Química Orgânica Experimental

Destilação Simples para Purificação do Cloreto

de Terc-butila e do Acetato de Isopentila

Discentes: Ana Carolina Boni Eliana Alves Arxer

Fernanda Maciel Barbosa Gubbiotti Glaucio de Oliveira Testoni

Nathalia Abe Santos Susilaine Maira Savassa Docentes: José Eduardo de Oliveira Amanda Coelho Danuello

Química Orgânica

- A destilação simples tem aplicação para separar um líquido de impurezas não voláteis (em solução no líquido) de um solvente usado numa extração.

- Consiste na vaporização de um líquido por aquecimento seguida da

Cuidados na destilação para se obter um bom

rendimento e purificação

Separar o destilado em 3 frações:

- Primeira fração: cerca 1mL para limpeza do sistema de destilação;

-Segunda fração: líquido de interesse coletar enquanto a temperatura estiver constante;

-Terceira fração: Final da solução, essa não precisar ser destilado pode ficar no balão de fundo redondo;

Nomenclatura Densidade /g mL-1 Mol /g mol-1 p.f. /0_{C p.e. /}0_C Ácido Acético CH₃CO₂H 1,0492 60,05 16,604 118 Álcool Isopentílico C₅H₁₂O 0,813 88,15 -117,2 130,5

Bicarbonato de Sódio NaHCO₃ 2,159 84,01

______ _____ Ácido Sulfúrico H₂SO₄ 1,84 98,08 10 290 Cloreto de Sódio NaCl 2,17 58,45 804 1413

Sulfato de magnésio MgSO₄ 1,67 120,37 Acetato de Isopentila

C₇H₁₄O₂

0,8670 130,19 -78,5 142

Purificação do Acetato de Isopentila

-Filtação simples

- Montar um sistema de destilação simples;

-Coletar a fração destilada entre 134 – 143ºC recebendo o destilado em um

erlenmeyer tarado, mantido em banho de gelo;

- Pesar o produto e calcular o rendimento; - Anotar a pressão e corrigir o P.E.;

- Armazenar o produto obtido num frasco rotulado contendo faixa de destilação, massa, data e componentes do grupo.

-Fase Orgânica: Acetato de Isopentila

-Pequena quantidade de: Na+, HSO4-, SO42-, Cl-, acetato e álcool isopentílico

-AGENTE SECANTE

Acetato de Isopentila

Cloreto de t-butila (superior): pequenas

quantidades de álcool t-butílico, Na+_Cl-_, Na+_HCO

3-, H2O

Filtrado: Cloreto de t-butila; pequenas

quantidades de CaCl₂.6H₂O, Na+_Cl-_{, H} 2O, álcool t-butílico

Sólido retido no filtro: NaCl;

CaCl₂.6H₂O; NaHCO₃; pequenas quantidades de cloreto de t-butila,

álcool t-butílico. Destilar o produto coletando a fração de p.e. 49-5l°C, em erlenmeyer previamente pesado Destilado:cloreto de t-butila Resíduos: pequenas quantidades de

cloreto de t-butila, álcool t-butílico; NaCl₂.6H₂O;

Calcular o rendimento. Corrigir o p.e. observado.

Os resíduos devem ser segregados para terem o descarte adequado.

Fase aquosa (inferior): H₂O, Na+_Cl-_; Na+_HCO3-_{; pequenas quantidades de} cloreto de t-butila e álcool t-butílico

Correção do ponto de ebulição

Correção para líquidos associados (formam ligações de hidrogênio): ΔT = 0,00010(760-p).(t +273)

t760_{=ΔT + t}

ΔT: correção, em ºC a ser aplicada ao ponto de ebulição observado, t: temperatura de ebulição observado no laboratório

p: pressão barométrica local;

Correção do ponto de ebulição

Exemplo:

Considerando p = 686 mmHg e t = 98°C, a correção feita será:

ΔT = 0,00010(760-686).(98 + 273)

ΔT = 2,74

T

_{= ΔT + t}

T

_{= 2,74 + 98T760 = 100,74°C}

Cálculo do rendimento do Acetato de Isopentila:

V

= 20 ml V

= 15 ml Véster

d

= 1,053g/ml d

= 0,813g/ml d

= 0,876 g/ml

Ácido Acético Álcool Isopentílico

d = m/V

m = d.V m = d.V

m = 1,053. (20) = 21,06g m =0,813.(15) = 12,20g

1 mol ácido ---60,05g 1 mol ---88,15g

n---21,06g n ---12,20g

n = 0,351 mol n = 0,138 mol

Reagente em excesso Reagente Limitante

n mols de éster = n mols do álcool = 0,138 mol:

1 mol de éster ---130,19g de éster 0,138 mol de éster ---m = 17,97g de éster

• Essa massa corresponde a 100 % de rendimento (m estequiométrica) • Cálculo da porcentagem de rendimento:

• Rendimento = (m obtida . 100%)/ m estequiométrica • Exemplo: obteve-se 12,45g de éster

• Rendimento = (12,45g ) / (17,97g) . 100% = 69,28%

Cálculo do rendimento do Cloreto de Terc-butila:

determinar o excesso de HCl

Volume a ser utilizado de álcool t-butílico: Temos: d_álcool = 0,78 g/mL

Massa a ser utilizada de álcool t-butílico = 25,00g Então: 0,78---1mL

25,00--- x

x = 32,0 mL de álcool t-butílico

Massa de HCl que reage com 25,00 g de álcool t-butílico: Massas molares: Álcool=73,96

HCl= 36,46

1 mol de álcool t-butílico --- 1 mol de HCl 73,96 g --- 36,46 g

25,00 g --- y y = 12,32 g de HCl

Cálculo do rendimento do Cloreto de Terc-butila:

determinar o excesso de HCl

Volume de HCl necessário para reagir com 25g de álcool t-butílico: Dados: HCl conc. = 35,5% d_(HCl) = 1,19 g/ mL

V_HCl = 85,00mL

Sabe-se que em 100g de Solução tem-se 35,5g de HCl, então: d = m/V

V=m/d=100/1,19=84,25mL

35,5g de HCl em 100g de solução ---84,24mL Z --- 85,00 mL Z = 35,82 g de HCl contidos em 85,00 mL utilizados

Foram adicionados no funil: 35,82g de HCl

Cálculo do rendimento do Cloreto de Terc-butila:

Massa de cloreto de t-butila obtida na reação com 25,00 g de álcool t-butílico: 1 mol de álcool t-butílico ---- ---1 mol de cloreto de t-butila

73,96g ---92,57g 25,00g ---x

x = 31,29g de cloreto de t-butila para 100% de rendimento

Rendimento do experimento = ( massa obtida / 31,29) x 100 31,29 g de Cloreto de t-butila --- 100%

Química Orgânica

Experimental

PREPARAÇÃO DO ACETATO DE

ISOPENTILA (versão III)

Discentes: Eliana Alves Arxer

Fernanda Maciel Barbosa Gubbiotti Nathalia Abe Santos

Docentes: José Eduardo de Oliveira Amanda Coelho Danuello

Temas

z

Introdução;

z

Reação geral de Fisher;

z

Objetivo;

z

Mecanismo;

z

Técnicas envolvidas na síntese;

z

Agente Secante;

z

Emulsão

z

Cálculo do rendimento;

z

Fluxograma;

z

Tabela com propriedades físico-químicas;

z

Cuidados, toxicidade e segurança;

z

Tratamentos dos resíduos;

Os ésteres

z

Assemelham-se aos aromas de flores e

frutas;

z

São utilizados na fabricação de

aromatizantes artificiais, tais como de

abacaxi (propanoato de etila), pêssego

(acetato de benzila), pêra (acetato de

propila) e vários outros.

Acetato de Isopentila

z

O acetato de isopentila é um éster que

apresenta cheiro característico de banana.

Ele é obtido através da reação de

esterificação do ácido acético com álcool

isopentilico, a qual é catalisada por um

ácido mineral (nesta prática será utilizado

o H

SO

). Esta reação é

Váriaveis da esterificação

z

Temperatura

z

Concentração

z

Ambas aceleram ou retardam a velocidade da

reação

z

Equação de Arrhenius

:

RT

E

_a

Ae

k

−

=

A – fator de frequência (medida da

probabilidade de uma colisão eficaz)

Ea – energia de ativação (kJ/ mol) R – constante dos gases ideais ( em

unidades S.I. 8,314 J/K . mol)

Reação Geral Fisher

z

Elas se desenvolvem muito lentamente na

ausência de ácidos fortes, mas alcançam

o equilíbrio em poucas horas, quando o

ácido e o álcool são refluxados com

pequena quantidade de H

SO

ou HCl

:

Objetivo da prática:

z

Preparar acetato de isopentila a partir da

reação de esterificação do ácido acético

com álcool isopentilico;

z

Extrair o éster obtido;

Técnicas envolvidas:

z

Refluxo

;

z

Salting-out

;

z

Extração quimicamente ativa

;

z

Extração com solvente

;

z

Decantação e Filtração

;

z

Destilação Simples

;

E mais...

z

Fluxograma

z

Correção de P.E

z

Cálculos

z

Tabelas e toxicidades

Cuidados

z

Sentido do fluxo de água: de baixo para cima;

z

Fluxo de água constante para favorecer o resfriamento;

z

A pressão do fluxo de água deve ser alta o suficiente

para manter o fluxo, mas não excessivamente forçando

a mangueira do condensador;

Efeito Salting Out

z

A adição de solução saturada de cloreto de

sódio, irá diminuir a solubilidade do éster em

água, fazendo com que esta possa ser

removida, sem perda do produto desejado.

