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EXTRAÇÃO COM SOLVENTES

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

INSTITUTO DE QUÍMICA

Extração simples, múltipla e quimicamente ativa

Bruna Zilli

Danieli C. Marcato

Química Orgânica Experimental

Prof. José Eduardo de Oliveira

Profa. Dra. Angela Regina Araújo

O QUE É UMA EXTRAÇÃO?

É a transferência de um soluto de um solvente

para outro de acordo com a solubilidade. Os

solventes devem ser imiscíveis.

QUAL A FINALIDADE?

Isolar ou concentrar a substância de interesse ou

separá-la das espécies que interferem na sua

análise.

QUAL É A UTILIZAÇÃO?

Por exemplo: Na extração de produtos naturais

de tecidos animais e de plantas.

Extração da cafeína de uma solução de chá

em água.

Frasco cônico Tudo de centrífuga Funil de separação

APARELHAGENS UTILIZADAS EM

EXTRAÇÃO

Frasco cônico: Volumes inferiores a 4 mL.

Tubos de centrífuga:

Volumes até 10 mL.

Funil de separação:

Maiores volumes

CARACTERÍSTICAS DOS SOLVENTES

Imiscíveis - Formar duas fases;

Não reagir quimicamente com o soluto;

A substância orgânica a ser extraída deve ser mais

solúvel no segundo solvente;

Volátil;

SOLVENTES MAIS UTILIZADOS

Tabela 1: Constantes físicas de alguns solventes.

Solvente Densidade (g.cm-3) p.f. (ºC) p.e. (ºC)

Hexano 0,65 -95 69

Éter dietílico 0, 71 -116,3 34,6

Tolueno 0,87 -93 110,6

Benzeno 0,88 5,5 80,1

Água 1,00 0 100

Cloreto de

metileno 1,33 -96,7 40

Clorofórmio 1,48 -63,5 61,2

Tetraclorometano 1,58 -22,9 76,7

EXTRAÇÃO SIMPLES

É a extração realizada em apenas uma etapa, ou

seja, determinamos o volume do solvente extrator

e realizamos a extração com todo esse solvente

de uma única vez.

EXTRAÇÃO MÚLTIPLA

Envolve duas ou mais extrações simples.

COEFICIENTE DE DISTRIBUIÇÃO

Conhecendo-se o coeficiente de distribuição do composto

orgânico A, pode-se calcular a quantidade de soluto extraído em uma

extração simples ou múltipla;

É a razão das concentrações do soluto em cada solvente no

equilíbrio. O solvente extrator é o 2:

𝐾 =𝐶2

𝐶1

Concentração do soluto A

no solvente 2.

Concentração do soluto A

no solvente 1.

As concentrações são expressas em g.L-1 ou mg.mL-1 .

APLICANDO O COEFICIENTE DE DISTRIBUIÇÃO EXTRAÇÃO SIMPLES X MÚLTIPLA

Supondo um sistema formado por 5,0 g de um soluto em 100

mL de água (solvente 1). Ao adicionar 150 mL de éter (solvente

2), quanto de soluto será extraído? Assumindo que o K para

esse sistema é 10.

Início:

5,0 g do composto

em 100 mL de água

Extração:

𝐾 = 10 =

5,0 − 𝑥 (𝑔)150 (𝑚𝐿 𝑑𝑒 é𝑡𝑒𝑟)

𝑥 (𝑔)100 ( 𝑚𝐿 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎)

10 = 5,0 − 𝑥 (100)

150𝑥

1.500𝑥 = 500 − 100𝑥

1.600𝑥 = 500

x = 0,31 g em água

5,0 – x = 4,69 g em éter

Término:

( 5,0 – 0,31) = 4,69 g do

composto em 150 mL de éter.

0,31 g do composto permanecem

em 100 mL de água.

Considerando o sistema anterior, mas adicionando o éter em três porções

de 50 mL:

Início:

5,0 g do composto

em 100 mL de água

Primeira extração:

𝐾 = 10 =

5,0 − 𝑥 (𝑔)50 (𝑚𝐿 𝑑𝑒 é𝑡𝑒𝑟)


10 = 5,0 − 𝑥 (100)

50𝑥

500𝑥 = 500 − 100𝑥

600𝑥 = 500

x = 0,83 g em água

5,0 – x = 4,17 g no éter

Segunda extração:

𝐾 = 10 =

0,83 − 𝑥 (𝑔)50 (𝑚𝐿 𝑑𝑒 é𝑡𝑒𝑟)


500𝑥 = 83 − 100𝑥

600𝑥 = 83

x = 0,14 g em água

0,83 – x = 0,69 g no éter

Terceira extração:

𝐾 = 10 =

0,14 − 𝑥 (𝑔)50 (𝑚𝐿 𝑑𝑒 é𝑡𝑒𝑟)


500𝑥 = 14 − 100𝑥

600𝑥 = 14

x = 0,02 g em água

0,14 – x = 0,12 no éter

Término:

( 5,0 – 0,02) = 4,98 g do

composto em 150 mL de éter.

