Extração química.pdf

7/18/2019 Extrao qumica.pdf

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2011/2012


2/35

Determinar a natureza do grupo funcionalprincipal da substncia a identificar

Objectivo:

Como fazer?Testes simples que revelam se o composto :

uma base forte (ex. amina)

um cido fraco (ex. fenol)um cido forte (ex. cido carboxilico)

uma substncia neutra (ex. aldedo, cetona, lcool)

inerte (ex. alcanos, aromtico)


3/35

40

gua

ter (ou outros solventes orgnicos)soluo de cido clordrico a 5% (HCl 5%)

soluo de bicarbonato de sdio a 5% (NaHCO35%)

soluo de hidrxido de sdio a 5% (NaOH 5%)cido sulfrico concentrado (H2SO4conc.)

Exemplos:

Compostos solveis na gua so tambm solveis nas restantes solues

aquosas MAS outros compostos solveis nas bases diludas (ex. cidocarboxilico) ou cidos diludos (ex. amina) so apenas ligeiramente solveisna gua.

Compostos neutros contendo oxignio ou enxofre Sso solveis no cidosulfrico concentrado (ex. cetonas)


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41

Quanto maior a semelhana estrutural entre soluto e

solvente maior a solubilidade do soluto no solvente

Compostos contendo menos do que 4 carbonos (molculaspequenas) e oxignio, azoto ou enxofre, independentemente dogrupo funcional, apresentam, em geral, boa solubilidade na gua

Compostos contendo 5 - 6 carbonos e oxignio, azoto ou

enxofre solubilidade limite(borderline)

Compostos contendo mais do que 6 carbonos mesmo comoxignio, azoto ou enxofre so, em geral,insolveis na gua

Solubilidade em gua


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42

Alguns fatos

N tomos de OXIGNIO, AZOTO ou ENXOFRE por tomo de carbonosolubilidade

exemplo: cido pentanico MAIS SOLVEL do que pentan-1-ol

N de grupos funcionais polares solubilidade

exemplo: pentano-1,5-diol MAIS SOLVEL do que pentan-1-ol

Quando as cadeias alquilicas so ramificadas, a intensidade das forasintermoleculares diminui, logo, mais fcil separar (dissolver) asmolculassolubilidade

exemplo: 2-metilpropan-2-ol MAIS SOLVEL do que butan-1-ol

OHO

OH

OHOHOH

OHOH

5.0 g/ 100 mL 2.7 g/ 100 mL

2.7 g/ 100 mL

7.4 g/ 100 mLMuito solvel

Muito solvel


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43

Composto solvel na gua e no ter provavelmente:

apolar ou pouco polar

contem menos do que 5 carbonos

tem um grupo funcional polar capaz de formar ligaes de hidrognio

no contem mais do que um grupo funcional fortemente polar

Composto solvel na gua mas no no ter provavelmente:

polar (um sal)

contem dois ou mais grupos funcionais fortemente polares mas no

mais do que 4 carbonos por cada grupo polar

Compostos apolares ou pouco polares apresentam boa

solubilidade no ter

Compostos inicos so insolveis no ter

Solubilidade em ter (ou outros solventes orgnicos)


7/3544

RNH2+ HCl R-NH3+Cl- primria

RRNH + HCl RRNH2+Cl- secundria

RRRN + HCl RRRNH+Cl- terciria

Muitos compostos solveis em HCl 5% contm na suaestrutura um azoto bsico

muito provvel que seja uma amina

Aminas alifticas (RNH2, RRNH e RRRN) so compostos bsicos

que formam sais solveis no meio cido-aquoso

Solubilidade em HCl 5% (aq.)

NHR

H


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Grupos aromticos (Ar) reduzem o carcter bsico do Azoto (N):

Aminas primrias aromticas (ArNH2 - anilina) apresentam menor

basicidade do que aminas primrias alifticas MAS geralmente ainda

aceitam protes formando sais solveis no meio cido-aquoso

Aminas aromticas secundrias (Ar2NH - difenilamina) ou tercirias

(Ar3N - trifenilamina) caracterizadas por carter bsico mnimo so

incapazes de formar sais solveis no HCl 5%

NH NNH2

Diminui o carter alcalino

Diminui a solubilidade em HCl 5%

anilina

NHR

H


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Compostos solveis no bicarbonato de sdiocidos fortes

Compostos solveis no hidrxido de sdiocidos fortes ou cidos

fracoscidos FORTES (Solveis no NaOH 5% e NaHCO35%)

c. Carboxlicos . RCOOHc. Sulfnicos . RSO3Hdi- e tri-nitrofenois, orto- e para- substitudos

cidos FRACOS (Solveis no NaOH 5%)

fenois ArOH

Nitroalcanos RCH2NO2beta-cetonasbeta-diesteresImidas RCO-NH-CO-RSulfonamidas ArSO2NH2 , ArSO2NHR

Solubil. em NaHCO35% (aq.) Solubil. em NaOH 5% (aq.)


