faculdades oswaldo cruz
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FACULDADES OSWALDO CRUZ INSTITUTO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO LABORATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA Bacharelado em Química - 3QA/3QX D Drraa S Soollaan nggee K Kaazzu um mii S Saak kaattaa D Drraa S Siillvvaan naa L L.. d dee A A.. M Maarraan nh hããoo P Prrooff.. S Saan nd drroo d dee O Olliivveeiirraa P Prrooff.. J Jú úlliioo C Caarrrreeiirroo P Prrooffªª L Lu uccii R Roocch haa A Avveeiirroo 2011 SUMÁRIO Normas de segurança no laboratório 1 Instruções para o trabalho no laboratório 7 Fluxograma 10 Instruções para entrega do relatório 12 1. Cromatografia de camada delgada e adsorção 16 2. Testes para identificar e classificar os alcoóis 18 3. Desidratação intramolecular do cicloexanol 24 4. Nitração do benzoato de metila 25 5. Preparação do acetato de isopentila 26 5. Preparação da cicloexanona 27 7. Sabões e Detergentes. 29 8. Preparação do Ácido Salicílico e Aspirina 36 9. Biodiesel 37 10. Preparação do Ácido Benzóico – método de Canizzaro 38 Referências 39 NORMAS DE SEGURANÇA NO LABORATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA1 Proposta: Informar sobre os equipamentos e normas de segurança no laboratório. Objetivos 1. Mostrar a localização e função dos equipamentos de segurança; 2. praticar no laboratório normas de segurança; 3. descrever os perigos encontrados num laboratório de química orgânica; 4. informar sobre as responsabilidades de um estudante num laboratório; 5. usar estas normas de segurança no seu dia a dia. Introdução teórica Praticar segurança no laboratório, não é somente um comportamento ético mas é um norma regulamentada por lei. A instrução de segurança e o treino mostrando os perigos nas práticas de laboratórios são regulamentadas por leis federais e de responsabilidade dos instrutores de laboratório. Hoje em dia, nos laboratórios, usam-se técnicas de microescala e minimiza-se o uso de produtos químicos perigosos. Num laboratório de química orgânica, muitas substâncias usadas são inflamáveis, carcinogênicas ou tóxicas. Por causa da inflamabilidade de algumas substancias o uso de bico de gás ou de chama viva exposta deve ser evitado. Placas ou mantas de aquecimento e banhos de vapor são os instrumentos de aquecimento mais adequados para o uso. Os materiais inflamáveis e voláteis requerem sistemas de ventilação adequados. Capelas em perfeito funcionamento são partes integrantes do laboratório. Inclusive os frascos com líquidos orgânicos, devem ser guardados na capela para evitar a contaminação do laboratório. A inalação de vapores químicos é uma das rotas de entrada no corpo. A segunda rota é absorção pela pele. A ingestão e a penetração através de machucados na pele são os outros dois caminhos de penetração no corpo humano. O resultado desta exposição a produtos químicos pode ser agudo ou crônico. A exposição aguda é uma contaminação a curto prazo de tempo; é a que mais ocorre com estudantes. A exposição crônica que é a exposição repetida a baixas doses durante muito tempo. Os efeitos das exposições aguda ou crônica variam de produto químico para produto 1 Instituto de Química da Unicamp – Home page: www.chemkeys.com/bra/ag/segura_9/ndsdi_4/ndsdi_4.htm 1 químico. Similarmente, uma substância pode ser altamente tóxica na exposição aguda e benéfica na exposição crônica. Exemplo: a vitamina D em dose única excessiva é fatal para o homem. Já em pequenas quantidades é vital para a saúde2. Uma grande quantidade de substancias orgânicas são facilmente oxidadas. Quando elas entram em contato com oxidantes fortes como o ácido nítrico, violentas reações podem ocorrer. Muitas vezes estes oxidantes estão na forma de vapor invisíveis para nós. Lembre-se que somente as misturas recomendadas pelo professor, podem ser feitas, não mistures substâncias desconhecidas. Como uma significativa quantidade de produtos orgânicos são considerados carcinogênicos (substâncias que causam câncer), este manual evita o uso destes sempre que possível. O clorofórmio e o formaldeido são exemplos de substâncias que devem ser evitadas. Ácidos e bases são corrosivos para muitos materiais (inclusive a pele), e serão usados nos experimentos. Por razoes óbvias, o contato com a pele deve ser evitado. Se algum contato ocorrer, comunicar imediatamente ao professor e lavar a pele com água corrente por 5 minutos. Existem outras substâncias usadas num laboratório de química orgânica, como o bromo reagente, que também são corrosivas. Os cuidados tomados estão listados no procedimento de cada experimento. Muitos dos produtos usados no laboratório, são classificados como não perigosos. Estes produtos podem ser jogados na pia sem causar problemas, ser evaporados na capela ou ser misturados como lixo natural. Ao mesmo tempo, substâncias consideradas perigosas têm que ser rotuladas com “tóxicas”. Por exemplo, um frasco de cafeína na prateleira de um laboratório químico é rotulada como substância tóxica. Porém deve-se colocar o tipo e exposição necessário para a contaminação. Neste caso 100 xícaras de café seriam necessários para intoxicar. O ponto principal num laboratório é: ESTAR INFORMADO SOBRE O PERIGO DOS REAGENTES QUÍMICOS QUE ESTÃO SENDO USADOS. Quando tiver qualquer dúvida, pergunte ao professor. Tenha também a mão “handbooks”, ou seja, manuais com as propriedades e características dos produtos químicos. Isto leva a um segundo tipo de responsabilidade a dos estudantes. Acessado dia 06/02/04 2 Segurança é responsabilidade de cada um dos estudantes. A segurança pessoal deve fazer parte da rotina de qualquer laboratório. Todos os procedimentos listados a seguir, são importantes, LEIA COM ATENÇÃO!!! 1. Verifique com o seu professor se o uso de lentes de contato no laboratório não prejudicará seus olhos. O uso de óculos de segurança é sempre obrigatório; 2. nunca pipete com a boca; 3. deixe sua bancada sempre limpa; 4. nunca deixe placas de aquecimento, mantas aquecedores e bicos de gás ligados e saia do laboratório. Estes equipamentos atingem altas temperaturas. Cuidado para que os fios elétricos e as mangueiras de gás não encostem no equipamento quente; 5. evite usar equipamentos de vidro trincados, especialmente nos casos que se necessita aquecimento; 6. não use sandálias no laboratório; 7. não traga visitantes no laboratório; 8. não devolva o excesso de reagentes químicos nos fracos originais. Isto causa contaminação das soluções em estoques. Coloque em fracos separados ou ofereça para ser usado pelo colega; 9. nunca trabalhe sozinho no laboratório. O laboratório tem horário especifico de funcionamento; 10. nunca brinque com frascos de reações e nem os lance ou mire para ninguém; 11. não transporte fracos de reagente para a sua bancada se não tiver sido especificado no procedimento. Alguns reagentes só podem ser manuseados na capela. DESENVOLVA OS SEGUINTES HÁBITOS DE SEGURANÇA PESSOAL 1. Nunca trabalhe sem óculos de proteção. Óculos de segurança sempre oferecem proteção total no laboratório; 2. preste atenção nos perigos existentes em cada experimento. Ler as instruções com calma é o primeiro passo para iniciar um bom trabalho. Ler os rótulos dos fracos cuidadosamente, para não usar reagentes errados; 3. não coma e não beba no laboratório; 4. não use jóias no laboratório, gravatas e cabelos longos soltos; 5. comunique qualquer acidente, não importa o quanto simples ele possa parecer; 2 OTTOBONI, Alice. The dose that makes the poison. GARBAGE: The Practical Journal of the Environment. 