preparação do acetato de isopentila

5 - Preparao do acetato de isopentila I

Discentes: Grupo 19

Felipe Haislan Fioco Vieira

Prof. Amanda Coelho Danuello

Prof. Dr. Leonardo Pezza

Prof. Dr. Jos Eduardo de Oliveira

Msc. Rodrigo Sequinel

Bacharelado 2009 Qumica Orgnica Experimental I Bacharelado 2009 Qumica Orgnica Experimental I

Bacharelado 2009 Qumica Orgnica Experimental I

Temas:

steres; Introduo; Reao de Fisher; Mecanismo da Reao; Objetivo; Propriedades Fsico-Qumicas; Toxidades; Primeiros-Socorros;



Temas:

Tcnicas Envolvidas; Refluxo; Efeito Salting-Out; Extrao Simples; Extrao Qumicamente Ativa; Secagem de Lquidos; Destilao Simples;

Apresentao dos Clculos; Fluxograma; Bibliografia;



Os steres: O principal mtodo para caracterizar um ster implica a identificao do cido e do lcool que o compe. Em geral, os steres, principalmente os de baixa massa molar, apresentam aromas agradveis, estando presentes em frutas e flores, como mostrado na Figura 1.



Introduo

O acetato de isopentila um ster que apresenta cheiro caracterstico de banana. Pode ser obtido atravs da reao de esterificao do cido actico com lcool isopentilico, a qual catalisada por um cido (na prtica ser utilizado o H2SO4(conc.)). Esta reao conhecida como esterificao de Fischer.

Acetato de isopentila:



Variveis da esterificao

Temperatura: Esterificaes so facilitadas atravs do aumento da temperatura do meio reacional. Evidenciado na Equao de Arrhenius. Onde:

k constante da velocidade

A fator de frequncia ( medida

das colises efetivas)

Ea energia de Ativao (kJ/mol)

R - constante dos gases ideais

(8,314 J/mol.K)

T temperatura absoluta (K)



Variveis da esterificao:

Concentrao: Normalmente, o cido carboxlico a matria prima de mais alto preo comparada com os lcoois. Pode-se usar, ento, uma grande excesso do lcool para deslocar o equilbrio para a formao do ster.



Variveis da esterificao:

Catalisadores: Os principais fatores que influenciam a esterificao so o excesso de um dos reagentes, visto no item anterior, e o uso de catalisadores (H2SO4 e HCl). Estes aceleram os limites da converso com aumento do rendimento. A desidratao dos lcoois (H2SO4) e corroso de equipamentos (HCl) so desvantagens na utilizao de cidos minerais como catalisadores.

Ou seja, estas trs variveis aceleram ou retardam a velocidade da reao.



Reao Geral Fischer As esterificaes catalisadas por cidos, como esses exemplos, so chamadas de esterificaes de Fischer. Elas se desenvolvem muito lentamente na ausncia de cidos fortes, mas alcanam o equilbrio em poucas horas, quando o cido e o lcool so refluxados com pequena quantidade de H2SO4 (conc.) ou HCl (conc.).



Mecanismo da Reao



Objetivo:

Preparar acetato de isopentila a partir da reao de esterificao do cido actico com lcool isopentilico;

Extrair o ster obtido;

Calcular o rendimento da reao;



Nomenclatura

1,049 60,050 16,604 118,00

0,813 88,150 -117,20 130,50

2,159 84,007 270,00 -- --

1,840 98,080 10,31 337,00

2,170 58,450 801,00 1413,00

120,370 -- --

Densidade (g.mL-1) Massa Molar (g.mol-1) Ponto de Fuso(C) Ponto de Ebulio(C)

cido Actico

CH3COOH

lcool Isopentlico

C5H12O

Bicarbonato de S-

dio NaHCO3

cido Sulfrico

H2SO4

Cloreto de Sdio

NaCl

Sulfato de magnsio

MgSO4

2,66 (anidro)

2,445 (monohidratado)

1,68 (heptahidratado)

1124 (anidro, decomp)

200 (monohidratado, decomp)

150 (heptahidratado, decomp)

Propriedades Fsico-Qumicas das substncias a serem usadas



Nomenclatura Propriedades Fsicas Solubilidade Toxidade

Lquido, odor pungente

Considerado no txico

Lquido incolor e voltil

Cloreto de Sdio NaCl Considerado no txico

Possui baixssima toxidade

Incolor e lquido neutro

cido Actico Glacial

CH3COOH

Excelente solvente para di-

versos compostos orgnicos.

