Química Orgânica Experimental I

Aline Varella Rodrigues

Mônica Sumie Okuda

Raquel Mariano de Almeida

Unesp – Araraquara – Instituto de

Química

Química Orgânica

Experimental I

Cafeína

ƒFórmula C₈H₁₀N₄O₂ (1,3,7-trimetilxantina)

ƒalcalóide do grupo das xantinas

Plantas que contêm o princípio ativo da

Cafeína: chá mate, café, cacau, guaraná e cola

ƒ Usado em bebidas como estimulante

ƒ Apresenta-se sob a forma de um pó branco ou pequenas agulhas

ƒ É extremamente solúvel em água quente, não tem cheiro e apresenta sabor amargo

ƒ Atua sobre o sistema nervoso central, sobre o metabolismo basal e aumenta a produção de suco gástrico

Processos

envolvidos

ƒ

Efusão

ƒ

Banho de resfriamento

ƒ

Extração com porções de diclorometano (CH

₂

Cl

₂

)

ƒ

Emulsão

ƒ

Lavagem

ƒ

Secagem pela adição de Na

₂

SO

₄

ƒ

Decantação

ƒ

Evaporação em banho-maria

ƒ

Cristalização

ƒ

Sublimação

Efusão

Efusão

ƒ

Extração sólido-líquido é chamada de efusão

ƒ

Componentes que estavam na fase sólida

passam para a fase líquida (água)

ƒ

Extração descontínua: quando a solubilidade em

água dos componentes sólidos é grande

ƒ

Extração contínua: quando a solubilidade dos

solutos em água é pequena

Banho de resfriamento

ƒ

Gelo pilado com água (T=0-5

o

_C)

ƒ

Gelo pilado com sal de cozinha (abaixo de 0

o

_C

– entre -5

o

_{C a -18}

o

_C)

ƒ

Gelo pilado com cloreto de cálcio cristalino

ƒGelo pilado com CaCl

₂

e água (T= -40

o

_{C a}

Quando não há gelo

ƒ

1-2 partes de H

₂

O com 1 parte de NH

₄

Cl e 1

parte de NaNO

₃

(T de 10

o

_{C para -15}

o

_{C a -20}

o

_C)

ƒ

10 partes de H

₂

O com 3 partes de NH

₄

Cl (T de

13

o

_{C para -15}

o

_C)

ƒ

10 partes de H

₂

O com 11 partes de Na

₂

S

₂

O

₃

.5

H

₂

O (T de 11

o

_{C para -8}

o

_C)

ƒ

5 partes de H

₂

O com 3 partes de NH

₄

NO

₃

(T

de 13

o

_{C para -13}

o

_C)

Gelo seco

Usado para baixas temperaturas:

ƒCom álcool etílico: T= -72

o

_C

ƒ

Com álcool dietílico: T= -77

o

_C

Diclorometano

Diclorometano

CH

₂

Cl

₂

ƒ

Função

ƒ

Tóxico

ƒ

Carcinogênico

ƒ

História do processo de

descafeinação

História do processo de

descafeinação

ƒ

Descafeinação feita com CH

₂

Cl

₂

até 1980

ƒ

Acetato de etila substituiu o CH

₂

Cl

₂

até o começo dos anos 90

ƒ

A partir de 1990 o fluido supercrítico CO

₂

é usado para dissolver

cafeína

ƒ

Sob alta pressão o CO

₂

supercrítico lava os grãos de café e

dissolve cerca de 99% da cafeína presente

Emulsão

A.. Dois líquidos imiscíveis separados em duas

fases (I e II). B. Emulsão da fase II dispersa na fase I. C. A emulsão instável progressivamente retorna ao seu estado inicial de fases separadas. D. O surfactante se posiciona na interface entre as fases I e II, estabilizando a emulsão

Emulsão

ƒ

Emulsão é a mistura entre dois líquidos imiscíveis em que um

deles (a fase dispersa) encontra-se na forma de finos glóbulos no

seio do outro líquido (a fase contínua).

ƒ

Eliminação da emulsão

ƒ

Agitação da solução c/ bagueta

Lavagem

ƒ

Após a remoção do líquido sobrenadante, o precipitado

deve ser lavado, pois uma pequena quantidade da solução

será retida e poderá causar problemas nas etapas

subseqüentes da análise. Normalmente, usa-se água

destilada como água de lavagem, mas muitas vezes deve-se

usar uma solução diluída do próprio reagente usado na

precipitação.

ƒ

A lavagem é realizada mediante a adição do líquido de

lavagem sobre o precipitado. A seguir, agita-se para dispersar

o sólido, centrifuga-se e decanta-se líquido. O volume do

líquido de lavagem vai depender da quantidade do sólido.

ƒ

Geralmente, faz-se duas ou três lavagens com 0,5 mL do

líquido.

