roteiro - química orgânica aplicada à biotecnologia 2010

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E INORGÂNICA – DQO I

SETOR DE ESTUDOS: QUÍMICA ORGÂNICA

ROTEIROS DAS AULAS PRÁTICAS DE QUÍMICA ORGÂNICA APLICADA À BIOTECNOLOGIA

CE890

2010

1. COMO ELABORAR UM RELATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA

Um relatório de Química Orgânica deve conter a descrição detalhada e ordenada do que foi observado no laboratório. Este deve conter INTRODUÇÃO, PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL, DISCUSSÃO DOS RESULTADOS e CONCLUSÃO. Os itens que devem estar presentes num relatório são apresentados a seguir em seqüência: 1. CAPA: Contendo o cabeçalho, título, nome do aluno e data do experimento. 2. INTRODUÇÃO: Contendo os fundamentos teóricos necessários para o

entendimento da aula prática e a discussão dos resultados obtidos. 3. OBJETIVO: motivo pelo qual a aula prática está sendo realizada. 4. MATERIAIS E MÉTODOS: Descrição contendo os materiais e equipamentos

utilizados, bem como o procedimento experimental da aula prática. 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO: Apresentação de todas as observações obtidas no laboratório, cálculos dos rendimentos e comparação com os dados obtidos na literatura consultada. 6. CONCLUSÃO: Síntese sobre as deduções feitas a partir dos resultados

alcançados. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Relação dos livros e artigos consultados

para escrever o relatório. Na elaboração do relatório de Química Orgânica, indicar no texto cada referência correspondente com o nome do autor e ano entre colchetes, por exemplo, [VOGEL, 1985]. A lista das referências deve ser colocada em ordem alfabética utilizando as normas da revista Química Nova.

2. BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA 1. VOGEL, A. Química orgânica: análise orgânica qualitativa, Rio de Janeiro,

Ao Livro Técnico S. A, 1985, v. 1, 2 e 3.

2. Pavia, D. L. et al; Alencastro, R. B. (Trad.). Química Orgânica Experimental – TÉCNICAS de escala pequena, 2a Ed., Porto Alegre, Bookman, 2009.

3. SOARES, B.G.; SOUZA, N.A.; PIRES, D. X. Química orgânica: teoria e técnicas de preparação purificação e identificação de compostos orgânicos. Rio de Janeiro, Guanabara, 1988.

4. MANO, E. B.; SEABRA, A. P. Práticas de química orgânica, 3. ed, São Paulo, Edgard Blücher LTDA, 1987.

5. GONÇALVES, D.; WAL, E.; ALMEIDA, R. R. Química orgânica experimental. São Paulo, Editora McGraw-Hill, 1988.

6. ROBERTS, R. M.; GILBERT, J. C.; RODEWALD, L. B.; WINGROVE, A. S. Modern experimental organic chemistry. 4th ed. Philadelphia, Saunders College Publishing, 1985.

7. ALLINGER, N. L.; CAVA, M. P.; JONGH, D. C.; et al. Química orgânica. 2. ed, Rio de Janeiro, Guanabara Dois, 1978.

8. MORRISSON, R.; BOYD, R. N. Organic chemistry, 6th ed New York, McGraw-Hill, 1993.

3. PRINCIPAIS VIDRARIAS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS

Pipeta Proveta Erlenmeyer Funil

Tubo de ensaio Béquer Vidro de relógio Balão de fundo

redondo

Condensador Kitassato Funil de separação Balança digital

Argola de metal Mufa Pinça de 3 dedos

(garra) Manta aquecedora

• Anel metálico: usado em conjunto para a montagem de sistema de filtração.

• Balão de fundo redondo: usado para aquecimento de líquidos e reações com desprendimento gasoso.

• Béquer: serve para dissolver substâncias, efetuar reações químicas. Pode ser aquecido sobre chapa aquecedora ou tela de amianto, quando for usado bico de bunsen.

• Condensador: utilizado em destilações. Tem por finalidade condensar os vapores dos líquidos.

• Erlenmeyer: utilizado em titulações, aquecimento de líquidos, dissolução de substâncias e realização de reações químicas. Pode ser aquecido sobre o tripé com tela de amianto

• Estante para tubos de ensaio: suporte para tubos de ensaio • Funil comum: usado para transferência de líquidos. • Funil de Büchner: usado na filtração a vácuo. • Funil de decantação ou de separação: usado para separação de líquidos

imiscíveis. • Kitassato: usado em conjunto com o funil de Büchner na filtração a

vácuo. • Pipeta graduada: consiste de um tubo de vidro estreito geralmente

graduado em 0,1 mL. É usada para medir pequenos volumes • Pisseta: usada para lavagem de materiais ou recipientes através de jatos

de água destilada, álcool ou outros solventes. • Proveta ou cilindro graduado: recipiente de vidro ou plástico utilizado

para medir e transferir volumes de líquidos. Não deve ser aquecida • Termômetro: usado para medir a temperatura durante o aquecimento em

operações como: destilação simples, fracionada, etc. • Tubo de ensaio: empregado para fazer reações em pequena escala,

notadamente em teste de reações. Pode ser aquecido, com cuidado, diretamente sobre a chama do bico de Bunsen.