Miscvel em gua, lcool

glicerol e ter

Ingesto pode causar cor-

roses bucais e gastro-in-

testinais, com vmitos, diar-

ria, colapso circulatrio e

morte.

lcool Isopentlico

C5H12O

Lquido, odor de-

sagradvel caracterstico

Fracamente solvel em H2O

(2g em 100 mL). Miscvel em

lcool, ter, benzeno, clo-

rofrmio

Irritante para as membranas

mucosas, altas concen-

traes podem causar de-

presso no sistema nervoso

central.

Bicarbonato de Sdio

NaHCO3

Cristais brancos ou

granulados

Solvel em 10 partes de

gua. Insolvel em lcool

cido Sulfrico

H2SO4

Miscvel em gua e em lcool

com liberao de muito calor

e contrao de volume.

Altamente corrosivo. Em con-

tato com os olhos pode resul-

tar em perda total da viso.

Ingesto causa enjo e morte

Cbico, cristais brancos

grnular ou p incolor

- 1g dissolve em 2,8 mL de

gua. Insolvel em HCl con-

centrado

Sulfato de magnsio

MgSO4

Cristais brancos ou p

eflorescentes

Solvel em gua, levemente

solvel em lcool

Acetato de Isopentila

C7H14O2

-1g solvel em 400 partes de

gua. Miscvel em lcool,

ter, acetato de etila

Causa irritaes aos olhos, e

outros tecidos, pode causar

dermatite



Toxidade das Substncias

cido Actico Glacial (CH3COOH) Inalao: garganta inflamada, tosse, queimao, dor de cabea, vertigens, respirao dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; requer ateno mdica.

Pele: dor, vermelhido, bolhas, ardor. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com gua e sabo; requer ateno mdica.

Olhos: vermelhido, dor intensa, queimao, perda de viso. Primeiros-socorros: lavar com gua corrente por vrios minutos (remova lentes de contato) e procurar oftalmologista.

Ingesto: dor abdominal, sensao de queimao, diarria, choque ou colapso, garganta inflamada, vmito. Primeiros-socorros: enxge a boca, no induza o vmito, d pores de gua para a pessoa beber; requer ateno mdica.




lcool isopentlico (C5H12O) Inalao:garganta inflamada, tosse, nusea, dor de cabea, vertigens. Primeiros-socorros: ar fresco; requer ateno mdica.

Pele:dor, vermelhido, pele seca, aspereza. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com gua e sabo abundantemente.

Olhos: vermelhido, dor. Primeiros-socorros: lavar com gua corrente por vrios minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista.

Ingesto:dor abdominal, sensao de queimao no trax e no estmago,dor de cabea, nusea, inconscincia, vmito, fraqueza. Primeiros-socorros: enxge a boca, no induza o vmito, d pores de gua com carvo ativado para a pessoa beber; requer ateno mdica.




cido sulfrico (H2SO4) Inalao: corrosivo, garganta inflamada, queimao, respirao dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; respirao artificial, se necessrio; requer ateno mdica.

Pele: corrosivo, dor, vermelhido, bolhas, srias queimaduras. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com gua; requer ateno mdica.

Olhos: corrosivo, vermelhido, dor, intensa queimao. Primeiros-socorros: lavar com gua corrente por vrios minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista.

Ingesto: corrosivo, dor abdominal, sensao de queimao, choque ou colapso. Primeiros-socorros: enxge a boca, no induza o vmito; procure um mdico.




Acetato de isopentila (C7H14O2)

Inalao: garganta inflamada, tosse, dor de cabea, fraqueza, sonolncia. Primeiros-socorros: ar fresco; requer ateno mdica.

Pele: secura. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com gua.

Olhos: vermelhido, dor. Primeiros-socorros: lavar com gua corrente por vrios minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista.

Ingesto: dor abdominal, garganta inflamada, nuseas. Primeiros-socorros: beber pores de gua; requer ateno mdica.




Bicarbonato de sdio (NaHCO3)

Nenhuma considerao toxolgica. Possui baixssima toxidade.

Sulfato de Magnsio (MgSO4)

Nenhuma considerao toxolgica. Possui baixssima toxidade, mas se ingerido funciona com laxante.

Cloreto de Sdio (NaCl)

Considerado no txico. Hipertensos devem evitar consumir grandes quantidades.



