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1. As penicilinas estão entre os fármacos mais conhecidos na terapêutica para o tratamento de infecções causadas por bactérias sensíveis. A modificação química das penicilinas é tema depesquisas para a obtenção de novos derivados ativos desta classe de antibióticos β-lactâmicos. A reação abaixo mostra a reação de esterificação da penicilina V (1) até seu éster metílico correspondente (2). 
Ao realizar esta reação no laboratório, observou-se por CCD que o produto sempre é obtido contaminado com uma pequena quantidade da penicilina V (1) que não reagiu. Pergunta-se:
a) Na análise por CCD em silica gel (empregando CHCl3 como fase móvel) de uma mistura contendopenicilina V (1) e seu éster (2), qual dos dois compostos apresentará maior Rf? Quem apresentará maior velocidade de eluição na placa cromstográfica?
O Rf (fator de retenção) em cromatografia em camada delgada (CCD) é uma medida da migração relativa de um composto em relação ao solvente. Quanto maior o valor do Rf, maior a capacidade de um composto de se mover na fase móvel em relação à fase estacionária. O Rf é calculado como a distância percorrida pelo composto dividida pela distância percorrida pelo solvente.
Considerando que a fase móvel é o CHCl3 e que a penicilina V (1) é mais polar que seu éster (2), é esperado que a penicilina V (1) apresente menor Rf e menor velocidade de eluição na placa cromatográfica. Isso ocorre porque a polaridade da penicilina V (1) a retém mais na fase estacionária (sílica gel), resultando em um menor Rf e uma menor velocidade de eluição comparada ao éster (2).
b) Como você procederia para purificar por cromatografia em coluna o éster (2), obtendo-o ao final do processo puro e livre de solvente? Quem sairá primeira da coluna, a penicilina (1) ou seu éster (2)? Explique sua resposta.
Para purificar o éster (2) por cromatografia em coluna e obtê-lo puro e livre de solvente, podemos utilizar uma coluna cromatográfica com sílica gel como fase estacionária. A fase móvel seria um solvente menos polar que o éster, por exemplo, uma mistura de hexano e acetato de etila.
Ao realizar a cromatografia em coluna, a penicilina V (1) seria retida por mais tempo na coluna devido à sua maior polaridade, enquanto o éster (2) eluiria mais rapidamente devido à sua menor afinidade com a fase estacionária. Assim, o éster (2) sairia primeiro da coluna, sendo coletado como fração purificada enquanto a penicilina V (1) permaneceria retida na coluna.
Esse processo aproveita a diferença de polaridade entre os dois compostos para separá-los eficientemente durante a cromatografia em coluna, obtendo-se o éster (2) purificado e livre de solvente ao final do processo.
2. Dois compostos têm o mesmo Rf (0,87) sob idênticas condições em cromatografia. Isto quer dizer que eles possuem estruturas idênticas? Explique.
O Rf (fator de retenção) em cromatografia é uma medida que indica a rapidez com que um composto se move em relação ao solvente em uma coluna cromatográfica. Um Rf de 0,87 significa que ambos os compostos percorreram uma distância proporcional na coluna cromatográfica e ficaram retidos por um tempo semelhante.
No entanto, o fato de dois compostos terem o mesmo Rf não significa necessariamente que eles possuem estruturas idênticas. Existem vários fatores que podem influenciar o Rf de um composto em uma cromatografia, tais como a polaridade do solvente, a polaridade do composto, a interação com a fase estacionária, entre outros.
É possível que dois compostos com estruturas diferentes apresentem o mesmo Rf em determinadas condições cromatográficas, especialmente se tiverem propriedades físico-químicas semelhantes que os levem a se comportar de maneira semelhante na coluna cromatográfica. Isso pode incluir similaridade na polaridade, tamanho molecular, interações de hidrogênio, entre outros aspectos.
Portanto, embora o Rf seja uma ferramenta importante na cromatografia para identificar e separar compostos, ele não é definitivo para determinar a identidade estrutural dos compostos. Outras técnicas analíticas e informações sobre as propriedades físico-químicas dos compostos são necessárias para uma conclusão mais precisa sobre a identidade dos mesmos.
3. Um professor de química distraído misturou acidentalmente seus frascos de remédios não rotulados, um dos frascos contendo adrenalina e outro contendo dipirona. Ele é capaz de descobrir, utilizando um ou mais teste(s) de identificação de grupo(s) funcional(is), qual dos frascos contém a dipirona, que ele necessita tomar antes de passar a sua próxima aula?
