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Extração com Solventes
Discentes: Guilhermina Ferreira TeixeiraMayara Regina dos Santos RuyMarili Filizatti
Docente:Prof.Dr. José Eduardo de Oliveira
O que é extração?
Este processo é usado em química orgânica para isolar determinados compostos orgânicos de soluções ou suspensões aquosas onde se encontram.
Como escolher o solvente?
1. Os solventes devem ser imiscíveis;
2. A substância orgânica a ser extraída deve ser mais solúvel no segundo solvente.
Aparelhagem de extração
• Frasco cônico: utilizado para volumes menores que 4 mL.
• Tubo centrífugos: utilizado para volumes até 10 mL.
• Funil de separação: utilizado para maiores volumes. Frasco cônico Tubo centrífugo Funil de separação
Métodos de extração
Para volumes menores de 4mL (micro):
- Fase inferior
- Fase superior- 1º método
- 2º método
Fase inferior
A – solução aquosa contém a substância desejada.
B - Diclorometano é usado para extrair a fase aquosa.
C – A pipeta é colocado no frasco cônico.
D – A fase orgânica é removida e transferida para um recipiente seco. A fase aquosa fica no frasco original.
Extração de uma solução aquosa utilizando o CH2Cl2 ( solvente mais denso que água)
Fase superior: 1º métodoExtração de uma solução aquosa utilizando o éter dietílico
( solvente menos denso que água)
A - a solução aquosa contém a a substancia desejada.
B – Éter é usado para extrair a fase aquosa.
C – A fase aquosa é removida e transferida para um recipiente. A fase que contém éter permanece no frasco original.
D - A camada etérea é transferida para um novo frasco. A camada aquosa é transferida de volta ao frasco original
Fase superior: 2º métodoExtração de uma solução aquosa utilizando o éter dietílico
( solvente menos denso que água)
A - Pressione o bulbo e coloque a pipeta no frasco
B - Colete ambas camadas
C - Coloque a camada aquosa inferior de volta ao frasco
D - Coloque a camada etérea em um recipiente seco
Métodos de extração
Para volumes maiores que 10 mL (macro);
- Fase inferior
- Fase superior
Etapas de uma extração ( macro)
1. Para encher o funil de separação, costuma-se apoiá-lo num anel metálico preso em suporte metálico;
2. Deve-se verificar a ausência de vazamentos na tampa e torneira do funil.
3. Adição da solução e o solvente de extração.4. O funil é tampado e agitado sendo seguro pelo
gargalo superior. É necessário segurar firmemente, pois como os dois solventes são imiscíveis, fazem pressão quando misturados. ( o funil é segurado com as duas mãos)
Agitação do funil cuidadosamente, segurando firmemente a tampa.
Remoção da pressão interna, segurando a tampa com cuidado e abrindo a torneira lentamente
Após formada as duas camadas dos solvente, a torneira então é aberta e a camada inferior é liberada por drenagem.
A camada superior remanescente é removida vertendo-a através da abertura superior do funil de separação.
O que é emulsão?
Uma emulsão é definida como uma mistura de dois líquidos imiscíveis, um dos quais fica disperso na forma de pequenos glóbulos no outro líquido. O líquido que forma os pequenos glóbulos é chamado de fase dispersa e o outro, onde os glóbulos estão dispersos, de fase continua.
Mas o que pode acontecer?Se houver gomas, materiais viscosos ou poliméricos na solução, causará problemas na hora de separar.
Como evitar?• Evitar agitação vigorosa
• Ficar atento se hápresença de agentes emulsivos que possam causar a emulsão.
Como eliminar?• Filtrar
• Deixar em repouso
•Adicionar uma solução saturada NaCl
•centrifugar
Coeficiente de DistribuiçãoChama-se coeficiente de partição, a relação entre as concentrações de dissolução do composto em ambos os solventes, a uma dada temperatura.
a
o
CCK =
a
o
CCK =
Sendo:
Co – Concentração no soluto solvente extrator
Ca – Concentração do soluto em água
K - Coeficiente de partição
)/()/(
LgCLgCK
a
o=
ExemploA solubilidade da cafeína na água é de 2,2g/100mL e no clorofórmio é de 13,2 g/100mL.