1992, 4: 38-33. 3 6. disponha a vidraria quebrada no recipiente apropriado. Evite colocar outros tipos de lixo neste recipiente. Este hábito evita acidentes com as pessoas que manuseiam o lixo; 7. exponha-se o mínimo a reagentes químicos. Não coloque a cabeça dentro da capela e qualquer manuseio de produtos químicos deve ser feito com luvas para proteção da pele. 8. faça perguntas sobre o que você não entendeu do procedimento a ser realizado; 9. lave bem suas mãos depois de cada experimento. O estudante que mantém sua bancada limpa assegura limpeza no ambiente; 10. disponha seus resíduos corretamente. Pós químicos e líquidos insolúveis em água não devem ser jogados na pia; 11. sempre coloque as tampas nos fracos de reagentes corretos. Coloque espátulas e conta-gotas nos fracos corretos para evitar contaminação; 12. observe a localização dos equipamentos de segurança no laboratório. Familiarize com suas funções. Segurança e qualidade ambiental devem fazer parte não só do nosso laboratório mas também do nosso dia a dia. Preste atenção nos produtos consumidos em sua casa. Por exemplo, uma colher de chá de um repelente de insetos é letal para um adulto. Cândida (soluções a base de hipoclorito) são corrosivas. Alguns removedores de mancha são perigosos e suspeitos de causarem câncer. Muitos dos produtos consumidos em nossas casas são perigosos e devem ser dispostos separadamente do lixo normal. Alguns exemplos incluem embalagens de produtos químicos usados na piscina, veneno de ratos, inseticidas, polidores de peças cromadas, limpadores de tapetes, restos de tintas, pilhas, lâmpadas de mercúrio, medicamentos vencidos e outros. Outras substâncias podem ser recicladas e reaproveitadas: óleo de motos, fluido de freio, removedores de tintas, baterias de carros, pneus e querosene. Finalmente é importante conhecer como armazenar produtos químicos em casa. Por exemplo, a gasolina é um produto comumente encontrado em nossas garagens. Ela é uma mistura altamente tóxica e inflamável. Ela precisa ser guardada longe de agentes oxidantes (água de lavadeira) e longe de faíscas, fósforos e chamas. Para a sua casa estar segura, as seguintes normas devem ser seguidas: 4 1. Leia o rótulo ao comprar um produto. Observe se existe normas para o manuseio e disposição correta no rotulo; lembre-se que é de sua responsabilidade o armazenamento e disposição adequada da sua compra; 2. compre somente a quantidade necessária. Se houver sobras, ofereça a um amigo ou vizinho; 3. coloque todos os produtos perigosos longe do alcance das crianças. Tenha sempre a mão o telefone de emergência do resgate (corpo de bombeiros); 4. siga a s instruções do rótulo para o uso e armazenamento correto do produto. RESPONDA RÁPIDO 1. Defina os seguintes termos: a. carcinogênico b. corrosivo c. inflamável d. tóxico e. solúvel 2. Descreva a ação imediata que se deve ter em cada uma das seguintes situações: a. um estudante derrama ácido clorídrico na mão; b. um tubo de ensaio contendo uma solução na capela é derrubado e espirra: c. em pequeno béquer contendo um reagente perigoso trincou; 3. Descreva “falso” ou “verdadeiro”para cada uma destas situações: ____ Um estudante pipetou mais reagentes do que precisava par realizar sua experiência. O excesso de reagente deve retornar ao frasco da solução estoque. ____ Uma estudante está insegura quanto ao procedimento químico que irá realizar. Deste modo consulta um manual para verificar a necessidade do uso de luvas e do procedimento ser feito na capela. ____ Um estudante precisa de certa quantidade de reagentes para ser experimento. Ele remove as tampas de todos os fracos e retira as quantidades necessárias. As tampas ficam misturadas e ele não sabe a quais fracos pertencem. Para remediar este problema ele obtém novas tampas para fechar os fracos. 4. Descreva a localização e função de cada uma das seguintes partes e equipamentos de segurança no laboratório: 5 a. extintor de incêndio b. chuveiro de segurança/ lavador de olhos c. cobertor para incêndio d. caixa de primeiros socorros e. armário para inflamáveis f. neutralizadores Exercícios 1. Por que DEVE-SE limpar a bancada freqüentemente? 2. Liste três razões para uma substância ser manuseada na capela? 3. Desde que o verão chegou, alguns estudantes resolveram usar sandálias no laboratório. Explique por que este procedimento não é recomendado? 4. Por que temos que usar sempre óculos de segurança no laboratório? 6 INSTRUÇÕES PARA O TRABALHO NO LABORATÓRIO As aulas de Laboratório de Química Inorgânica do curso de Bacharel em Química serão ministradas semanalmente, com duração de duas aulas. Antes de vir ao laboratório o aluno deve ler o roteiro referente à experiência que será realizada e fazer um fluxograma, ou seja, um esquema do procedimento das etapas experimentais. Para todos os reagentes que serão utilizados na aula de laboratório, deverão ser feitos diamantes de Hömmel: Vermelho Azul Amarelo Branco Azul – Risco à Saúde: 4. Exposição muito curta já pode causar a morte ou maior dano; 3. Exposição curta pode causar danos residuais ou temporários; 2. Exposição intensa ou continuada, mas não crônica, pode causar incapacidade temporária ou danos residuais; 1. Exposição pode causar irritação com apenas danos residuais leves; 0. Não apresenta danos à saúde. Não são necessárias precauções. Vermelho – Inflamabilidade: 4. A substância será rapidamente ou completamente vaporizada nas condições normais de temperatura e pressão, ou prontamente dispersa pelo ar, queimando-se instantaneamente; 3. Líquidos e sólidos que podem inflamar-se sobre praticamente todas as condições de temperatura ambiente; 2. A substância precisa estar moderadamente quente ou exposto a temperatura ambiente relativamente alta para inflamar-se; 1. É necessário esteja pré-aquecida antes de inflamar-se; 7 0. Não irá queimar. Amarelo – Reatividade: 4. Instantâneamente capaz de detonar-se ou explodir em condições normais de temperatura e pressão; 3. Capaz de detonação ou explosão, mas o material requer uma forte fonte de ignição e precisa ser pré-aquecido sob confinamento, reagir com a água ou detonado se sofrer um grande impacto; 2. Reage ao sofrer mudança química violenta sob elevada temperatura e pressão, reação violenta ou formar misturas explosivas com a água; 1. Normalmente estável, mas pode tornar-se instável em temperaturas e pressão elevadas; 0. Normalmente estável, mesmo sobre condições de exposição ao fogo, e não é reativo com a água. Branco - Riscos específicos: A área branca pode conter diversos símbolos: 'W' - reage com a água de maneira não usual ou perigosa; 'OXY' – oxidante; 'COR' - corrosivo; ácido forte ou base; 'ACID' e 'ALK' se for o caso de ser mais específico; 'BIO' - Risco biológico; Quando há o trifólio radioativo ( 'CRYO' - criogênico. ) - é porque a substância é radioativa; Para obter informações sobre a periculosidade dos reagentes, você pode consultar catálogos e os sites: www.cetesb.sp.gov.br/Emergencia/produtos/produto_consulta_completa.asp www.qca.ibilce.unesp.br/prevencao/classificacaonfpa.pdf www.mallbaker.com/Americas/catalog/default.asp www.pt.