0,02 g do composto permanecem

em 100 mL de água.

COMPARANDO OS RESULTADOS

PORTANTO:

Considerando o mesmo volume de solvente, várias extrações com quantidades menores de solvente são mais efetivas do que uma extração com uma quantidade maior do mesmo.

Fase Orgânica Fase Aquosa % Extraída

Extração Simples 4,69 g 0,31 g 94 %

Extração Múltipla 4,98 g 0,02 g 99%

O FUNIL DE SEPARAÇÃO: COMO USÁ-LO?

Testar vazamento com água;

Verificar se a torneira está fechada;

Colocar o funil em anel de ferro preso;

Encher, com auxilio de um funil, o funil

de separação com a solução a ser

extraída e o solvente de extração;

O FUNIL DE SEPARAÇÃO: COMO USÁ-LO?

Fechar a tampa, segurar com as duas

mãos e agitar;

Aliviar a pressão;

Repetir o procedimento;

Deixar em repouso para a separação

das fases.

EMULSÃO

Uma emulsão é um sistema na qual a fase dispersa é um líquido

e o meio de dispersão também. Os líquidos são imiscíveis ou

parcialmente miscíveis. Os glóbulos do líquido disperso

apresentam geralmente diâmetro entre 0,1 µm e 10 µm.

Por que a emulsão é formada?

Tensão superficial entre as fases;

Agente emulsificantes

O agente emulsificante forma um filme adsorvido em torno das gotículas

dispersas, favorecendo a estabilidade da emulsão. Por exemplo,

surfactantes (detergentes).

COMO QUEBRAR A EMULSÃO?

1. Deixar em repouso. Agitação com um bastão ou espátula

pode ajudar;

2. Utilizar centrifugação;

3. Girar o funil de separação cuidadosamente .

4. Se um dos solventes for água, adicionar uma solução

saturada de NaCl (efeito “salting out”);

EFEITO SALTING-OUT

É utilizado para separar a água da camada

orgânica através da adição de uma solução

saturada de sal em água.

A separação se dá devido à forte interação entre

a água e os íons (interação Íon-dipolo) .

EXTRAÇÃO CONTÍNUA SÓLIDO-LÍQUIDO

É utilizada para extrair um produto natural sólido de

uma fonte natural, como uma planta, devido a um

coeficiente de distribuição desfavorável.

Procedimento:

Sólido no cartucho de papel de filtro;

Solvente;

Aquecimento em refluxo;

Vaporização;

Condensação;

Sifonação;

Composto dissolvido → balão de destilação.

Aparelho de Soxhlet

EXTRAÇÃO CONTÍNUA LÍQUIDO-LÍQUIDO

É utilizada quando um produto é muito solúvel em

água e difícil de extrair devido a um coeficiente de

distribuição desfavorável.

Procedimento:

Água no extrator;

Éter dietílico até a saída lateral e no balão ;

Aquecimento no balão de fundo redondo;

Vaporização;

Condensação;

Goteja no tubo central;

Solvente extrai o composto desejado e é

reciclado para o balão.

Cristal Violeta:

Solubilidade em água: 10 g.L-1 (20ºC)

p.f.: 189 - 194 º C

Periculosidade: Nocivo por ingestão, risco de lesão

oculares graves. Tóxico para os organismos aquáticos,

carcinogênico e irritante.

AULA PRÁTICA: EXTRAÇÃO SIMPLES E MÚLTIPLA

Clorofórmio:


Densidade: 1,48 g.cm-3

p.e.: 61,3 º C

Periculosidade: Nocivo por ingestão, irritante para a pele.

Possibilidade de efeitos cancerígenos. Risco de efeito grave

para a saúde em caso de exposição prolongada por inalação e

ingestão.


Etanol:

Solubilidade em água: Completamente miscível.


p.e.: 78,3 º C

Periculosidade: Líquido e vapor facilmente

inflamáveis.


AULA PRÁTICA:

Pequena quantidade de cristal violeta + 2 a 3

gotas de etanol

Solução de cristal violeta + etanol + H20

Adicionar 30 mL de H2O

Dividir a solução em duas porções iguais (15 mL)

Porção A

(Extração Simples)

Porção B

(Extração Múltipla)

EXTRAÇÃO SIMPLES

Porção A

(Extração Simples)

→ TESTAR VAZAMENTO do funil de separação com água.