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So solveis / reativos em H2SO4concentrado compostos neutros

Compostos possveis: lcoois, cetonas, aldedos,esteres, alcenos, alcinos,teres, nitroaromticos, amidas

Complementar com outros testes qumicos e espetroscopia

para permitir diferenciao

Solubilidade em H2SO4conc.


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Compostos inertes

Compostos insolveis no H2SO4 concentrado ou em qualquer um dos

outros solventes.

Compostos possveis

alcanos, aromticos simples, haletos de alquilo hidrocarbonetos (no

tm grupo funcional)

(ex. hexano, benzeno, clorobenzeno, clorohexano, tolueno)

Insolubilidade total


12/3549

Em resumo


13/3550

EXTRAO QUMICA

Processo de purificao

Isolar compostos baseando-se na

dissoluo destes num solvente extrator ou na dissoluo

das impurezas

Tem como base a reatividadedas substncias orgnicas comsolues cidas e alcalinas

QumicoProcesso

porExtrao

inertessolventes

porExtrao

mltiplaExtrao

contnuaExtrao

lquido-lquido

Extrao

lquido-slido

Extrao

Separao demisturas em faselquida


14/3551

Agita-se a ampola de decantaocuidadosamente

Inverte-se a sua posio e abre-se a torneira,eliminando o excesso de presso

Fecha-se novamente a torneira e relaxa-se a

presso interna

Repete-se este procedimento algumas vezes

Recoloca-se a ampola de decantao nosuporte, para que a mistura fique em repouso.

Extrao mltiplaConsiste em agitar uma soluo aquosa com um solvente orgnico numa ampola de

decantao, a fim de extrair determinada substncia.

Quando estiverem formadas duas fases distintas, recolhe-se a fase mais densa

(camada inferior)Repete-se a extraousando uma nova poro do solvente extrator. Normalmente noso necessrios mais do que trs extraes

O nmero exato depender do coeficiente de partio da substncia que est a serdisputadapelos dois lquidos.


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Extrao lquido - lquido

Coeficiente de partio da substncia

Para uma extrao lquido-lquido de um composto S que se encontra dissolvido numsolvente A emprega-se um outro solvente BA e Bdevem ser imiscveis

A e B so agitados e o composto distribui-se entre os dois solventes de acordo com asrespetivas solubilidades. A razo entre as concentraes do soluto em cada solvente denominada coeficiente de distribuio ou de partio(K)

K = CA/ CB

CA a concentrao do composto S no solvente A

CB a concentrao do composto S no solvente B

Processo de separao em que se explora a diferena de miscibilidade de um soluto emdois lquidos. Por exemplo, numa situao onde temos dois lquidos, A e S, miscveis entresi. Se queremos separar A de S, podemos usar um terceiro lquido B (onde o soluto S seja

mais miscvel). A separao entre o extrato, B e S, e o refinado, A e S, feita com umaampola de decantao. O refinado pode ser mais purificado com etapas adicionais deextrao (extrao mltipla). A recuperao de S a partir do extrato geralmente feita pordestilao ou evaporao, muitas vezes em condies de presso reduzida porqu?

A+S B+S

A+S

B


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54

1 parte: Destilao fraccionada da soluo problema. Separao dos

compostos inertes

Tentativa de separao de componentes de baixo ponto de ebulio em

princpio sero os inertes . Porqu?

Em que consiste ?

Aquecimento de um lquido at a uma temperatura qual ele se converte em

vaporCondensao do vapor a lquido numa outra parte do aparelho

A purificao de uma mistura possvel quando as substncias

que a compem possuemP.E. diferentes

Extrao QumicaEsquema geral de separao

Soluo problema: Mistura lquida contendo compostos cidos(fortes e fracos), bsicos, neutros e inertes


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55

Destilao de uma mistura lquida

Aquecimento Presso de vapor do componente mais voltil excede a presso

atmosfrica Vapor expande-se pelo condensador Arrefecimento Vapor

converte-se de novo a lquidoRecuperamos o componente mais voltil


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56

Caractersticas:

A temperatura do vapor destilado varia.