Tcnicas utilizadas

Refluxo

utilizado quando uma reao lenta temperatura ambiente e necessita de aquecimento para que a reao ocorra mais rapidamente. O refluxo permite que a mistura seja aquecida temperatura de ebulio do solvente, no ocorrendo perda dos reagentes nem dos produtos por evaporao, pois o vapor produzido condensado por um condensador conectado a boca do frasco reacional.



Como montar um sistema de refluxo:


Sistema de refluxo com c:



Lembrando que usa-se ...

O condensador de bolas, pois a sua forma proporciona uma maior superfcie de contato entre o gs e as paredes do condensador, em relao ao condensador de Liebig. A manta trmica, pois proporciona um aquecimento constante e controlado, atingindo prontamente temperaturas elevadas. Pode ser empregada com lquidos altamente inflamveis, e o tumulto na ebulio fortemente eliminado. Pedras de ebulio para evitar ebulio tulmutuosa, promovendo um refluxo regular.



Ateno no refluxo Verificar o sentido do fluxo de gua: de baixo para cima;

Manter o fluxo de gua constante para favorecer o resfriamento;

A presso do fluxo de gua deve ser alta o suficiente para manter o fluxo, mas no excessivamente forando a mangueira do condensador;

Usar tipo de aquecimento apropriado (manta de aquecimento);

Usar pedras de ebulio, coloc-las quando o meio ainda estiver frio;

Ajustar a velocidade de aquecimento, para que o anel de refluxo no atinja mais que 1/3 do condensador;

Cuidado com escape de vapores.



Tcnicas utilizadas

Neutralizao com bicarbonato de sdio Neutraliza-se a primeira fase orgnica obtida com uma base fraca, o bicarbonato de sdio, pois alm de no elevar muito o pH da soluo ( pH ~ 9 ), no temos presena de um nuclefilo, que seria no caso de usarmos um hidrxido, e no acontecer reaes indesejaveis.



Efeito Salting-Out Ao se isolar compostos orgnicos de solues aquosas, leva-se em conta o fato que a solubilidade de muitas substncias orgnicas na gua diminui consideravelmente pela presena de um sal inorgnico (Cloreto de Sdio, sulfato de monia, cloreto de clcio, etc.). Com isso diminui-se a perda de solventes nas extraes.

Tcnicas utilizadas



Tcnicas utilizadas

Extrao Simples

A extrao consiste na separao de um componente de uma mistura por meio de um solvente, este no deve ser solvel na soluo, nem reagir quimicamente com a substncia a ser extrada.



Tcnicas utilizadas

Extrao Qumicamente Ativa

Na extrao quimicamente ativa fazemos com que um dos compostos reaja de modo que suas caractersticas sejam alteradas, para assim podermos separ-los. Nesta prtica utilizaremos o NaHCO3(s) o qual reagir com o excesso de cido actico dissociado e com pquenas quantidades de H2SO4 no ster formado, resultando em acetato de sdio que mais solvel em H2O.



Tcnicas utilizadas

Secagem de Lquidos

Os lquidos so geralmente secos pelo contato direto com um agente secante, este no deve combinar quimicamente com o composto orgnico, deve ter capacidade de secagem rpida, no se deve dissolver muito no lquido, e no possuir efeito catalisador.

Sulfato de Magnsio (Anidro) um agente secante excelente, neutro e barato. Ao rpida e quimicamente inerte. .. Lembrando que no deve ser empregado cloreto de clcio nas secagens de steres em virtude de reagir quimicamente com esse composto.

Qumica Orgnica Experimental I Bacharelado 2009 Qumica Orgnica Experimental I


Tcnicas utilizadas

Destilao Simples

A destilao consiste na ebulio de um lquido e posteriormente a condensao de seu vapor, de maneira que o condensado seja coletado num frasco seco, no caso deste experimento corresponder a separao do acetato de isopentila (P.E. 142 C) do restante das impurezas.


Apresentao dos Clculos

Ajuste do Ponto de Ebulio:

T = 0,00010(760-p).(t +273) t760=T + t

Onde: T - correo, em C a ser aplicada ao ponto de ebulio observado.

p- presso baromtrica local;

t760- temperatura de ebulio a 760 mmHg (ponto de ebulio normal); t - temperatura de ebulio observado no laboratrio.


Rendimento: Lembrar que a reao 1:1. Que o lcool o agente limitante, ou seja, deve-se usar o nmero de mols do lcool para calcular o rendimento (100%). Rendimento = m(obtido) . 100% m(estequiomtrico)

Apresentao dos Clculos


15 mL de lcool isopropilico

em um balo de fundo redondo

1. Adicionar 20mL de cido actico glacial

2. Adicionar cuidadosamente sob agitao cerca de

4 mL de H2SO4(conc.)

