UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

INSTITUTO DE TECNOLOGIA

FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA

Disciplina: Química Orgânica Experimental

Profª.: Eloisa Andrade

RELATÓRIO REFERENTE AO TESTE DE SOLUBILIDADE E

RECRISTALIZAÇÃO DA TRIPALMITINA E À EXTRAÇÃO LÍQUIDO-

LÍQUIDO DO EXTRATO METANÓLICO DA AMÊNDOA DE BACURI

Belém, 22 de abril de 2010

Ana Raquel Oliveira Louzeiro

Daniel Nascimento dos Santos

Eder José Pereira Júnior

Henrique Fernandes Figueira Brasil

Jéssica Maria Morais Costa

Raimunda Nonata Consolação e Branco

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A partir das técnicas de extração, serão retirados da amostra orgânica os óleos e

graxas por contato com o solvente orgânico que é posteriormente separado. Neste

método, após subseqüente resfriamento do extrato obtido, possivelmente irá se formar

substâncias sólidas. Estas substâncias sólidas poderão ser separadas do extrato orgânico

por meio das filtrações simples ou a vácuo.

No Laboratório de Química Orgânica da Universidade Federal do Pará, sob

supervisão da professora Eloisa Andrade, foram realizados dois tipos de extrações: a

extração em extrator de Soxhlet (extração a quente) e a extração por percolação à

temperatura ambiente (extração a frio), sendo estas extrações realizadas com os

solventes hexano e metanol e utilizou-se como material orgânico a amêndoa do caroço

de bacuri (Platonia insignis, Clusiaceae), a qual foi previamente cortada em tamanhos

pequenos, processada e seca por 20 minutos em estufa a 40ºC para facilitar a extração

pelo aumento da superfície de contato. Realizou-se com o solvente hexano tanto a

extração em extrator de Soxhlet quanto extração por percolação à temperatura ambiente,

no entanto, com o metanol realizou-se apenas a extração por percolação à temperatura

ambiente.

De ambas as extrações obtiveram-se como produto o extrato concentrado, que é

o extrato após a remoção de grande quantidade do solvente utilizado (purificação), e

também se obteve o precipitado, o qual foi obtido após as subsequentes filtrações

(simples ou a vácuo) realizadas. Este precipitado recebe o nome de tripalmitina ou

ácido palmítico.

O ácido palmítico (C16H32O2) foi descoberto e purificado em 1823 pelo químico

Michel Eugène Chevreul (1786–1889) em suas pesquisas com manteiga e sebo (site 1).

Esta substância apresenta-se como um ácido carboxílico dos mais importantes, pois

participa de maneira significativa do metabolismo humano. O ácido palmítico é um

ácido graxo saturado, pois não possui dupla ligação entre os carbonos, é também um

ácido graxo de cadeia média, possuindo 16 carbonos na sua estrutura.

O ácido palmítico é encontrado na gordura animal e em óleos vegetais, na forma

de triglicerídeos. Está presente em grande quantidade, sob a forma de tripalmitina na

semente do bacuri, a qual se apresenta na aparência sólida (em pó ou em flocos), a sua

cor é branca e possui um odor suave e característico. É ainda encontrado nos óleos

vegetais comuns (8 - 10%) como soja, amendoim, milho, e em animais marinhos, sendo

que está presente em grande quantidade no óleo de palma, variando de 25 a 40%.

A tripalmitina é um dos ácidos graxos mais utilizados na fabricação de cremes

de barbear e sabões, devido ao tamanho médio de sua cadeia, que proporciona uma

ótima ação detergente e poder espumante. Esta também é empregada em formulações de

cremes e emulsões cosméticas, dando consistência e um toque suavizado à pele. Produz

formulações com propriedades emolientes, umectantes e protege a pele dos efeitos

irritantes dos sabões e detergentes, diminuindo a sua irritação (site 2).

Como dito anteriormente, no Laboratório de Química Orgânica, obteve-se a

tripalmitina a partir do processo de filtração (simples e a vácuo) do extrato hexânico de

bacuri em extrator de Soxhlet. Este precipitado foi obtido também na extração hexânica

por percolação à temperatura ambiente, no entanto, esta não foi utilizada, logo a

tripalmitina a ser estudada foi obtida da extração hexânica em extrator de Soxhlet.

