Reação de Cannizzaro - Parte 2

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL I - 3320 - TURMA 04
REAÇÃO DE CANNIZZARO - PURIFICAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS
(PARTE II)
PROFESSORA: Debora Cristina Baldoqui
ALUNOS: Cesar Henrique de Souza R.A.: 109395
Maria Clara Mazócoli R.A.: 117567
Mariana Vidotto Donadon R.A.: 116328
Maringá, 30 de agosto de 2022
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Muitos compostos de grande interesse químico não são encontrados de
forma pura na natureza, mas sim misturados com outras substâncias. Se faz
possível a separação e obtenção desses compostos através de técnicas de
purificação, as quais podem se basear desde a diferença de propriedades físicas
simples entre as substâncias até técnicas mais complexas. Tanto misturas sólidas
quanto líquidas, e também misturas sólido + líquido, podem ser purificadas,
utilizando as diferentes técnicas. [1]
Os procedimentos para purificar misturas líquidas são diversos, mas a
destilação e a evaporação podem ser destacadas. A destilação consiste na
evaporação do líquido, que tem seu vapor resfriado, condensado e armazenado, a
separação é feita pela diferença de volatilização dos líquidos, já que o mais volátil é
o que será armazenado. A evaporação é mais simples, a mistura é aquecida e a
substância com maior ponto de ebulição, ou mais volátil, será eliminada do sistema,
permanecendo a substância com menor ponto de ebulição. Ambas as técnicas
também podem ser utilizadas para misturas líquido + sólido. [2]
Para a purificação de sólidos os procedimentos mais utilizados são a
sublimação (o sólido de interesse passa pelo estado gasoso devido ao aquecimento
e volta ao estado sólido em sua forma pura após resfriar, ex: naftaleno),
recristalização (sólido de interesse é colocado em solução a quente, e a frio é
deixado para cristalizar após purificação, ex: ácido benzóico) e solubilização (o
sólido é solubilizado em solvente, a mistura é filtrada e secada, resultando no sólido
puro, ex: cloreto de sódio + água). [1]
Recristalização
A técnica da recristalização pode ser destacada, pois é a mais utilizada na
purificação de substâncias sólidas. Seu princípio consiste na diferença de
solubilidade do composto sólido em um solvente, no qual o sólido é muito solúvel a
quente e pouco solúvel, ou insolúvel, a frio. Desse modo, a substância é adicionada
ao solvente em altas temperaturas, solubilizando, e quando a temperatura é
abaixada ocorre a precipitação do sólido. [3, 4]
Resfriamentos lentos resultam em estruturas cristalinas bem definidas, ou
seja, ocorre a formação de cristais do sólido. Já resfriamentos muito rápidos não
permitem que a estrutura cristalina se organize devidamente, resultando na
precipitação de um sólido de estrutura indefinida. A formação de uma rede cristalina
não permite espaços na estrutura, inviabilizando a presença de solução ou
impurezas, o que consequentemente fornece um produto de maior pureza. [3, 4]
A escolha do solvente a ser utilizado é de extrema importância. Além da
relação de solubilidade com o soluto já citada, o ponto de ebulição do solvente não
pode exceder o ponto de ebulição do soluto, ou ainda o solvente não deve ser
aquecido até o P.E. do soluto, pois isso inviabilizaria a recuperação da substância.
Outras características importantes para o solvente possuir são: ser inerte em
relação ao soluto, não inflamável, pouco tóxico, barato e de fácil eliminação após o
procedimento. [3, 4]
Algumas soluções, após dissolução do composto, podem apresentar
coloração. Isso pode indicar presença de impureza, por isso é feito o uso de
adsorventes. O mais utilizado é o carvão ativo em pó que, ao ser adicionado,
remove impurezas que dão coloração à solução. Também pode haver a presença de
substâncias insolúveis ou resinosas, nesse caso deve-se realizar uma filtração à
quente, para evitar cristalização, aquecendo o sistema funil + filtro + erlenmeyer
antes da devida filtração da solução. Isso é feito aquecendo uma pequena
quantidade de solvente e filtrando no sistema, conforme Figura 1. [3, 4]
Figura 1 - Montagem experimental para filtração à quente. [5]
Após filtração a quente, a solução passa pela etapa do resfriamento e
cristalização, a etapa principal do experimento. A solução deve permanecer em
repouso resfriando lentamente até a temperatura ambiente, para que ocorra a
organização da forma cristalina perfeitamente, camada por camada,
impossibilitando o armazenamento de impurezas em sua estrutura. Após atingir a
temperatura ambiente, a solução contendo os cristais é colocada em banho de gelo
a fim de aumentar o rendimento da prática. [3, 4]
Para separar os cristais formados do solvente, a técnica da filtração a vácuo
é utilizada, onde os cristais ficam retidos no papel de filtro e a solução é retirada.
