Solventes

INSTITUTO FEDERAL DE ENSINO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ DEPARTAMENTO DE FORMAÇÃO DE PROFESSORES, LETRAS E CIÊNCIAS CURSO SUPERIOR DE LICENCIATURA EM QUÍMICA MÓDULO: VIII DISCIPLINA: QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL PROFESSOR: DR. JOAQUIM SOARES DA COSTA JÚNIOR

EXTRAÇÃO POR SOLVENTES QUIMICAMENTE ATIVOS

VALTER OLIVEIRA SOUSA

TERESINA, OUTUBRO DE 2014

RESUMO . Nessa prática aconteceu a mistura dos seguintes compostos; xileno, ácido benzoico, anilina e β-naftol

com éter. Os mesmos foram separados com base nas suas

solubilidades em ácidos e base. A anilina foi separada com HCl, o ácido benzoico com  NaHCO3 e o β-naftoldo xileno com NaOH. Após as separações dos constituintes foi realizada a CCD e em seguida foi possível calcular o rendimento que ficou de 0,083182% para o xileno; 1, 0102%  para oβ-naftol, e para a anilina e ácido benzóico n/ao foi possível calcular o rendimento devido a erros durante a prática.

1. INTRODUÇÃO A extração por meio de utilização de solventes quimicamente ativos depende do uso de um reagente que reaja quimicamente com o composto a ser extraído, e geralmente é empregado para remover pequenas quantidades de impurezas de um composto orgânico ou para separar componentes de uma mistura. São normalmente utilizadas soluções aquosas diluídas (5%) de hidróxido de sódio ou potássio; solução 5 a 10 % de carbonato de sódio; solução saturada de bicarbonato de sódio (cerca de 5%); soluções diluídas de ácido clorídrico ou sulfúrico e ácido sulfúrico concentrado. São empregadas soluções diluídas de hidróxido de sódio ou carbonato de sódio ou  bicarbonato de sódio para remover um ácido orgânico de sua solução em um solvente orgânico ou para remover impurezas ácidas presentes num sólido ou líquido insolúvel em água. Esta extração está baseada no fato que o sal sódico do ácido é solúvel em água ou em um álcali, mas é insolúvel em solvente orgânico. De maneira semelhante um fenol pode ser removido de sua solução em solvente orgânico pelo tratamento com solução de NaOH. Os ácidos clorídrico ou sulfúrico diluídos podem ser empregados na extração de substâncias básicas de misturas ou na remoção de impurezas básicas. O ácido transforma a base em sal solúvel em água. O ácido sulfúrico concentrado a frio remove hidrocarbonetos não saturados presentes em hidrocarbonetos saturados ou álcoois e éteres presentes em halogenetos de alcoíla. No primeiro caso, formam-se  produtos sulfonados solúveis, enquanto que no segundo caso, originam-se sulfatos ácidos de alcoíla ou complexos de adição, solúveis no ácido concentrado. (VOGEL, 1981). Para uma extração liquido-liquido o composto estar dissolvido em um solvente A e  para extraí-lo adiciona-se u solvente B, e estes devem ser imiscíveis, A e B são agitados e o composto então se distribui entre os solventes de acordo com as respectivas

solubilidades, a razão entre as concentrações do soluto em cada solvente é denominada “coeficiente de distribuição”, este é a constante para cada soluto e depende da natureza

dos solventes utilizados (PAVIA et al, 2009). A água é usada como solvente na extração liquido-liquido, pois a maioria dos compostos orgânicos são imiscíveis em água, ale disso, ela dissolve compostos iônicos ou altamente polares. A escolha de um solvente vai depender da solubilidade de substancia que vai ser extraída e da facilidade com que o solvente possa ser separado do soluto, na extração aquosa e a do solvente de orgânica (SOLOMONS et al, 2005). A técnica de extração envolve a separação de um composto, presente na forma de uma solução ou suspensão em um determinado solvente. Quando as duas fases da extração são líquidos que não se misturam, o método fica conhecido como extração liquido-liquido. Nessa técnica o composto fica distribuído entre os dois solventes e o sucesso da separação depende da diferença de solubilidade do composto nos solventes usados (CONSTANTINO et al, 2004). A extração por solventes quimicamente ativos envolve a utilização de uma substância que reage com a que irá ser extraída, esta é muito usada na separação de componentes de uma mistura ou na remoção de impurezas de um composto orgânico. O  processo é executado mais facilmente se a substancia a ser extraída for ácida ou básica,  por conversão em sal, geralmente solúvel em fase aquosa (SOLOMONS et al, 2005).

Objetivo: Esta prática teve como objetivo a extração por solventes quimicamente ativos dos compostos: xileno, ácido benzóico, anilina e β -naftol, presentes em uma mistura com éter etílico.