Para que a tripalmitina obtida possa se tornar viável para suas diversas

aplicações é necessário que ela esteja devidamente purificada. Pois dificilmente uma

substância orgânica sólida se encontra pura, geralmente estão misturadas com outras

substâncias. Após o procedimento adequado, a concentração da tripalmitina pode ficar

acima de 95% de pureza.

O processo de recristalização é uma alternativa para a purificação de substâncias

sólidas, onde a substância sólida impura é solubilizada no solvente adequado e seus

cristais são novamente formados com um maior teor de pureza.

Assim, a tripalmitina obtida precisa ser recristalizada, no entanto, para se fazer a

recristalização, é necessário escolher um solvente adequado. O solvente ideal deve

apresentar 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 a

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;

Portanto, previamente, deve ser realizado com a tripalmitina o teste de

solubilidade. Este método se baseia no fato de que o triacilglicerol será purificado pelo

processo de solubilização, como isso se aproxima de uma recristalização, já que as

substâncias mais solúveis em um solvente se separam da substância que tende a se

solidificar, o solvente ideal para a recristalização pode ser então determinado.

A partir do teste de solubilidade, ou seja, da escolha do solvente adequado,

pode-se então realizar a recristalização. A recristalização é um método de purificação de

compostos orgânicos que são sólidos à temperatura ambiente. O princípio deste método

consiste em dissolver o sólido em um solvente quente e logo esfriar lentamente. Em

baixas temperaturas, o material dissolvido tem menor solubilidade, ocorrendo o

crescimento de cristais. Se o processo for lento ocorre a formação de cristais, então se

chama cristalização, se for rápida chama-se de precipitação. O crescimento lento dos

cristais, camada por camada, produz um produto puro, assim as impurezas ficam na

solução. Quando o resfriamento é rápido as impurezas são arrastadas junto com o

precipitado, produzindo um produto impuro (site 3). Após a recristalização, os cristais

devem ser coletados por meio do processo de filtração. Ressalta-se que misturas de

solventes podem também serem usadas na recristalização.

Outro processo de purificação realizado no Laboratório de Orgânica

Experimental foi a extração líquido-líquido ou partição, no qual se objetivou isolar e

purificar o extrato metanólico. Segundo Constantino (2004), o processo de extração

com solventes é um método simples que faz uso das diferenças de solubilidade das

substâncias. A partição se baseia na separação e isolamento de substâncias componentes

de uma mistura pela dissolução desta substância em um solvente adequado, ou ainda na

remoção de impurezas solúveis indesejáveis. Por este processo, um composto solúvel é

separado de um composto insolúvel. Quando a partição de uma mistura orgânica é

realizada com água, esta é chamada lavagem.

O extrato de bacuri usado na partição foi obtido por meio da extração por

percolação à temperatura ambiente. Devido às muitas substâncias solúveis ainda

presentes no extrato metanólico, este ainda precisava passar pelo processo de partição

(site 4).

A partição realizou-se a partir da inserção de uma solução hidroalcoólica de

metanol e água em uma massa definida de extrato metanólico de bacuri. Após isso, a

mistura é levada para um funil de decantação e nele é adicionado diclorometano

(CH2Cl2).

Seguidamente deverá ser realizada a secagem do solvente, isto é, a remoção da

água da fase diclorometânica. Este procedimento consiste em adicionar sulfato de sódio,

que é um agente dessecante, na fase diclorometânica. O agente dessecante deverá ser

posteriormente removido por meio da filtração.

2. MATERIAL E MÉTODOS

2.1. Teste de Solubilidade

Material:

Tubos de ensaio

Garra de madeira

Tripalmitina (produto sólido da 1ª e 2ª extração hexânica a quente a partir da

amêndoa do bacuri)

Reagentes: água, metanol, acetato de etila, hexano e diclorometano.

