Purificação de Éter Etílico (parte 2)

Integrantes – Naira Buzzo Anhesine e

Mateus Gallucci Masteghin

Docentes:

Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira

Profª. Drª. Isabele Rodrigues

Nascimento

Prof. Dr. Humberto Marcio Santos

Milagre

UNESP –

Universidade

Estadual Paulista

“Júlio de Mesquita

Filho” 1

Por que purificar? Reações orgânicas e recristalizações necessitam

de solventes razoavelmente puros.

Solvente puro pode ser adquirido, mas o custo é

em geral alto.

Dependendo do caso, é possível empregar

solventes com pequenas quantidades de água

(substância largamente presente em todos os

solventes orgânicos) ou de outras impurezas.

2

Solventes de graus apropriados de pureza são

usados nos processos de síntese, de isolamento

(extração) e de purificação (recristalização)

O emprego de solventes com elevado grau de

pureza é particularmente importante nas etapas

que precedem as análises espectroscópicas,

e/ou cromatográficas e/ou elementares.

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Impurezas

• mais comum nos solventes orgânicos

Água

• Produto de oxidação

Peróxidos

• As vezes utilizado como estabilizante

Etanol

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Como purificar ?

Procedimentos comuns envolvem:

Lavagem com soluções específicas ou solventes;

Refluxo com reagentes específicos que eliminam

impurezas;

Agentes secantes;

Destilação simples e fracionada (mais

empregada).

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Propriedades físicas

6

Toxicidade 7

Manuseio e Armazenamento

do éter etílico

Evite o contato e inalação de vapores.

Ao manusear este produto use roupas de

proteção, máscara VO, óculos de

segurança e luvas de borracha.

Deixe longe do calor, fagulhas e fogo,

utilizar óculos de proteção.

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Não estoque perto de oxidantes fortes e

peróxidos inorgânicos.

Conserve em ambiente bem arejado,

num frasco de vidro escuro. Evite locais

com acúmulo de carga eletrostática.

Conserve em recipiente bem fechado

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Reações Envolvidas Formação de peróxidos:

CH3CH2OCH2CH3 + O2 CH3CH(OOH)OCH2CH3

Detecção de peróxidos:

KI + HCl + peróxido I2 (solução amarelo-

castanho)

Eliminação de peróxidos:

FeSO4(NH4)2SO4.6H2O + peróxido + H3O

+ Fe+3

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Eliminação da água:

CaCl2 + 6 H20 CaCl2.6H2O

2 Na0 + 2 H2O 2 NaOH + H2

Eliminação do etanol:

2 Na0 + EtOH 2 NaOEt + H2

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Filtração

Técnica usada com dois propósitos principais:

1) Remover impurezas sólidas de um líquido;

2) Separar um sólido desejado da solução em

que ele foi precipitado ou cristalizado.

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Tipos de filtração

Por gravidade

À vacuo

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Filtração por gravidade

Passagem de uma solução por um papel

de filtro mantido em um funil, forçada

pela gravidade.

Método do filtro pregueado: muito usado

quando é necessário filtrar uma

quantidade relativamente grande de

líquido.

14

Técnica

utilizada:

Figura 1: Como dobrar o papel de filtro (Fonte: PAVIA, Química Orgânica Experimental.)

15

Papel de filtro

Deve ser corretamente escolhido para

uma dada aplicação.

Ao escolher o papel, suas propriedades

devem ser conhecidas.

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Porosidade Retentividade

Velocidade

17

Porosidade

Medida do tamanho das partículas muito

pequenas da solução.

O papel de porosidade muito pequena

remove partículas muito pequenas.

18

Retentividade

É o oposto da porosidade.

O papel de baixa retentividade não

remove pequenas partículas do filtrado.

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Velocidade

É uma medida do tempo que um líquido

leva para passar pelo filtro.

O papel rápido permite que o líquido

escoe em pouco tempo.

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Concluindo...

O papel de filtro rápido geralmente tem

baixa retentividade e alta porosidade e o

papel de filtro lento usualmente tem alta

retentividade e baixa porosidade.

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Filtração à vacuo

É mais rápida do que a filtração por

gravidade e é mais comumente usada

para coletar produtos sólidos que

resultam da precipitação ou da

cristalização.

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Técnica utilizada:

Figura 2: Filtração à vacuo (Fonte: PAVIA, Química Orgânica Experimental)

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Destilação

Muito útil para separar uma mistura de líquidos quando os componentes têm pontos de ebulição diferentes ou quando um dos componentes não destila.

A Destilação é baseada no princípio de que uma mistura em equilíbrio líquido-vapor, o seu estado vapor será mais rico nos componentes que têm ponto de ebulição mais baixo. Consequentemente, quando este vapor é refrigerado e condensado, o condensado será mais rico em componentes que têm ponto de ebulição mais baixo.

24

Sistema de destilação

Figura 3: Sistema de destilação (Fonte: PAVIA, Química Orgânica Experimental, 2ed.)