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_Hommel 8 É obrigatório o uso de avental e óculos de segurança durante as aulas de Laboratório, sem os quais o aluno NÃO participa da aula. È recomendado o uso de luvas cirúrgicas para o manuseio de reagentes. Siga as instruções fornecidas pelo professor. Anote todas as observações experimentais e dados obtidos no experimento com clareza, e organize tabelas de dados. 9 FLUXOGRAMA Um fluxograma é uma representação esquemática do trabalho de laboratório, associada a um determinado experimento. Além de ser uma maneira conveniente de apresentar as instruções do experimento, ele é útil também para anotar a técnica empregada, os dados obtidos e as eventuais observações. A vantagem do esquema reside no fato de que a informação será anotada no caderno de laboratório com um mínimo de espaço. Evidentemente isto poupará trabalho e a organização será tal que a informação escrita poderá ser facilmente lida. As informações seguintes apresentam alguns dos simbolismos que podem ser empregados para fazer uma representação esquemática. 1. O nome e as quantidades dos materiais de partida são incluídos em retângulos ou quadrados: 2,0 g zinco em pó 1,0 g enxofre em pó 2. A adição de um reagente ao sistema é indicada por uma flecha apontada do reagente à linha vertical que representa o sistema sob investigação: Mistura de reação 1mL de HCl 0,1 mol/L 3. Um tratamento do sistema que não envolve a separação de seus componentes é indicado por duas linhas horizontais: Agitar Vigorosamente Meça a Temperatura 4. Processos que requerem a separação dos componentes de uma mistura, tais como filtração, destilação ou evaporação, são indicados por uma linha horizontal. O tipo de separação empregado é colocado entre parênteses, abaixo da linha: (filtração) (evaporação) 10 5. Os produtos resultantes dos três processos acima mencionados são encerrados em retângulos e ligados por linhas verticais às extremidades da linha horizontal: (filtração) filtrado (evaporação) resíduo gás resíduo 6. A retirada de uma alíquota (uma certa porção ou amostra) do sistema é indicada por uma flecha, que parte da linha vertical: Mistura de reação Retire uma alíquota de 1 mL 7. Os produtos finais de uma certa operação são encerrados em retângulos: Gás Precipitado 8. Todas as observações são escritas em retângulos desenhados com linhas onduladas, abaixo ou ao lado de qualquer manipulação, mas sem fazer parte do diagrama: Precipitado Observações: 1. Sólido amarelo claro 2. massa 0,8 g Durante o ano escolar outros simbolismos poderão ser idealizados para situações que irão surgindo. É conveniente lembrar que os simbolismos sugeridos representam apenas um modelo e que existem outras formas que poderão ser empregadas. Ref.: CBA (Chemical Bond Approach Committee), Química Edit. Univ. Brasília, 1964, Parte I, p. 91. 11 INSTRUÇÕES PARA ENTREGA DO RELATÓRIO Deverá ser entregue um relatório, referente a cada experiência (aula), por cada grupo de trabalho, anexado ao fluxograma, vistado pelo professor, devidamente grampeados. O relatório deverá ser entregue na aula de laboratório seguinte àquela da realização do experimento, ou no máximo em duas semanas. Relatório entregue fora deste prazo não será aceito. O relatório deverá ser apresentado em folhas do tipo almaço ou formato A4, de forma manuscrita ou digitada e deverá conter, obrigatoriamente, na sua capa o cabeçalho, contendo: Nome da faculdade e do curso. Título do Experimento. Nome dos integrantes do grupo, com os respectivos números de matrícula. Data do experimento. No mesmo modelo da capa, elabore em folha a parte um cabeçalho para protocolo, para ser assinado pelo professor, comprovando que o relatório foi entregue na data. Alunos que não comparecerem à aula de laboratório não terão a nota referente ao experimento, ou seja, não será aceito relatório de aluno ausente. Em geral, no corpo de um relatório é composto das seguintes partes: Introdução teórica (1,0 pontos); Objetivos (1,5 pontos); Fluxograma (1,0 ponto); Diamantes de Hömmel (0,5 ponto); Materiais e procedimento experimental (0,5 ponto); Resultados e Discussão (3,5 pontos); Obs.: Indique com clareza as operações de cálculo. Não sobrecarregue os cálculos com detalhes aritméticos desnecessários. Indique sempre as unidades usadas nas medidas. Conclusão (1,5 pontos); Referências bibliográficas (0,5 ponto). Obs.: Mencione sempre a bibliografia usada na introdução teórica e/ou questionário de forma clara e completa, segundo a recomendação da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT: Modelos de referência: 12 1. Artigos de Periódicos: SOBRENOME DO AUTOR COMPLETO, Iniciais do Nome Completo (em letras maiúsculas). Título do trabalho; Título do periódico abreviado (em itálico ou em negrito). Local da publicação. Número do volume. Número do fascículo. Número de páginas. Mês. Ano. Exemplos: VIG, P.S. e COHEN, A.M. Vertical browth of the lips: a serial cephalometric study. Amer. J. Orthodont., Saint Louis, v. 75, n. 4, p. 405-415, Apr. 1979. Sem autor: Deve-se iniciar pelo título do artigo. INDÚSTRIA de máquinas questiona ação do governo. Dirigente Industrial, Rio de Janeiro, v. 24, n. 7, p. 48-50, Jul. 1983. 2. Livro SOBRENOME DO AUTOR COMPLETO, Iniciais do Nome Completo (em letras maiúsculas). Título da obra (itálico ou em negrito) Número da edição. Local da publicação Editora. Data da publicação. Exemplo: BARROS, A.J.S. e LEHFELD, N.A.S. Fundamentos de Metodologia Científica, 2 ed., São Paulo: Makron Books, 2000. 3. Capítulo de livro Autor do capítulo do livro. Título do livro. 13 Palavra in: Autor do livro. Título do livro. Número da edição. Local da publicação. Editora. Ano. Volume. Páginas do capítulo Exemplo: McCORMICK, D.B., Vitaminas, in: BURTIS, C.A., ASHWOOD, E.R. Tietz Fundamentos de Química Clínica, 4 ed, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A., 1998, p. 454-468. 