Post on 13-Apr-2018
7/27/2019 Extract 2012
1/35
TeoriaTeoria dada ExtraoExtrao
QFL314- Qumica Orgnica Experimental
7/27/2019 Extract 2012
2/35
SEPARAESSEPARAESSistemas heterogneos
filtrao
centrifugao decantao
Isolamento de produtos extrao
a. extrao por solvente
b. extrao por micela reversa
c. extrao por fludo supercrtico
7/27/2019 Extract 2012
3/35
EXTRAOEXTRAO
Extraes
transferncia de solutos de uma fase lqida ou slidapara um solvente lqido
qi o- qi o
slido- lqido
supercrtica: um proceso de extrao lqida no qual seempregam fludos comprimidos ao invs de solventes usuais
7/27/2019 Extract 2012
4/35
A extrao lquido-lquido um mtodo til naseparao de componentes (substncias) de umamistura
7/27/2019 Extract 2012
5/35
Vamos ver um exemplo:
Imagine uma mistura deacar em leo vegetal(tem sabor doce) e vocquer separar o acardo leo. Voc observaue as artculas de
acar so muitopequenas para filtrar evoc suspeita que oacar se encontra
parcialmente dissolvidono leo vegetal.
7/27/2019 Extract 2012
6/35
7/27/2019 Extract 2012
7/35
7/27/2019 Extract 2012
8/35
A extrao Lquido-lquido se baseia na transferncia
de um soluto de uma fase lquida para outra de acordocom a sua solubilidade.
A extrao se torna uma ferramenta til na seprao decompostos orgnicos se forem escolhidos os solventesde extrao adequados. Assim, essa tcnica pode ser
usadapara separar seletivamente uma substncia deuma mistura ou para remover impurezas de uma
soluo. Na prtica, normalmente uma das fases auma das fases agua ou uma soluo aquosa e a outra um solventegua ou uma soluo aquosa e a outra um solventeorgnico que imiscvel com a gua.orgnico que imiscvel com a gua.
Para um composto determinado, as diferenas desolubilidade entre os solventes podem ser quantificadassendo denominadas de CoeficienteCoeficiente dede distribuiodistribuio..
7/27/2019 Extract 2012
9/35
Coeficiente de Partio Kp
(Coeficiente de Distribuio Kd)Quando um composto misturado em um funil deseparao com dois solventes imiscveis, o composto ir
se distribuir entre os dois solventes.
o entes
guaUm solvente orgnicoimiscvel em gua
A maioria dos compostosorgnicos mais solvelnos solventes orgnicos.
7/27/2019 Extract 2012
10/35
A uma determinada temperatura, a razo deconcentraes de um soluto em cada solvente uma constante. Essa razo chamada deCoeficiente de distribuio, K.
(quando solvente1 e solvente2 so lquidos imiscveis.Por conveno o solvente orgnico o [1] e a gua o [2])
7/27/2019 Extract 2012
11/35
Suponhamos que um composto possui um coeficiente dedistribuio K = 2 entre solvente1 and solvente2
Se voc usar umaquantidade maior dosolvente de extrao,uma maior quantidadeser extrada.
7/27/2019 Extract 2012
12/35
O que aconteceira se
vc extrasse 2 vezescom 100 mL desolvente?
Voc ainda tem 100 mL dosolvente1, contendo 100partculas.
Adicione uma segunda poro de
100 mL de solvente2 puro.
200 mL de solvente2 : 240particulas do composto. Umaextrao com 200 mL fornece umTOTAL de 240 particulas,
contra 267 em duas etapas
7/27/2019 Extract 2012
13/35
mais eficientefazer duasextraes com 1/2do volume dosolvente de
extrao do queuma com um grandevolume!
7/27/2019 Extract 2012
14/35
Quanto maior o nmero de pequenasextraes,mairo ser a quantidade de soluto removida.Entretanto, para otimizar a eficincia a regrageral extrar trs vezes com com 1/3 dovolume.