Sim, é possível diferenciar a dipirona da adrenalina por meio de testes de identificação de grupos funcionais. Vou descrever dois testes comuns que podem ser utilizados para esse propósito:
1. Teste de Sulfato Férrico para Fenóis (Dipirona):
· A dipirona contém o grupo funcional fenol (-OH), enquanto a adrenalina não contém esse grupo. Um teste comum para detectar a presença de fenóis é o teste com sulfato férrico. Para realizar o teste:
1. Adicione algumas gotas de solução aquosa de sulfato férrico (FeCl3) ao líquido suspeito de dipirona.
2. Se houver presença de fenóis (como na dipirona), a solução adquire uma coloração violeta a roxa devido à formação de complexos férricos.
2. Teste de Oxidação para Aminas (Adrenalina):
· A adrenalina contém o grupo funcional amina (-NH2), enquanto a dipirona não possui esse grupo. Um teste comum para detectar a presença de aminas é o teste de oxidação com permanganato de potássio (KMnO4).
1. Adicione algumas gotas de solução de permanganato de potássio (KMnO4) ao líquido suspeito de adrenalina.
2. Se houver presença de aminas (como na adrenalina), a solução de permanganato de potássio pode descolorir-se devido à oxidação do grupo amino.
Esses testes são simples e podem ajudar o professor a identificar qual frasco contém a dipirona (pela coloração violeta/roxa no teste de sulfato férrico) e qual contém a adrenalina (pela possível descoloração no teste de oxidação com KMnO4). É importante seguir os procedimentos com cuidado e utilizar as medidas de segurança adequadas ao manipular reagentes químicos.
4. Um professor de química distraído misturou acidentalmente seus frascos de remédios não rotulados, um dos frascos contendo adrenalina e outro contendo dipirona. Ele é capaz de descobrir, utilizando um ou mais teste(s) de identificação de grupo(s) funcional(is), qual dos frascos contém a dipirona, que ele necessita tomar antes de passar a sua próxima aula?
Sim, a espectrometria de massas é uma técnica analítica poderosa que pode ser utilizada para diferenciar substâncias como a dipirona e a adrenalina. Nessa técnica, são analisados os espectros de massa das moléculas, ou seja, são obtidas informações sobre a massa molecular e a composição das moléculas presentes na amostra.
Para diferenciar a dipirona da adrenalina utilizando espectrometria de massas, seria realizada a análise das massas moleculares das duas substâncias. A massa molecular é uma característica única de cada composto e é determinada pela soma das massas dos átomos que compõem a molécula.
Aqui está um exemplo hipotético da análise de espectrometria de massas para dipirona e adrenalina:
1. Dipirona:
· A dipirona tem uma fórmula molecular conhecida (C11H13N3O4S) e sua massa molecular pode ser calculada somando as massas dos átomos presentes na molécula. Ao realizar a análise de espectrometria de massas para a dipirona, o espectro de massa deve exibir um pico correspondente à sua massa molecular.
2. Adrenalina:
· A adrenalina também tem uma fórmula molecular conhecida (C9H13NO3) e sua massa molecular pode ser calculada da mesma forma que a dipirona. Ao analisar a adrenalina por espectrometria de massas, o espectro de massa deve exibir um pico correspondente à sua massa molecular.
Ao comparar os espectros de massa da dipirona e da adrenalina, o professor poderia identificar diferenças nos picos de massa que correspondem às suas massas moleculares específicas. Isso permitiria a diferenciação precisa entre as duas substâncias, mesmo que elas estejammisturadas em um frasco não rotulado.
É importante notar que a espectrometria de massas também pode fornecer informações adicionais, como fragmentação das moléculas, padrões de isótopos e outros dados que podem ajudar na identificação e caracterização de compostos complexos. Essa técnica é amplamente utilizada em laboratórios de análise química e bioquímica devido à sua alta sensibilidade e capacidade de fornecer informações detalhadas sobre a composição molecular das amostras.
5. Esboce um fluxograma em diagrama de blocos do procedimento para a separação por extração líquido-líquido de uma mistura de ácido salicílico e paracetamol solubilizada inicialmente em diclorometano. Seja específico ao definir os solventes utilizados e utilize estruturas químicas dos compostos.
Claro, vou esboçar um fluxograma simplificado do procedimento para a separação por extração líquido-líquido de uma mistura de ácido salicílico e paracetamol inicialmente solubilizada em diclorometano. Vamos lá:
1. Preparação da Mistura Inicial:
· Mistura de ácido salicílico e paracetamol solubilizada em diclorometano.
