UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE UNESC

CURSO DE ENGENHARIA QUMICA

ALEXANDRE MACHADO DA SILVA NETO CINTIA MAXIMO DE SOUZA CRISTIANE GURALSKI ELIDE SOARES CARACOL

PROPRIEDADES DO LCOOL ETILICO

CRICIMA, OUTUBRO DE 2011.

ALEXANDRE MACHADO DA SILVA NETO CINTIA MAXIMO DE SOUZA CRISTIANE GURALSKI ELIDE SOARES CARACOL

PROPRIEDADES DO LCOOL ETILICO

Relatrio apresentado a disciplina de Qumica Orgnica Experimental I, da 4 Fase do Curso Superior de Engenharia Qumica da Universidade do Extremo Sul Catarinense (UNESC), solicitado pela professora Normlia Ondina Lalau de Farias .

CRICIMA, OUTUBRO DE 2011.

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SMARIO refazer

1 INTRODUO ................................................................................................ 4 2 REVISO BIBLIOGRFICA ............................................................................ 5 2.1 Extrao por solvente quimicamente ativo Error! Bookmark not defined. 2.2 Cromatografia em Camada Delgada (CCD)Error! defined. Bookmark not

3 OBJETIVO GERAL ......................................................................................... 7 3.1 Objetivos Especficos................................................................................ 7 4 MATERIAIS E REAGETES .............................. Error! Bookmark not defined. 4.1 Materiais ................................................................................................... 8 4.2 Reagentes ................................................................................................ 8 5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ............... Error! Bookmark not defined. 6 RESULTADOS E DISCUSSES ..................... Error! Bookmark not defined. 7 CONCLUSO.................................................. Error! Bookmark not defined. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .................... Error! Bookmark not defined.

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1 INTRODUO

uma substncia orgnica obtida da fermentao de acares, hidratao do etileno ou reduo a acetaldedo[1][2], encontrado em bebidas como cerveja, vinho e aguardente, bem como na indstria de perfumaria. No Brasil, tal substncia tambm muito utilizada como combustvel de motores de exploso, constituindo assim um mercado em ascenso para um combustvel obtido de maneira renovvel e o estabelecimento de uma indstria de qumica de base, sustentada na utilizao de biomassa de origem agrcola e renovvel. O etanol o mais comum dos lcoois. Os lcoois so compostos que tm grupos hidroxilo ligados a tomos de carbono sp3. Podem ser vistos como derivados orgnicos da gua em que um dos hidrognios foi substitudo por um grupo orgnico. No Brasil os ndios produziam o cauim, uma fermentao da mandioca cozida ou de sucos de frutas, mastigados e depois fervidos.[3] As tcnicas de produo do lcool, na Antiguidade apenas restritas fermentao natural ou espontnea de alguns produtos vegetais, como acares, comearam a se expandir a partir da descoberta da destilao procedimento que se deve aos rabes. Mais tarde, j no sculo XIX, fenmenos como a industrializao expandem ainda mais este mercado, que alcana um protagonismo definitivo, ao mesmo ritmo em que se vai desenvolvendo a sociedade de consumo no sculo XX. O seu uso vasto: em bebidas alcolicas, na indstria farmacutica, como solvente qumico, como combustvel ou ainda com antdoto. O Brasil o maior produtor mundial de cana-de-acar (33,9%), de acar (18,5%) e etanol (36,4%), sendo tambm o maior exportador de acar e etanol do mundo (MACEDO, 2007).