4. Teses, monografias e dissertações. SOBRENOME DO AUTOR COMPLETO, Iniciais do Nome Completo (em letras maiúsculas). Título e subtítulo. Data. Número de páginas. Categoria ou natureza do trabalho Grau e área de concentração. Nome da instituição em que o trabalho foi defendido. Local Exemplo: ARICÓ, E.M., Compostos organometálicos de lantanídeos(III): investigação dos adutos 1:1 entre os Trisciclopentadienilos de lantanídeos e a base de Lewis Hexametilforforamida e dos compostos de itérbio mistos com os ânions Ciclopentadieneto e Metanossulfonato, 1994, 170 p. Tese (Doutorado em Química Inorgânica) - Instituto de Química, Universidade de São Paulo, São Paulo. 5. CD ROOM SOBRENOME DO AUTOR COMPLETO, Iniciais do Nome Completo (em letras maiúsculas). Título do trabalho. Evento. Local. Ano 14 Exemplo: THORNTON, R.M., The chemistry of Life, Davis - University of California, 1998. 6. Internet. SOBRENOME DO AUTOR COMPLETO, Iniciais do Nome Completo (em letras maiúsculas). Título do trabalho. Home page. Data de obtenção do dado. Exemplo: CAVEZZI JUNIOR et ali. Efeitos de Bochechos de Clorexidina na Saúde Gengival em Pacientes Portadores de Aparelhos Ortodônticos, Disponível em: http://www.odontologia.com.br/artiçtos/clorexidina.htm Acesso em 11 fev.2008. 15 1 – CROMATOGRAFIA DE CAMADA DELGADA E ADSORÇÃO Procedimento experimental: Parte 1: CROMATOGRAFIA EM CAMADA DELGADA: SEPARAÇÃO DE CORANTES 1. Preparar a fase móvel fazndo-se uma mistura de 60mL de acetona, 30mL de ácido acético glacial e 30mL de álcool etílico absoluto. 2. Colocar a fase móvel em cuba cromatográfica, tampar e deixar por 10 minutas para saturar. 3. Preparar a placa de alumínio revestida com sílica gel 60F 254 fazendo-se uma marca inferir com um lápis e régua na alura de 2cm, que será a linha de partida e como marca superior, outro traço a 10cm de altura que será a linha de chegada do solvente. 4. Preparar soluções etanólicas de 0,1% (p/v) de fluoresceína, verde de malaquita e azul de metileno. 5. com auxílio de uma pipeta de Pasteur, colocar uma gota de cada solução de indicador, bem como a mistura dos 3 indicadores no ponto de partida da placa. 6. Deixar secar a placa e introduzi-la na cuba cromatográfica para que ocorra o desenvolvimento do cromatograma. 7. Quando a fase móvel atingir a linha de chegada, retirar a placa de alumínio, evaporar o solvente e marcar com um círculo as manchas observadas. 8. Calcular os tempos de retenção dos três indicadores. Parte 2: CROMATOGRAFIA DE ADSORÇÃO: SEPARAÇÃO DE EXTRATO DE ESPINAFRE PREPARAÇÃO DA AMOSTRA 1. Preparar a amostra, fervendo-se 50g de folhas de espinafre, das quais foram retiradas as nervuras centrais, em 100mL de água destilada, de 1 a 2 minutos. 2. Resfriar rapidamente e decantar o líquido. Secar as folhas com papel adsorvente e colocar me almofariz triturando-as com uma mistura de éter de petróleo e acetona (80:20) para se obter uma solução verde. Decantar num tubo de ensaio. 16 3. Guardar esta solução, em um frasco âmbar, na geladeira para se obter uma melhor conservação. PREPARAÇÃO DA COLUNA 1. Com a torneira da coluna fechada, colocar açúcar refinado de maneira que a altura da camada tenha 12 cm de altura. 2. Encher com éter de petróleo, abrir a torneira recolhendo-se o eluído em um béquer de 250 mL. ATENÇÃO: DEIXAR O NÍVEL DO SOLVENTE, SEMPRE 1cm ACIMA DO NÍVEO DA CAMADA DE AÇÚCAR. 3. Colocar 4 mL da solução de espinafre, preparada anteriormente, no topo da coluna. 4. Adicionar 50 mL de éter de petróleo e iniciar a eluição até passar a fase amarela, que é um amistura de carotenos. Se necessário, adicionar mais éter de petróleo. 5. Recolher esta fase em um béquer de 100 mL. 6. Ao terminar de passar a fase amarela, colocar no topo da coluna 50mL de acetona e recolher a fase verde, que é uma mistura de clorofilas. Se ncessário, adicionar mais acetona. Recolher esta fase em béquer de 100 mL. 17 2 – TESTES PARA IDENTIFICAR E CLASSIFICAR OS ALCOÓIS Objetivos: 1. Predizer os produtos da reação quando o álcool reage com um agente oxidante. 2. Predizer os produtos da reação quando o álcool reage com o reagente de Lucas. 3. Predizer os produtos da reação quando o álcool reage com o reagente de iodofórmio. 4. Predizer os produtos da reação quando o álcool reage com solução de FeCl3. 5. Predizer o comportamento de álcoois com vários solventes. 6. Descrever as propriedades perigosas dos álcoois. Introdução teórica Os álcoois são identificados por possuirem grupos hidroxilas ( -OH). O álcool com menor cadeia carbônica é o metanol, CH 3OH, que é muito tóxico ao homem. Metanol é conhecido como álcool metílico ou álcool de madeira. O álcool seguinte é o etanol (CH3CH2OH), usado em bebidas; ele age como depressor do sistema nervoso central. Se consumido em grande quantidade pode ser letal. 0,5L de etanol puro pode causar morte se consumido rapidamente. A classificação dos álcoois pode ser dada de acordo com o número de grupos alquila ligados ao carbono do álcool, R-OH. O álcool 1º possui um grupo alquila ligado a este carbono e também 2 hidrogênios. Ex: etanol. O 2-propanol é o mais simples exemplo de álcool 2º. Um exemplo de álcool 3º é o 2metil-2-propanol, que tem 3 grupos alquila ligados ao carbono, e é chamado álcool tercbutílico. As estruturas destes 3 compostos são mostradas abaixo: H CH3 C OH H CH3 CH3 CH3 C OH H CH3 C OH CH3 Propriedades Físicas O grupo –OH dos álcoois é responsável por parte da solubilidade dos álcoois de baixa massa molecular na água. O grupo –OH é totalmente polar e forma pontes de 18 hidrogênio com a água. Mas a solubilidade de um álcool vai depender da porção da molécula apolar que é a cadeia alquílica. Quanto maior o tamanho da cadeia carbônica de um álcool, menor será a sua solubilidade em água. Álcoois de cadeias moleculares extensas têm a sua solubilidade semelhante aos hidrocarbonetos: eles são solúveis em solventes orgânicos como éter e hexano. Conseqüentemente, se na cadeia carbônica estiver presente mais de um grupo –OH, aumentará a solubilidade deste composto em água. As ligações de hidrogênio têm um efeito no ponto de ebulição de um álcool. Por exemplo, compare os pontos de ebulição do propano e 1-propanol. O propano ferve a -42°C (é um gás a temperatura ambiente), já o propanol tem PE de 97°C. As ligações de hidrogênio existem entre moléculas de álcool (intermolecular), resultando numa força de atração muito grande. É necessária muito mais energia para separar moléculas de álcool do que moléculas de alcanos pois estas não têm ligações de hidrogênio. Esta é a razão dos álcoois possuírem pontos de ebulição altos e menor volatilidade do que seus correspondentes alcanos. Reatividade Oxidação – O grupo –OH pode sofrer oxidação em muitas situações. Esta capacidade é própria de álcoois primários e secundários. Álcoois terciários e fenóis resistem a oxidação, com agentes oxidantes típicos como o ácido crômico e o permanganato de potássio. O hidrogênio presente no carbono ligado ao grupo hidroxila, dos álcoois primários e secundários, permite a oxidação. Como álcoois terciários não têm o hidrogênio, a oxidação normal torna-se impossível. Com oxidantes mais enérgicos pode ocorrer uma oxidação degradativa de álcoois terciários ocorrendo a quebra de cadeia e formação de moléculas