2. Adição de Solvente de Extração:
· Adicionar uma solução aquosa de uma base forte, como hidróxido de sódio (NaOH) concentrado. Esta base irá reagir com o ácido salicílico formando um sal de sódio solúvel em água, enquanto o paracetamol permanecerá solúvel no diclorometano.
3. Extração da Fase Aquosa (Aqua) e Orgânica (Org):
· A fase aquosa (contendo o sal de sódio do ácido salicílico) e a fase orgânica (contendo o paracetamol) são separadas.
4. Separação das Fases:
· Utilizar um funil de separação para separar as duas fases, permitindo a coleta da fase aquosa e orgânica em recipientes separados.
5. Recuperação do Ácido Salicílico e Paracetamol:
· A fase aquosa contendo o sal de sódio do ácido salicílico é acidificada com ácido clorídrico (HCl) diluído para regenerar o ácido salicílico. O ácido salicílico, que é pouco solúvel em água, precipitará da solução.
· A fase orgânica contendo o paracetamol é evaporada para remover o diclorometano, deixando o paracetamol sólido.
6. Filtração e Secagem dos Sólidos:
· Filtrar o sólido de ácido salicílico precipitado da fase aquosa e lavar com água para remover impurezas.
· Filtrar e secar o sólido de paracetamol obtido da fase orgânica.
7. Identificação dos Produtos Separados:
· Realizar análises adicionais, como espectroscopia de infravermelho (IR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) ou cromatografia, para confirmar a identidade e pureza do ácido salicílico e do paracetamol separados.
Este é um esboço básico do processo de extração líquido-líquido para separar ácido salicílico e paracetamol. É importante notar que este é um procedimento simplificado e que na prática laboratorial, diversos detalhes operacionais e de segurança devem ser considerados.
6. a)Descreva para que serve e como funciona o evaporador rotatório.
O evaporador rotatório é um equipamento amplamente utilizado em laboratórios e indústrias para evaporar solventes de forma eficiente e rápida, especialmente em amostras sensíveis à temperatura. Ele é uma ferramenta fundamental em processos de concentração, purificação e recuperação de compostos em solução.
Funcionamento:
1. Princípio de Evaporação: O evaporador rotatório opera com base no princípio da evaporação. Uma amostra líquida contendo o solvente a ser removido é colocada em um frasco ou balão de evaporação.
2. Aquecimento Controlado: O frasco de evaporação é aquecido suavemente, geralmente por meio de um banho de água quente ou banho de óleo, que mantém uma temperatura constante e controlada. O aquecimento é crucial para acelerar o processo de evaporação do solvente.
3. Rotação do Balão: Enquanto a amostra é aquecida, o balão de evaporação é colocado em rotação constante. Essa rotação cria uma fina camada do líquido no interior do balão, aumentando a área de superfície exposta ao vácuo.
4. Vácuo: Um sistema de vácuo conectado ao evaporador retira continuamente o vapor de solvente evaporado do interior do balão. Isso reduz a pressão no sistema, diminuindo o ponto de ebulição do solvente e acelerando sua evaporação.
5. Condensação do Vapor: O vapor de solvente é conduzido para um condensador, onde é resfriado e condensado de volta ao estado líquido. O condensado é então coletado em um recipiente separado, enquanto o solvente evaporado é removido eficientemente do sistema.
Aplicações:
· Concentração de amostras líquidas, por exemplo, após uma extração.
· Remoção de solventes de reações químicas para isolamento de produtos.
· Purificação de compostos sensíveis à temperatura.
· Recuperação de solventes para reutilização.
· Preparação de amostras para análises subsequentes, como cromatografia ou espectrometria.
O evaporador rotatório é altamente valorizado em laboratórios químicos, farmacêuticos, de pesquisa e em indústrias que lidam com produtos químicos, devido à sua eficiência, controle de temperatura e capacidade de processamento de múltiplas amostras simultaneamente.
b) Desenho de um aparelho de destilação fracionada
Um esquema básico de um aparelho de destilação fracionada, indicando todas as suas partes principais:
1. Balão de Destilação (A):
· É o recipiente onde a mistura a ser destilada é inicialmente colocada.
2. Termômetro (B):
· Utilizado para medir a temperatura da mistura durante a destilação, permitindo o controle da temperatura e a identificação dos pontos de ebulição dos componentes da mistura.