5 2 REVISO BIBLIOGRFICA 2.1 lcoois lcoois so compostos orgnicos que possuem em sua estrutura um ou mais grupos hidroxila (OH) ligada a um carbono saturado. So classificados quanto ao nmero de hidroxilas (monolcool, dilcool, etc.) e quanto a posio da hidroxila (primrio, secundrio, etc.). O etanol o mais comum dos lcoois, tambm conhecido como lcool etlico ou simplesmente lcool (frmula molecular: CH3CH2OH) obtido por meio da fermentao de carboidratos, hidratao do etileno ou reduo a acetaldedo. [...] Nos Estados Unidos, at a dcada de 30, o etanol era obtido por fermentao de acares e nos ltimos anos a fermentao do milho passou a ser utilizada, contribuindo para mais de 90% da produo desse lcool. [...] conhecido principalmente como um componente essencial de bebidas alcolicas. Tambm utilizado como antissptico em vrios produtos, como lquidos para gargarejo bucal, desodorantes, cremes de barbear, etc. As molculas dos lcoois so solveis tanto em substncias polares como apolares, a miscibilidade do lcool acontece devido a existncia de polaridade e apolaridade em sua molcula, ou seja, o lcool solvel em gua como tambm em gasolina, como exemplo. O grupo OH, a parte mais reativa encontrado em sua estrutura havendo assim ambas possibilidades do composto reagir: quebra da ligao oxignio --- hidrognio (RO --- H) havendo neste grupo a formao de alcxidos ou oxidao, e quebra da ligao carbono oxignio (RCH2 --OH) havendo neste reaes de alcois(eliminao de H2O). Os lcoois funcionam como substncias anfteras, isto , ora se comporta com cido, ora como base, ambos muito fracos. Tudo depender principalmente da natureza do outro reagente. substituio e desidratao dos

6 Ponto de Fuso: -115 C/Ponto de Ebulio: 78,3 C

Figura 1- molcula de etanol

2.2 Tipos e usos

Anidro - o lcool anidro bastante caracterizado pelo teor alclico mximo de 99,3 (INPM), sendo composto apenas de etanol ou lcool etlico. utilizado como combustvel para veculos (Gasolina C) e matria prima na indstria de tintas, solventes e vernizes.

Hidratado - uma mistura hidroalclica (lcool e gua) com teor alcolico mnimo de 92,6 (INPM), composto por lcool etlico ou etanol. O emprego de lcool hidratado na indstria farmacutica,

alcoolqumica e de bebidas, combustvel para veculos e produtos para limpeza. O etanol tambm usado como matria prima para a produo de vinagre e cido actico, a sntese de cloral e iodofrmio. 2.3 Obteno O etanol se forma na fermentao alcolica de acares, como a glicose, pelo microorganismo Saccharomyces[4]

cerevisiae,

reao

que

simplificadamente pode ser representada

:

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO22.4 ToxicocinticaQuatro aspectos essenciais devem ser considerados no estudo da toxicocintica do lcool: absoro, distribuio, metabolismo e eliminao. O etanol absorvido rapidamente a partir do estmago e intestino e igualmente distribudo por todo o organismo por difuso simples do sangue nos tecidos.[5]

7 3 OBJETIVO GERAL Compreender as propriedades do lcool etlico.

3.1 Objetivos Especficos Conhecer as propriedades do etanol; Conhecer algumas aplicaes do lcool etlico; Entender os processos de obteno do lcool; Conhecer as principais reaes que ocorrem com os lcoois.

8 4 MATERIAIS E REAGETES arrumar No desenvolvimento desta aula prtica foram usados os materiais e reagentes descritos abaixo.

4.1 MateriaisMateriais Tubo de ensaio Esptula Vidro de relgio Basto de vidro Bquer Suporte universal Pisseta com gua destilada Pipetador automtico Pipeta Graduada Mangueira de silicone Bico de Bunsen Proveta Rolha Mangueira de vidro Capacidade ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------250 mL ----------------------------------500 mL ----------------------------------5 mL --------------------------------------------------------------------50 mL --------------------------------------------------------------------Quantidade 5 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 02 02