menores de ácidos carboxílicos, CO 2 e H2O. H CH3 C OH H álcool primário CH3 C O H aldeído H CH3 C OH CH3 ácido crômico ácido crômico ácido crômico CH3 C O H aldeído CH3 C O OH ácido carboxílico CH3 C O CH3 cetona CH3 CH3 C OH CH3 ácido crômico com oxidantes normais não ocorrera reação 19 O ácido crômico é usado em bafômetros, pois quando reage com álcoois ocorre mudança de coloração do laranja para o verde. Pela coloração obtida pode-se saber a quantidade de álcool no organismo humano. Substituição – os alcoóis podem ter o grupo –OH substituído por átomo de cloro presente no reagente de Lucas. Após a perda do grupo –OH, é formado um carbocátion intermediário. Os alcoóis terciários formam, neste caso, um carbocátion bastante estável, formando uma nuvem branca imediatamente após o contato com o reagente. Álcoois secundários demoram de 5-10 minutos para dar reação positiva. Esta reação é negativa para álcoois primários pois estes raramente formam carbocátions, por serem muito instáveis. CH3 ZnCl2 CH3 C OH HCl CH3 CH3 CH3 C Cl CH3 Iodofórmio – alcoóis que possuem um grupo metila vizinho ao carbono que tem a – OH, dão reação positiva para o iodofórmio. O iodofórmio que se forma na reação é um precipitado amarelo (CHl3). KI NaClO O O O OH KI R NaClO I3C R KI NaClO - O R K+ ou Na+ + CHl3 iodofórmio Procedimento Obs.: FAZER ESTES TESTES NA CAPELA 1. Solubilidade dos alcoóis: Duas misturas devem ser preparadas. A primeira num tubo de ensaio contendo 1 mL de octanol e 1 mL de água. O segundo tubo deverá conter 1 mL de octanol e 1 mL de hexano. Agite os tubos e anote as solubilidades observadas. 20 2. Teste com ácido crômico: (Teste: etanol, 2-butanol, 2-metil-2-butanol e uma substância desconhecida). Em uma placa de teste coloque 1 gota da substância a ser testada. Adicione 5-8 gotas de acetona e misture com a bagueta de vidro. Adicione 1 gota de ácido crômico. Misture e observe se houve mudança da cor laranja para o verde. Obs.: DISPONHA ESTE MATERIAL NO FRASCO INTITULADO “RESÍDUOS DE SAL DE CRÔMIO” USANDO UM CONTA-GOTAS. 3. Teste de Lucas: (Teste: etanol, 2-butanol, 2-metil-2-butanol e uma substância desconhecida). Num tubo de ensaio coloque 2 gotas do líquido a ser testado e 10 gotas do Reagente de Lucas. Misture e deixe em repouso. Atenção para a névoa que deve aparecer. Se após 10 minutos nada ocorrer, coloque o tubo num banho de vapor sem que a água esteja fervendo, deixando mais 10 minutos. Se não ocorrer reação, coloque negativo nas suas anotações. Obs.: a – O REAGENTE DE LUCAS CONTÉM ÁCIDO CLORÍDRICO CONCENTRADO. EVITE CONTATO COM A PELE. SE ISTO OCORRER LAVAR COM ÁGUA CORRENTE DURANTE VÁRIOS MINUTOS. b – OS RESÍDUOS DESTE TESTE PODEM SER JOGADOS NA PIA. 1. Teste de iodofórmio: (Teste: etanol, ácido salicílico e uma substância desconhecida). Adicione 1 mL de água ao tubo de ensaio, e 5 gotas do líquido a ser testado. Adicione 0,5 mL de NaOH a 10% e misture. Adicione 10 gotas de solução de iodeto de potássio e 10 gotas de hipoclorito de sódio. A presença de um precipitado amarelo indica a reação positiva. Obs.: a – EVITE CONTATO COM A PELE POIS ESTA SOLUÇÃO CAUSA QUEIMADURAS. b – OS RESÍDUOS DEVERÃO SER DISPOSTOS NO FRASCO ROTULADO “RESÍDUOS DE IODOFÓRMIO”. 2. Teste com FeCl3 (Teste: etanol, ácido salicílico e uma substância desconhecida). Para amostras sólidas, coloque uma ponta de espátula no tubo de ensaio. Adicione 1 mL de água para dissolver a maior quantidade possível da substância. Adicione 1 21 gota de solução de FeCl3 no tubo de ensaio e observe se há mudança de cor. Com o líquido, adicione 3 gotas do líquido numa placa de porcelana e 1 gota de FeCl3. Resultados: 1. Solubilidade Substâncias Observações Octanol e água Octanol e hexano O octanol é mais solúvel em água ou no hexano? Por quê? __________________________________________________________________________ ________ 2. Teste do ácido crômico Substâncias Observações Positivo ou negativo Etanol 2.butanol 2-metil-2-butanol Fenol Substância desconhecida Escreva a equação química para cada reação. Dê, também, o nome dos produtos formados. 3. Teste de Lucas (ZnCl2/HCl) Substâncias Observações Positivo ou negativo Tempo Etanol 2-butanol 2-metil-2-butanol Subst. desconhecida Escreva a equação química para cada reação. Dê os nomes dos produtos formados. 4. Teste do iodofórmio (Kl + NaClO) Substâncias Observações Positivo ou negativo Etanol Fenol 2-butanol Subst. desconhecida 5. Teste de FeCl3 22 Substâncias Observações Positivo ou negativo Etanol Fenol Ácido salicílico Subst. desconhecida Escreva a estrutura do ácido salicílico. Ele é classificado como um álcool ou um fenol? Conclusões na identificação da substância desconhecida. Seja específico nos seus comentários. 6. Solubilidade do fenol Mistura Fenol + água Fenol + NaHCO3 Fenol + NaOH Observações Solúvel? Qual é a base mais forte: NaHCO3 ou NaOH? 23 3 – DESIDRATAÇÃO INTRAMOLECULAR DO CICLOEXANOL Procedimento experimental Parte I - Obtenção do cicloexeno Colocar 40 g de cicloexanol e 12 mL de ácido fosfórico concentrado em um balão de fundo redondo de 100 mL, adicionar alguns fragmentos de porcelana porosa ou pérolas de ebulição e misturar bem. Ajustar o balão a um sistema para destilação com termômetro iniciar o aquecimento e controle para que a temperatura não exceda 90 ºC. Coletar o destilado em um balão ou uma proveta. Parar a destilação quando restar apenas um pouco de resíduo a ser destilado. Deixar esfriar um pouco. Em seguida, transferir o destilado para um pequeno funil de separação. Saturar o destilado com cloreto de sódio, adicionar 8 mL de carbonato de sódio a 5% (para neutralizar traços de ácido livre), agitar e transferir a fase orgânica para um erlenmeyer. Adicionar entre 6 - 8 g de sulfato de sódio anidro, agitar por 2 - 3 minutos e deixar em repouso até a aula seguinte. Parte 2 - Destilação fracionada do produto bruto obtido Na aula seguinte, filtrar a suspensão em um balão de destilação de 50 mL, adicionar fragmentos de porcelana porosa ou pérolas de ebulição e destilar o cicloexeno, utilizando novamente um sistema para destilação fracionada. Coletar a fração com ponto de ebulição entre 81 – 83 ºC, e pesar o material obtido. Ensaios químicos para a análise do produto obtido Teste 1- Adicionar entre 1,0 e 2,0 mL de solução de bromo em tetracloreto de carbono a 1,0 mL de cicloexeno. Anotar as alterações observadas. Teste 2 - Adicionar 1,0 mL de cicloexeno a 1,0 mL de solução de permanganato de potássio a 5% e 0,5 mL de ácido sulfúrico diluído e agite a mistura bifásica obtida. Anotar as alterações observadas. Assunto relacionado ao experimento: Alcoóis: desidratação intramolecular ou Alcenos: métodos de obtenção. 