Procedimento Experimental:

A primeira etapa da purificação da tripalmitina é a escolha de um solvente

apropriado para o composto a ser purificado. Para a seleção deste solvente realizou-se

um teste de solubilidade que consiste em testar pequenas amostras do composto em

solventes candidatos e observar a sua solubilidade a quente e a frio.

Os solventes testados foram: água, metanol, acetato de etila, hexano e

diclorometano. Foram eleitos por serem no mínimo um pouco voláteis, poucos reativos

e serem de fácil disponibilidade num laboratório.

Foram adicionadas a cinco tubos de ensaio amostras de cerca de 0,1 g de

tripalmitina. Em cada tubo de ensaio foi testado um dos solventes. Adicionou-se cerca

de 1 ml de solvente gota a gota, em cada tubo, e observou-se se o sólido ficou solúvel

ou não à temperatura ambiente e tomou-se nota. Depois cada tubo foi aquecido em

banho-maria até que a tripalmitina fosse totalmente dissolvida. No caso da solução com

metanol, observou-se que a tripalmitina não se solubilizou completamente a quente,

então se adicionou uma porção de 0,5 ml de solvente e reaqueceu-se o tubo, e repetiu-se

este procedimento até que se totalizaram 3 ml de solvente. Após esse procedimento,

observou-se que ainda existia sólido não solúvel, portanto, o metanol foi descartado

como solvente adequado à recristalização. O solvente adequado segundo o

procedimento foi o acetato de etila e os resultados do teste serão descritos

posteriormente.

2.2. Recristalização

Material:

Erlenmeyer

Bastão de vidro

Funil de vidro

Suporte universal

Tripalmitina (produto sólido da 1ª e 2ª extração hexânica a quente a partir da

amêndoa do bacuri)

Reagente: acetato de etila.

Procedimento Experimental:

Após a escolha do solvente acetato de etila, 12,1 g de tripalmitina foram

colocadas num erlenmeyer, onde foi despejada quantidade mínima de solvente até a

solubilização quase completa.

Em seguida foi aquecido em banho-maria até a ebulição onde se observou a

solubilização total da substância. Então se filtrou rapidamente a solução a quente. O

papel de filtro foi descartado com as impurezas insolúveis e o filtrado foi resfriado em

banho de gelo, agitando a solução com auxílio de um bastão de vidro para a

homogeneização.

Posteriormente, foi feita uma segunda filtração, o filtrado com as impurezas foi

descartado e o papel de filtro com os cristais foi levado para a capela para secar a

temperatura ambiente por 6 dias. No final desse tempo a tripalmitina foi pesada e

armazenada num frasco.

2.3. Extração Líquido-Líquido (Partição)

Material:

Funil de decantação

Suporte universal

Funil de vidro

Papeis de filtro

Extrato metanólico concentrado de amêndoa de bacuri

Reagentes: metanol; água destilada; diclorometano; sulfato de sódio.

Procedimento Experimental:

Inicialmente, pesou-se 3,5 gramas de extrato metanólico concentrado de

amêndoa de bacuri em um béquer. Paralelamente, fez-se uma solução com uma mistura

de 80 ml de metanol e água na proporção de 3:1 (60 ml de metanol e 20 ml de água).

Adicionou-se a solução hidroalcoólica ao extrato. A mistura foi colocada num funil de

decantação e a ela foram adicionados 40 ml de diclorometano.

Agitou-se o funil delicadamente, então inverteu sua posição e abriu a torneira

para aliviar o excesso de pressão, como mostrado na figura 1. Este procedimento foi

realizado 3 vezes.

Figura 1 – Agitação realizada no processo de partição

Após a agitação, a solução foi deixada em repouso por aproximadamente 10

minutos, com o objetivo de se separar as duas fases. Tendo sido formadas as duas fases,

abriu-se a torneira para se retirar a fase mais densa, ou seja, a fase diclorometânica. Este

procedimento é mostrado na figura 2.

Figura 2 – Solução diclorometânica sendo retirada do funil

A extração foi repetida, adicionando-se na solução hidroalcoólica restante (H2O

e MeOH) mais 30 ml de diclorometano. O processo de agitação foi realizado

novamente. E após ele, a solução foi deixada novamente em repouso.