4.2 ReagentesReagentes Gasolina Etanol Sdio Metlico Permanganato de Potssio (KMnO4) Acido Sulfrico Dicromato de Potssio

9 5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1. Em uma proveta de 50 ml, colocou-se 20 ml de gua. Adicionou-se 20 ml de lcool etlico, medido em outra proveta. Agitar com um basto de vidro. Registrou-se o volume final observando o resultado obtido. 2. Repetimos o item n1 utilizando gasolina ao invs de gua. 3. Colocamos cerca de 5 ml de lcool etlico em um bquer. Juntou-se um pequeno pedao de sdio. Cobrimos o bquer com um vidro de relgio e observamos a reao. 4. Colocou-se cerca de 2 ml de soluo de K2Cr2O7 em um tubo de ensaio. Juntou-se cerca de 1 ml de H2SO4 1:1 e em seguida 5 gotas de lcool etlico. Observando em seguida. 5. Colocar uma gota de soluo de KMnO4 em um tubo de ensaio. Juntouse 3 ml de H2SO4 1:1 e em seguida 5 gotas de lcool etlico. Agitou-se e aqueceu-se com chama pequena ate a ebulio. 6. Colocou-se 5 ml de lcool em um cadinho de porcelana at inflamar o lcool. Esperando que todo lcool se queime. O cadinho foi posto em repouso para esfriar observando o resultado posteriormente. 7. Colocou-se 5 ml de etanol em um tubo de ensaio e adicionou-se lentamente 2 ml de H2SO4 concentrado. Em seguida, juntou-se 5 ml de acido actico, adaptando um tubo em U e aquecendo em bico de Bunsen, fazendo passar os vapores do produto formado por um tubo de ensaio contendo gua destilada.

10 6 RESULTADOS E DISCUSSES

Experimento 1 Ao misturar etanol e gua percebeu-se uma homogeneidade entre os componentes, havendo uma reduo mnima no volume final, devido semelhana entre ambos os compostos. A gua e o etanol misturam-se e qualquer proporo. Isso ocorre porque os dois compostos so bastante polares. Alm disso, o etanol pode interagir com a gua por meio da ligao de hidrognio. A polaridade de uma molcula depender, alm da geometria, do balano entre a parte polar e a parte apolar. No caso do etanol, o grupo polar representado pela hidroxila (OH), e a parte apolar pelo grupo CH3CH2. Como o grupo apolar relativamente pequeno, o etanol, em termos de polaridade, assemelha-se a gua. Experimento 2 Ao misturar etanol e gasolina observou-se a formao de uma fase, sendo esta, uma mistura homognea. Isso ocorreu devido a polarizao dos compostos. Sabe-se que o lcool possui em sua estrutura uma parte polar e outra apolar, onde o CH3CH2 corresponde a parte apolar; a gasolina oriunda de hidrocarbonetos e todo hidrocarboneto apolar. Como o lcool possui uma parte apolar junta-se a gasolina, que possui foras intermoleculares de Van Der Walls (Foras de London) tambm apolar, fazendo com haja miscibilidade entre os lquidos.

Representao: H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 Frao da gasolina H3C - CH2 OH Etanol

+

H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 Decano

+

H2O gua

11 Experimento 3 Observou-se a reao do sdio metlico em etanol, onde o sdio, altamente explosivo, reagiu ate a dissoluo completa. A reao entre o etanol (C2H6O) e o sdio metlico (Na) :

2C2H6O(l)

+

2Na(s)

---------->

2NaC2H5O(s)

+

H2(g)

O sdio (Na) ser acrescentado ao etanol (C2H6O) havendo libertao de dihidrognio (H2) e formando toxido de sdio (NaC2H5O). Esta reao uma forma de eliminar-se o perigoso sdio metlico de forma segura, pois a reao do sdio com etanol muito menos vigorosa que a reao com gua (a que resulta diretamente em hidrxido de sdio). Igualmente, quando fragmentos de sdio so arremessados acidentalmente sobre a pele do laboratorista, remove-se o sdio o mximo por meios mecnicos (com uma esptula, por exemplo) e posteriormente, lava-se o local com etanol ("lcool 96GL"). Experimento 4 Ocorreu uma reao de oxidao parcial, pelo fato do produto final ser um aldedo (em uma oxidao parcial de lcool primrio com K2Cr2O7/H2SO4, o produto formado ser um aldedo). Durante a reao, o on dicromato que tem a cor laranjaavermelhado sofre oxidao, ocorrendo um mudana na colorao, tornandose verde do on cromo quando reagido com o lcool (quanto maior o nvel de lcool, mais forte ser a colorao do on cromo). Na oxidao branda ou parcial de alcois o dicromato em meio cido muito usado. Oxidao de lcoois: K2Cr2O7/H+ Essa reao explica o princpio qumico do bafmetro.

