Recristalização e Purificação

da Acetanilida

Química Orgânica ExperimentalDocentes :

Prof. Dr. José Eduardo de OliveiraProf. Amanda Coelho Danuello

Discentes:Daniela Corsino SandronFernando Monteiro BorgesWillian Richard Rodrigues

Docente: PARÁ vulgo Rafael Rodrigues Hatanaka

http://www.youtube.com/watch?v=6D7llopJlug

RecristalizaçãoProcesso utilizado para purificação de sólidos por remoção de impurezas

tendo como base a diferente solubilidade do produto que se pretende purificar

Onde se usa este processo?Um exemplo: processo de produção do sal marinho

Coleta/Lavagem

Água do Mar Evaporadores Cristalizadores

Estocagem Distribuição/Venda

100 mL H2O (ebulição)X G de acetanilida → metade do que foi preparadoImpurezas: Quinona, Anilina, Ácido Acético, Acetato de Sódio

2- Adicionar carvão (~0,2 G ) Quando a H2O estiver a aproximadamente 80°C3- Agitar a mistura e aquecer por alguns minutos4- Filtração a quente5- Recolher o filtrado

Recristalização e Purificação da Acetanilida1– Escolher o melhor solvente.

Solução filtrada (acetanilida e impurezas solúveis) Impurezas insolúveis e carvão ativo com substâncias adsorvidas6- Recristalizar

7- Separar os cristais por filtração à pressão reduzida8- Fazer a lavagem9- Secar com passagem de ar

Cristais de acetanilida purificada e pequenas quantidades de solvente

Solução filtrada contendo pequena quantidade de acetanilida e impurezas solúveis que estavam na água mãe

10- Secar a amostra em dessecador por uma semana11- Pesar a amostra e calcular o rendimento12- Determinar o ponto de fusão

Cristais de acetanilida

Escolha do solvente

Deve possuir baixo ponto de ebulição para que possa ser facilmente removido da substância a ser recristalizada

Não escolher um solvente que tenha ponto de ebulição mais alto do que o composto a ser recristalizado

Dissolve bem o sólido quando éaquecido

Baixa dissolução à temperatura ambiente

Não deve reagir com a substância a ser recristalizada

Outros fatores como a facilidade de manipulação, a volatilidade, inflamabilidade, caráter tóxico e o custo também deve ser levado em conta

SolubilidadeA curva de solubilidade pode ser útil na escolha do solvente:

Gráfico da solubilidade versus temperatura

/°C

Solvente Temperatura /ºC G soluto/100 mL solução

Água 100 5Água 80 3,45Água 50 0,84Água 25 0,54Água 20 0,46Etanol 20 29Etanol 78 167Metanol 20 33Clorofórmio 20 27Acetona 20 25Glicerol 20 20 Dioxano 20 12,5Éter etílico 20 5,6

Solubilidade da acetanilida

Informações Essenciais Solvente P. E. /ºC P.F. /°C Periculosidade

Água 100 0 nenhuma

Etanol 78 -114 inflamável

Éter etílico 35 -123 inflamável

Clorofórmio 61 -63,5 não inflamável, tóxico

Acetona 56 -94 inflamável

Benzeno 80 5 inflamável, tóxico

ACETANILIDA 304 - 305 113 - 115nocivo por exposição aguda, apresenta graves riscos para a saúde se inalado,

ingerido ou em contato com a pele

Testes de solubilidade0,1 G de acetanilida em pequenos tubos de ensaio0,1 G de acetanilida em pequenos tubos de ensaio

- Adicionar em cada tubo 3mL de solvente: água, etanol, éter etílico, clorofórmio, acetona e benzeno- Agitar vigorosamente

acetanilida + solventeacetanilida + solvente

- Aquecer até ebulição (em banho-maria)Se o solvente apresentar periculosidade aquecer

na capela

SOLVENTE IDEAL!

- dissolver a com a menor quantidade possível do melhor solvente

a quente

- adicionar o pior solvente

amostra

solução turva

solução clara

- adicionar o melhor solvente até que desapareça a turvação

E se a amostra for bastante solúvel em um solvente e pouco solúvel em outro?

Combinação de solventes → Devem ser completamente miscíveis

éter-acetonaéter-éter de petróleobenzeno-ligroínaéter-metanoldioxano-água

metanol-águaetanol-águaácido ácético-água acetona-águacloreto de metila-metanol

Remoção de impurezas coloridas ou resinosas

Porque remover impurezas?

Durante a recristalização estas impurezas são

absorvidas pelos cristais que se formam pelo resfriamento

resultando em um produto colorido

Carvão ativado

É uma forma do carbono puro com partículas de baixa granulometria que

adsorvem impurezas sem modificar a composição química da substância a ser

tratada

Têm alta capacidade de coletar seletivamente gases, líquidos ou impurezas no

interior de seus poros

Tipos de carvão ativo:

- Animal: mais barato, porém não tão bom

- Vegetal: obtido da madeira. É bem eficaz pois a celulose contém mais grupos

OH na superfície

Aplicações do carvão ativado

neutralizador de odores sistemas de filtragem de aquários

purificação de água

Em casos de intoxicação:50 gramas

diluídasnum copo

d’água

dores no estômago, mau hálito, aftas, gases intestinais, diarréias infecciosas, intoxicações e

outros

Quantidade a ser adicionada: 1 a 2% da massa da amostra

Excesso de carvão ativo leva a perdas do material a ser purificado

Atenção:

NÃO deve ser adicionado sobre a solução em ebulição

CUIDADO para não aspirar. O pó fino é prejudicial aos pulmões

Pode provocar uma grande agitação na solução levando ao

derramamento e perda da amostra

Filtração a Quente

Objetivo: remoção de

impurezas ou outros

materiais insolúveis que

iriam contaminar o sólido

durante a cristalização

Esta operação tem que ser realizada a

quente para evitar a precipitação de cristais

do sólido que seriam filtrados neste passo

O liquido a ser filtrado é levado a ebulição e

colocado no papel de filtro em pequenas

proporções

A operação deve ser feita rapidamente, evitando a cristalização da

acetanilida no filtro ou no funil (durante o processo o funil pode esfriar)

Se os cristais começarem a se formar durante a filtração, um mínimo de

solvente em ebulição é adicionado para redissolver os cristais e permitir que a

solução passe pelo funil

Tomar bastante cuidado durante a realização!!

Observações:

Antes da filtração, pode ser necessário a remoção do solvente extra por

evaporação até a solução tornar-se saturada no ponto de ebulição do solvente

Como ocorre a recristalização?Cristalização rápida:

A rede cristalina forma-se tão rapidamente que as impurezas são “capturadas” durante o processo de cristalização

O sólido permaneceimpuro

Cristalização lenta:

Forma-se a rede cristalina e as impurezas solúveis permanecem na solução

O sólido é purificado

O seu ponto de fusão corresponde ao valor tabelado

O resfriamento deve ser lento (a temperatura ambiente) para que se formem

cristais puros e perfeitos

Cuidados na RecristalizaçãoCaso não ocorra a cristalização espontânea deve-se arranhar o interior do

recipiente com um a bastão de vidro ou adicionar alguns cristais do produto;

Se houver a formação do óleo deve-se adicionar um pouco de solvente e

aquecer para solubilizá-lo, a formação de óleo também pode ocorrer pela

presença de impurezas. Se mesmo assim houver a formação de óleo deve-se

adicionar carvão ativo e recomeçar a recristalização;

Secagem dos cristais

estufa (verificar antes o ponto de fusão do

material)

dessecador a pressão reduzida ou

presença de um agente secante (sílica gel)

Verificação do rendimento da acetanilida obtida

Rendimento =massa da acetanilida final x 100

massa da acetanilida inicial

Ponto de fusão

O ponto de fusão reflete:

o grau de pureza de uma substância e

a temperatura na qual o sólido cristalino se tornou

completamente líquido

Após dissecar por uma semana:

Correção do ponto de fusão Observações

O ponto de fusão teórico da acetanilida é em torno de 114 °C, o valor

encontrado pode ser menor que o valor da literatura.

Tem-se observado valores em torno de 84 °C, devido a formação de um

sistema binário entre água e acetanilida.

Isso significa uma provável presença de impurezas, pois a mistura de dois

sólidos que formam ponto eutético sempre terá ponto de fusão menor que uma

espécie pura.

Um sólido puro tem uma fusão bem definida se a faixa de ponto de fusão

obtida varia em torno de 0,5–1,0 ºC.

Ele apresenta uma fusão bem definida porque as forças de atração entre suas

partículas são as mesmas.

Entretanto, a presença de uma impureza numa matriz cristalina interrompe a

sua estrutura uniforme e enfraquece as forças de atração.

Um sólido impuro funde em uma temperatura mais baixa e em

uma faixa mais ampla. Assim, o ponto de fusão de um sólido é útil tanto na

identificação de uma substância como também é uma indicação de sua pureza.

Efeito da impureza sobre o ponto de fusão

μa =μa*  + R T lnxa

Pote

ncia

l Qui

mic

o, µ

Solido Liquido Vapor

Tfusão TebuliçãoNova Tfusão Nova Tebulição

Temp.

BibliografiaALLINGER, N. L., CAVA, M. P., DEJONGH, D. C., JOHNSON, C. R., LEBEL, N.

A.,STEVENS, C. L., Química Orgânica, 2º ed., Guanabara Dias, RJ, 1985.

VOGEL, A. I., Química Orgânica, 3a ed., USP, RJ, 1981.

FESSENDEN, R. J., FESSENDEN, J. S., FEIST. P., Organic Laboratory Techniques,

3º Ed., Brooks Cole, Canada, 2000.

BUDAVARI, S., et al, The Merck Index, 12th , USA, 1996.

CONSTANTINO, M.G., et al; Fundamentos de Química Experimental, USP, SP, 2004.

http://www.labjeduardo.iq.unesp.br

Web-bibliografia

Contaminações das impurezas

4 principais tipos de coprecipitação:

CoprecipitaçãoCoprecipitação

Contaminação de um precipitado durante a separação da 

fase sólida. 

‐ É largamente determinada pelo fenômeno da adsorção.

Contaminação de um precipitado durante a separação da 

fase sólida. 

‐ É largamente determinada pelo fenômeno da adsorção.

Por adsorção superficial: O contaminante é um composto formado por íons adsorvidos na

superfície do sólido com íons de carga oposta presente na solução;

Por inclusão isomórfica: O contaminante é incorporado à rede cristalina sem causar

distorção apreciável à rede. Para isso, as duas substâncias devem ter semelhança química e o

mesmo tipo de estrutura cristalina;

Por oclusão: O contaminante é incorporado como imperfeições no interior do cristal;

Por inclusão não isomórfica: Quando o contaminante em grande quantidade, é incorporado

à rede cristalina provocando distorções e imperfeições no cristal hospedeiro;