3. Adicionar pedras de ebulio

4. Ligar o balo a um condensador de refluxo

5. Refluxar por 1 hora usando manta de

aquecimento como fonte trmica

6. Deixar esfriar o sistema a temperatura ambiente

Acetato de Isopentila + H3CCOOH Peq. Quantidades de: lcool isopropilico,

H3O+, HSO

4

- , SO4

2-

7. Transferir a mistura fria para um bquer

contendo 55mL de gua fria (cido sempre

adicionado sobre gua)

8. Agitar a mistura heterognea com bagueta e

transfer-la para um funil de separao

Fluxograma - acetato de isopentila


9. Lavar o balo com 10mL de gua fria e

transferir para o funil de separao

10. Efetuar a extrao simples;

Fase aquosa(inferior):

H3O+, HSO

4-

Peq. Quantidades de:

acetato de isopentila,

lcool isopentlico

Fase orgnica(superior): acetato de isopentila e HAc


H3O+, HSO4- , SO42- ,

H2O,

lcool isopentlico

11-Transferir a soluo para um bquer

12. Adicionar 25mL de soluo aquosa de bicarbonato de sdio 5%

13. Fazer extrao*, removendo a fase aquosa

14. Adicionar novamente 25mL de soluo aquosa de bicarbonato de

sdio 5%

15. Repetir a extrao, removendo a fase aquosa;

* Extrao Quimicamente

Ativa


Fase aquosa(inferior): Ac-, H

3O+, HSO

4

- , Na+, SO4

2-



lcool isopentlico

Fase orgnica(superior): acetato de isopentila


H3O+, HS4O- , SO42- ,

HOH,

Na+, lcool isopentlico

Descartar

16. Verificar o pH da fase aquosa aps a extrao

usando papel de tornassol rosa

17. Se esta no se apresentar bsica, repetir a

extrao at obt-la bsica;

18. Adicionar 25mL de gua e

5mL de soluo saturada de

cloreto de sdio*

19. Agitar a mistura suavemente

e extrair a fase aquosa;

* Efeito

salting Out


Fase aquosa(inferior): Na+, Ac-, Cl-



lcool isopentlico, SO42-

Fase orgnica(superior): acetato de isopentila


H3O+, HS4O- , SO42- , HOH,

Na+, lcool isopentlico, Cl

Descartar

20. Transferir o ster para um erlenmeyer de

250 mL e adicionar 2g de MgSO4 anidro

21. Tampar o frasco e agitar ocasionalmente

at que o lquido apresente-se lmpido

22. Se necessrio, decantar a soluo e repetir o

tratamento com 0,5g de MgSO4

* Etiquetar com o nome do grupo o erlenmeyer

e aguardar prxima aula.


Fase orgnica: acetato de isopentila


Ac , HSO4- , SO42- , Cl

Na+, lcool isopentlico

Acetato de Isopentila

23.Montar um sistema de destilao simples(vidraria

seca).

24. Coletar a frao destilada entre 134 e 143C, em

um erlenmeyer previamente tarado e em banho de

gelo;

25. Pesar o produto e calcular o rendimento;

26. Anotar a presso e corrigir o ponto de ebulio;

27. Armazenar o produto obtido num frasco rotulado

contendo faixa de destilao, volume, massa, data e

componentes do grupo.

Descarte de Resduos

Evitar jogar bases e cidos concentrados no mesmo recipiente, e neutraliz-los antes de descartar. Separar solventes orgnicos de solues aquosas. Separar solventes halogenados de solventes no halogenados.



SOLOMONS, G. T.W., FRYHLE, C. B. Qumica Orgnica vol. 1 e 2, 8

edio

VOGEL, A. I. Anlise Orgnica Qualitativa, vol. 1, 3edio, Livros

Tcnicos e Cientficos, Editora Rio de Janeiro.

Pasto, D. J., Johnson, C. R. Determinacin de Estructuras Orgnicas,

Editorial Revert, S.A. - Barcelona.

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a11.pdf (acessado pela 1 vez em 05/09/2009)

http://www.dequi.eel.usp.br/~barcza/Esterificacao.pdf (acessado pela 1 vez em 03/09/2009)

http://labjeduardo.iq.unesp.br/orgexp1/acetato_isopent.htm (acessado pela 1 vez em 28/08/2009)

Bibliografia

preparação do acetato de isopentila

Documents