12 Representao: K2Cr2O7 + 3 CH3CH2OH + 4 H2SO4 K2SO4 Cr2(SO4)3 + 7 H2O + 3 CH3CHO +

Experimento 5 Ocorreu nesta reao, uma oxidao enrgica, ou seja, se fez necessrio uma temperatura superior ao ponto de ebulio do aldedo para que a reao originada fosse total, havendo formao de um cido carboxlico.

A oxidao do lcool etlico, considerado um lcool primrio, tem como produto formado um aldedo, sendo rapidamente oxidado a cido carboxlico. Representao:

Experimento 6 Ocorreu uma reao de combusto completa, pois no houve sobra de resduos, tendo como produtos finais gs carbnico e gua na forma de vapor. H3C CH2 OH + O2 CO2 + H2O

Obs: A combusto completa necessita de mais oxignio do que a incompleta, portanto quando ocorre liberao de fumaa preta, chama amarelada no fogo

13 ou em queima qualquer, significa que a combusto est ocorrendo de forma incompleta. Experimento 7 Ocorreu uma reao de esterificao, onde o cido actico reagiu com o etanol em presena de cido sulfrico, apenas como catalisador (para acelerar a velocidade da reao, sem participar dela) formando um ster (Acetato de Etila) e gua.

Reagindo um lcool com um cido, a frio, em presena de H 2SO4 concentrado h a formao de steres. Representao:

QUESTIONRIO

1. O etanol que muito solvel em gua, tambm adicionado gasolina dos carros. Como voc explica isso? O etanol possui em sua estrutura uma parte polar (OH) e tambm apolar, com o aumento da cadeia carbnica aumenta o carter apolar fazendo com que a parte polar se dissolva em gua que tambm polar e a parte apolar se dissolva na gasolina que apolar, ou seja, o etanol se dissolve tanto em gua como em gasolina, por possuir polaridade e apolaridade.

14 Existe uma mxima em qumica que diz que orgnico dissolve orgnico, inorgnico dissolve inorgnico. O lcool tem a peculiaridade de se solvel em orgnicos e inorgnicos, isso se deve basicamente a dois fatores: 1. A densidade do lcool basicamente a mesma da gua e isso confere semelhanas fsicas s matrias. 2. O etanol uma molcula que tem uma porte polar (e por isso se associa bem gua) e uma parte apolar que o torna solvel em solventes orgnicos.

2. Quais os principais tipos de reaes que ocorrem com os lcoois? Exemplificar. Desidratao: Os lcoois podem ser desidratados com H2SO4 concentrado a quente ou com Al2O3 (alumina). O produto formado depender basicamente da temperatura em que a reao for realizada. A cerca de 180 C o produto principal de eliminao um alceno. Se a reao, porm for realizada a cerca de 140 C, o produto principal de substituio um ter. Ambos tratam de uma desidratao intramolecular. Eliminao em diis: Os dilcoois em meio cido e a temperatura elevadas podem produzir dienos. Eliminao em lcoois cclicos: Em meio cido, ou lcoois cclicos podem ser hidratados assim como os alcenos. Reao com HX diludo: Os lcoois podem ser tratados com cidos halogendricos, produzindo haletos. Reao com HI concentrado: O HI podem reagir com lcoois, produzindo alcanos. Essa propriedade especfica do HI se deve ao fato de o iodo ser um elemento muito grande e abandona facilmente uma estrutura. Reao com cloreto de tionila: Com cloreto de tionila, os lcoois produzem haletos. Reao com haletos de fsforo: Pode-se obter haletos pela reao de um lcool com haletos de fsforo, especialmente, os cloretos.

