Disciplina de Sntese Orgnica - IBILCE - UNESP

Aula 1 Solubilidade de Compostos Orgnicos

Introduo

Grande parte dos processos rotineiros de um laboratrio de Qumica Orgnica (reaes

qumicas, mtodos de anlise e purificao de compostos orgnicos) efetuado em soluo ou envolve propriedades relacionadas solubilidade de compostos orgnicos.

A solubilidade dos compostos orgnicos pode ser dividida em duas categorias principais: a solubilidade na qual uma reao qumica a fora motriz e a solubilidade na qual somente est envolvida a simples miscibilidade. As duas esto inter-relacionadas, sendo que a primeira , geralmente, usada para identificar os grupos funcionais e a segunda para determinar os solventes apropriados para recristalizao. A solubilidade importante tambm nas anlises espectrais, e em outras analises qualitativas e quantitativas, bem como nas reaes qumicas.

Trs informaes podem ser obtidas com relao a uma substncia desconhecida, atravs da investigao de seu comportamento quanto solubilidade em: gua, soluo de hidrxido de sdio 5%, soluo de bicarbonato de sdio 5%, soluo de cido clordrico 5% e cido sulfrico concentrado a frio.

1- Indicao sobre a polaridade do grupo funcional - Por exemplo, uma vez que os hidrocarbonetos so insolveis em gua, o simples fato de um composto como o ter etlico ser parcialmente solvel em gua indica a presena de um grupo funcional polar.

2- Indicao da presena de grupo funcional cido ou bsico - Por exemplo, o cido benzico insolvel em gua, mas o hidrxido de sdio diludo o converte em seu sal, que solvel. Assim, a solubilidade de um composto insolvel em gua mas solvel em soluo de NaOH diludo uma forte indicao sobre o grupo funcional cido.

3- Indicao sobre a massa molecular de uma substncia - Por exemplo, em muitas sries homlogas de compostos monofuncionais, aqueles com menos de cinco tomos de carbono so solveis em gua, enquanto que os homlogos de cadeia maior so insolveis.

Tabela 1. Compostos orgnicos relacionados s classes de solubilidade.

G. IIS2Sais de cidos orgnicos, hidrocloretos de aminas, aminocidos, compostos polifuncionais

(carboidratos, polilcoois, cidos, etc.).

SAcidos monocarboxlicos, com cinco tomos de carbono ou menos, cidos arenossulfnicos.

G. I

SBAminas monofuncionais com seis tomos de carbono ou menos.

S1lcoois, aldedos, cetonas, steres, nitrilas e amidas monofuncionais com cinco tomos de

carbono ou menos.

G. III(A)A1cidos orgnicos fortes: cidos carboxlicos com menos de seis tomos de carbono, fenis

com grupos eletroflicos em posies orto e para, -dicetonas.

G. III(B)

A2cidos orgnicos fracos: fenis, enis, oximas, imidas, sulfonamidas, tiofenis com mais de

cinco tomos de carbono, b-dicetonas, compostos nitro com hidrognio em , sulfonamidas.

G. IVBAminas aromticas com oito ou mais carbonos, anilinas e alguns oxiteres.

G. V (A)N1lcoois, aldedos, metil cetonas, cetonas cclicas e steres contendo somente um grupo

funcional e nmero de tomos de carbono entre cinco e nove; teres com menos de oito

tomos de carbono; epxidos.

G. V (B)N2Alcenos, alcinos, teres, alguns compostos aromticos (com grupos ativantes) e cetonas

(alm das citadas em N1).

G. VIIHidrocarbonetos saturados, alcanos halogenados, haletos de arila, teres diarlicos,

compostos aromticos desativados.

G. VIIMNDiversos compostos neutros de nitrognio ou enxofre contendo mais de cinco tomos de

carbono.

Obs.: a) Os haletos e anidridos de cido no foram includos devido a alta reatividade. b) Uma vez que apenas a solubilidade em gua no fornece informao suficiente sobre a presena de grupos funcionais cidos ou bsicos, esta deve ser obtida pelo ensaio das solues aquosas com papel de tornassol ou outro indicador de pH. c) G grupos segundo a classificao de: Vogel, A. I. Qumica Orgnica: Anlise Orgnica Qualitativa. Livro Tcnico RA, Vols. 3, Rio de Janeiro, p. 1108-11013, 1971.