• Cálculos para uma única extração;
62,22,13==K
gxgx
x
x
32,02,288,1
100)2,2(
1006
=−=
−=
Cafeína no clorofórmio
Cafeína na água
•Cálculos para extrações múltiplas:Considerando a mesma extração, usando porém 50mL de clorofórmio.
gxgx
x
x
55,02,265,1
6
100)2,2(
50
,
,
,
,
=−
=
=−
Cafeína no clorofórmio
Cafeína na água
2ª extração1ª extração
gxxgx
x
x
14,0)(2,241,0
6
100)55,0(
50
,,,
,,
,,
,
=+−
=
=−
Cafeína no clorofórmio
Cafeína na água
ConsideraçõesPara uma só extração com 100mL de clorofórmio = 1,889g de cafeína. Com duas extrações, com 50mL de clorofórmio em cada uma = 2,06 de cafeína.
Por isso, permite-se concluir que;• Deve-se repetir a extração para separar maior quantidade de substância.
• É aconselhável repetir as extrações usando, em cada uma, menor quantidade de solvente do que fazer apenas uma extração com emprego de maior volume do solvente.
Extração contínua (Sólido - líquido)
Extrator Contínuo de Soxhlet
Extração continua (Líquido – Líquido)
Extração contínua líquido-líquido para solventes menos densos que a água.
Extração continua (Líquido – Líquido)
Extração líquido – líquidocom funil de separação
Efeito salting – out
Se o coeficiente de partição (k) for muito menor que 1, a extração simples não será eficiente. Pode-se, em alguns casos aumentar o esse coeficiente por adição de sais, como cloreto de sódio, sulfato de sódio ou cloreto de amônio, à solução aquosa.
A adição de sais diminui consideravelmente a solubilidade da maior parte dos compostos orgânicos em água.
Extração como método de purificação e separação com
reagentes quimicamente ativos
Utilizando:
•água destilada
•Solução acida diluída
•Solução básica diluída
Extração com solventes
Parte experimental
Extração Simples1. Dissolver pequena quantidade de cristal violeta em 2 a 3 gotas de
etanol e adicionar 30 mL de água. Dividir a solução em duas porções iguais (15 mL) A e B.
2. Transferir a porção A para um funil de separação de 100 mL (testar previamente vazamento) e adicionar 15 mL de clorofórmio.
3. Efetuar a extração obedecendo a técnica correta para o uso do funil de separação.
4. Colocar o funil na posição vertical, aguardar a separação das fases e recolher a fase orgânica e aquosa em tubos de ensaio (Etiquetar os tubos anotando as fases em cada um).
Extração Múltipla
1. Transferir a porção B para um funil de separação de 100 mL e efetuar a extração com 5 mL de clorofórmio.
2. Recolher a fase orgânica em um tubo de ensaio e reextrair a faseaquosa com 5 mL de clorofórmio. Recolher a fase orgânica no mesmo tubo de ensaio.
3. Repetir a extração da fase aquosa com 5 mL de clorofórmio e proceder como descrito no item anterior.
4. Transferir a fase aquosa para um tubo de ensaio (fase aquosa 2) através da boca do funil de separação.
5. Comparar a intensidade das cores das soluções A e B nos dois tipos de extração e discutir os resultados.
Extração com solventes quimicamente ativos
1. Dissolver em 100 mL de éter: 2 g de ácido benzóico e 2 g de p-diclorobenzeno.
2. Calcular o volume de solução de hidróxido de sódio 5%, necessário para reagir com ácido.
3. Extrair a solução éterea superior duas vezes com a solução básica, usando em cada extração o volume calculado.
4. Recolher as fases aquosas em um béquer de 250 mL.
5. Lavar a fase éterea com 10 ml de água e transferir o extrato aquoso para o béquer.
6. Transferir a fase etérea para um erlenmeyer de 250 mL e adicionar cerca de 1g de cloreto de cálcio com agitação ocasional.
7. Eliminar o agente secante por filtração em papel pregueado (ou por decantação), recolhendo a fase orgânica em um béquer previamente pesado.