15 Reao com cidos(esterificao): Reagindo um lcool com um cido, a frio, em presena de cido sulfrico concentrado h a formao de steres. Considerada uma das reaes mais importantes dos lcoois. Reao com aldedos ou cetonas: Reagindo um lcool com aldedos ou cetonas, em meio cido, pode-se obter compostos chamados acetais (teres duplos). Reao com cloretos de cidos: Reagindo-se um lcool com cloreto de cido podemos obter um ster. 3. Pesquisar a solubilidade dos alcois em gua e mostrar sua relao com a estrutura. A solubilidade de um composto determinada pela seguinte regra: "Semelhante dissolve semelhante". Logo, solventes polares dissolvem substncias polares, e solvente apolares, substncias apolares. Os hidrocarbonetos, por serem apolares, apresentam pouca solubilidade em gua (polar). Assim, a gasolina (mistura de octano e heptano), o querosene, o leo diesel formam sistemas heterogneos com a gua. J os lcoois formam misturas homogneas com a gua, por possurem hidroxila (radical polar). Porm, quanto maior for o tamanho da cadeia do lcool menor ser sua solubilidade. Observao Como a molcula de lcool bipolar, pode ser dissolvida tanto em gua (polar) como em gasolina (apolar). O etanol solvel em gua, pois o mesmo possui em sua estrutura uma parte polar (OH hidroxila). Sabe-se que a gua polar. SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE.

4. Qual o produto da oxidao de um lcool secundrio com K2Cr2O7?

16 A oxidao de lcoois podem dar origem a um aldedo, uma cetona ou um cido carboxlico, dependendo do lcool, do agente oxidante e das condies de reao. lcoois secundrios so oxidados a cetonas quando tratados com o K2Cr2O7 5. Descrever mtodos usados industrialmente na preparao do lcool etlico. Existem basicamente 3 processos utilizados para a fabricao do etanol: a fermentao de carboidratos, a hidratao do etileno e a reduo do acetaldedo (normalmente preparado pela hidratao do acetileno).

Fermentao de carboidratos (fermentao de acares): Uma enzima1, a zimase, responsvel pela converso dos acares em lcool e gs carbnico:

Fermentao de acares C6H12O6(aq) 2 CH3CH2OH(aq) + 2 CO2(g)

No Brasil, a maior parte do etanol produzida por meio da fermentao de carboidratos particularmente a sacarose obtida da cana-de-acar C12H24O12 4 CH3CH2OH + 4 CO2

Obs: Substratos de babatas, milho, trigo e outras plantas podem ser usados na produo do etanol por fermentao. Uma enzima, a diastase (ou maltase), converte o amido em acares e ento zimase converte-os em lcool. O etanol produzido por fermentao

17 chega no mximo a 14% na soluo: acima desta concentrao, o etanol destri a enzima zimase e a fermentao pra. Enzimas: protenas com propriedade de catalisar determinadas reaes em organismos vivos, a partir das reaes bioqumicas. Hidratao do etileno: C2H4 + H2OH2SO4

CH3CH2OH

uma reao reversvel catalisada por cido com envolvimento de uma molcula de gua. Dois processos sintticos importantes de produo do etanol so: o Hidratao na forma indireta: rendimento de 90%, com a formao de 5 a 10% de ter. o Hidratao direta em fase de vapor: rendimento de 92% de lcool, conver~soa por passagem de 4 a 25%. Reduo do acetaldedo : No processo de reduo do acetaldedo d origem ao etanol. 6. O que se entende por lcool absoluto? E anidro? lcool absoluto: um combustvel obtido atravs do tratamento do benzeno r destilao do etanol, sendo altamente concentrado, ou seja, lcool etlico puro, utilizado apenas, quando necessrio,principalmente no preparo de frmulas farmacutica e cosmticos. lcool anidro: o lcool considerado isento de gua, ou seja, sem adio de gua sendo dessa forma miscvel em gasolina em qualquer proporo e tem como resultado, um combustvel com timas caractersticas antidetonantes. 7. Porque a oxidao dos lcoois com K2Cr2O7 no um mtodo eficiente na preparao de aldedos de alto peso molecular? A oxidao de lcoois com K2Cr2O7 produzem aldedos. Esse mtodo no favorvel na produo de aldedos devido a facilidade que os mesmos tm de oxidar a cidos carboxlicos, ou seja, os aldedos formados da oxidao dos lcoois so ligeiramente oxidados a cidos carboxlicos a menos que sejam