Após alguns minutos, a solução deixada em repouso emulsionou e como seria

um processo bastante demorado esperá-la separar, esta foi descartada.

Na solução diclorometânica retirada da primeira partição foi adicionado sulfato

de sódio – agente secante – com o intuito de se retirar a água desta solução. Para a

remoção do agente secante, a solução foi submetida a uma filtração simples. O sulfato

de sódio presente no papel de filtro foi descartado e o extrato diclorometânico filtrado

foi levado para capela para posterior evaporação, objetivando-se sua concentração.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1. Teste de Solubilidade – Resultado dos testes realizados

Água

Fria

Metanol

Frio

Acetato de Etila

Frio

Hexano

Frio

Diclorometano

Frio

- +/- +/- +/- +

Água

Quente

Metanol

Quente

Acetato de Etila

Quente

Hexano

Quente

Diclorometano

Quente

- +/- + + +

(+): solúvel (-): não-solúvel. (+/-): parcialmente solúvel.

Com base nesta tabela, pode ser comprovado que o solvente mais apropriado à

recristalização foi o acetato de etila, por obedecer todas as condições de um solvente

ideal no processo de formação de cristais.

3.2. Recristalização – Grau de pureza da tripalmitina recristalizada

1) Massa da tripalmitina impura = 12,1g

2) Massa da tripalmitina pura (recristalizada) = 6,2g

12,1 g --------------- 100%

6,2 g --------------- X%

X = 51,24 %

Com base na literatura pesquisada, o grau de pureza de tripalmitina está de

acordo com o padrão.

3.3. Extração Líquido-Líquido – Rendimento do extrato concentrado

(solvente: diclorometano)

1) Massa de extrato metanólico submetida à partição = 3,5 g

2) Massa de extrato de bacuri purificado = 0,6 g

3,5 g --------------- 100%

0,6 g --------------- X%

X = 17,14 %

Com base na literatura pesquisada, o rendimento do extrato de bacuri

concentrado está abaixo do padrão, provavelmente ele foi comprometido pela

emulsificação.

3. REFERÊNCIAS

Site 1: www.labquimica.wordpress.com, acessado em 21 de Abril de 2010.

Site 2: www.sthampadatch.com.br, acessado em 21 de Abril de 2010.

Site 3: www.pucrs.br, acessado em 21 de Abril de 2010.

Site 4: www.quiprona.wordpress.com, acessado em 21 de Abril de 2010.

CHERONIS, N. D. Macro y Semimicro Métodos em la Química Orgánica. 1ª

edição, versão espanhola de GRANADOS, R. Editora Provenza. Barcelona,

1947.

CONSTANTINO, M. G.; SILVA, G. V. J. da; DONATE, P. M. Fundamentos de

Química Experimental. 1ª edição. Editora Edusp, 2004.

ENUMO, A; ROCHA L.; WANDEMBRUCK,M. Extração Ácido-Base,

Relatório apresentado à disciplina Química Orgânica Experimental.

Universidade Federal de Maringá. Maringá, 2009.

FERREIRA, V. F. Alguns Aspectos Sobre a Secagem dos Principais Solventes

Orgânicos. Química Nova Vol.15 n°5, pág 348-350. Niterói, 1992.

TURBAY, P. J. Cristalização e Reações Químicas. Relatório apresentado à

disciplina Química Geral Experimental. Universidade Federal Fluminense.

Niterói, 2006.

ANEXO I – RESOLUÇÃO DAS QUESTÕES DO ROTEIRO DE

QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL

Página 31:

1) Justificar a expressão “semelhante dissolve semelhante” com base

na avaliação de forças de atração intermoleculares soluto/soluto, solvente/solvente

e soluto/solvente.

A solubilidade de uma solução esta intimamente relacionada à semelhança de

polaridade entre as moléculas. Os líquidos polares tendem a ser solúveis nos solventes

polares. Os líquidos apolares tendem a ser solúveis nos solventes apolares. Pares

líquidos que se solubilizam em quaisquer proporções são miscíveis e apresentam uma

única fase. Ou seja, substâncias com forças intermoleculares correspondentes tendem a

ser solúveis entre si.