8. Eliminar o éter, pesar o resíduo e determinar o ponto de fusão.
9. Elaborar um procedimento para recuperação do ácido benzóico.
Reações envolvidas
+ NaOH + OH2
O
OH
O
O-Na
+ +
C6H5CO2H + NaOH C6H5CO2Na + H2O
Calculando o massa de NaOH :
C6H5CO2Na + HCl C6H5CO2H + NaCl
Volume necessário da solução:
122g.mol-1 Ac.benzóico – 40,O1 g.mol- NaOH
2g de Ac. Benzóico - x
x = 0,65g de NaOH
5g de NaOH - 100mL de solução
0,65 – y
y = 13 mL
Características dos solventes mais usados na química orgânica:
Hexano:
Sintomas de intoxicação: nervosismo, náusea, dor de cabeça, fraqueza nos músculos, irritação nos olhos e nariz, pneumonia química.
Uso: determinação de índice de refração dos minerais, nos termômetros, normalmente como uma tinta azul ou vermelha, para substituir o mercúrio
Diclorometano:
Sintomas: após exposição excessiva: cansaço, fraqueza, sonolência, náusea, irritação nos olhos e na pele.
Uso: Solvente: para remover pintura, para acetato de celulose, na indústria farmacêutica. Inseticida.
Benzeno:
Toxicidade: irritação aguda das membranas mucosas,(por ingestão ou inalação). É cancerígeno e seu uso deve ser evitado.
Sintomas: após exposição excessiva: inquietação, convulsões, depressão, dificuldade respiratória.
Uso: fabricação de fármacos, tintas e muitos outros compostos orgânicos. Solvente para resinas e óleos.
Sintomas: após ingestão ou inalação excessiva: náusea, vômito, excitação mental ou depressão, sonolência, prejudica a percepção.
Uso: como solvente em laboratório e em indústrias, na fabricação de diversos álcoois, na perfumaria, em síntese orgânica.
Etanol
Propriedades dos reagentesNome densidade
/g mL-1fórmula g mol-1 p.f. / ºC p.e. / ºC
Etanol 0.7893 46.07 -117.3 46.07
Clorofórmio 1.484 119.38 -63.5 61-62
Ác. Benzóico 1.321 112.12 122.4 249.2
p-diclobenzeno 1.247 147.00 53.1 174,5
Hidróxido de sódio
40.01
Éter etílico 0.71 74.12 -123.3 34.6
247 OHC
OHHC 52
22ClCH
246 ClHC
NaOH
5252 HOCHC
Propriedades dos reagentesNome Toxicidade Solubilidade Outras
Etanol Inflamável Solúvel em solventes polares
Incolor
Clorofórmio TóxicoCANCERÍGENO
Sol. em álcool e acetona
Volátil. Odor característico
Ac.Benzóico Tóxico Água = 4.2 g/L Irritante para pele, olhos e mucosas
p-diclobenzenoo Tóxico Sol. Álcool, éter e acetona
Hidróxido de sódio Corrosivo Sol. água Higroscópico
Éter etílico Irritante Insol. em água, Sol. em benzeno e etanol
Odor característico
Agente secante utilizado
Nome Acidez hidratado capacidade velocidade intensidade uso
Cloreto de cálcio Neutro
CaCl2.2H2OCaCl2.6H2O
baixa rápida altaHidrocarbonetos e haletos
Fragmento do Merck Index
Como descartar os resíduos?DESCARTE 1 – extrato aquoso com resíduos de benzoato de sódio, de água e de hidróxido de sódio: Pode ser descartado na pia, pois o benzoato de sódio é um sal solúvel em água.
RESÍDUO SÓLIDO - agente secante, água e impurezas solúveis em água: Como no caso, nosso agente secante é CaCl2, não se deve jogar na pia, pois o mesmo é insolúvel em água, portanto, pode-se descartar no lixo.
Os solventes orgânicos clorados, como por exemplo, o clorofórmio, deve ser descartado num recipiente adequado para os mesmos, para posteriormente, ser incinerado.