2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1 MATERIAIS E REAGENTES - Solução de HCl 10% - Solução de NaHCO 3 10% - Solução de NaOH 10% e 30% - HCl concentrado - Sulfato de sódio anidro - Xileno - -naftol - Ácido benzóico - Anilina - Etiquetas - Éter etílico - Diclorometano

- Funil de separação de 250 mL - Funil de Buchner - Funil - Papel de filtro - Proveta de 50 e 100 mL - Kitassato - Trompa d' água - Balão de 125 mL - Bastão de vidro - Pisseta com água destilada - Espátula - Tesoura

- Erlenmeyer de 125 mL (04) - Cubetas para cromatografia

- Frasquinhos para amostra - Béquer

2.2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ETAPA 1: Pesou- se 1 g de cada um dos seguintes compostos: xileno, -naftol, ácido  benzóico e anilina. Juntou- se os quatro compostos em um erlenmeyer de 125 mL e dissolveu- se em 100 mL de éter etílico. Passou- se esta solução, que aqui denominamos "solução etérea", para um funil de separação e procedeu- se as extrações com solventes conforme as indicações abaixo. A cada adição de um novo solvente extrator, observouse sempre a localização, no funil de separação, das camadas etérea e aquosa.

ETAPA 2: Extraiu- se a solução etérea com solução de HCl a 10%, três vezes, com  porções de 30 mL, tendo o cuidado de abrir a torneira do funil após cada agitação. Combinou- se as frações aquosas em erlenmeyer de 125 mL etiquetado e reservou- se  para ser usado posteriormente.

ETAPA 3: Extraiu- se a solução etérea com solução de NaHCO 3a 10% , três vezes, com porções de 30 mL. Combinou- se as frações aquosas em erlenmeyer de 125 mL etiquetado e reservou- se para ser usado posteriormente.

ETAPA 4: Extraiu- se a solução etérea com solução de NaOHa 10% , três vezes, com  porções de 30 mL. Combinou- se as frações aquosas em erlenmeyer de 125 mL etiquetado e reservou- se para ser usado posteriormente.

ETAPA 5: Lavou- se a solução etérea do funil de separação com água, depois secou- se com Na2SO4. Filtrou- se para um balão de 125 mL previamente tarado. Evaporar o éter em evaporador rotatório ou banho-maria.

ETAPA 6: Neutralizou- se com NaOH 30% a fase aquosa obtida no ítem1e extraiu- se com éter etílico (3 x 30 mL). Juntou- se estas fases etéreas e evaporou- se o solvente em evaporador rotatório.

ETAPA 7: Neutralizou- se com HCl concentrado, devagar e com agitação branda a fase aquosa obtida no ítem 2. Recuperou- se o precipitado por filtração à vácuo.

ETAPA 8:  Neutralizou- se com HCl concentrado a fase aquosa obtida no ítem 3. Recuperou- se o precipitado por filtração a vácuo.

PASSO 9: Secou- se todos os compostos sólidos em papéis de filtro. Pesou- se todos os compostos e calculou- se a percentagem de material recuperado.

PASSO 10: Efetuou- se a cromatografia em camada delgada (CCD) de sílica da mistura (xileno+ácidobenzóico+-naftol+anilina) e dos compostos individuais, recuperados

da extração). Utilizou- se como eluente diclorometano 100% e como revelador vapores de iodo.

3. RESULTADOS A tabela 01, a seguir apresenta a massa das amostras, bem como e o teor dessas amostras.

Tabela 01: Massa das amostras e o teor dessas amostras. Amostra xileno ácido benzoico anilina β-naftol

Massa 1, 0334 g 1, 0053 g 1, 0083 g 1, 0034 g

Teor 0,83182% 1,0102%

Como se pode observar na tabela, não foi possível calcular o rendimento do ácido  benzóico e da anilina. Após as separações dos constituintes foi realizada a Cromotografia em Coluna Delgada (CCD). A seguir está apresentada na Imagem 01, o resultado da CDC, após ser reveladas com vapores de iodo.

Imagem 01: Cromotografia em Coluna Delgada (CCD)

A CDC gerou manchas marrons. As numerações 1, 2, 3, 4 e 8, referem-se respectivamente às substâncias: Ácido benzóico, Xileno, Naftol, Anilina e a mistura. Isso mostrou que a técnica de separação de misturas com solventes quimicamente ativos foi eficiente, pois a CCD as mistura estavam devidamente separadas.

4. DISCUSSÃO A extração é a transferência de um soluto para um solvente, onde o soluto passa de um solvente para o outro, devido a sua solubilidade ser maior no primeiro do que no segundo (GONÇALVES et al, 1988).