24 4 – NITRAÇÃO DO BENZOATO DE METILA Procedimento Em um Erlenmeyer de 125 mL adicionar 12,0 ml de ácido sulfúrico concentrado, resfriar o sistema em banho de gelo e água a 0o.C e adicionar 6,1 g (=5,6 mL) de benzoato de metila. Resfriar novamente o meio reacional em banho de gelo e água a 0-10o.C. Adicionar à esta mistura, sob resfriamento, uma mistura de 4 ml de ácido sulfúrico concentrado e 4 ml de ácido nítrico concentrado, gota a gota, através de uma pipeta do tipo Pasteur. Durante a adição da mistura de ácidos, agitar freqüentemente a mistura reacional á temperatura ambiente e, após 15 minutos, vertê-la em um Bécker de 250mL ou através de filtração à vácuo em funil de Büchner , lavando o solido obtido com pequenas porções de água destilada e gelada e , em seguida, com duas porções de10,0 mL cada de metanol gelado. Secar o sólido obtido, pressionando-o contra um papel de filtro limpo. Retirar uma pequena porção do produto bruto obtido ( cerca de 0,5 g) e recristalizar o solido restante com metanol )deve-se utilizar para a recristalização: massa de metanol igual a massa do produto obtido). Pesar o produto recristalizado. Determinar o ponto de fusão do produto bruto e o produto recristalizado. Questões 1. Procurar na literatura ( atálogos Aldrich, Merck, Merck Index ou CRC- handbook of Chemistry and physics) ou na internet (www.merck.com.br, www.acros.com, www.sigma-aldrich.com.br) dados de ponto de fusão dos três possíveis isômeros do nitrobenzoato de metila, a saber: o- nitrobenzoato de metila, m- nitrobenzoato de metila, p- nitrobenzoato de metila. Baseado nestes dados de literatura e nos dados experimentais de ponto de fusão, escrever a fórmula estrutural do produto obtido. 2. Equacionar a reação química envolvida e especificar a quantidade de reagentes e produtos ( em quantidade de matéria e massa). Calcular o rendimento do produto bruto e o rendimento do produto puro ( em porcentagem). 3. Propor uma explicação para a não formação dos demais isomeros do nitrobenzoato de metila. 4. Propor uma explicação para a preocupação com o controle da temperatura no desenvolvimento da reação. 25 5 – PREPARAÇÃO DO ACETATO DE ISOPENTILA Objetivos: Preparar o acetato de isopentila pela reação de esterificação entre o álcool isopentílico e o ácido acético. Procedimento: 1. Colocar 15 mL de álcool isopentílico e 20 mL de ácido acético em um balão de fundo redondo de 100 mL.Cuidadosamente adicione 4 mL de ácido sulfúrico concentrado. 2. Refluxar a mistura por 45 minutos e deixar esfriar a temperatura ambiente. 3. Transferir a mistura para o funil de separação de 250 mL e adicionar 55 mL de água destilada. Lavar o balão com mais 10 mL de água destilada e colocar também no funil de separação. 4. Tapar o funil e agitar várias vezes. Deixar em repouso até que as fases se separem. Desprezar a fase aquosa. 5. Lavar o éster obtido, contendo um pouco de ácido acético, com 25 mL de uma solução aquosa de bicarbonato de sódio a 5%. Desprezar a fase aquosa. 6. Lavar novamente o éster com 25 mL de uma solução aquosa de bicarbonato de sódio a 5%. Desprezar a fase aquosa. 7. Lavar a fase orgânica com 25 mL de água destilada e desprezar a fase aquosa. 8. Transferir o éster para um Erlenmeyer de 250 mL contendo cerca de 2 g de sulfato de sódio anidro, tapar com uma rolha e agitar por 10 minutos. 9. Filtrar através e um funil analítico , e recolher num béquer de 100 mL previamente pesado 10. Anotar a massa do éster obtido para calcular o rendimento da reação. Questionário 1. Escreva a equação química da reação de formação do éster. 2. A reação de esterificação é uma reação reversível e , portanto, podemos aplicar a lei de ação das massas. O que esta lei estabelece? 3. Se usarmos 1 mol de ácido acético e 1 mol de álcool isopentilico quantos obteremos de éster no final da reação? 4. Calcule o rendimento da reação. 26 6 – PREPARAÇÃO DA CICLOEXANONA ATRAVÉS DA OXIDAÇÃO DO CICLOEXANOL Procedimento: A um balão de três bocas de 500 mL, conectar um condensador de refluxo, um funil de adição e uma tampa esmerilhada. Adicione ao balão 8,0 mL de cicloexanol e 4,0 mL de ácido acético glacial. Carregar no funil de adição 130 mL de solução de hipoclorito de sódio 0,74 mol·L-1 (água sanitária comercial). Inicie, cuidadosamente, a adição do hipoclorito de sódio sobre a mistura reacional por um período de 20-25 min. Ajuste a velocidade de adição de tal forma que a temperatura da reação seja mantida entre 40-45 oC (monitorar através da imersão de um termômetro na mistura reacional). Esfrie a reação com o auxílio de um banho de gelo-água se a temperatura exceder o 45 C, mas não permita que a temperatura seja inferior a 40 oC, podendo causar uma diminuição do rendimento da reação. Agite o sistema ocasionalmente enquanto a adição ocorre, pemitindo uma melhor homogeinização do sitema. Após completar a adição do hipoclorito, deixe a reação em repouso por 15-20 min., agitando ocasionalmente. Em seguida, adicione entre 2-3 mL de uma solução saturada de bissulfito de sódio, agite a mistura e transfira-a para uma aparelhagem de destilação por arraste a vapor. Adicione sobre o líquido orgânico cerca de 25 mL de NaOH 6 mol·L-1. Destile por arraste a vapor e colete cerca de 40-50 mL de destilado. Adicione 5 g de NaCl ao destilado, transfira a mistura para um funil de separação e separe as fases. Seque a fase orgânica com carbonato de potássio anidro (ou sulfato de sódio anidro), filtre o produto de reação para um frasco previamente tarado. Calcule o rendimento. Questões: 1. Equacionar a reação química envolvida e especificar a quantidade de reagentes e produtos (em moL e massa); 2. Calcular o rendimento do produto (em porcentagem). 3. Água sanitária é uma solução contendo hipoclorito de sódio, hidróxido de sódio, cloreto de sódio e cloro gasoso (Equação 1). A adição de ácido acético promove a formação de ácido hipocloroso e acetato de sódio (Equação 2). Na oxidação de álcoois de alcoóis utilizando água sanitária e ácido acético, o agente oxidante é o íon Cl+, 27 gerado a partir de NaOCl, HOCl ou Cl2. Sugira um mecanismo para a oxidação do cicloexanol (formando cicloexanona), a partir da redução do íon Cl+ (gerando Cl-). Assuntos relacionados ao experimento: Alcoóis, reações de oxidação, cetonas, métodos de preparação. 28 7 – SABÕES E DETERGENTES Objetivos: 1. Sintetizar sabão pela reação de KOH com solvente etanol, também chamada reação de saponificação; 2. descrever as diversas propriedades do sabão sintetizado: poder espumante, poder emulsionante e pH; 3. observar as diferenças nas reações de sabões e detergentes com águas duras; 4. ilustrar a reação entre um triglicerideo e uma base para formar sabão; 5. testar fosfato em detergentes. 