TEXTO EXPLICATIVO

O processo de extração consiste na separação de um componente de uma

mistura por meio de um solvente. A extração fundamenta-se no fato de que as

substâncias orgânicas são, em geral, solúveis em solventes orgânicos e muito pouco

solúveis na água, de modo que, ao se formar duas fases pela adição do solvente,

após agitação, a substância passa em maior parte da fase aquosa para o solvente

(Gonçalves, 1988, pág. 75).

A técnica de extração com solventes reativos depende do uso de um reagente

que reaja quimicamente com o composto à ser extraído, e geralmente é empregado

para remover pequena impurezas de um composto orgânico ou para separar os

componentes de uma mistura. Incluem-se, entre tais reagentes, soluções aquosas

diluídas (5%) de hidróxido de sódio ou potássio, solução (5-10%) de carbonato de

sódio, solução saturada de bicarbonato de sódio (cerca de 5%), soluções diluídas de

ácido clorídrico ou sulfúrico e ácido sulfúrico concentrado (Vogel, 1971-1980, pág.

166).

Entre os solventes orgânicos mais empregados como extratores, destacamos:

éter etílico, benzeno, tolueno, éter de petróleo, dicloroetileno, clorofórmio,

tetracloreto de carbono, acetato de etila e acetona. O éter etílico tem sido preferido,

porém devido a sua grande volatilidade e sua fácil inflamabilidade, deve ser usado

com as devidas preocupações (Gonçalvez, 1988, pág.78).

Uma extração líquido-líquido pode ser contínua ou descontínua. Na extração

descontínua utiliza-se um funil de separação, onde ambos os solventes são

adicionados. Com a agitação do funil de separação, o soluto passa a fase na qual

está o solvente com maior afinidade. A separação é feita, então, sendo que a fase

mais densa é recolhida antes.

A extração descontínua é indicada quando existe uma grande diferença de

solubilidade do soluto nos dois solventes (Extração líquido-líquido, acessado

01/mar/2012).

2

Na extração contínua, o solvente orgânico passa continuamente sobre a solução

contendo o soluto, levando parte deste consigo, até o balão de aquecimento. Como o

solvente está sendo destilado, o soluto vai se concentrando no balão de aquecimento. É

um processo útil para quando a diferença de solubilidade do soluto em ambos os

solventes não é muito grande (Extração líquido-líquido, acessado 01/mar/2012).

Procedimento experimental: Extração descontínua

Neste experimento separou-se uma mistura de quatro compostos orgânicos:

naftaleno, ß-naftol, ácido benzóico e p-nitroanilina, usando solventes reativos. A p-

nitroanilina foi removida da fase etérea por extração, com uma solução aquosa de ácido

clorídrico, a qual converte a base no seu respectivo sal. O ácido benzóico foi extraído da

fase etérea com adição de solução aquosa de bicarbonato de sódio. O ß-naftol, por ser

menos ácido que o ácido benzóico, foi extraído com solução aquosa de hidróxido de

sódio.

Primeiramente, pesou-se 1 g de cada um dos seguintes compostos:

naftaleno, ß-naftol, ácido benzóico e p-nitroanilina. Juntou-se os quatro compostos em

um erlenmeyer e dissolva em 30 mL de éter etílico. Em seguida, transferiu-se a solução

etérea para um funil de separação para dar início à extração com soluções aquosas.

Mantendo a solução etérea no funil, abria-se a torneira do mesmo periodicamente,

permitindo a equiparação de pressão. O processo de extração se dividiu nas seguintes

etapas:

1- Extraiu-se a p-nitro-anilina, com HCl 10% (3x) usando porções de 15 mL,

combinando as frações aquosas e neutralizando com NaOH concentrado. Recuperou-se

o precipitado por filtração a vácuo.

2- Extraiu-se o ácido benzoico, com NaHCO3 10% (3x) usando porções de 15

mL, combinando as frações aquosas e neutralizando, vagarosamente, com HCl

concentrado e com agitação branda. Recuperou-se o precipitado por filtração a vácuo.