2) O que fazer quando os cristais não se formam?

Se a solução estiver supersaturada, ou seja, com a sua concentração superior a

concentração de saturação não se formam cristais. Neste caso devem ser adicionados à

solução pequenos núcleos de cristalização, como pequenos pedaços de vidro, os quais

podem ser obtidos fazendo-se ranhuras na parede do recipiente com um bastão de vidro

comum.

3) Qual o efeito da temperatura durante o resfriamento da solução no

tamanho dos cristais?

A recristalização é muito mais eficiente quando há o resfriamento lento da

solução quente, pois os cristais se formam gradativamente. Normalmente, o

resfriamento lento resulta em cristais grandes, enquanto que o resfriamento rápido

produz cristais menores.

Página 33:

1) Fazer o fluxograma do processo de separação.

O fluxograma abaixo se refere ao processo de separação com uma repetição, ou

seja, houve adição de mais uma determinada quantidade de diclorometano na solução

hidrofílica restante para nova obtenção do extrato de bacuri.

Adição de diclorometano

Decantação Decantação

Adição de Adição de

Diclorometano Sulfato de Sódio

Decantação Filtração

Decantação Adição de Simples

Sulfato de Sódio

Filtração Evaporação

Simples do Solvente

Evaporação do Solvente

Extrato

Metanólico

de Bacuri

+

Solução

Hidroalcoólica

de Metanol e

Água

Solução

Diclorometânica

+

Solução

Hidrofílica (H2O

e MeOH)

Solução Hidrofílica

(H2O e MeOH)

Solução

Diclorometânica

Solução

Diclorometânica

Resíduo:

Solução Hidrofílica

(H2O e MeOH)

Extrato

Diclorometânico

Extrato

Diclorometânico

de

Bacuri

Extrato

Diclorometânico

Extrato

Diclorometânico

de

Bacuri

2) Qual a vantagem de se realizar três extrações com pequenas porções de

solvente, no lugar de apenas uma?

As extrações devem se feitas em varias porções para assegurar a total eficácia do

processo, visto que ao se adicionar somente uma vez, poderiam restar substâncias ainda

não solúveis ao final do processo.

3) O que é uma emulsão?

Sob o ponto de vista físico- químico, pode-se definir emulsão, como sendo uma

dispersão mais ou menos estável de um líquido num outro, constando de duas fases não

miscíveis, uma fase hidrocarbonada e uma fase aquosa.

4) Qual a finalidade do uso de sulfato de sódio no processo acima?

O sulfato de sódio, que é classificado como um agente dessecante tem a

finalidade de retirar a água da fase diclorometânica.

5) Citar outros agentes dessecantes e as respectivas aplicações.

As zeólitas são aluminosilicatos sintéticos ou naturais contendo uma macro

estrutura cristalina, alguns exemplos comuns são: 3A, 4A, 5A E 13X ; 17% de todas as

aplicações de zeólitas são como dessecante devido à sua fácil recuperação e grande

eficiência. Há também dessecantes utilizados na secagem de fases orgânicas úmidas

obtidas das extrações de soluções aquosas, como por exemplo: CHCl3, CH2Cl2,

benzeno, hexano e acetato de etila; eles absorvem pequena quantidade de água durante o

procedimento, água absorvida deve ser eliminada com dessecante de baixo custo, rápido

e eficiente.

6) O que é extração ácido-base? Citar exemplos.

É baseado nas propriedades de solubilidade e insolubilidade dos compostos.

Numa solução em determinado solvente orgânico, da qual se pretende extrair um

composto ácido numa mistura; adiciona-se uma base forte solubilizada num solvente

imiscível no solvente correspondente ao ácido, haverá uma reação com o composto

ácido e formação de um sal solúvel num dos solventes. Em seguida pode-se separar as

fases por filtração e sintetizar o ácido extraído. Por exemplo, uma mistura de quatro

compostos orgânicos: naftaleno, ß-naftol, ácido benzóico e p-nitroanilina podem ser

separados por sucessivas extrações ácido-base com solventes reativos; no caso poderia-

se utilizar acido clorídrico, bicarbonato de sódio e hidróxido de sódio.