Secagem

Secagem

ƒ

Utiliza-se um secante inorgânico

Considerações sobre o secante:

ƒ

não combinar quimicamente com o composto orgânico

ƒ

secagem rápida e efetiva

ƒ

não dissolver apreciavelmente no líquido

ƒ

econômico

ƒ

não ter efeito catalizador. Não promover, por exemplo, polimerização,

reações de condensação e auto-oxidação

Na

₂

SO

₄

Sulfato de sódio anidro:

Agente secante neutro

ƒ

Barato

ƒ

Grande capacidade de absorção da água (abaixo de 32,4

o

_C)

ƒ

Usado em todas ocasiões

ƒ

Secagem vagarosa e incompleta

ƒ

Ineficiente para solventes como benzeno e tolueno, cuja solubilidade em

água é pequena (neste caso, usar sulfato de cobre anidro)

ƒ

Não usado acima de 32,4

o

_{C, temperatura de decomposição do}

decahidrato

Decantação

Processo utilizado para separar misturas

heterogêneas dos tipos sólido e

Evaporação

Seu funcionamento se baseia no princípio da

destilação à pressão reduzida

Evaporação

ƒ Se a água é o solvente e a substância não é volátil: evaporação simples sobre um banho de vapor ou de água

ƒ Se a evaporação deve ser rápida ou se o solvente for orgânico:

(A): balão contendo a solução a concentrar é aquecido em banho-maria e sofre rotação durante

todo o processo de evaporação, o que assegura uma boa homogeinização e evita ebulição

tumultuosa

(T): torneira que permite a entrada de ar ou o abastecimento do balão com novas porções da solução

Cristalização

ƒ

A cristalização é o processo (natural ou artificial) da formação de cristais

sólidos de uma solução uniforme.

ƒ

Ela consiste de dois principais eventos, a nucleação e o crescimento

dos cristais.

ƒ

A nucleação é a etapa em que as moléculas do soluto dispersas no

solvente começam a se juntar em clusters, em escala nanométrica.

ƒ

O crescimento do cristal é o subseqüente crescimento do núcleo que

atingiu o tamanho crítico do cluster. A nucleação e o crescimento

continuam a ocorrer simultaneamente enquanto a supersaturação existir.

Sublimação

ƒ

Substância passa do estado sólido diretamente para o estado

gasoso

ƒ

Exemplo: gelo seco (sublima a -78

o

_C)

ƒ

No laboratório é utilizada como método de purificação dos

compostos orgânicos que sublimam. É um ótimo método de

purificação

ƒ

Finalidades preparativas: pressão atmosférica sobre o

composto é reduzida com uma bomba ou uma trompa de

vácuo. Resultado: a pressão de vapor do sólido é igualada à

pressão atmosférica à temperaturas menores

S

V

W

T

TW: curva de pressão de vapor do líquido

TS: curva de pressão de vapor do sólido

T: ponto tríplice (coexistência de sólido, líquido e vapor)

TV: temperaturas e pressões em que sólidos e líquidos podem estar em

Exemplos de substâncias que

sublimam

ƒ

Cânfora

ƒ

Iodo sólido, à pressão normal

ƒ

Naftalina, à pressão normal

ƒ

Gelo seco (CO

₂

)

Substâncias presentes na folha

do chá

ƒ

Celulose

ƒ

Clorofila

ƒ

Taninos

ƒ

Flavonóides glicosilados

Celulose

O O O O H O H O H O H O H O H O H O H H H H H H H H H H H

Clorofila

N N Mg N N O O O C H₂ CH₃ O C H₃ O CH₃ C H₃ C H₃ CH₃ CH₃ CH₃ C H₃ C H₃ H3C H H

Taninos

Taninos são grupos de compostos químicos

polifenólicos, de alto peso molecular, de

Flavonóides glicosilados

O

O O

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

H

100mL H₂O destilada (57-59ºC) + 3 saquinhos de chá preto

(béquer B1)

-colocar os saquinhos imersos na água quente por 1 minuto

-pressionar os dois saquinhos entre dois vidros de relógio

-recolher o excesso em um béquer e adicioná-lo à solução

-descartar os saquinhos

-resfriar a solução em banho de gelo até atingir temperatura ambiente

-colocar a solução em um funil de separação

-adicionar 20 mL de CH₂Cl₂ à solução -agitar cuidadosamente para evitar a formação de emulsão

-separar fases

FASE ORGÂNICA (Inferior) CH₂Cl₂, cafeína, taninos,

flavonóides glicosilados TRAÇOS: H₂O e clorofila

FASE ORGÂNICA (Superior) Clorofila

TRAÇOS: CH₂Cl₂, cafeína, taninos, flavonóides glicosilados

-recolher em béquer B2

-transferir para funil de separação -lavar com 20 mL de NaOH 6M (fria)

-adicionar 20 mL de CH₂Cl₂

-agitar

para evitar a formação de emulsão

-separar fases

-recolher em béquer

-repetir estas etapas mais uma vez

-descartar adequadamente FASE ORGÂNICA (Inferior)