3- Extraiu-se B-naftol com NaOH 10% (3x), com porções de 15 mL, Combinando

as frações aquosas e neutralizando com HCl concentrado. Recuperou-se o precipitado

por filtração a vácuo.

3

4- Removeu-se a solução etérea do funil de separação, lavando com H2O,em

seguida, secou-se com Na2SO4, transferindo a solução aquosa para um erlenmeyer e

evaporou-se o éter em banho-maria. O composto recuperado nesta etapa foi o

naftaleno.

Após a extração de todos os compostos, secou-se os mesmos entre papéis de

filtro e depois em dessecador a vácuo. Pesando todos os compostos para calcular a

porcentagem de material recuperado e determinando o ponto de fusão de cada sólido.

Procedimento experimental: Extração contínua

Primeiramente montou-se o extrator tipo Soxhlet de acordo com as instruções

passadas pelo técnico presente. Em seguida, colocou-se cerca de 10 gramas de

folhas verdes no cilindro poroso de papel filtro, inserindo-o no aparelho Soxhlet.

Utilizou-se para a extração 200 mL de etanol, aguardando que a extração passasse

por três refluxos. Logo, interrompeu-se o processo, retirou-se todo o solvente por

evaporação, secando o material e pesando a massa de extrato bruto obtida.

Resultados e discussões: extração descontínua

ETAPA 1 ETAPA 2 ETAPA 3 ETAPA 4

COMPOSTO EXTRAÍDO p-nitro-anilina Ácido benzóico B-naftol Naftaleno

MASSA FILTRO (g) 1,0554 1,0404 0,9992 126,8519

MASSA FILTRO

(g)+MASSA EXTRAÍDA

1,7595 1,2631 1,8050 127,7613

RENDIMENTO (%) 70,41% 22,27% 80,58% 90,94%

P.F. (C) 146-147 121-122 122-123 80-81

P. F. (C) OBTIDO 112,6 93,9 56,9 62,8

Tabela 1: resultados da extração descontínua.

Resultados e discussões: extração contínua

Os resultados obtidos foram:

Peso do béquer: 43,2883 gramas.

4

Peso do béquer + extrato: 43,4450 gramas.

A extração foi realizada em um tempo de 50 minutos e 30 segundos, onde

obteve-se uma massa de extrato de 0,1567 gramas.

A técnica de extração não apresenta 100% de rendimento em nenhum

momento, pois durante o processo ocorrem perdas de reagente, tanto pela interação

da substância com o solvente ou com outros compostos da mistura quanto pela

lavagem do composto já extraído. Porém é uma técnica de fácil reprodução, não tão

rápida e consideravelmente eficiente no processo de separação de substâncias em

uma mistura já que mostra um rendimento maior que 70%.

Já em relação aos pontos de fusão obtidos experimentalmente, em todos os

componentes, ficou abaixo do seu ponto de fusão real. Isso se explica pelo fato de

que as substâncias não estão puras e contém também água nesta composição.

Os resultados obtidos foram:

5

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GONÇALVES, Daniel; WAL, Eduardo; ALMEIDA, Roberto Riva de. Química

orgânica experimental. São Paulo: McGraw-Hill, 1988. 269 p.

MINATTI, Edson;Química orgânica experimental A. Departamento de química da UFSC, www.qmc.ufsc.br/organica/docs/qo_lab_2000_word97.doc

Separação da panacetina: extração líquido-líquido. UFSC.

http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/liquido.html

SILVEIRA, Claudio C.; Química orgânica experimental. Universidade Federal de Santa Maria – UFSM. http://coralx.ufsm.br/lab2228/docs/Tecnicas-aulas-experimentais-pdf.pdf SOLOMONS, T. W. Graham. Química orgânica. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. 2

v. ISBN 85-216-1082-3(v. 1) 85

VOGEL, Arthur Israel. Quimica orgânica: análise orgânica qualitativa. 2. ed. Rio

de Janeiro: Livro Técnico, 1971-1980. 2 v.