Bibliografia1. D.L. PAVIA, G.M. LAMPMAN and G.S. KRIZ JR. – lndroduction to Laboratory Techniques,2nd ed., Saunders, 1995
2. C. F. WILCOX JR. – Experimental Organic Chemistry. A small Scale Approach
http://labjeduardo.iq.unesp.br/orgexp1/extracaocomsolventes.htm
3.Gonçalves,D.;Wal,E.;Almeida,R.R.- Química Orgânica Experimental, São Paulo, McGraw Hill,1988
4. Wilcox,C.F.;-Experimental Organic Chemistry, pág 80 a 98.
5. Merck Index
ut
2) Colocar dois funis de separação 100mL sobre anéis metálicos; 3) Dividir a SOLUÇÃO F em duas partes IGUAIS, (F1 e F2) transferindo as soluções diretamente para os 2 funis de separação.
5. Tampar o funil; 6. Com uma mão segurar a tampa junto ao corpo do funil firmemente e
com a outra a torneira; 7. Inclinar e agitar lentamente; 8. Agitar as soluções suavemente girando a mão que está segurando a
tampa do funil; 9. Abrir a torneira para IGUALAR A PRESSÃO do funil a pressão
externa; 10. Repetir os passos 8 e 9 duas ou três vezes; 11. Girar o funil e colocar no suporte. RETIRAR A TAMPA e aguardar
alguns minutos para as fases se separarem; 12. Abrindo a torneira lentamente transferir a fase inferior para um tubo
de ensaio T1 ORGÂNICO. Fechar a torneira antes da interface começar a passar pela mesma. Rotular o tubo previamente;
13. Transferir a fase remanescente pela parte superior do funil para outro tubo de ensaio T1 AQUOSO. Rotular o tubo previamente.
Clorofórmio – CH3Cl Riscos: Prejudicial quando Inalado e ingerido – Irritante. para pele Possibilidade de riscos de efeitos irreversíveis – Perigo de sérios danos à saúde por exposição prolongada. Cuidados: usar vestuário e luvas protetoras.
30mL de solução hidroalcólica de cristal violeta. SOLUÇÃO F
1) Diluir em 30mL de água.
1,5mg de cristal violeta dissolvido
em 2 ou 3 gotas de etanol num béquer.
(F1) 15mL de solução aquosa de cristal violeta com traços de etanol.
4. Adicionar 15mL de
clorofórmio ao funil de separação;
Funil com 15mL de solução aquosa de cristal violeta com traços de etanol e 15mL de clorofórmio.
(F2) Reservada para o experimento de extração múltipla.
(fase orgânica inferior) Tubo de ensaio T1 ORGÂNICO. Solução de clorofórmio e cristal violeta com traços de água.
(fase aquosa superior) Tubo de ensaio T1 AQUOSO Solução aquosa com traços de etanol, de cristal violeta e de clorofórmio.
Extração simples.
*Lembre de fechar a torneira antes de iniciar a transferência. Verificar se os funis não têm vazamento
*Trabalhar dentro da capela com a exaustão ligada.
CANCERÍGENO
Etanol - CH3CH2OH Riscos: Prejudicial se ingerido. Cuidados: Manter o recipiente bem fechado – Manter afastado de fontes de ignição – Não fumar.
(F2) 15mL de solução aquosa de cristal violeta com traços de etanol no funil.
1. Adicionar 5mL de clorofórmio ao funil de separação F2;
Funil com 15mL de solução aquosa de cristal violeta com traços de etanol e 5mL de clorofórmio.
2. Com uma mão segurar a tampa junto ao corpo do funil
firmemente e com a outra a torneira; 3. Inclinar e agitar lentamente; 4. Agitar as soluções suavemente girando a mão que está
segurando a tampa do funil; 5. Abrir a torneira para IGUALAR A PRESSÃO do
funil a pressão externa; 6. Repetir os passos 4 e 5 duas ou três vezes; 7. Girar o funil e colocar no suporte. RETIRAR A
TAMPA e aguardar alguns minutos para as fases se separarem;
8. Abrindo a torneira lentamente transfira a fase inferior para um tubo de ensaio previamente rotulado (T2 ORGÂNICO). Feche a torneira antes da interface começar a passar pela torneira;
9. Repetir as operações de 2 a 8 mais 3 vezes. SEMPRE colocar a fase orgânica no tubo de ensaio T2 ORGÂNICO.
(fase aquosa superior) Funil com água e traços de cristal violeta, de etanol e de clorofórmio.
