (solvente recuperado
do evaporador rotativo ou da destilação simples) diretamente no balão de
destilação (nunca através da coluna), colocar as pedras de porcelana. A
quantidade da mistura a ser destilada deve ser maior do que a quantidade retida
na coluna de fracionamento durante a destilação. Ver Figura 12. Iniciar o
aquecimento (o processo é mais lento do que na destilação simples). Descartar os
primeiros 30 mL destilados.
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OBS. No caso de separação de misturas de solventes, quando for atingida a
temperatura constante, colocar um novo frasco coletor, pois nesse momento, um
componente da mistura começa a destilar. Mantém-se o mesmo frasco coletor
enquanto a temperatura estiver constante. Assim que a temperatura começar a
subir, trocar de frasco coletor (a fração intermediária é que está destilando). Trocar
o frasco coletor quando uma nova temperatura constante for atingida, pois um
outro componente começa a destilar. Continuar o procedimento até que quase
toda a mistura líquida tenha sido destilada. Se as frações intermediárias
apresentarem volumes apreciáveis, estas poderão ser novamente destiladas.
Figura 12. Aparelho de destilação fracionada.
Questões:
1. Explicar o processo da destilação fracionada.
2. O que é um azeótropo? Quais os tipos de azeótropos ? Exemplificar cada.
3. Citar maneiras de separar uma mistura azeotrópica.
29
6.5 Teste de solubilidade e recristalização
Substâncias orgânicas sólidas quando obtidas de reações ou extraídas de
alguma fonte natural, raramente estão puras, estão geralmente em mistura com
outras substâncias. A recristalização é um processo de purificação de substâncias
sólidas no qual a substância sólida impura é solubilizada e os cristais são
novamente obtidos, sob determinadas condições, levando à formação de um
sólido com um maior teor de pureza.
Para escolher um solvente para a recristalização devem ser observadas as
seguintes características:
• a substância a ser recristalizada deve ser pouco solúvel no solvente à
temperatura ambiente.
• a substância a ser recristalizada deve ser totalmente solúvel no solvente à
quente.
• não deve haver reação entre o solvente e o soluto.
• o solvente deve ser suficientemente volátil para que seja eliminado com
facilidade do sistema.
• misturas de solventes também podem ser usadas na recristalização.
Nesse experimento, o triacilglicerol, apesar de não ser cristalino, será
purificado por procedimento de solubilização/solidificação, o que se aproxima de
uma recristalização, uma vez que as substâncias mais solúveis em um solvente
(ou numa mistura) se separam da que tende a solidificar.
Aplicação: purificação de um sólido por de recristalização.
Material: tubos de ensaio, solventes, garra de madeira, banho-maria, erlenmeyer,
funil, suporte, papel de filtro.
Procedimento A: teste de solubilidade (escolha do solvente)
Colocar cerca de 0,l g da substância em um tubo de ensaio e adicionar 1 mL
do solvente gota a gota. Se a substância não solubilizar, aquecer em banho-maria.
Se ainda não solubilizar, adicionar porções de 0,5 mL até completar 3 mL.
30
Aquecer novamente. Depois de solubilização, resfriar o tubo para ver se ocorre a
cristalização (se necessário, arranhar com um bastão de vidro, o tubo de ensaio
abaixo do nível da solução para que os diminutos pedaços de vidro sirvam de
núcleos para o crescimento dos cristais).
Testar diferentes solventes: água, acetato de etila, diclorometano, metanol,
hexano, etc. Anotar os resultados em uma tabela, como se segue, indicando se é
solúvel (+) ou não (-), ou ainda se parcialmente solúvel (+/-).