 Nesta prática quatro substancias o xileno, β -naftol,

anilina e ácido benzóico foram

misturados e diluídos com éter que segundo PAIVA et. al. (2009) é um dos solventes extratores mais usados. A primeira separação ocorreu com adição de HCl a mistura desses compostos com éter. O HCl reagiu apenas com a anilina.Neste caso o HCl removeu as impurezas  básicas, como as aminas, aqui a anilina. A anilina ao reagir com HCl foi convertida a um sal catiônico, o cloreto de anilinio (PAVIA et al, 2009). Sal esse solúvel em água.  Na mistura do xileno, β -naftol

como o ácido benzóico possuem propriedades

ácidas, então é necessário usar a diferença de acidez, existente entre eles, para separálos (GONÇALVES et al, 1988). Quando agita a solução etérea com bicarbonato de sódio, apenas o ácido  benzóico reage com o bicarbonato de sódio ( GONÇALVES et al, 1988). Isso acontece, porque de acordo com (PAVIA, et. al, 2009), os fenóis  possuem acidez 10 5 vezes menor que os ácidos carboxílicos, então a separação do β naftol (fenol) do ácido benzóico, consegue ser realizada com uma base fraca, como o  NaHCO3, pois ela não é suficiente básica para desprontonar os fenóis, no caso o β naftol. A base deve ser bem selecionada para que não haja, também, a desprontonação do β-naf tol, pois caso aconteça o β -naftol

formará um sal solúvel e não se separará do

ácido benzóico (PAVIA et. al. 2009). Após a extração do ácido benzóico na forma de benzoato de sódio, na mistura resta apenas o xileno e o β -naftol,

onde a separação é realizada com NaOH que de

acordo com GONÇALVES et. al. (1988), é uma base forte e capaz de desprontonar o β -

naftol. As separações realizadas com ácidos a bases foram possíveis devido às formações de sais solúveis. Então para recuperar os compostos neutros foram necessários realizar neutralizações. A neutralização do sal de β -naftol e do benzoato de sódio foi realizada com HCl,

 Nestes dois casos o HCl tornou as soluções ácidas, que põde ser comprovada com o  papel de tornassol. Assim o ácido benzóico e o β -naftol se separam de suas respectivas

soluções, formando uma camada separada (PAVIA et. al. 2009). A neutralização da anilina foi realizada com NaOH, base forte. Assim que a separação das substancias da mistura foi concluída, foi realizada a cromatografia em camada delgada (CCD). As substancias por não serem fluorescentes, foram reveladas com vapores de iodo, que é ideal para revelação de substancias orgânica, gerando

manchas marrons. A sua grande vantagem é que o iodo, por se aderir apenas fisicamente as substancias, pode ser eliminado após aquecimento, isso quando as substancias são saturadas. O que não é o caso, pois estas substancias são insaturadas e por isso a revelação é destrutiva, pois o iodo se soma as insaturações (COLLINS et. al, 2006). A CCD mostrou que a técnica de separação de misturas com solventes quimicamente ativos foi eficiente, pois a CCD as mistura estavam devidamente separadas.

5. CONCLUSÃO A extração por solventes quimicamente ativos separou os constituintes da mistura, xileno, β-naftol, anilina e ácido benzóico de forma eficiente, como

foi comprovada pela

CCD realizada logo após a separação, que mostrou qualitativamente a separação dos constituintes da mistura.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICA COLLINS, C.H.; BRAGA, G.L.; BONATO, P.S ., fundamentos de cromatografia , 1ed-são Paulo, Ed. Unicamp, 2006. CONSTANTINO, M.G.,SILVA, G. V. J., DONATE, P. M.; Fundamentos de química

experimental, vol. 1, 4ª editora: EDUSP, São Paulo, 2004. GONÇALVES, DANIEL; WAL, EDUARDO; ALMEIDA, ROBERTO RIVA DE.

Química orgânica e experimental , editora: McGraw, São Paulo-SP; ano 1988. PAVIA, D.L.;LAMPMAN, G. M.; KRIZ, G. S. ENGEL,R. G.; Química orgânica

experimental : técnicas de escala pequena , 2ª edição, editora: Bookman, Porto Alegre, 2009. SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B.; Química Orgânica 1 , Vol. 1, 8ª Ed, LTC editora: Rio de Janeiro, 2005. VOGEL, A. I., Química Orgânica: análise orgânica qualitativa . 3. Ed, Rio de Janeiro, Ao Livro técnico AS, 1981. V.1

QUESTIONÁRIO 1. Em que consiste a extração por solventes quimicamente ativo? Resposta É um solvente ou uma mistura de solventes que reagem com o composto que se quer extrair, transformando- o em uma substancia solúvel no solvente.

2. Que composto foi extraído nos itens 1, 2 e 3? Escrever as reações envolvidas em cada separação incluindo também, as dos ítens 5, 6 e 7. Resposta Item 1: cloreto de anilinio Item 1

Para uma posterior neutralização obter a anilina Item 2

Para uma posterior neutralização obter o ácido benzóico Item 3

Depois da neutralização obter o β -naftol

3. Que composto foi recuperado da solução etérea(item 4)? Resposta É o xileno 4. Dispondo-se de éter etílico, soluções aquosas de NaOH (10%), NaHCO 3 (10%), HCl (10%), e concentrado, esquematizar, através de fluxograma, todas as etapas necessárias para separar uma mistura de ciclo-hexanol, ciclohexilamina, p -cresol e ácido benzóico. 5. Citar algumas aplicações da extração por solventes quimicamente ativos. Resposta  Na separação de um composto, presente na forma de uma solução ou suspensão em um determinado solvente e na remoção de impurezas.