6

ANEXO I

QUESTIONÁRIO

1- Forneça as equações das reações ocorridas nas etapas A, B e C da extração:

R: Etapa A:

Figura 1:reação da p-nitro-anilina

Etapa B:

7

Figura 2: reação do ácido benzoico

Etapa C:

Figura 3: reação do β – naftol

2- Qual o princípio básico do processo de extração com solventes?

R: O processo de extração, ou seja, a separação, com solventes é geralmente

empregado quando se quer isolar uma substância que se encontra dissolvida em

outra substância líquida. Às vezes, a substância a isolar está misturada com um

sólido insolúvel nos solventes orgânicos. O processo também é empregado quando

se quer afastar de uma substância as impurezas nela contidas.

3- Por quê a água é geralmente usada como um dos solventes na extração líquido-

líquido?

R: A água é usada como um dos solventes na extração líquido-líquido, uma vez que

a maioria dos compostos orgânicos são imiscíveis em água e porque ela dissolve

compostos iônicos ou altamente polares

8

4- Quais as características de um bom solvente para que possa ser usado na

extração de um composto orgânico em uma solução aquosa?

R: Nos processos de extração para separar compostos orgânicos de soluções ou

suspensões aquosas, o solvente extrator não deve ser solúvel em água nem reagir

quimicamente com a substância a ser separada.

5- Qual fase (superior ou inferior) será a orgânica se uma solução aquosa for tratada

com:

a) éter etílico b) clorofórmio c) acetona d) n-hexano e)

benzeno

R: a) ρ=0,71 g/cm3 , logo o éter etílico permanecerá na fase superior.

b) ρ=1,48 g/cm3 , logo o clorofórmio permanecerá na fase inferior.

c) ρ=0,79 g/cm3 , logo a acetona permanecerá na fase superior.

d) ρ=0,65 g/cm3 , logo o n-hexano permanecerá na fase superior.

e) ρ=0,87 g/cm3 , logo o benzeno permanecerá na fase superior.

6- Pode-se usar etanol para extrair uma substância que se encontra dissolvida em

água? Justifique sua resposta:

R: Não, pois o etanol também é solúvel em água (composto polar em meio polar) e

não ajudaria, portanto, a extração da substância.

7- Deseja-se separar um composto A a partir de 500 mL de uma solução aquosa

contendo 8,0 g de A. Utilizando-se éter etílico como solvente para a extração,

quantos gramas de A seriam extraídos:

a) Com uma única extração usando 150 mL de éter etílico?

b) Com 3 extrações sucessivas de 50 mL de éter etílico cada uma?

(Assuma que o coeficiente de distribuição éter etílico/água é igual a 3).

R: a) K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

3= [(8g-x)150mL] / x . 500mL

x= 0,727g

b) K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

3= [(8g-x)50mL] / x . 500mL

9

x= 0,258g

s=8g – 0,258g

s=7,742g

K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

3= [(7,742g-x)50mL] / x . 500mL

x= 0,249g

s=7,742g – 0,249g

s=7,493g

K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

3= [(7,493g-x)50mL] / x . 500mL

x= 0,241g

xtotal = 0,258 g + 0,249g + 0,241g

xtotal = 0,748g

8- A solubilidade (a 25oC) do ácido m-hidroxibenzóico em água é de 0,0104g/mL e

de 0,0908g/mL em éter.

a) estime o coeficiente de distribuição deste ácido em um sistema água/éter;

R: K = CA/CB

K = 0,0104g/mL / 0,0908g/mL

K = 0,1145

b) estime a massa de ácido extraído de 100 mL de sua solução aquosa saturada,

por uma única extração usando 100 mL de éter;

R: 0,0104g 1mL

x 100mL

x = 1,04g

K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

0,1145= [(1,04-x)100mL] / x . 100mL

10

x= 0,9331g

c) estime a massa de ácido extraído de 100 mL de sua solução aquosa saturada por

duas extrações sucessivas, empregando 50 mL de éter em cada uma;