CH₂Cl₂, cafeína, clorofila TRAÇOS: sais de taninos e de

flavonóides, H₂O e açúcares

FASE ORGÂNICA (Superior) Sais de taninos e de flavonóides,

clorofila e açúcares

-descartar adequadamente -transferir para béquer B3

-transferir para funil de separação

-lavar com 20 mL de NaOH 6M (fria) -descartar adequadamente

-transferir para béquer

-transferir para funil de separação -lavar com 20 mL de água fria FASE ORGÂNICA (Inferior)

CH₂Cl₂, cafeína

TRAÇOS: água e clorofila

FASE ORGÂNICA (Superior) Sais de taninos e de

flavonóides, clorofila, açúcares e Na+_OH

--transferir para erlenmeyer -adicionar Na₂SO₄

-agitar e deixar em repouso -filtrar

-descartar

adequadamente Descartado

SOBRENADANTE CH₂Cl₂, cafeína

TRAÇOS: clorofila

PRECIPITADO Na₂SO₄ hidratado

TRAÇOS: clorofila, CH₂CL₂, cafeína -descartar

adequadamente Descartado

-transferir para béquer B4

-evaporar o solvente em banho de água até cerca de 3 cm

-transferir para um vidro de relógio

-evaporar completamente até obtenção de cristais

SUBLIMADO Cristais de cafeína TRAÇOS: clorofila RESÍDUO CH₂Cl₂ evaporado (p.e. = 39,75°C) -determinar a massa da cafeína impura e

ponto de fusão

-purificar por sublimação SUBLIMADO

Cristais de Cafeína purificados

RESÍDUO Clorofila

-determinar a massa de cafeína purificada -determinar ponto de fusão

-calcular o rendimento

Característica e toxidade

COMPOSTO CARCTERÍSTICAS TOXIDADES

Diclorometano

Líquido incolor, com vapores não inflamáveis .

Pode causar fadiga, sonolência, náuseas, aversão à luz, irritação da pele e dos olhos. Possível agente carcinogênico

Cafeína Sólido cristalino branco , inodoro e de gosto amargo

Estimulante do SNC, diurético, apresenta ação vaso-constritora e bronco-dilatadora.

Água Líquido, incolor, inodoro e insípido Substância essencial para a vida Sulfato de sódio Sólido cristalino, inodoro, _eflorescente Ação purgativa

Hidróxido de sódio

Sólido cristalino opaco absorve rapidamente H₂O e CO₂do ar.

Causa irritação das vias aéreas, queimaduras nos olhos e pele, perda temporária de cabelo. Sustância muito corrosiva.

Constantes

COMPOSTO FÓRMULA MF (g/mol) p.f. (°C) p.e. (°C) DENSIDADE (g/mL) SOLUBILIDADE_{(g/ mL)} Diclorometano CH2Cl2 84,93 -95 39,7₅ 1,3255 1/50 Cafeína C8H10N4O2 194,19 238 1,23 1/46 Água H2O 18,02 0 100 0,997 ---Sulfato de sódio Na2SO4 142,04 800 --- 2,7 1/3,6 Hidróxido de sódio NaOH 40,00 318 --- 2,13 1/0,9

•Diclorometano:

Inalação:

I.remover o indivíduo do local e levá-lo para o ar fresco;

II.Se a respiração for dificultada ou parar, dar oxigênio ou fazer respiração artificial.

Contato com olhos e pele:

I.remover roupas e sapatos contaminados e enxagüar com muita água;

II.Manter as pálpebras abertas e enxagüar com muita água.

•

Hidróxido de Sódio

Inalação:

I.remover o indivíduo ao ar livre;

II.se não estiver respirando, fazer respiração artificial;

III.se respirar com dificuldade, dar oxigênio;

IV.e procurar ajuda médica.

Ingestão:

I.não induzir ao vômito;

II.dar grandes quantidades de água ou leite;

Contato com a pele:

I.

lavar imediatamente em água corrente por, pelo

menos, 15 minutos;

II. remover a roupa contaminada e os sapatos;

III. lavar a roupa e os sapatos antes de reutilizá-los;

IV. procurar ajuda médica.

Contato com os olhos:

I.

lavar imediatamente com água corrente por pelo

menos 15 minutos, abrindo e fechando

ocasionalmente as pálpebras;

Bibliografias

Livro:

• Vogel, A. I., Química Orgânica – Análise Orgânica Qualitativa – Volume 1, Costa, C.A.C., Santos, O.F., Neves, C.E.M., Rio de Janeiro, Livro Técnico S.A., 3a _edição,

1981, páginas 40, 41, 67, 68, 150, 154, 156

ƒBaccan, N., Introdução à Semimicroanálise Qualitativa, Editora da Universidade Estadual de Campinas – Unicamp, 6ª edição, página 103.

Sites: ƒ www.faenquil.br ƒ www.qmc.ufsc.br ƒ www.estudantenet.hpg.ig.com.br ƒ labjeduardo.iq.unesp.br ƒ www.gluon.com.br/fq/imagens.htm ƒ www.qca.ibilce.unesp.br ƒ www.cetesb.sp.gov.br