Durante o processo é realizada a lavagem dos cristais com água destilada gelada,
para evitar a solubilização do produto. O sistema é montado conforme Figura 2. [3,
4]
Figura 2 - Montagem experimental da filtração à vácuo. [5]
Após lavagem e filtração, os cristais ainda apresentam um pouco de solvente,
por isso é realizada a secagem. Essa etapa pode ser feita pela evaporação natural
da água, em estufa ou ainda à vácuo, em dessecador. Deve-se se atentar ao ponto
de fusão do sólido e ao fato de que substâncias que sublimam facilmente não
devem ser secadas em estufa. [3, 4]
Destilação à pressão reduzida
Uma técnica de purificação que também merece enfoque é a destilação à
pressão reduzida, ou à vácuo. Ela é utilizada quando o composto a ser destilado
possui alto ponto de ebulição (> 200°C) ou quando se decompõe antes de entrar em
ebulição. Na química de produtos naturais é bastante utilizada para que o solvente
seja removido a menores temperaturas, evitando a decomposição de muitos
produtos naturais. [2]
O princípio da destilação à pressão reduzida consiste na dependência entre
temperatura de ebulição e pressão. Como ambas são dependentes, utiliza-se uma
bomba de vácuo a fim de reduzir a pressão do sistema, fazendo com que a
temperatura de ebulição do composto a ser destilado diminua. Quando a pressão no
sistema se iguala à pressão de vapor do líquido, este entra em ebulição. Quanto
mais baixa é a pressão a ser “superada”, menor é a temperatura de ebulição do
líquido. Por reduzir a temperatura de ebulição, em uma mistura de líquidos a
diferença entre as T.E. também serão diminuídas, por isso a técnica pode não ser
tão interessante para separação de dois líquidos, ou de dois líquidos com
temperaturas de ebulição muito próximas. Um esquema da montagem do sistema
de destilação à pressão reduzida é mostrado na Figura 3. [2]
Figura 3 - Montagem experimental para destilação à vácuo. [6]
PROPRIEDADES FÍSICAS E TOXICIDADE
Álcool benzílico (C7H8O)[7]
Apresenta-se como um líquido incolor com um odor agradável, levemente
pungente, aromático e frutado. É um álcool aromático em benzeno com um único
substituto hidroximetil. Tem um papel como solvente, metabólito, antioxidante e
fragrância. O contato pode irritar a pele, os olhos e as membranas mucosas. Pode
ser um pouco tóxico por ingestão e pela inalação de seu vapor, causando tosse,
tontura, dores de cabeça, sonolência, náuseas e dores abdominais .
Solubilidade: solúvel em água, éter e etanol; solúvel em benzeno, metanol,
clorofórmio e acetona; solúvel em solventes orgânicos e óleos; miscível em
temperatura ambiente no etanol;
Densidade: 1.0419 g/cm a 24 °C
Ponto de fusão: - 15° C
Ponto de ebulição: 205° C
pKa: 15,40
Figura 1 - Álcool benzílico (Fonte: PubChem)
Éter etílico ((C2H5)2O)[8]
Composto orgânico onde dois átomos de carbono são ligados através de um
átomo de oxigênio, apresenta-se como um líquido incolor, volátil com um odor
adocicado. Menos densa que a água e ligeiramente solúvel em água. Por isso flutua
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/benzene
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/water
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/watersobre a água. Seus vapores são mais pesados que o ar. Usado como solvente e
para fazer outros produtos químicos. Esse composto pode ser absorvido pelo corpo
se ingerido ou tendo seu vapor inalado, causando tosse, dor de garganta e cabeça,
sonolência e podendo perder a consciência. Se em contato com a pele, deixa-a
seca, ou nos olhos, ocasionando dor e vermelhidão. É altamente inflamável.
Solubilidade: Miscível com álcoois alifáticos inferiores, benzeno, clorofórmio, éter
de petróleo, solventes de gordura, muitos óleos e em solventes orgânicos; sol em
ácido clorídrico concentrado; Solúvel em acetona, nafta solvente, benzeno, óleos;
muito solúvel no etanol; solução aquosa de ácido clorídrico.
Densidade: 0,71 g·cm-3 (20 °C)
Ponto de ebulição: 35° C
Ponto de fusão: -116° C
Figura 2 - Éter etílico (Fonte: PubChem)
Ácido benzóico (C7H6O2)[9][10]
É um composto carboxílico que possui característica de um sólido cristalino
incolor, em sua temperatura ambiente e inodoro, eficientemente solúvel em água e
em solventes como: clorofórmio, éter etílico, etanol, metanol, acetona e benzeno.
Atua em reações contendo o grupo carboxila, na obtenção de sais, ésteres, amidas,
haletos de ácido e anidridos. Se não armazenado ou utilizado corretamente,
apresenta grandes riscos ambientais e à saúde (irritação de pele ou olhos) com
precauções imediatas evitando seu alastramento. Além de outras aplicações, pode
ser utilizado na produção de novos produtos químicos, como conservantes.
Solubilidade: insolúvel em água fria; moderadamente solúvel em água quente, 3,4
g/l (25°C); solúvel em metanol, éter dietílico.
Densidade: 1,3 g/cm3
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/water
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/benzene
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/chloroform
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/hydrochloric%20acid
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/acetone
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/benzene
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/ethanol
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/water
Ponto de fusão: 122,4° C
Ponto de ebulição: 149,2°C
pKa: 4,19
Figura 3 - Ácido benzóico
OBJETIVOS
Purificação do ácido benzóico e destilação do álcool benzílico, obtido a partir
da síntese dos produtos da Reação de Cannizzaro.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Purificação do ácido benzóico
Dissolver o precipitado em água fervente adicionando carvão ativo; em
seguida, filtrar à quente e deixar cristalizar. Fazer a filtração a vácuo, sob o papel de
filtro pesado e dessecar.
Destilação do álcool benzílico
Transferir a fase orgânica para um balão volumétrico de 250 mL. Montar a
aparelhagem do kit (Figura 4), destinado primeiramente o éter coletando o
destilados na faixa de 35 - 40°C. Por último, destilar o álcool benzílico à vácuo na
faixa de 205° C, e verificar o volume destilado. Guardar em um frasco.
Figura 4 - Aparelhagem do kit