3. Coluna de Fracionamento (C):
· É uma coluna vertical que fica acoplada ao balão de destilação e é preenchida com "placas" ou "estruturas" internas que ajudam a separar os componentes da mistura. Ela permite que os vapores subam e condensem várias vezes, melhorando a separação dos componentes.
4. Condensador (D):
· É responsável por resfriar os vapores provenientes da coluna de fracionamento, fazendo com que eles se condensem e retornem ao estado líquido. Pode ser do tipo serpentina ou de refluxo.
5. Recipiente de Coleta (E):
· Onde o destilado (líquido condensado) é coletado após passar pelo condensador.
6. Termômetro de Controle (F):
· Às vezes, um segundo termômetro é colocado na entrada do condensador para monitorar a temperatura dos vapores condensados, ajudando a ajustar a taxa de refluxo.
7. Fonte de Calor (G):
· Pode ser uma manta de aquecimento, um banho-maria ou uma chama direta, responsável por fornecer energia para aquecer a mistura no balão de destilação.
8. Sistema de Refrigeração (H):
· Se o condensador for do tipo de refluxo, é necessário um sistema de refrigeração, como uma corrente de água fria, para resfriar o condensador e facilitar a condensação dos vapores.
Essas são as partes essenciais de um aparelho de destilação fracionada. A configuração exata pode variar dependendo do tipo de destilação (simples ou fracionada), do tamanho do equipamento e das necessidades específicas do processo de destilação.
7. É possível realizarmos a purificação por recristalização de uma substância sólida com a utilização de um par de solventes? Explique sua resposta
Sim, é possível realizar a purificação por recristalização de uma substância sólida utilizando um par de solventes. Esse processo é conhecido como recristalização por solvente misto ou recristalização com solvente co-solvente.
A recristalização por solvente misto envolve a utilização de dois solventes, um principal (solvente primário) e outro secundário (solvente co-solvente). A escolha dos solventes depende das propriedades físicas e químicas da substância a ser purificada.
Aqui estão os principais motivos pelos quais se utiliza um par de solventes na recristalização:
1. Maior Solubilidade: O solvente primário é escolhido porque possui alta solubilidade para a substância desejada a quente, permitindo que a substância se dissolva completamente durante o processo de aquecimento. O solvente co-solvente é escolhido porque tem menor solubilidade a frio, o que auxilia na precipitação da substância purificada durante o resfriamento.
2. Ajuste de Solubilidade: A mistura de solventespermite ajustar a solubilidade da substância em diferentes temperaturas. Ao adicionar o solvente co-solvente em pequenas quantidades durante o resfriamento da solução saturada, é possível promover a nucleação controlada dos cristais desejados, resultando em uma recristalização mais eficiente e pura.
3. Maior Eficiência na Purificação: A combinação de solventes pode melhorar a eficiência na purificação, removendo impurezas que são mais solúveis no solvente co-solvente do que no solvente primário. Isso ocorre porque as impurezas tendem a permanecer em solução no solvente co-solvente enquanto os cristais puros precipitam.
4. Controle das Condições de Cristalização: A utilização de um par de solventes permite um maior controle sobre as condições de cristalização, como a taxa de resfriamento e a formação de cristais de tamanho uniforme, resultando em um produto final de alta pureza e qualidade.
No entanto, é importante ressaltar que a escolha dos solventes deve ser feita com base na compatibilidade com a substância a ser purificada e nas propriedades desejadas do processo de recristalização, como a solubilidade, o ponto de fusão e a seletividade para impurezas. Além disso, o processo de recristalização deve ser cuidadosamente controlado para garantir a obtenção de cristais puros e uma separação eficiente das impurezas.
10. Os terpenos são os constituintes principais dos óleos essenciais de plantas. O -pineno é um terpeno amplamente distribuído no reino vegetal, estando presente na maioria dos óleos de coníferas. Através de uma série de transformações químicas o -pineno é convertido a cânfora, outro terpeno muito utilizado em preparações farmacêuticas:
Pergunta: Quais testes qualitativos de identificação de grupos funcionais você utilizaria para certificar-se que as transformações químicas mostradas acima ocorreram? (Analise cada etapa em termos de formação do produto).
Para identificar os grupos funcionais envolvidos nas transformações químicas do α-pineno até a cânfora, podemos usar uma combinação de testes qualitativos com reagentes específicos. Vamos analisar cada etapa e os testes que podem ser utilizados:
1. α-Pineno para Cloreto de Bornila (A):
· Nesta etapa, ocorre a adição de HCl/CHCl3 para formar o cloreto de bornila.