De acordo com o Esquema 1, os testes de solubilidade so iniciados pelo ensaio com gua. Diz-se que uma substncia solvel em um dado solvente, quando esta se dissolve na razo de 3 g por 100 mL de solvente. Entretanto, quando se considera a solubilidade em cido ou base diludos, a observao importante a ser feita no saber se ela atinge os 3% ou outro ponto arbitrrio, e sim se a substncia desconhecida muito mais solvel na soluo cida ou bsica aquosa do que em gua. Este aumento na solubilidade constitui o ensaio positivo para a existncia de um grupo funcional cido ou bsico.

SUBSTNCIA

Esquema 1. Classificao dos compostos orgnicos pela solubilidade.

Os compostos cidos so classificados por intermdio da solubilidade em hidrxido de sdio 5%. Os cidos fortes e fracos (respectivamente, classes A1 e A2 da Tabela 1) so distintos por serem os primeiros solveis em bicarbonato de sdio a 5%, enquanto que os ltimos no o so. Os compostos que atuam como base, em soluo aquosa, so detectados pela solubilidade em cido clordrico a 5% (classe B).

Muitos compostos que so neutros frente ao cido clordrico a 5%, comportam-se como bases em solventes mais cidos, como cido sulfrico ou cido fosfrico, concentrados. Em geral, compostos contendo enxofre ou nitrognio deveriam ser solveis neste meio.

2. Mtodo

No presente experimento sero analisados 7 (seis) compostos orgnicos conhecidos e 2 (duas) desconhecidos. Deve-se determinar o grupo de solubilidade a qual cada composto pertence de acordo com a Tabela 1, seguindo o Esquema 1. Os compostos orgnicos conhecidos incluem: uma base (n-butilamina), um cido fraco (cido actico), um cido forte (cido oxlico), trs substncias neutras contendo oxignio (propanona, propanol e octanol) e uma substancia neutra inerte (tolueno).

3. Procedimento Experimental

Testar a solubilidade de diferentes compostos orgnicos (slidos e lquidos) seguindo o diagrama fornecido. Em um tubo de ensaio, colocar em torno de 0,1 g de slido ou 0,2 mL de lquido. Adicionar 3 mL do solvente, agitar vigorosamente durante alguns minutos, acompanhando visualmente o comportamento do sistema. Se houver dissoluo completa da amostra, o composto ser considerado solvel no solvente de teste (obs: Durante o teste, a soluo deve ser mantida na temperatura ambiente).

Usando o procedimento acima, os testes de solubilidade dos compostos devem ser determinados nos seguintes solventes: gua, ter, NaOH 5%, NaHCO3 5%, HCl 5%, H2SO4 95 % e H3PO4 85%. O roteiro apresentado no Esquema 1 deve servir como orientao.

Usando cido sulfrico concentrado pode haver uma mudana de colorao, indicando um teste positivo de solubilidade.

Slidos desconhecidos que no dissolvem nos solventes citados acima podem ser substncias inorgnicas.

Se o composto dissolver em gua, o pH dever ser medido com papel indicador.

Se um composto pouco solvel em gua, ele poder ser mais solvel em soluo aquosa acida ou bsica. Como j citado, um cido carboxlico poder ser pouco solvel em gua, mas muito solvel em meio bsico diludo.

Questionrio

Um composto desconhecido solvel em gua e em ter etlico. O teste com papel de tornassol indicou colorao azul. Qual(is) do(s) composto(s) abaixo poderia ser o desconhecido? Quais seriam solveis em H2SO4 95%?

a) 2,3-dibromopentano b) dietilamina

c) 3-etilfenol

d) 2,4-dimetiloctano e) 4-etilanilina

Se um composto desconhecido fosse insolvel em gua e em HCI 5%, quais testes ainda seriam necessrios para identific-lo? Existe alguma substncia, do exerccio 2 que apresentaria estas caractersticas de solubilidade?