A composio da mistura, vapor, e do

condensado (ou destilado) variam ao

longo do processo

As temperaturas do lquido e do vaporvariam ao longo da destilao

Destilao fraccionadaseparao de misturas de

componentes com P.E.que difiram entre si

menos de 80 C

Destilao simplesseparao de misturas de

componentes com P.E.que difiram entre si

mais do que de 80 C

0

20

40

60

80

100

120

0 30 60 90 120

Temperatura(C)

Tempo (min.)

PE1

PE2

PE3


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57

O NOSSO EXEMPLO DE TRABALHOCONSIDEREMOS UMA MISTURA EM FASE TEREA DE

Heptano, P.E. = 99 C Heptanamina, P.E. = 156 C

cido heptanico, P.E. = 222 C Fenol, P.E. = 182 C

Heptan-1-ol, P.E. = 138 C

OH

O

OH

OH

DESTILADO:Heptano (I)

RESDUO:Heptanamina (B), cidocido heptanico (AF),

Fenol (Af), Heptan-1-ol (N)

DESTILAO

Inerte Base

c. Forte c. fraco

Neutro

NH2


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58

1. O resduo de destilao dissolvido num solvente adequado

(ter ou qualquer outro solvente imiscvel com gua e de baixoP.E.) e transferido para ampola de decantao.

Nota: Volume de solventes orgnicos e aquosos a utilizar varia com a quantidade

de mistura a separar. Valor guia: 5 g de mistura dissolvida em 30 mL de solvente

orgnico e extrada com 3 x 10 mL soluo aquosa.

2 Parte: Extrao lquido - lquido

Extrao das substncias alcalinas com HCl 5%

2. Extrair mistura orgnica com 2 x 20 mL HCl 5%

3. Lavar fase aquosa cida com 5 mL ter Porqu??? 2x

Guardar fase

etrea

Juntar fasescidas noutra

ampola4. Adicionar soluo NaOH 20% at

neutralizar (regenerao da base)

Neutralizar a fase aquosa cidacom sais de bases dissolvidaspara regenerao dos compostosalcalinos

1

2

3

4

Juntar afase terea

anterior


22/35

59

5. Transferir a soluo salina para uma ampola de decantao e extrair com2 x 15 mL ter

Rejeitar faseaquosa

6. Reunir as solues etreas na mesmaampola e lavar com 2 x 5 mL de gua

7. Transferir para matraz com rolhacontendo sulfato de sdio anidro.Agitar, deixar atuar durante algunsminutos

fase aquosa

fase eterea fase eterea

Rejeitar faseaquosa

fase eterea

6

7

5

5


23/3560

terSubstnciasBsicas

8. Filtrar, evaporar, secar e pesar

Balo taradoNo esquecer !!!

Secar na estufa

Pesar depois de arrefecido

8
http://www.cial-paulinia.com.br/dbimagens/20060609143727.jpg


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61

B,AF,Af,N

20 mL, HCl 5%

AF,Af,N(resduos de B)

AF,Af,N

B+Cl-(resduos de AF,Af, N)

20 mL, HCl 5%

5 mL, ter

B+Cl-(resduos de AF,Af, N)

AF,Af,NB+Cl-NaOH 20%at alcalinizar

B em suspensona f. aquosa

15 mL, ter

B em f. tereacom resduos f. aquosa

Resduos de B emsuspenso na f. aquosa

15 mL, ter


f. aquosa(lixo)


f. aquosa(lixo)

5 mL, gua

5 mL, gua

Bem f. terea

f. aquosa(lixo)

Desidratar, filtrar e secar

GUARDAR !

