Preparação do Cloreto de terc-butila

Preparação do Cloreto de terc-Butila

João Fernando Villarrubia Lopes Munhoz Mariana Rosa Pereira Milena Fontes Luizete Yussra Abdul Ghani

Substituição Nucleofílica - Definição

Reação química, na qual uma espécie com um par de elétrons não compartilhado,

nucleófilo, reage com o substrato, de tal

forma que ocupe a antiga posição do grupo antes ligado ao substrato, grupo

abandonador.

R

X

R

Nü

_X

-Nü

+

₊

Nucleófilo Haleto de Alquila

Substituição Nucleofílica S

1

• A velocidade da reação depende somente

da concentração do substrato

• Há formação de carbocátion

• Os nucleófilos podem ser fracos e diluídos

• O solvente utilizado é polar e prótico

Substituição Nucleofílica Bimolecular

Substituição Nucleofílica S

2

• A velocidade da reação depende da

concentração do substrato e do nucleófilo

• O substrato não deve ser impedido

estericamente

• Não há formação de carbocátion

• Os nucleófilos devem ser fortes e concentrados

• O solvente utilizado é polar e aprótico

S

1 x S

2

Fator S_N1 S_N2

Substrato 3o _{(carbocátion estável)} Metila>1o>2o (necessita de

substratos desbloqueados)

Nucleófilo

Base de Lewis fraca, molécula neutra, o nucleófilo pode ser o

solvente

Base de Lewis forte, a velocidade é favorecida pela alta concentração do

nucleófilo

Solvente Prótico, polar Aprótico, polar

Grupo

retirante I

-Procedimento Experimental

Preparação do cloreto de

terc-butila

Técnicas e materiais utilizados

9 Extração (separar dois líquidos imiscíveis)

9 Lavagem (neutralizar o excesso de ácido)

9 Secagem (eliminar água)

9 Filtragem simples (eliminação do agente secante)

9 Destilação simples (obtenção do cloreto de

Funil de separação: serve para

extrair duas soluções imiscíveis. A fase orgânica pode estar acima ou abaixo, dependendo da densidade relativa das duas soluções.

Filtração simples

Filtração Simples: Separar líquidos de

sólidos.

Condições:

9O corpo sólido não deve passar através

do filtro ou penetrar nos poros

obstruindo-os.

Papel de filtro pregueado: oferece uma superfície de filtração aumentada, com maior rendimento na sua velocidade.

Por que usar a destilação simples?

9Para separar um líquido de impurezas não

voláteis (em solução no líquido) de um

solvente usado numa extração.

9Para separar líquidos de ponto de ebulição

diferentes.

Compostos álcool t-butílico cloreto de t-butila Bicarbonato de sódio

Ácido clorídrico

(em solução) cloreto de cálcio

Fórmula molecular C₄H₁₀O C₄H₉Cl NaHCO₃ HCl CaCl₂

Ponto de ebulição (ºC) 82,9 51 - 114 > 1600

Ponto de fusão (ºC) 25,5 -26,5 270 , perde CO2 -85 772

Densidade (g.cm-3_{) (20-25ºC) 0,779 0,847 2,159 1,187 2,152}

Peso molecular (g.mol-1_{) 73,96 92,57 34,01 36,46 110,98}

Solubilidade água, éter e álcool álcool e éter. Insolúvel em água

Água. Insolúvel em álcool

Água, álcool, éter e

benzeno água, álcool

Toxidade

irritação nos olhos e na pele;

inflamável

tóxico (inalação prolongada); inflamável

pouco tóxico; não inflamável

tóxico por inalação, irritante para os olhos e pele; não inflamável pouco tóxico Usos desnaturalizante de álcool; solvente para produtos farmacêuticos; agente de desidratação síntese orgânico (agente alquilante); anti-heumático; solvente fabricação de bebidas, sais efervescentes; extintores de incêndio; cerâmica; anti-ácido acidificação (ativação) de poços de petróleo; redução de minerais; acidificante industrial; desnaturalizante de álcool; polimerização;iso merização; alquilação e reação de nitração fungicida; agente secante e desecante; produtos farmacêuticos; células eletrolíticas; indústria de papel Obtenção absorção do isobuteno; em H2SO4com posterior hidrólise com vapor d’água

preparado com álcool t-butílico; HCl concentrado e destilado preparado com carbonato de sódio, água e CO2 Subproduto de reações orgânicas de cloração; queimando H2em uma atmosfera de cloro em ausência de O2 por ação do HCl sobre CaCO3e cristalização

Características - líquido incolor

ligeiramente alcalino; decomposição lenta no ar; sabor refrescante líquido incolor ou ligeiramente amarelo; ácido forte; corrosivo cristais; grânulos

Agente secante

9 Forma com a água um sal hexa-hidratado

(CaCl₂.6H2O) em temperatura inferior a 30°C,

devido a presença , como impureza de fabricação , de hidróxido de cálcio ou de cloreto básico.

9 Não deve ser usado nas secagens ácidas ou de líquidos ácidos.

9 Não deve ser empregado nas secagens de alguns

compostos carbonílicos, de ésteres , álcoois, fenóis, aminas, e amidas, em virtude de reagir quimicamente com esses compostos.