R: 0,0104g 1mL

x 100mL

x = 1,04g

K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

0,1145= [(1,04g-x)50mL] / x . 100mL

x= 0,8462g

s=1,04g – 0,8462g

s=0,1938g

K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

0,1145= [(0,1938g-x)50mL] / x . 100mL

x= 0,1577g

xtotal = 0,8462 g + 0,1577g

xtotal = 1,004g

d) calcule o número mínimo de extrações sucessivas, usando volumes totais iguais

de éter e solução aquosa, necessárias para remoção de 99% do ácido da solução

aquosa.

R: 1,04g 100%

X 99%

x=1,029g

K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

0,1145= [(1,04g-x)25mL] / x . 100mL

x= 0,713g

s=1,04g – 0,713g

11

s=0,327g

K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

0,1145= [(0,327g-x)25mL] / x . 100mL

x= 0,224g

s=0,327g – 0,224g

s=0,103g

K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

0,1145= [(0,103g-x)25mL] / x . 100mL

x= 0,070g

s=0,103g – 0,070g

s=0,033g

K= CA/ CB

K= [(s-x)VB] / xVA

0,1145= [(0,033g-x)25mL] / x . 100mL

x= 0,022g

xtotal = 0,713 g + 0,224g + 0,070g + 0,022g

xtotal = 1,029g

A extração do composto pode ser feita com 4 extrações de 25mL de solução.

9- A solubilidade do 2,4-dinitrofenol a 25oC é de 0,0068g/mL em água, e de

0,66g/mL em éter. Qual é o número mínimo de extrações necessárias, usando

volumes totais iguais de éter e solução aquosa, para remover 95% do composto de

sua solução aquosa?

R: K = CA/CB

K = 0,0068g/mL / 0,66g/mL

K = 0,0103

0,0068g 1mL

12

x 100mL

x = 0,68g

0,68g 100%

X 95%

x=0,646g

K= [(s-x)VB] / xVA

0,0103= [(0,68g- 0,646g) VB] / 0,646g . 100mL

VB= 19,57mL

Em apenas uma extração é possível extrair 95% do composto.

10- Esquematize uma sequência plausível de separação, usando extração líquido-

líquido, de uma mistura equimolar composta de N,N-dietilanilina (solubilidade em

água 0,016g/mL, muito solúvel em éter), acetofenona (insolúvel em água, solúvel em

éter) e 2,4,6-triclorofenol (solubilidade em água de 0,0008g/mL, muito solúvel em

éter).

R: Primeiramente, junta-se os compostos à uma solução etérea em um funil de

separação, fazendo as seguintes extrações:

Na primeira extração, por ser ter uma solubilidade em água maior que todas as

outras substâncias, será separada da mistura a N-N-dietilanilina.

Na segunda extração, será separada da mistura o 2,4,6-triclorofenol, pois sua

solubilidade em água é menor do que a primeira substância extraída.

Já na terceira etapa, o composto que estará na solução etérea é a acetofenona, pelo

fato de ela ser insolúvel em água e solúvel em éter.

11- Como funciona um extrator do tipo Soxhlet?

R: Funciona da seguinte forma: o solvente evapora e condensa sobre o material

sólido. Quando o solvente condensado ultrapassa um certo volume, ele escoa de

volta para o balão, onde é aquecido, e novamente evaporado. Os solutos são

concentrados no balão. O solvente, quando entra em contato com a fase sólida, está

sempre puro, pois vem de uma destilação.

13

ANEXO II

MEMÓRIA DE CÁLCULO

Cálculo dos rendimentos da extração descontínua:

1. p - nitro-anilina

1g 100%

0,7041g x x = 70,41%

2. Ácido benzoico

1g 100%

0,2227g x x = 22,27%

3. β – naftol

1g 100%

0,8058g x x = 80,58%

4. Naftaleno

1g 100%

0,9094g x x = 90,94%

14