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EXPERIMENTO 03: Solubilidade de Compostos Orgânicos Disciplina: Química Orgânica Experimental - 9438 Turma: 01 Curso: Engenharia de Alimentos Docente: Dr. Michael Jackson Vieira da Silva Discentes (RA): Amábile Mariano Marques Ra: 126662 Gabrieli de França Tonhão Ra: 125262 Nicole Chinaglia Costermani Ra: 117847 Rafael Honorato Bezerra Oliveira Ra: 126666 MARINGÁ - PR 07/12/2022 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ - UEM CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS/DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 1 1. INTRODUÇÃO A solubilidade de um soluto em um solvente é um dos princípios químicos mais importantes baseados nas três técnicas básicas estudadas no laboratório de química orgânica: cristalização, extração e cromatografia. (Engel, 2016). O autor ainda implica que a solubilidade do líquido em um solvente pode ser descrita como miscíveis e imiscíveis. Se dois líquidos são miscíveis, são homogêneos, ou seja, apresentam uma única fase em qualquer proporção, por exemplo água e álcool etílico são miscíveis, quando misturados é observado uma só camada. Dois líquidos que não se misturam homogeneamente em quaisquer proporções formam duas ou mais fases, porém cada líquido é levemente solúvel no outro, por exemplo água e dietil. Engel conclui que é importante entender que existem diferentes graus de solubilidade, diferente da miscibilidade, ou os líquidos são miscíveis ou são imiscíveis. A apostila experimental de química orgânica da UEM nos diz que a solubilidade na qual a reação química é a força motriz, geralmente é utilizada para identificar grupos funcionais, enquanto a solubilidade na qual envolve apenas a miscibilidade é usada para determinar solventes apropriados para recristalização, em análises espectrais e em reações químicas. A figura 1 apresentada nos resultados e discussões classifica os compostos orgânicos pela solubilidade seja essa em água, solução de hidróxido de sódio 5%, solução de bicarbonato de sódio 5%, solução de ácido clorídrico 5% e ácido sulfúrico concentrado a frio. Os tópicos a seguir indicam o grupo funcional de cada classe encontrada na figura 1. S2 - Sais de ácidos orgânicos, hidrocloretos de aminas, aminoácidos, compostos polifuncionais (carboidratos, polialcoóis, ácidos, etc.) SA - Ácidos monocarboxílicos, com cinco átomos de carbono ou menos, ácidos arenos sulfônicos Sn - Aminas monofuncionais com seis átomos de carbono ou menos Si - Álcoois, aldeídos, cetonas, ésteres, nitrilas e amidas monofuncionais com cinco átomos de carbono ou menos. A1 - Ácidos orgânicos fortes: ácidos carboxílicos com mais de seis átomos de carbono, fenóis com grupos eletrofílicos em posições orto e para, β-dicetonas A2 - Ácidos orgânicos fracos: fenóis, enóis, oximas, imidas, sulfonamidas, tiofenois com mais de cinco átomos de carbono, β-dicetonas, compostos nitro com hidrogênio em α, sulfonamidas 2 B - Aminas aromáticas com oito ou mais carbonos, anilinas e alguns oxiéteres. MN - Diversos compostos neutros de nitrogênio ou enxofre contendo mais de cinco átomos de carbono N1 - Álcoois, aldeídos, metil cetonas, cetonas cíclicas e ésteres contendo somente um grupo funcional e número de átomos de carbono entre cinco e nove; éteres com menos de oito átomos de carbono; epóxidos N2 - Alcenos, alcinos, éteres, alguns compostos aromáticos (com grupos ativantes) e cetonas (além das citadas em N1) I - Hidrocarbonetos saturados, alcanos halogenados, haletos de arila, éteres diarílicos, compostos aromáticos desativados. 2. OBJETIVOS Identificar o grupo funcional de moléculas desconhecidas por testes de solubilidade, compreender como um composto pode solubilizar em um determinado meio e associar a forma estrutural de uma molécula com a sua solubilidade. 