18 removidos do meio reacional imediatamente aps formados sendo esta uma operao difcil de ser realizada. 8. A causa de muitos acidentes nas estradas o uso de bebidas alcolicas pelos motoristas. O instrumento conhecido como bafmetro apesar de prtico e eficiente ainda pouco utilizado. Este instrumento tem como funo, nos tipos mais simples (descartveis), detectar e o nvel de lcool est acima ou abaixo do limite legal (0,8 g/mL. de sangue). Qual o princpio qumico do bafmetro? Explicar. Escrever a equao da reao qumica que ocorre. O princpio qumico do bafmetro se baseia em uma reao qumica que envolve o lcool havendo uma mudana de colorao. Durante essa reao o on dicromato, de cor laranja-avermelhado muda de cor para o verde do on cromo quando este reage com o lcool; o grau de mudana de cor est diretamente relacionado com o nvel de lcool n ar exalado. Isso quer dizer que quanto maior o nvel do lcool exalado, mais forte ser a colorao do on cromo. O princpio da avaliao se baseia na seguinte reao qumica: AgNO3 (Nitrato de Prata) * 2 K2Cr2O7 + 3 CH3CH2OH + 8 H2SO4 K2SO4 + 3 CH3COOH + 11 H2O 2 Cr2(SO4)3 + 2

Nessa reao o cido sulfrico remove o lcool do ar em uma soluo lquida, o lcool reage com o dicromato de potssio para produzir: o Sulfato de Cromo; o Sulfato de potssio; o cido actico; o gua. * O nitrato de prata um catalisador, ou seja, uma substncia que faz a reao ocorrer mais rpido, sem participar dela. O cido sulfrico alm de remover o

19 lcool do ar , proporciona tambm a condio de acidez necessria para essa reao. 9. No incio do experimento, itens a e b foram preparadas duas misturas: lcool/gua e lcool/gasolina. Descreva procedimentos que poderiam ser empregados para separar componentes destas misturas. I. lcool e gua: Um mtodo favorvel na separao destes componentes a destilao fracionada. Este mtodo consiste na separao dos lquidos atravs de seus pontos de ebulio, desde que eles no sejam muito prximos. Durante o aquecimento da mistura, separado, primeiramente o lquido de menor ponto de ebulio, depois o lquido de ponto de ebulio intermedirio e sucessivamente at o lquido de ponto de ebulio maior. II. lcool e gasolina: Para separ-los basta apenas adicionar gua mistura. Mesmo o lcool possuindo parte apolar e polar, ao adicionar gua na mistura o lcool vai unir-se a gua, devido as ligaes de hidrognio que acontecem entre eles (gua e lcool), sendo estas, mais fortes do que as Foras assim de uma Van der Walls bifsica (existente (gasolina na +

gasolina).Originando gua/lcool).

mistura

Ligaes de Hidrognio > Foras de Van der Walls

20 7 CONCLUSO continuar

Atravs do experimento percebeu-se a solubilidade do lcool em compostos polares e apolares, a miscibilidade do lcool com ambos os compostos aconteceu devido este ter em sua estrutura uma parte apolar e polar. Tendo afinidade com as ligaes de hidrognio (que representam a parte polar) e as Foras de Van der Walls (que representam a parte apolar), essa afinidade entre lcool/gasolina e lcool/gua estabelecida por um fenmeno conhecido com solvatao. A reao de maior importncia ocorrida com os alcois a Reao de Esterificao , que tem com produto final um ster.

21 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS VOGEL, A. I. Qumica orgnica: anlise orgnica qualitativa. 3 ed. Rio de Janeiro, Ao Livro Tcnico, S.A. 1981, v. 3. SOLOMONS, T.W., Fryhle, C. B. Organic Chemistry, 8 ed. (2004). Vogel, A., Vogels Textbook of Practical Organic Chemistry, 4 Edio, Editora Longman Scientific & Technical, New York, 1987. BIANCHI J. C. A., ALBRECHT C. H. et al. Universo da Qumica. Coleo Delta. Ensino Mdio. So Paulo: FTD, 2005. SOARES, B. G.; SOUSA, N. A.; PIRES, D. X. Qumica Orgnica: teoria e tcnicas de preparao, purificao e identificao de compostos orgnicos. Rio de Janeiro, Guanabara, 1988 CHAVES, M. h. Qumica Nova, 1997, 20(5), 560.a