Mistura de água e metanol.

Adiciona-se carbonato de potássio

Separação de duas fases Fase alcoolica Fase aquosa

Correção do ponto de ebulição

z

Correção para líquidos associados (formam ligações de

hidrogênio):

ΔT = 0,00010(760-p).(t +273)

t

_{=ΔT + t}

z

ΔT: correção, em ºC a ser aplicada ao ponto de ebulição

observado,

z

t: temperatura de ebulição observado no laboratório

z

p: pressão barométrica local;

z

t

_{: temperatura de ebulição a 760 mmHg (ponto de}

Correção do ponto de ebulição

Exemplo:

Considerando p = 686 mmHg e t = 98°C, a correção feita será:

ΔT = 0,00010(760-686).(98 + 273)

ΔT = 2,74

T

_{= ΔT + t}

T

_{= 2,74 + 98}

T

_{= 100,74°C}

CÁLCULO DO RENDIMENTO:

V_ácido= 20 ml V_álcool= 15 ml V_éster

d_ácido= 1,053g/ml d_álcool= 0,813g/ml d_éster= 0,876 g/ml

CÁLCULO DO RENDIMENTO:

Ácido Acético Álcool Isopentílico

d = m/V

m = d.V m = d.V

m = 1,053. (20) = 21,06g m =0,813.(15) = 12,20g

1 mol ácido ---60,05g 1 mol ---88,15g

n---21,06g n ---12,20g

n = 0,351 mol n = 0,138 mol

Cálculo do Rendimento

n mols de éster = n mols do álcool = 0,138 mol:

1 mol de éster ---130,19g de éster 0,138 mol de éster ---m = 17,97g de éster

z Essa massa corresponde a 100 % de rendimento (m

estequiométrica)

z Cálculo da porcentagem de rendimento:

z Rendimento = (m obtida . 100%)/ m estequiométrica

z Exemplo: obteve-se 12,45g de éster

Nomenclatura Densidade /g mL-1 Mol /g mol-1 p.f. /0_{C p.e. /}0_C Ácido Acético CH₃CO₂H 1,0492 60,05 16,604 118 Álcool Isopentílico C₅H₁₂O 0,813 88,15 -117,2 130,5

Bicarbonato de Sódio NaHCO₃ 2,159 84,01

______ _____ Ácido Sulfúrico H₂SO₄ 1,84 98,08 10 29 0 Cloreto de Sódio NaCl 2,17 58,45 804 1413

Sulfato de magnésio MgSO₄ 1,67 120,37 Acetato de Isopentila

C₇H₁₄O₂

0,8670 130,19 -78,5 142

Toxicidade Solubilidade Propriedades Físicas

-Ingestão pode causar corrosões bucais e gastro-intestinais, com vômitos, diarréia, colapso circulatório e morte.

- Excelente solvente para diversos compostos orgânicos. - Miscível em água, álcool glicerol e éter

Líquido, odor pungente

-Irritante para as menbranas mucosas, altas concentrações podem causar depressão

no sistema nervoso central

-fracamente solúvel em H2O (2g em 100 mL)

- miscível em álcool, éter, benzeno, clorofórmio

líquido, odor desagradável característico

________________ - Solúvel em 10 partes de água - Insolúvel em álcool

- Cristais brancos ou granulados

- em contato com os olhos pode resultar em perda total da visão

- corrosivo

- ingestão causa enjôo e morte

- miscível em água e em álcool com liberação de muito calor e contração

de volume

- líquido incolor e volátil

________________ -1g dissolve em 2,8 mL de água - 1g dissolve em 10 mL de glicerol

- insolúvel em HCl concentrado

-cúbico, cristais brancos - grânulos ou pó

- incolor

- pode causar insuficiência renal e intoxicação.

- solúvel em água, levemente solúvel em álcool

cristais ou pó eflorescentes

-causa irritações aos olhos, e outros tecidos -pode causar dermatite

-1g solúvel em 400 partes de água -miscível em álcool, éter, acetato de etila

incolor e líquido neutro.