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL a) Colocar 1,0 mL do solvente em um tubo de ensaio. A seguir, adicionar o líquido ou sólido desconhecido. Agite o tubo de ensaio para verificar a homogeneidade e anote o resultado. Aquecer a substância ajuda na dissolução e quando um composto colorido dissolve, a solução assume a mesma cor. b) Usando o procedimento acima, os testes de solubilidade dos compostos desconhecidos devem ser determinados nos seguintes solventes: água, éter, NaOH 5%, NaHCO3 5%, HCl 5%, H2SO4 95% e H3PO4 85%. Usando ácido sulfúrico concentrado pode haver uma mudança de coloração, indicando um teste positivo de solubilidade. Sólidos desconhecidos que não se dissolvem nos solventes citados acima podem ser substâncias inorgânicas. Se o composto dissolver em água, o pH deverá ser medido com papel indicador. c) Compostos solúveis em água são, em geral, solúveis em todos os solventes aquosos. Se um composto é pouco solúvel em água, ele poderá ser mais solúvel em outro solvente aquoso. 3 d) Como já citado, um ácido carboxílico poderá ser pouco solúvel em água, mas muito solúvel em meio básico diluído. Assim, torna-se necessário determinar a solubilidade dos compostos desconhecidos em todos os solventes. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Seguindo os passos da figura 1, foi possível determinar os compostos desconhecidos. Figura 1 - Classificação dos compostos orgânicos pela solubilidade. Fonte - Apostila de experimentos. Os compostos foram classificados através de testes, sendo tais testes representados na tabela 1, com os resultados finais apresentados na tabela 2, onde “S” significa que tal composto foi solúvel na respectiva solução, “I” que o composto é insolúvel na solução, “A” significa que a solução é ácida ao teste do pH, “B” significa que solução básica ao teste do pH utilizando o papel tornassol e “ - ” significa que não foi necessário realizar o teste. 4 Tabela 1 - Resultados obtidos a partir dos testes de classificação de compostos orgânicos por meio da solubilidade 1. Amostras H2O Éter etílico pH (Tornassol) NaOH (5%) NaHCO3 (5%) HCL (5%) H2SO4 (96%) H3PO4 (85%) A S S A - - - - - B S I - - - - - - C I - - I - I I - D I - - I - I S S E I - - I - S - - F I - - S I - - - Fonte – Autoria própria. Tabela 2 - Resultados obtidos a partir dos testes de classificação de compostos orgânicos por meio da solubilidade 2. Amostras Composto e Estrutura Química Classes A Ácido Propanóico Sa B Etanodial S2 C Naftaleno I D Benzaldeído N1 E Anilina B F B-Naftol A2 Fonte – Autoria própria. 5 De acordo com o que foi obtido experimentalmente, as amostras A e B possuem um comportamento de hidrofílicas enquanto as amostras: C, D, E e F hidrofóbicas. O simples fato do composto ser parcialmente solúvel em água faz com que tenha um grupo funcional polar em sua estrutura como o éter. Compostos mais solúveis em meio ácido ou em meio básico pode determinar a existência de certos grupos funcionais em suas moléculas. Compostos ácidos são solúveis no hidróxido de sódio, caso da amostra F que é o B-Naftol. Os compostos que em solução aquosa atuam como base são solúveis em ácido clorídrico, caso da amostra E que é a Anilina. Após seguir o passo a passo determinou-se as classes das amostras e comparou-se com o desenho das estruturas dos compostos chegando em um resultado coeso mostrados nas tabelas 1 e 2. 5. CONCLUSÃO Conclui-se que a identificação do grupo funcional de moléculas desconhecidas por testes de solubilidade necessita de fatores como a solubilidade através da água, do éter etílico e outros compostos, podendo-se necessário utilizar o teste de pH (papel tornassol). Compreendeu-se como um composto pode solubilizar em um determinado meio a partir das possíveis ligações químicas e associar a forma estrutural de uma molécula com a sua solubilidade. 6 6. REFERÊNCIAS APOSTILADE EXPERIMENTOS. Universidade Estadual de Maringá, Centro de Ciências Exatas Departamento de Química. Maringá, 2022. PAVIA, D. L.; LAMPMAN, G. M.; KRIZ, G. S.; ENGEL, R.G.. A Microscale Approach to Organic Laboratory Techniques. 6a edição. Bellinghan/Washington; Seattle/Washington, CENGAGE Learning, 2016, p 687-695.