(fase orgânica inferior) Tubo de ensaio (T2 ORGÂNICO) com solução de clorofórmio e cristal violeta com traços de etanol e de água.
Tubo de ensaio (T2 AQUOSO) com água e traços de cristal violeta, de etanol e de clorofórmio.
10. Transferir a solução aquosa pela boca do funil de separação para o tubo de ensaio T2 AQUOSO previamente rotulado;
Compare os tubos de ensaio T1 ORGÂNICA e T2 ORGÂNICA e as correspondentes fases aquosas obtidas nos dois métodos de extração 1 e 2.
*Lembre de fechar a torneira antes de iniciar a transferência. Verificar se os funis não têm vazamento
*Trabalhar dentro da capela com a exaustão ligada.
Extração Múltipla
3 - Extração com solvente quimicamente ativo.
Éter dietílico – CH3CH2OCH2CH3 Riscos: Extremamente inflamável – Pode formar peróxidos explosivos. Cuidados: Manter o recipiente em local arejado – Manter longe de fontes de ignição – Não fumar – Não despejar em esgoto.
* Trabalhar dentro da capela ligada. p-diclorobenzeno – C6H4 Cl2 Riscos: Prejudicial se ingerido. Cuidados: Evitar contato com a pele e olhos.
Solução de ácido benzóico e p-diclorobenzeno em éter etílico
100 mL de éter etílico .
1) Transferir 100 mL de éter etílico para uma erlermeyer de 250 mL 2) Dissolver 2 g de ácido benzóico.
3) Dissolver 2g de p-diclorobenzeno .
4) Colocar o funil de separação sobre anel metálico; 5.) Transferir a solução para o funil de separação. 6) Obedecendo as técnicas de extração já descritas, realizar a extração da fase etérea duas vezes, adicionando *13mL de solução
de hidróxido de sódio 5% em cada vez que for extrair obedecendo as seguintes etapas de 10 até 19. 7) Abrir a torneira lentamente para transferir a fase inferior para um béquer de 250 mL, previamente rotulado, B1 AQUOSO; 8). Repetir as operações de 4 a 7 mais 1 vez. Lembre de colocar a fase aquosa sempre no mesmo béquer B1 AQUOSO.
Funil com solução de p-diclorobenzeno em éter etílico com traços de água e traços de hidróxido de sódio FRAÇÃO 1
* Verificar se o funil não tem vazamento. Lembre de fechar a torneira antes de iniciar a transferência.
* Hidróxido de sódio – NaOH Riscos: Solução > 5% causa severas queimaduras. Cuidados: Evitar contado com os olhos e pele. Não despejar em esgoto, neutralize antes a solução. Em caso de contato com os olhos, lave imediatamente com água em abundancia e procure o médico.
*Béquer B1 AQUOSO com solução aquosa de benzoato de sódio, hidróxido de sódio. RESERVE FRAÇÃO 2
9) Lavar a fase etérea com 10 mL de água. 10) Transferir o extrato aquoso para o béquer DESCARTE 1.
Funi1 (FASE ORGÂNICA ) com solução de p-diclorobenzeno em éter etílico, lavada com água.
*DESCARTE 1 – extrato aquoso com resíduos de benzoato de sódio, de água e de hidróxido de sódio
11) Transferir a fase etérea para um erlenmeyer de 250 mL e adicionar ~ 1 g de cloreto de cálcio com agitação ocasional.
12) Eliminar o agente secante por filtração com papel pregueado (ou por decantação). 13) Colocar o funil de cano longo em um suporte, com o papel de filtro já pregueado. 14) Recolher a fase orgânica num béquer previamente pesado.
RESÍDUO SÓLIDO - agente secante, água e impurezas solúveis em água.
Erlenmeyer E1 ORGÂNICA com solução de p-diclorobenzeno em éter etílico, lavada com água e com agente secante.
FILTRADO - FASE ORGÂNICA com solução de p-diclorobenzeno em éter etílico
15) Eliminar o éter em banho-maria e pesar o resíduo. 16) Determinar o ponto de fusão.