Tabela de Propriedades

Toxicidade das substâncias

Ácido acético glacial (CH₃CO₂H)

z Inalação: garganta inflamada, tosse, queimação, dor de cabeça, vertigens,

respiração dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.

z Pele: dor, vermelhidão, bolhas, ardor. Primeiros-socorros: remover as

roupas contaminadas, lavar com água e sabão; requer atenção médica.

z Olhos: vermelhidão, dor intensa, queimação, perda de visão.

Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar oftalmologista.

z Ingestão: dor abdominal, sensação de queimação, diarréia, choque ou

colapso, garganta inflamada, vômito. Primeiros-socorros enxágüe a boca, não induza o vômito, dê porções de água para a pessoa beber; requer atenção médica.

Álcool isopentílico (C₅H₁₂O )

z Inalação:garganta inflamada, tosse, náusea, dor de cabeça, vertigens.

Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.

z Pele:dor, vermelhidão, pele seca, aspereza. Primeiros-socorros: remover

as roupas contaminadas, lavar com água e sabão.

z Olhos : vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por

vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista.

z Ingestão:dor abdominal, sensação de queimação no tórax e no

estômago,dor de cabeça, náusea, inconsciência, vômito, fraqueza.

z Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito, dê porções de água com carvão ativado para a pessoa beber; requer atenção médica.

Ácido sulfúrico (H₂SO₄ )

z Inalação: corrosivo, garganta inflamada, queimação, respiração dificultada e

dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; respiração artificial, se necessário; requer atenção médica.

z Pele: corrosivo, dor, vermelhidão, bolhas, sérias queimaduras. Primeiros-socorros:

remover as roupas contaminadas, lavar com água; requer atenção médica.

z Olhos: corrosivo, vermelhidão, dor, intensa queimação. Primeiros-socorros: lavar

com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista.

z Ingestão: corrosivo, dor abdominal, sensação de queimação, choque ou colapso.

Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito; procure um médico.

Acetato de isopentila (C₇H₁₄O₂)

z Inalação: garganta inflamada, tosse, dor de cabeça, fraqueza, sonolência.

Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.

z Pele: secura. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar

com água.

z Olhos: vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por

vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista

z Ingestão: dor abdominal, garganta inflamada, náuseas. Primeiros-socorros:

beber porções de água; requer atenção médica.

Bicarbonato de sódio (NaHCO₃)

z Nenhuma consideração venenosa.

z Baixíssima toxicidade.

Sulfato de Magnésio (MgSO₄)

z Nenhuma consideração venenosa.

z Baixíssima toxicidade.

Cuidados

z Mantenha separado solventes halogenados de não halogenados.

z Separe solventes orgânicos de soluções aquosas.

z Mantenham os solventes acidificados de outros solventes e resíduos ácidos.

z Não misture ácidos inorgânicos fortes ou oxidantes com compostos orgânicos.

z Mantenha ácidos, bases e soluções aquosas contendo metais pesados separados de outros resíduos.

BIBLIOGRAFIA:

z PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S. Introductionto

OrganicLaboratory Techniques: A Contemporary Approach.

3ed. Philadelphia : Hancourt Brace College Publischers, 1995.

z MANO, E. B., SEABRA, A. F. Práticas de Química Orgânica. 2.ed. São Paulo : Edart, l977.

z SOLOMONS, G. T.W., FRYHLE, C. B. Química Orgânica 1 e 2,

8ªedição z SITEs: z http://labjeduardo.iq.unesp.br/orgexp1/acetato_isopent.htm acessado 06/05/2009) z www.jeduardo.unesp.br (acessado 23/03/2009) z http://cftc.cii.fc.ul.pt/PRISMA (acessado 7/04/2009)

Fluxograma

Acetato de

Isopentila

z

...outros, se houver tempo ou alguém

perguntar

Colóides

z Colóides são misturas heterogêneas;

z com pelo menos duas fases diferentes: uma das fases na

forma finamente dividida (sólido, líquido ou gás), denominada fase dispersa e outra fase contínua (sólido, líquido ou gás), denominada meio de dispersão;

z Num sistema coloidal um dos componentes da mistura

apresenta uma dimensão no intervalo de 1 a 1000 nanômetros(1 nm= 10-9 m).

Emulsão

“Emulsão é uma suspensão coloidal de um líquido em outro intimamente disperso sob a forma de gotículas.

Ex:. Água e óleo.

Estrutura Microscópica do leite Leite

Exemplos de emulsificantes: proteínas (ovoalbumina, caseína),

sabões e detergentes, fósforos lipídeos.

Agente emulsificante:

Facilitam e estabilizam emulsões

Extração

Fase aquosa_{Fase aquosa} Fase orgânica

Agente Secante

z Sulfato de Magnésio anidro: Trata-se de uma agente secante