-Transferir para um funil de separação (100 mL)

- Adicionar 15 mL de clorofórmio

- Agitar 30 seg., inverter o funil, abrir a torneira, repetir

agitação → TOMAR OS DEVIDOS CUIDADOS!

- Funil na posição vertical em repouso para separação das

fases.

Fase Orgânica ( camada

inferior ou mais densa)

Fase Aquosa ( camada

superior ou menos densa)

- Transferir para um tubo de ensaio

- Etiquetar anotando as fases

- Transferir para um tubo de ensaio

- Etiquetar anotando as fases

Tubo 1

Cristal violeta, clorofórmio e resquícios de

etanol e água

Tubo 2

Cristal violeta, água e resquícios de

clorofórmio e etanol

EXTRAÇÃO MÚLTIPLA

Porção B

(Extração Múltipla)

→ TESTAR VAZAMENTO do funil de separação com água.

- Transferir para um funil de separação (100 mL)

- Adicionar 5 mL de clorofórmio

- Agitar 30 seg., inverter o funil, abrir a torneira, repetir agitação → TOMAR OS

DEVIDOS CUIDADOS!

- Funil na posição vertical em repouso para separação das fases.

Fase Orgânica ( camada inferior ou mais densa)

Cristal Violeta, clorofórmio, resquícios de H2O e etanol

Fase Aquosa ( camada superior ou menos densa)

Cristal Violeta, H2O , resquícios de clorofórmio e etanol

- Adicionar + 5 mL de clorofórmio

- Seguir a técnica de extração descrita anteriormente.

- Coletar a fase orgânica no tubo 1

Tubo 1





- Adicionar + 5 mL de clorofórmio

- Seguir a técnica de extração descrita anteriormente.

- Coletar a fase orgânica no tubo 1





Tubo 2

- Transferir através da boca do

funil de separação.

EXTRAÇÃO QUIMICAMENTE ATIVA

É utilizada para separar compostos orgânicos que são solúveis

no mesmo solvente.

É realizada uma reação para mudar quimicamente um

composto.

A reação se dá, geralmente, entre ácidos orgânicos e bases

inorgânicas ou bases orgânicas e ácidos inorgânicos.

Exemplos:

RCOOH + NaHCO3→ RCOO-Na+ + H20 + CO2

RNH2 + HCl → RNH3+Cl-

(sal solúvel)

(sal solúvel)

Éter dietílico:

Solubilidade em água: 6,05 g.ml-1 (25 ºC)


p.e.: 34,6 º C

Periculosidade: Extremamente inflamável, pode formar

peróxidos explosivos. Nocivo por ingestão. Pode provocar

secura da pele ou fissuras por exposição repetida. Pode

provocar sonolência e vertigens por inalação dos vapores.

Ácido benzóico:

Solubilidade em água: 2,9 g.L-1 (25ºC)

Densidade: 1,27g.cm-3

p.f.: 121 - 123 º C

Periculosidade: Nocivo por ingestão, irritante para os

olhos. Evitar contato com a pele.

p- diclorobenzeno:

Solubilidade em água: 0,08 g.L-1 (25ºC)


p.f.: 52 - 54 º C

p.e.: 174,2 º C

Periculosidade: Irritante para os olhos e para a pele

e tem efeitos cancerígenos.

NaOH:



p.f.: 323,2 º C

Periculosidade: É corrosivo para a maioria dos metais,

provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves;

reage com o gás carbônico do ar.

EXTRAÇÃO QUIMICAMENTE ATIVA 2g de ácido benzóico + 2g de

p-diclorobenzeno + 100 ml de éter

-Transferir para um funil de separação

-13 ml de solução de NaOH 5%

Fase orgânica constituída por : éter +

p-diclorobenzeno + resquícios NaOH aquoso.

(camada superior ou menos densa)

Fase aquosa constituída por : benzoato de sódio +

NaOH aquoso

(camada inferior ou mais densa)

Lavar com 10 ml de água

(para garantir a remoção de traços da base)

Fase orgânica: éter + p-diclorobenzeno

Solução de éter com p-diclorobenzeno e resquícios

de NaOH (camada superior ou menos densa)

Fase aquosa constituída por benzoato de sódio e

NaOH (camada inferior ou mais densa)

- Transferir para um erlenmeyer de 250 ml

com tampa

- Adicionar cerca de 5g de cloreto de cálcio

com agitação ocasional – Deixar 1h30min.

Fase aquosa: NaOH + benzoato de sódio

13 ml de solução de NaOH 5%

Filtração simples com papel pregueado em balão

de fundo redondo

-Eliminar o éter por evaporação controlada em

aparelho para destilação simples

-- Quando houver ~5 mL, recolher com conta-

gotas e transferir para uma placa de petri tarada.