Balão de

destilação

Controlador

Manta de

aquecimento

Adaptador de

termômetro

Cabeça de

destilação

Condensador

Adaptador de

vácuo

Balão de

coleta

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Sistemas de Aquecimento

BICO DE GÁS: incompatível com substâncias inflamáveis.

Entre o bico e o frasco, interpõe-se uma tela de

amianto, para que o aquecimento seja

praticamente uniforme.

O contanto direto da chama pode superaquecer alguma

parte do frasco, o que levaria a trincá-lo ou a decompor a

mistura em reação. Figura 4: Bico de gás. Fonte: http://alquilabor.com.br/mini-bico-de-bunsen-com-registro-para-gas.html

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BANHO MARIA: utilizado para líquidos de baixo ponto de ebulição. O banho de água pode ser aquecido com bico de gás ou com aquecedor elétrico, neste último caso o banho pode ser usado, para refluxar líquidos inflamáveis;

MANTAS ELÉTRICAS: o aquecimento é obtido por uma resistência elétrica a qual se encontra envolvida por lã de vidro.

Figura 6: Manta elétrica. Fonte: http://www.maxlabor.com.br/manta-aquecedora-resfriadora.html

Figura 5: Banho maria. Fonte: http://www.cial-paulinia.com.br/produto_detalhes.asp?d=38&s=71&p=17206

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Lembrando que o éter etílico é

altamente inflamável e extremamente

volátil (p.e. 35ºC)

NÃO pode ser destilado sobre uma

chama nua, nem nas proximidades

desta.

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Pedras de ebulição

Pequenos pedaços de material poroso

que produzem um fluxo constante de

pequenas bolhas de vapor quando

aquecidos em um solvente.

Reduz a probabilidade de solavancos.

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Balão de destilação Deve ser um balão de fundo redondo. Esse

tipo de balão foi desenhado para resistir ao

calor necessário e para aguentar o processo

de ebulição. Ele oferece a superfície

máxima de aquecimento.

Frasco de coleta Usualmente um balão de fundo redondo. Ele

recebe o líquido destilado. Se o líquido for muito volátil e existir perigo de perdas por evaporação, é aconselhável esfriar o balão de coleta em um banho de água e gelo

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Condensador de água

A junta entre a cabeça de destilação e o condensador de água é a que tem maior probabilidade de vazamento em toda a aparelhagem. Como o líquido que destila está quente e parcialmente vaporizado quando atinge essa junta, o vazamento é muito mais fácil se as duas superfícies não estiverem bem ajustadas.

Mantenha um fluxo moderado de água para resfriar o condensador. Uma velocidade alta pode deslocar uma das mangueiras e espalhar água.

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Posição do termômetro O termômetro é fixado por um suporte na vertical

que deve ser ajustado de forma que o bulbo de

mercúrio fique abaixo da saída lateral.

Figura 7: Posição do termômetro.

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Cuidados durante a destilação As junções da aparelhagem devem estar devidamente

encaixadas, para evitar o escape de vapores;

Volume do líquido na destilação: até 2/3 da capacidade do balão;

Evitar superaquecimento do líquido além do seu P.E. normal;

Velocidade de gotejamento: 2 gotas do condensado/s;

Frasco coletor: geralmente um balão com saída lateral ou frasco de kitassato. (abertura permite um ajuste da pressão interna do frasco);

Término da destilação: nunca deixar a destilação ir à secura; pode levar à quebra do balão e/ou formação de produtos de difícil remoção. De extremo perigo se ainda houver peróxidos presentes.

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Pressão de vapor Quando, em um determinado sistema, há um

equilíbrio entre a fase gasosa e a fase líquida de uma substância, a pressão correspondente é conhecida como pressão de vapor.

O aumento da temperatura do sistema provoca um aumento da pressão de vapor.

Figura 8: Influência da temperatura na pressão de vapor (Fonte: PAVIA, Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.)

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Diagramas de Pressão-

Composição:

Há casos em que existe igual interesse na

composição das fases líquida e gasosa.

Ex.: Destilação.

Nestes casos, combinam-se

os dois diagramas em um:

Figura 9: Diagrama pressão – composição (Fonte: ATKINS’ Physical Chemistry, 8ed.)

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Diagramas de Pressão-

Composição: Interpretação. Melhor interpretação do diagrama é obtida definindo-se

o eixo horizontal como uma “composição global” zA. (Obs.: Interpretação diferente!)

Na parte superior do diagrama: zA = xA. (Pressões Elevadas = Líquido)

Na parte inferior do diagrama: zA = yA. (Pressões Reduzidas = Gás)

Na parte intermediária: zA = “Composição Global”. (Duas fases em equilíbrio)

Figura 10: Diagrama de pressão-composição (Fonte: ATKINS’ Physical Chemistry, 8ed.)

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Diagrama de Pressão-Composição:

Destilação a pressão reduzida Melhor interpretação do diagrama é obtida

definindo-se o eixo horizontal como uma “composição global” ZA:

Figura 11: Análise da destilação à pressão reduzida (Fonte: ATKINS’ Physical Chemistry, 8ed.)