7/27/2019 Extract 2012
15/35
Extrao Quimicamente Ativa (cido-base)
possivel mudar as caractersticas de solubilidadede um composto? Como?A maioria dos copostos orgnicos mais solvel em solventes
orgnicos do que em gua, normalmente o coeficiente departio K > 4Contudo, algumas classes especficas de compostos orgnicosodem ser alteradas uimicamentealteradas uimicamente ara se tornarem maismais
solveis em gua.solveis em gua.
7/27/2019 Extract 2012
16/35
Que tipos de compostos orgnicos podem ser feitossolveis em gua? Os cidos e as bases orgnicas
7/27/2019 Extract 2012
17/35
Como podem cidos ou bases orgnicos seremconvertidos em uma forma solvel em gua?
cidos carboxlicos(pKa = 3 a 4)
5% de soluo aquosade NaOH. O NaOH
uma base inorgnicaforte.
tambm pode reagircom fracas bases
inorgnicas(soluo aquosa de
NaHCO3 )
7/27/2019 Extract 2012
18/35
Vamos tentar um exemplo de problema.Aqui temos uma mistura de cido benzico enaftaleno dissolvidos em diclorometano.
Voc quer separar esses doiscompostos. O que voc
pode fazer?
7/27/2019 Extract 2012
19/35
Pode usar uma soluo aquosa de NaOH 5% ou umasoluo saturada de NaHCO3, para extrair o cido
benzico como uma forma de sal.
7/27/2019 Extract 2012
20/35
Fenis so considerados cidos orgnicos fracos. Fenol, ocomposto base da srie, parcialmente solvel em gua (1 g irdissolver em 15 mL de gua), enquanto que fenis substitudos no
o so. Uma soluo aquosa de bicarbonato desdio (NaHCO3),uma base fraca, no ir desprotonar fenis paratorn-los inicos, porque no suficientemente forte. No entanto, otratamento com NaOH, uma base forte, pode mudar a sua forma de
fenol (sal) inica.
7/27/2019 Extract 2012
21/35
Vamos tentar um outro exemplo de problema.
Aqui temos uma mistura de cido benzico ep-metoxifenol, dissolvidos emdiclorometano.
Voc quer separar esses doiscompostos. O que vocpode fazer?
7/27/2019 Extract 2012
22/35
cidos orgnicos
fortes, tais comocido benzico,seriam desprotonadose ionizados, en uanto
NaOH era muito forte a base, portanto, no diferencia oscidos orgnicos fortes e fracos. A utilizao de uma base
inorgnica fraca tal como NaHCO3 ir diferenciar entre oscompostos
cidos orgnicosfracos, tais comofenis, NO seriamdesprotonados.
7/27/2019 Extract 2012
23/35
Organic Bases (amines) can be converted to their saltform when treated with an aqueous solution of an inorganicacid such as HCl (hydrochloric acid).
Recall that salts are ionic and generally soluble in water
but not soluble in water-immiscible organic solvents.
7/27/2019 Extract 2012
24/35
Let's try a third sample problem.Here is a mixture of benzoic acid and p-chloroaniline, dissolved in
dichloromethane.
You want to se arate
these two compounds.What will you do?
You may use an aqueous solution ofeither 5% HCl, to extract the amine asa salt form and benzoic acid hasremained in the organic layer
7/27/2019 Extract 2012
25/35
Pode-se separar quatro classes de compostos diferentes de uma mistura combase nas suas diferenas de solubilidade especficas. As quatro classes
so:1.Aminas (base orgnica) 2. cidos Carboxlicos (cidos fortes) 3. Fenis(cidos fracos) 4. Compostos Neutros.
7/27/2019 Extract 2012
26/35
After the separation of the mixture of four components, we will have foursolutions: each solution contains one component.
The first three compounds are chemically altered, existing in their salt formdissolved in aqueous solution. The fourth compound is not chemically altered,
but it is dissolved in an organic solvent.We now want to recover each compoundin its original state (i.e., in the non-ionic form) to complete the experiment. Wecall this step isolation or recovery.