Reações envolvidas

9 Eliminação de ácido que possa estar em excesso:

NaHCO3(aq) + H+Cl-(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq) + CO2(g) ↑ +

H2O_(l)

9 Eliminação da água através do agente secante:

Fontes de aquecimento

A fonte de calor deve ser escolhida em função do líquido a ser destilado.

Equipamentos usados para aquecimento:

P.E.<600C Banho maria

600C<P.E.<1800C Banho de óleo

25g de álcool t-butílico em funil de separação de 250 mL

Fase aquosa (inferior):

H₃O+_{, Cl}

-- ; pouca quantidade de

álcool t -butílico; pouca quantidade de Cloreto de t-butila

Fase orgânica (superior): cloreto de t-butila; pouca quantidade de álcool t-butílico; HCl ;H₂O

Cloreto de t-butila (superior):

Pouca quantidade de álcool t-butillico; pouca quantidade de H₂O; Na+ _Cl- _{; Na}+ HCO₃

-Fase aquosa (inferior): Na+_Cl

-;Na+_HCO

3-;pouca quantidade de

cloreto de t-butila; pouca quantidade de álcool t-butílico

Cloreto de t-butila (superior): pouca

quantidade de Na+_HCO

3-; pouca

quantidade de Na+_Cl-_{; H}

2O ; pouca

quantidade de álcool t-butílico

Fase aquosa (inferior): Na+_Cl-_{; Na}+_HCO 3-;

pouca quantidade de cloreto de

t-butila; pouca quantidade de álcool t-butílico

Lavar com

20 mL de água destilada

1.Adicionar 85mL de HCl concentrado

2.Agitar a mistura por 30 segundos a cada cinco minutos durante 20 minutos

3.Deixar em repouso para separação das fases

1.Transferir para Béquer

2.Lavar com 20mL de NaHCO₃

3.Transferir para o funil de separação

Cloreto de t-butila (superior): pouca quantidade de Na+

HCO₃-, Na+ Cl-, H₂O , álcool t-butílico

Filtrado-cloreto de t-butila: pouca quantidade

de CaCl₂.6H₂O; pouca quantidade de Na+_Cl-_;

pouca quantidade de H₂O; pouca quantidade de álcool de t-butílico

Sólido retido no filtro:

NaCl ,CaCl_2.6H₂O; NaHCO₃; pouca quantidade de cloreto de t-butila; pouca quantidade de álcool t-butílico Resíduos: de cloreto de t-butila; NaCl; CaCl₂.6H₂O; pouca quantidade de álcool t-butílico

Destilado: cloreto de t-butila

Recolher em um frasco com tampa.

Rotular indicando: Nome do produto, volume, faixa

destilação, membros do grupo e data.

1.Transferir o haleto para um erlenmeyer de 125 mL 2.Secar o produto com 5g de CaC1₂ anidro

3.Filtrar em papel pregueado para eliminar o agente secante, recolhendo a fase orgânica em um balão de destilação de 100mL

1.Tarar um erlenmeyer. 2.Destilar o produto na faixa

49~51°C. (temperatura constante)

3.Calcular o rendimento. 4.Corrigir o p.e.

Cálculos

9 Volume a ser utilizado de álcool t-butílico:

d = m / V → 0,779 g/mL = 25,00 g / V (mL)

V = 32,09 mL de álcool t-butílico

9 Cálculo da massa de HCl que reage com 25,00 g de álcool t-butílico:

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

25,00 g --- y

9 Cálculo do volume de HCl necessário para reagir com 25g de álcool t-butílico: HCl conc. = 35,5% d(HCl) = 1,187 g/ mL Volume de HCl utilizado = 85,00mL 100 g de solução de HCl --- 35,5 g de HCl d = m/V → V = 100/1,187 → V = 84,24 mL

9 35,5g de HCl em 100g de solução --- 84,24 mL Z --- 85,00 mL

Z = 35,82 g de HCl contidos em 85,00 mL de solução

Foram adicionados no funil: 35,82g de HCl Reagiram: 12,32g

9 Fator de Correção do ponto de ebulição à pressão de 1 atm:

ΔT = 0,00012(760 – p)(T_observada + 273)

Rendimento do experimento = ( massa obtida / 31,29) x 100

9Cálculo da 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

Resíduos

Os resíduos devem ser colocados em um

frasco especial devido a presença de cloreto de

terc-butila, que posteriormente será incinerado.

Bibliografia

• http://labjeduardo.iq.unesp.br

• Pavia, D.L.; Lampman,G.M.; Jr. Kriz, G.S. - Introduction to Laboratory Techniques, 2nd edition, Philadelphia, Saunders College Publishing. Páginas 171 a 182. 1995.

• Vogel - Análise Orgânica Qualitativa, 3º Edição, Rio de

Janeiro – RJ, ed. Universidade de São Paulo. Páginas 2 e 251. 1981.

• Merck Index.

• Solomons,T.W.G., Fryhle, C.B.,Química Orgânica 1-trad.Whei Oh Lin, 7ªed,LTC-Rio de Janeiro,2001.