6. Introdução teórica Os sabões contidos em produtos são encontrados em muitas cores, fragrâncias e texturas. Apesar deles serem encontrados no mercado em várias formas, a sua síntese sempre se inicia a partir de gorduras e óleos. Na química, óleos e gorduras são conhecidos como triglicerídeos. Triglicerídeos contem o grupo funcional éster que vem da reação de um álcool, glicerol com 3 moleculas de ácidos carboxílicos de cadeia longa conhecidos como ácidos graxos: R C O CH2 O R´ C O CH O R´´ C O CH2 O Triglicerídeo Quando os grupos alquila (grupos R) do triglicerídeo são provenientes de ácidos graxos saturados, tais como o acido esteárico, a gordura é sólida a temperatura ambiente: isto caracteriza normalmente uma gordura animal. Por outro lado, se os grupos alquila provem de ácidos graxos insaturados, a gordura é liquida a temperatura ambiente e é conhecida como óleo ou óleos vegetais. Dois exemplos de gorduras insaturadas são os ácidos oléicos e linoleico. Observe que os ácidos graxos são ácidos carboxílicos com cadeias longas, variando de 12 a 22 carbonos. 29 CH3(CH2)16 C OH O ácido esteárico - CH3(CH2)7CH CH(CH2)7 C OH O ácido oleíco Quando um triglicerídeo é hidrolisado em meio básico, os produtos da reação são glicerol e sais dos respectivos ácidos graxos. O sabão é formado por uma mistura de sais de ácidos graxos. Este tipo de reação recebe o nome de reação de saponificação. R C O CH2 CH2OH O R´ C O CH + 3 NaOH 3 R COONa O R´´ C O CH2 + CHOH CH2OH O Sabão glicerina Sais de ácidos Graxos Os sais de sódio dão origem a sabões do tipo duro. Já se for usado KOH, obtém-se sabões moles ou liquidos. O maior problema que surge com os sabões é quando temos “águas duras”. As águas duras contem íons de cálcio, ferro e magnésio em excesso e que precipitem em contato com o sabão. Sabões que não tem poder de limpeza em águas duras são excelentes agentes de limpeza em águas moles. Algumas vezes são usados abrandadores para que os sabões não precipitem em águas duras. Uma alternativa para substituir os sabões são os detergentes. Detergentes são efetivos tanto em águas duras como moles. Eles diferem dos sabões por que são sais de ácidos sulfônicos ou alquilbenzenosulfonicos com cadeias alquila longas, em lugar dos sais de ácidos carboxílicos. 30 CH3 CH3(CH2)10 SO 3- Na+ CH Um sal alquilbenzenosulfonato Detergentes alquilbenzenosulfonato são produzidos com cadeias alquila mais ramificadas mas estes compostos são detectados em lagos e rios mesmo depois de algum tempo do esgoto ter sido lançado: isto leva a conclusão que detergentes com cadeias ramificadas não conseguem ser degradados por microrganismos como os de cadeias lineares. Disto foram criadas leis banindo o uso destes detergentes não biodegradáveis. Similarmente, os fosfatos que são adicionados aos detergentes para abrandar águas duras e aumentar o poder surfactante (o poder de detergência) são problemáticos. Quando lançados estes resíduos em rios e lagos, há o crescimento exagerado de algas que consomem muito oxigênio e sufocam as outras formas de vida na água. Os fosfatos cada vez mais estão sendo banidos de formulações de detergentes. Sabões e detergentes possuem um tipo de estrutura que tem dupla ação. A cadeia de hidrocarboneto apolar que é insolúvel na água e a parte polar solúvel na água. O esquema de ação de limpeza dos sabões e detergentes aparece abaixo. O CH3CH2(CH2)nCH2 C cadeia apolar O- Na+ capaz de interagir Extremidade polar com a gordura capaz de interagir com a água Dessa maneira formam-se “micelas”, uma gotícula microscópica de gordura envolvida por moléculas de sabão, orientadas com a cadeia apolar direcionada para dentro (atingindo „com o óleo) e a extremidade polar interagindo com a água. 31 A água interage apenas com a parte externa da micela que é polar. Assim, essa micela é facilmente dissolvida pela água, o que torna fácil remover, com auxilio de sabões, sujeiras apolares. Os detergentes atuam da mesma maneira: SO 3- Na + Detergente aniônico + NH4 ClDetergente catiônico Desde que o sabão pode formar micelas com a sujeira promove a limpeza e tem habilidade de criar emulsões. Emulsificação refere-se a dispersão de gotículas de liquido em outro liquido. O óleo pode ser disperso em águas mas permanece assim temporariamente. Com a mistura em repouso observa-se a formação de 2 fases. Quando a mistura dos dois é agitada, forma-se novamente e emulsão. Um agente emulsionante tem a capacidade de dispersar um liquido no outro e não deixa que ocorra separação. O sabão possui esta habilidade, neste experimento faremos a síntese de sabão a partir de gordura sólida usada em cozinha. Serão testadas as propriedades deste sabão e do sabão encontrado no comércio e determinaremos se um detergente possui fosfato em sua formulação. Procedimento: 32 1. Síntese do sabão: Primeira parte A. No balão de fundo chato de 250 mL pesar 15g de gordura vegetal. Adicionar 15 mL de KOH 45%, 15 mL de etanol 95% e os cacos de porcelana. Adaptar o condensador e refluxar a mistura por 25 minutos. B. enquanto a mistura está refluxando, colocar em cada béquer de 250 mL, 60 mL da solução de NaCl e deixar estes béqueres e a pissete com água destilada imersos no banho de gelo. Acabando o tempo de refluxo, suspender a aparelhagem, deixar a fervura arrefecer e com cuidado retirar o condensador. Usar a garra do balão para não queimar as mãos. Reservar ¼ (10 mL)desta mistura de sabão cru num béquer de 100mL, pois será usado na parte 2 a desta experiência. O restante da mistura de sabão cru, despejar num béquer de 250mL que contenha a salmoura gelada. Agitar por 5 minutos mantendo o béquer no banho de gelo. Filtrar pelo funil de Buchner e lavar com 3 porções de 5mL de água destilada gelada. C. remover o sabão do papel de filtro com auxílio de uma espátula e colocar num béquer de 250mL com 15mL de água destilada. Aquecer a mistura na manta de aquecimento cuidadosamente por 10 minutos e agitando continuamente. Despejar este conteúdo no béquer de 250mL com salmoura gelada, reservado anteriormente. Misturar por 5 minutos e filtrar pelo funil de Buchner. Lavar o sabão com 2 porções de 5mL de água destilada fria. Guardar este filtrado pois ele será testado mais adiante na parte 2b. D. Moldar a barra de sabão. 2. Propriedades do sabão. Segunda parte A. Adicionar 30mL de água destilada no sabão cru reservado no béquer de 100mL. Homogeneizar bem. Num tubo de ensaio adicionar 10gts de solução de CaCl2 e 10mL da solução deste sabão. No segundo tubo, 10 gts de solução de MgCl2 e 10mL de solução de sabão. No terceiro tubo, 10gts de solução de FeCl3 e 10mL de sabão. Agitar bem cada tubo e anotar o que foi observado. Repita estes testes com uma solução de detergente (10mL H2O + 5 gts detergente). Anote também o que foi observado. B. O seu sabão pode conter um excesso de base que é prejudicial à pele e às roupas. Teste a basicidade do sabão adicionando a 10mL do líquido filtrado contido um tubo de ensaio, 2gts de indicador fenolftaleína. Se a solução tornar-se rosa, seu sabão contem excesso de KOH. 33 C. Lavar as mãos com seu sabão. Ele faz espuma? Dá sensação escorregadia na mão? Agora, lavar suas mãos com um sabão normal para remover os resíduos do sabão sintetizado por você. D. Testar o poder emulsificante do seu sabão. Em um tubo de ensaio adicionar 5 gts de querosene e 5mL de água. Agitar e observar se há formação de emulsão. Em outro tubo de ensaio, adicionar os mesmos ingredientes e uma pequena quantidade do seu sabão. Agitar o tubo e comparar a estabilidade das emulsões formadas. 