Let's see, one by one, how to recover each compound obtained from the
separation process
7/27/2019 Extract 2012
27/35
Isolation (Recovery) of aminesAn amine is a basic compound. It is protonated in the presence of excess HClforming a salt that is soluble in aqueous solution. This is how you separated theamine from the original mixture containing it.
An amine is soluble in acidic aqueous
solution because it forms a salt, anionic form.
However, if ou chan e the H
of the solution to basic theamine can no longer staydissolved because it is no longerionic! This process is calledbasification.
Basification is done by carefullyadding concentrated NaOHsolution to the solution containingthe amine salt until it becomes
basic.
7/27/2019 Extract 2012
28/35
In the basification step, you useconcentrated NaOH solution tominimize the volume of the finalsolution. Recall that a dilutesolution of HCl was used toextract the amine as its water-soluble salt (see the picture onthe right side).Basification must be donecarefully, portion by portion, withswirling each time because theacid-base neutralization reactionis exothermic.
Check the pH of the solution to
ensure that it is basic. (~pH 10)
7/27/2019 Extract 2012
29/35
Isolation (Recovery) of Acids
There are two different groups of organic acids: carboxylic acids (strong acids) and
phenols (weak acids).In the separation procedure, acids were extracted using (weak orstrong) basic aqueous solutionsBoth acids can be returned to the original form in the samemanner! Organic acids are currently dissolved in a basic aqueoussolution, because the acid forms a salt, an ionic form. When youmake the aqueous solution acidic, the organic acids no longerremain dissolved because they are no longer ionic and usuallyprecipitate out of solution. This process is called acidification.
Acidification is done by carefully addingconcentrated HCl solution until the mixturebecomes acidic,
When the weak base, NaHCO3, was theextracting solution, CO2 gas will evolve
during acidification.
7/27/2019 Extract 2012
30/35
The recovery of organic acidsrequires acidification withconcentrated HCl solution. Recallthat in the extraction step forthe separation of an organic acideither dilute NaHCO3 or NaOHwas used. Concentrated HCl willnow help minimize the volume ofthe final aqueous solution
c cat on must e onecarefully, portion by portion, withswirling each time because theacid-base neutralization reactionis exothermic.Check the pH of the solution toensure that it is acidic. (~pH 3)
7/27/2019 Extract 2012
31/35
Separatory Funnel Extraction Procedure
Separatory funnels are designed to facilitate the mixing of immiscible liquids
7/27/2019 Extract 2012
32/35
Separatory Funnel Extraction Procedure
1. Support theseparatory funnel in a
ring on a ringstand.Make sure stopcock isclosed
2. Pour in liquid tobe extracted
3. Add extractionsolvent
4. Add ground glassStopper (well greased)
7/27/2019 Extract 2012
33/35
Separatory Funnel Extraction ProcedureShake the separatory funnel.
Pick up the separatoryfunnel with the stopper inpalce and the stopcockclosed, and rock it oncegently.
Then, point the stem up and slowly open thestopcock to release excess pressure. Close the
stopcock. Repeat this procedure until only a smallamount of pressure is released when it is vented
7/27/2019 Extract 2012
34/35
Separatory Funnel Extraction ProcedureShake the separatory funnel vigorously.
Now, shake the funnel vigorously for a few seconds. Releasethe pressure, then again shake vigorously. About 30 sectotal vigorous shaking is usually sufficient to allow solutes tocome to equilibrium between the two solvents.
Vent frequently to prevent pressure buildup,which can cause the stopcock and perhapshazardous chemicals from blowing out. Takespecial care when washing acidic solutions withbicarbonate or carbonate since this produces alarge volume of CO
2gas
7/27/2019 Extract 2012
35/35
Separatory Funnel Extraction ProcedureSeparate the layers.
Let the funnel restundisturbed until the layersare clearly separated
While waiting, remove thestopper and place a beakeror flask under the sepfunnel.
Carefully open the stopcock andallow the lower layer to draininto the flask. Drain just to the
point that the upper liquidbarely reaches the stopcock