· Teste para identificar a presença de álcoois (OH): Reação de Lucas com ZnCl2 ou teste do iodoformio.
· Teste para identificar a formação do cloreto de bornila: Reação com cloreto de sódio em meio ácido para precipitação do cloreto de bornila (solução aquosa de acetato de sódio seguida por ácido sulfúrico).
2. Cloreto de Bornila para Isoborneol (B):
· Nesta etapa, ocorre a redução do cloreto de bornila para formar o isoborneol.
· Teste para identificar a presença de grupos cetona (C=O): Reação de Tollens ou teste de Fehling.
· Teste para identificar a formação do isoborneol: Reação com solução de ácido acético e acetato de sódio para formar o complexo isoborneol/acetato de sódio que é insolúvel em água.
3. Isoborneol para Cânfora (C):
· Nesta etapa, ocorre a oxidação do isoborneol para formar a cânfora.
· Teste para identificar a presença de álcoois (OH): Reação de Lucas ou teste do iodoformio.
· Teste para identificar a formação da cânfora: Reação com reagente de Jones (CrO3/H2SO4) que oxida álcoois secundários a cetonas.
Portanto, os testes qualitativos que podem ser utilizados são:
· Testes para álcoois (OH) nos estágios A e C.
· Teste para grupos cetona (C=O) no estágio B.
· Reações específicas para a formação dos produtos intermediários e finais em cada etapa do processo.
É importante lembrar de realizar os controles adequados em cada teste para confirmar os resultados, especialmente utilizando substâncias de referência conhecidas para comparação.
12. Dois estudantes realizaram a extração de 0,741 g de ácido benzoico a partir de uma solução aquosa, utilizando éter dietílico. O coeficiente de partição (K) do ácido benzóico no sistema éter dietílico; água é igual a 2.
a) O estudante A realizou uma única extração, utilizando 150 mL de solução aquosa e 150 mL de éter dietílico.
b) O estudante B utilizou o mesmo volume de solução aquosa, mas realizou duas extrações consecutivas, cada uma com 75 mL de éter dietílico.
Considerando o conjunto de informações apresentadas anteriormente, responda:
Qual dos estudantes realizou o processo de extração mais eficiente? Explique e apresente os cálculos das extrações realizadas, ou seja, a fração extraída (em gramas e em %) de ácido benzoico pelos estudantes A e B.
Obs: Mostrar o desenvolvimento do cálculo utilizando 4 casas após a virgula para o resultado em gramas e uma casa após a virgula para o rendimento percentual
Estudante B:
Para o estudante B, como foram realizadas duas extrações, cada uma com metade do volume de éter dietílico, a fração extraída e o rendimento serão calculados considerando ambas as extrações.
. 
13. A recristalização é um método de purificação de compostos orgânicos que são sólidos à temperatura ambiente. O princípio deste método consiste em dissolver o sólido em um solvente quente e logo esfriar lentamente. Na baixa temperatura, o material dissolvido tem menor solubilidade, ocorrendo o crescimento de cristais. Se o processo for lento ocorre a formação de cristais, chamando-se, então, de cristalização, e, se for rápida, chamando-se de precipitação. O crescimento lento dos cristais, camada por camada, produz um produto puro, fazendo com que as impurezas fiquem na solução. Quando o esfriamento é rápido, as impurezas são arrastadas junto com o precipitado, produzindo um produto impuro. Assim, o fator crítico na recristalização é a escolha do solvente. Na técnica de recristalização, um solvente pode ser classificado como bom quando:
A Reage com o soluto.
B Solubiliza o soluto a temperatura elevada (em geral no ponto de ebulição).
C Solubiliza muito o soluto em baixas temperaturas (em geral entre 0 a 25º C).
D Não é volátil.
E Tem baixo poder de dissolução para as impurezas à baixa temperatura, ou solubiliza a temperaturas altas.
Na técnica de recristalização, um solvente é considerado bom quando possui as seguintes características:
E Tem baixo poder de dissolução para as impurezas à baixa temperatura, ou solubiliza a temperaturas altas.
Essa característica é importante porque permite que o soluto seja completamente dissolvido a altas temperaturas (ponto de ebulição do solvente), garantindo uma solução saturada. No entanto, quando a solução é resfriada lentamente, o solvente perde sua capacidade de manter as impurezas dissolvidas, precipitando o soluto na forma de cristais puros enquanto as impurezas permanecem em solução ou precipitam junto em menor quantidade, resultando em um produto mais purificado.
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