- Medir a massa do resíduo e determinar o ponto

de fusão.

Recuperação do ácido

benzóico

Béquer de 250 ml

- Adição de HCl concentrado com

conta gotas (EM CAPELA ! ! ! ) até

precipitação total.

-Filtração à vácuo.

-Medir a massa e determinar o ponto de

fusão.

AGENTE SECANTE

É uma substância capaz de absorver água quando

exposto à umidade do ar ou a soluções úmidas. Exemplo:

sílica gel, peneiras moleculares, cloreto de cálcio, sulfato

de magnésio, sulfato de sódio, etc.

Deve-se deixar o agente secante agir de 1h30min a 3h.

Na2SO4(s) + Solução Úmida (nH2O) NaSO4. nH2O(s) + Solução Seca

Insolúvel Solúvel

Agente de

secagem

anidro

Agente de

secagem

hidratado

1. Não existem gotas de água nas paredes do frasco ou em suspensão na solução.

2. Não existe uma camada separada de água ou uma “poça”.

3. A solução está límpida, não-turva. A turbidez indica a presença de água.

4. Os grãos do agente de secagem ( ou uma porção dele) escorrem livremente no

fundo do recipiente agitado e não coalescem em uma massa sólida.

Tabela 2: Sinais que indicam que uma solução está

seca.

CaCl2:


p.f.: 772,3 º C

Periculosidade : Irritante para os olhos.

REAÇÕES ENVOLVIDAS:

Reação de neutralização

Reação de recuperação do ácido benzóico

EXTRAÇÃO QUIMICAMENTE ATIVA

HCl NaCl

122,12g 39,99g

2g X g

X = 0,66 g de hidróxido de sódio necessários para reagir com todo o ácido

benzóico.

V (NaOH) = (100 ml solução/5g NaOH) X 0,66 g de NaOH

V (NaOH) = 13 ml

Cálculo do volume de solução de NaOH (5 % ) necessário para reagir com o

ácido:

Cálculo do rendimento de p-diclorobenzeno:

Massa p-diclorobenzeno = (massa placa de petri+ massa do sólido) -

massa da placa de petri vazia

EM PORCENTAGEM :

2g 100%

Xg Y %

Utilizada quando o interesse é o líquido

Filtro pregueado: Usaremos este método para retirar os cristais

de agente secante.

Vantagem: aumenta a velocidade de filtração de duas

maneiras:

- Aumenta a área superficial do papel de filtro pelo qual o

solvente passa;

- Permite que o ar entre no recipiente e equalize rapidamente

a pressão.

FILTRAÇÃO SIMPLES

FILTRAÇÃO À PRESSÃO REDUZIDA

Utilizada quando o interesse é o sólido

Nesta filtração, o funil simples é substituído por um

funil de Büchner, ajustado a um kitassato por meio de

uma rolha de borracha com um furo.

EVAPORAÇÃO DO SOLVENTE

É o processo de vaporizar um líquido, condensar o

vapor e coletar em um recipiente diferente.

PONTO DE FUSÃO

É utilizado para comprovar se foi possível obter a substância de

interesse, ao final de um experimento, por exemplo, e, ao

mesmo tempo, verificar a sua pureza.

Duas temperaturas são anotadas:

1ª : Temperatura em que a primeira gota de

líquido começa a se formar entre os cristais.

2ª : Temperatura em que toda a massa dos

cristais transforma-se em um líquido límpido.

O ponto de fusão é registrado por esta faixa de

temperatura.

RESÍDUOS

Descartar o extrato aquoso, da extração quimicamente ativa,

com resíduos de benzoato de sódio, hidróxido de sódio e

p-diclorobenzeno em frasco de resíduos para organoclorados,

assim como o clorofórmio com cristal violeta, utilizado na

extração simples e múltipla;

O agente secante é um resíduo sólido, não se deve jogar na

pia. Descartá-lo no lixo após evaporação dos solventes nele

absorvidos (em capela, overnight) ou descartá-lo juntamente

com os organoclorados;

O éter deve ser descartado em frascos para solventes não

clorados.

BIBLIOGRAFIA

Pavia, D. L.; Lampman, G. M.; Kriz J.R., G. S.; Engel, R.

G. Química Orgânica Experimental: Técnicas de escala

pequena, editora Bookman, 2009;

The Merck Index, 13th ed., 2009.

http://qorgexpbac.wordpress.com;

http://sigmaaldrich.com;

Shaw, D.J. Introdução à Química dos colóides e

superfícies, editora USP, 1975;

Harris, D.C. Análise Química Quantitativa, editora LTC,

2005.

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