Em detalhe


25/35

62

NH2 NH

3

+ HCl+ Cl-

EXTRAO

REGENERAO

Sal insolvelem ter

NH2NH3 +NaOH+

Cl-

+NaCl

+H2O


26/35

63

9. Retomar a soluo etrea guardada no ponto 2

10. Extrair mistura orgnica com 2 x 20 mL NaHCO35%

11. Lavar fase aquosa alcalina com 5 mL ter

12. Adicionar HCl concentrado atreao cida ao papel de congo(regenerao do cido)

13. Repetir pontos 5- 8 (extrair, lavar, desidratar, filtrar, evaporar, secar e pesar)

Extrao de cidos fortes com NaHCO35%

2

x

Guardar faseetrea

Juntar fasesalcalinas noutra

ampola

11

12

Juntar afase terea anterior

10

9

Neutralizar a fase aquosa alcalinacom sais de cidos fortesdissolvidas para regenerao doscompostos com forte cartercido


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64

AF,Af,N

20 mL, NaHCO3 5%

Af, N(resduos de AF)

Af, N

Na+AF-(resduos de Af, N)

20 mL, NaHCO3 5%

5 mL,ter

Na+AF-(resduos de Af, N)

Af,NNa+AF-HCl 33%at acidificar

AF em suspensona f. aquosa

15 mL, ter

AF em f. tereacom resduos f. aquosa

Resduos de AF emsuspenso na f. aquosa

15 mL, ter


f. aquosa(lixo)


f. aquosa(lixo)

5 mL, gua

5 mL, gua

AFem f. terea

f. aquosa(lixo)


GUARDAR !

Em detalhe


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65

O

OH

O

O

+ NaHCO3Na+

+H2O+CO2

O

O

O

OHNa+

+ HCl + NaCl

EXTRAO

REGENERAO

Sal insolvelem ter


29/35

66

Extrao de cidos fracos com NaOH 5%


15. Extrair mistura orgnica com 2 x 20 mL NaOH 5%

16. Lavar fase aquosa alcalina com 5 mL ter

17. Adicionar HCl concentrado atreao cida ao papel de congo(regenerao do cido)

18. Repetir pontos 5- 8 (extrair, lavar, desidratar, filtrar, evaporar, secar e pesar)

2

x

Guardar faseetrea

Juntar fasesalcalinas noutra

ampola

16

17

Juntar afase terea anterior

15

14

Neutralizar a fase aquosa alcalinacom sais de cidos fracosdissolvidas para regenerao doscompostos com carter cidofraco


30/35

67

Af,N

20 mL, NaOH 5%

N(resduos de Af)

N

Na+Af-(resduos de N)

20 mL, NaOH 5%

5 mL,ter

Na+Af-(resduos de N)

NNa+Af-HCl 33%at acidificar

Af em suspensona f. aquosa

15 mL, ter

Af em f. tereacom resduos f. aquosa

Resduos de Af emsuspenso na f. aquosa

15 mL, ter


f. aquosa(lixo)


f. aquosa(lixo)

5 mL, gua

5 mL, gua

Afem f. terea

f. aquosa(lixo)


GUARDAR !

Em detalhe


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OHO

+ NaOHNa+

+ H2O

OOHNa

+

+ HCl + NaCl

EXTRAO

REGENERAO

Sal insolvelem ter


32/35

69

Recuperao das substncias neutras


20. Lavar a fase etrea com 2 x 5 mL de gua

21. Repetir pontos 5- 8 (extrair, lavar,desidratar, filtrar, evaporar, secar e pesar)

20

19

N em f. terea

com resduos f. aquosa

N em f. terea

com resduos f. aquosa

f. aquosa

(lixo)

5 mL, gua

5 mL, gua

N

em f. tereaf. aquosa

(lixo)


No ocorre qualquer tipo de reao

Apenas procedemos lavagem dafase terea


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70

Sol. aquosa Sol. etreaB

Sol. aquosaB+Cl-

Mistura inicialB, AF, Af, N, I

Sol. aquosa Sol. etrea

AF

Sol. AquosaNa+AF-

Sol. etreaAF, Af, N, I

Sol. aquosa Sol. etreaAf

Sol. etrea

N, I

Sol. Aquosa

Na+Af-

Sol. etreaAf, N, I

+ ter+ HCl 5%

+ ter+ NaHCO35%

+ ter+ NaOH 5%

+ HCl conc.+ ter

+ HCl conc.+ ter

+ NaOH 20%+ ter

Em resumo


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71

Planeie, indicando todos os solventes a utilizar e todas asreaes qumicas que ocorrem, a separao por extraoqumica da seguinte mistura de compostos dissolvida em

ter.

CH3

COOH

C(CH

2)4CH

3CH

3CH

2

O

CH3(CH

2)3

N H

(CH2)3CH

3

OH

CH3

CH3


35/35

AGORA ESTAMOS APTOS A IR PARA O

LABORATRIO POR ESTES CONHECIMENTOSEM PRTICA

FIM

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