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Diagramas de

Temperatura-Composição: Para se discutir a destilação é mais conveniente

um diagrama que combine temperatura e composição variáveis (p = const.). (Obs.: “A” mais volátil que “B”)

Destilação Simples: Separação entre um líquido volátil e um líquido não-volátil ou um sólido.

Destilação Fracionada: Separação entre líquidos voláteis.

Figura 12: Diagrama temperatura – composição. (Fonte: ATKINS’ Physical Chemistry, 8ed.)

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Diagramas “Temp Comp” são úteis no

planejamento de colunas de destilação fracionada.

Figura 13: Como escolher o tipo de destilação a partir do diagrama. (Fonte: ATKINS’ Physical Chemistry, 8ed)

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Azeótropos Misturas Não-Ideais: Azeótropos.

Ocorrem desvios significativos da idealidade...

Quando a mistura A+B estabiliza o líquido.

(pressão de vapor reduzida)

[Aumento de Teb]

Ex.: H2O + HNO3.

Quando a mistura A+B desestabiliza o líquido.

(pressão de vapor aumentada)

[Redução de Teb] Ex.: H2O + EtOH.

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Figura 14: Azeótropo de máximo (Fonte: ATKINS’ Physical Chemistry, 8ed.)

Figura 15: Azeótropo de mínimo (Fonte:

ATKINS’ Physical Chemistry, 8ed.)

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Líquidos Imiscíveis: No caso de misturas binárias de líquidos imiscíveis, ocorre

a solubilização de pequenas quantidades de A em B e B em A.

Quando a temperatura é elevada até que a pressão de vapor seja igual à pressão atmosférica, o sistema entra em ebulição e as substâncias dissolvidas são expelidas das respectivas soluções.

A ebulição não ocorre na mesma temperatura se as substâncias não estiverem em contato.

pA

*+

pB

*

pA

*

pB

*

Figura 16: Pressão de vapor para líquidos imiscíveis. (Fonte: ATKINS’ Physical Chemistry, 8ed)

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Tipos de destilação

Simples

Fracionada

A vácuo

Com vapor

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Destilação Simples : • Utilizada para separar componentes que estão em mistura, mas que

têm pontos de ebulição bem diferentes.

Figura 17: Aparelhagem da destilação simples

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Destilação Fracionada :

Utilizada para separar componentes que estão em mistura, tendo esses componentes pontos de ebulição muito próximos.

Deveriam ser feito várias destilações simples, até se obter o líquido puro.

Ao invés de se fazer várias vezes a destilação simples, insere-se uma coluna de destilação fracionada entre o balão de destilação e o destilado

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Figura 18: Aparelhagem da destilação fracionada. (Fonte: PAVIA, Química Orgânica Experimental, 2ed.)

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Destilação por arraste a vapor

é usada na destilação de substâncias

imiscíveis

empregada para destilar substâncias que se

decompõem nas proximidades de seus

pontos de ebulição e que são insolúveis em

água ou nos seus vapores de arraste.

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se o arraste for feito com vapor d’água, a destilação resultará na separação do componente de ponto de ebulição mais alto, a uma temperatura inferior a 100ºC.

o ponto de ebulição permanece constante até que um dos componentes tenha sido separado, já que a pressão total do vapor independe de N dos componentes. A partir daí, o ponto de ebulição eleva-se rapidamente até atingir o ponto de ebulição do liquido remanescente.

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Figura 19: Destilação por arraste a vapor. (Fonte: PAVIA, Química Orgânica Experimental, 2ed.)

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Destilação a vacuo

É usada quando os compostos têm alto ponto de ebulição (acima de 200ºC).

Estes compostos frequentemente se decompõem nas temperaturas necessárias para a destilação na pressão atmosférica.

O ponto de ebulição de um composto reduz-se substancialmente quando a pressão aplicada diminui.

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Ajuste do ponto de ebulição

Como a maioria dos pontos de ebulição são definidos a pressão atmosférica de 1 atm ou 760 mmHg realizam-se os seguintes cálculos:

∆T = 0,00012.(760-P).(T + 273), para líquidos não associados (apresentam interações intermoleculares fracas p. ex.: éter);

∆T = 0,00010.(760-P).(T+273), para líquidos associados (interações intermoleculares são ligações de hidrogênio p.ex.: água, álcoois, ácidos, etc).

T760 = ΔT + T

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onde:

ΔT: correção, em ºC a ser aplicada ao

ponto de ebulição observado;

T: temperatura de ebulição observada no

laboratório;

P: pressão barométrica local;

T760: temperatura de ebulição a 760 mmHg

52

Nomógrafo

O nomógrafo permite fazer uma estimativa do ponto de ebulição em função da pressão.

O nomógrafo relaciona o ponto de ebulição normal de uma substância (Escala B) com pontos de ebulição à pressão reduzida (escalas A e C).

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Figura 20: Nomógrafo (Fonte: PAVIA, Química Orgânica Experimental, 2ed.)

54

Fluxograma

55

56

57

Descartes 58

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