3. Teste para fosfatos em detergentes: Adicionar 20 gts de detergente num tubo de ensaio. Adicionar 8 gts de HNO 3 6mol/L. (CUIDADO: ÁCIDO FORTE; EVITE CONTATO COM A PELE, OLHOS E ROUPAS). Se ocorrer formação de espuma, adicionar lentamente o ácido até que a espuma desapareça. Adicionar mais 8 gts do ácido. Misturar com auxílio de bagueta. Transferir 6 gts desta solução para um tubo de ensaio seco e adicionar 2 gts de solução de molibdato de amônio 0,2 mol/L. Levar o tubo de ensaio para aquecer por 5 minutos num banho de água fervente. Um precipitado amarelo indica a presença de fosfato no detergente. DADOS OBTIDOS DAS EXPERIÊNCIAS REALIZADAS 1. Reação com íons (Indicar positivo ou negativo) Ca+2 Solução Sabão cru Detergente Mg+2 Fe++3 2. Basicidade: Sabão +fenoftaleína – anotar as observações 3. Propriedades de lavagem: Habilidade de fazer espuma (Boa, ruim, péssima) Sensação oleosa ou escorregadia? Sim ou Não 34 4. Propriedades emulsificantes: Mistura Água e querosene Sabão, água e querosene Tempo de estabilidade e observações 5. Teste para fosfatos: Aparência do tubo de ensaio após a adição de solução de molibdato de amônio. Apresenta ou não apresenta fostato no detergente. 35 8 – REAÇÃO DE HIDRÓLISE DE ÉSTER SEGUIDA DE REAÇÃO DE ACETILAÇÃO: PREPARAÇÃO DO ÁCIDO ACETIL SALICÍLICO (ASPIRINA) 1ª Parte: preparação do ácido salicílico Em um balão de 250 mL de fundo redondo misturam-se 10 mL de salicilato de metila com 100 mL de hidróxido de sódio a 20%. Adaptar o condensador e refluxar a mistura por 15 minutos. Resfriar o balão em banho de gelo e a seguir acidular com 120 mL de ácido sulfúrico a 20%. Resfriar novamente o balão e filtrar o precipitado através de um funil Büchner. Secar o precipitado ao ar, em um vidro de relógio, pesar e calcular o rendimento. Obs.: Densidade do salicilato de metila 1,180g/mL 2ª Parte: preparação do ácido acetil salicílico Em um béquer de 250 mL adicionar 4g de ácido salicílico, 10 mL de anidrido acético e 1 mL de ácido sulfúrico concentrado. Agitar a mistura suavemente. A temperatura da mistura se elevará permanecendo assim por cerca de 15 minutos. Após esse tempo, a temperatura cai, devendo ser adicionado 50 mL de água destilada fria. Agitar e recolher os cristais em um funil Büchner. Secar o precipitado ao ar, em um vidro de relógio. Pesar e calcular o rendimento. 36 9 – BIODIESEL – REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO PROCEDIMENTO :A reação de transesterificação Em um balão de fundo chato (500 mL) adiciona-se 100 mL do óleo de soja usado em frituras, sendo este último previamente filtrado através de algodão para remoção de resíduos sólidos. Esse material deve ser aquecido em banho-maria, sob agitação com o auxílio de uma barra magnética, até atingir a temperatura de 45 o C (previamente preparado) Adiciona-se a solução de metóxido de potássio recentemente preparada, e a mistura reacional permanece a 45 oC sob agitação por 10 min. A mistura reacional é transferida para um funil de separação para permitir a decantação e separação das fases: superior contendo biodiesel e inferior composta de glicerol, sabões, excesso de base e álcool (tempo de espera para separação das fases (15 min). Recolhe-se a fase inferior em uma proveta de 50 mL. Anote o volume obtido. O volume de biodiesel (fase superior) deve ser medido utilizando-se uma proveta de 250 mL e então retornado ao funil de separação para os procedimentos de lavagem: Inicialmente com 50 mL da solução aquosa de ácido clorídrico a 0,5% (v/v); em seguida, a fase aquosa é desprezada A fase orgânica, mantida no funil de separação, é adicionada 50 mL de solução saturada de NaCl e, após a agitação e remoção da fase aquosa adiciona-se novamente a fase orgânica 50 mL de água destilada. A ausência do catalisador básico no biodiesel pode ser confirmada através da medida do pH da última água de lavagem, a qual deve estar neutra. Nos casos de formação de emulsão, esta será desfeita com auxílio de um bastão de vidro, agitando-se lentamente a camada emulsificada., ou com a adição de um pouco de metanol. A solução orgânica contendo o Biodiesel é transferida para um Erlemneyer e adiciona-se uma ponta de espátula de sulfato de sódio anidro e deixe por 10 minutos. A solução de biodiesel é transferida para uma proveta de 250 mL para medição do volume. O biodiesel aparece como um líquido límpido de coloração amarela. 37 10 – PREPARAÇÃO DO ÁCIDO BENZÓICO PELA REAÇÃO DE CANNIZZARO SEM O EMPREGO DE SOLVENTES: Adicione em um almofariz 2,0 mL de aldeído benzóico e 1,5 g de hidróxido de potássio. Com auxílio de um pistilo triture cuidadosamente o hidróxido de potássio sólido até obter uma pasta. O HIDRÓXIDO DE POTÁSSIO SÓLIDO PODE CEGAR INSTANTANEAMENTE E CAUSAR QUEIMADURAS NA PELE. USE OS EPIS NECESSÁRIOS PARA SUA SEGURANÇA! A reação se inicia formando um produto pastoso. Continue a maceração da mistura reacional por pelo menos 20 minutos, até que o odor de benzaldeído tenha diminuído muito ou desaparecido (final da reação), figura 4. Figura 4. Procedimento usado na reação de Cannizzaro sem solvente usando-se benzaldeído e, como catalisador, o hidróxido de potássio. Adicione então ao almofariz cerca de 20 mL de água destilada, macerando o produto até dissolvê-lo. Transfira a solução para um erlenmeyer de 125 mL e acidifique (capela) a mistura com ácido clorídrico concentrado até obter a formação de um sólido branco. A quantidade de sólido pode ser aumentada colocando-se a mistura reacional em um banho de gelo. O sólido obtido é filtrado a vácuo e lavado com muito pouca água gelada se necessário. 38 REFERÊNCIAS VOLLHARD, K. P.C.; SCHORE N.E.; Química Orgânica – Estrutura e Função; 4ª Ed, Porto Alegre; Bookman; 2004. SOLOMONS, T. W. Graham; Química Orgânica; 8ª ed. Rio de Janeiro, LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2005. 2v MCMURRAY,J. Química Orgânica. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2005. 2v. BRUICE, P. Y.; Química Orgânica – 4ª ed. São Paulo, Pearson Prentice Hall, 2006. 2v. PAVIA D. L.; et al.; Química Orgânica Experimental – Técnicas básicas em pequena escala; 2ª ed. Porto Alegre; Bookman; 2009. DIAS, A. G.; et al.; Guia Prático de Química Orgânica – vol. II, Síntese Orgânica: Executando Experimentos; São Paulo, Ed. Interciências; 2008. BECKER, H. G.,O.; et al.; Organikum – Química Orgânica Experimental; 2ª ed. Lisboa, Fund. Caloustre Gulbenklan; 1997. STEFANI, H. A.; Introdução a Química de Compostos Heterocíclicos; Rio de Janeiro, Guanabara Koogan; 2009. WARREN, S.; WYATT, P.; Organic Syntesis – The Disconection Approach; 2nd ed. Great Britain, Wiley; 2009. COSTA, P.; et al.; Substâncias Carboniladas e Derivados; SBQ – Porto Alegre, Bookman; 2003. CLAYDEN, J.; GREEVES, N.; WARREN, S e WOTHERS, P.; Organic Chemistry; New York, Oxford; 2001. CARROLL, F. A.; Perspective on Structure and Mechanism in Organic Chemistry; California, Brooks/Cole; 1998. 39