• Vidro de relógio: peça de vidro de forma côncava. É usado para cobrir béqueres e em pesagem de diversos fins. Não pode ser aquecido diretamente na chama do bico de Bunsen.

�� ANOTAÇÕES

4. NOÇÕES BÁSICAS DE SEGURANÇA NO LABORATÓRIO

1. CONDUTA NO LABORATÓRIO Apesar do grande desenvolvimento teórico da Química, ela continua a

ser uma ciência eminentemente experimental; daí a importância das aulas práticas de Química. A experiência treina o aluno no uso de métodos, técnicas e instrumentos de laboratório e permite a aplicação dos conceitos teóricos aprendidos.

O laboratório químico é o lugar para a realização de experimentos, e é um local bastante vulnerável a acidentes, desde que não se trabalhe com as devidas precauções. Abaixo, apresentamos alguns cuidados que devem ser observados, para a realização das práticas, de modo a minimizar os riscos de acidentes. 1.1. Antes, durante e após o Experimento

Não se entra num laboratório sem um objetivo específico, portanto é necessária uma preparação prévia ao laboratório: O que vou fazer? Com que objetivo? Quais os princípios químicos envolvidos nesta atividade?

Durante a realização dos experimentos são necessárias anotações dos fenômenos observados, das massas e volumes utilizados, do tempo decorrido, das condições iniciais e finais do sistema. Um caderno deve ser usado especialmente para o laboratório. Este caderno de laboratório possibilitará uma descrição precisa das atividades de laboratório. Não confie em sua memória, tudo deve ser anotado.

Após o experimento vem o trabalho de compilação das etapas anteriores através de um relatório. O relatório é um modo de comunicação escrita de cunho científico sobre o trabalho laboratorial realizado. - Pré-Laboratório a) Estude os conceitos teóricos envolvidos, leia com atenção o roteiro da prática

e tire todas as dúvidas. b) Obtenha as propriedades químicas, físicas e toxicológicas dos reagentes a

serem utilizados. Essas instruções são encontradas no rótulo do reagente. - Pós-Laboratório

a) Lave todo o material logo após o término da experiência, pois conhecendo a natureza do resíduo pode-se usar o processo adequado de limpeza.

b). Guarde todo o equipamento e vidraria. Guarde todos os frascos de reagentes, não os deixe nas bancadas ou capelas. Desligue todos os aparelhos e lâmpadas e feche as torneiras de gás.

c) Resolva o questionário.

2. NOÇÕES GERAIS a) Utilizar roupas adequadas ao trabalho de laboratório, especialmente, batas

de algodão ou outro material pouco inflamável e calçados fechados. b) Alimentos não devem ser consumidos no laboratório. c) Deixar os materiais de laboratório sempre limpos após a utilização na aula

prática (lavá-los). d) Nunca usar material de laboratório para comer ou beber.

e) Não fumar no laboratório ou em outro local que possa colocar em risco a segurança das pessoas e instalações.

f) Manter sempre limpo e em ordem o seu lugar de trabalho. g) Não se devem identificar as amostras ou reagentes através de odores e pelo

gosto. h) Não colocar as mãos na boca quando estiver manuseando reagentes e

solventes. i) Brincadeira com reagentes e materiais de laboratório são absolutamente

proibidas. j) O material sólido deve ser jogado nas latas de lixo e nunca nas pias. Os

resíduos líquidos devem ser dispensados na pia com bastante água. k) Nunca despejar descarte de solventes na pia. Estes devem ser

armazenados em frascos apropriados e encaminhados ao setor de descarte. l) Leia sempre com atenção os rótulos dos frascos de reagentes antes de usar

o produto. m) Lentes de contato devem ser evitadas no laboratório. Podem ser danificadas

por produtos químicos e causar lesões nos olhos. 3. MANIPULAÇÃO DE SOLVENTES E REAGENTES 1. Usar sempre a capela quando for manipular solventes e reagentes que

produzem vapores tóxicos ou corrosivos. 2. No caso de derramamento de solventes tóxicos ou corrosivos, limpar

imediatamente o local, neutralizando ácidos e bases fortes antes da limpeza. 3. Pesar reagentes secos utilizando vidro de relógio, papel alumínio ou papel

de filtro. Os reagentes líquidos só devem ser medidos em material adequado.

4. Procurar evitar o contato direto com reagentes e solventes orgânicos. Muitos são tóxicos e são absorvidos pela pele;

5. Não deixar frascos de reagentes destampados. 6. Não misturar as pipetas discriminadas para cada material líquido. Pode

ocorrer contaminação. 7. Nunca despejar água em ácido. 8. Nunca pipetar soluções ou amostras com a boca. 4. MONTAGEM DOS SISTEMAS 1. Manusear o material de laboratório com cuidado. 2. Evitar tensões na montagem dos sistemas, mantendo o alinhamento de cada

conexão e utilizando garras, argolas ou pinças de maneira adequada. O VIDRO NÃO TEM FLEXIBILIDADE E PODE QUEBRAR.

5. ACIDENTES COMUNS EM LABORATÓRIOS E PRIMEIROS SOC ORROS

5.1 QUEIMADURAS

- Superficiais: Quando atingem Algumas camadas da pele. - Profundas: Quando há destruição total da pele.

5.1.1. Queimaduras térmicas: Causadas por calor seco (chama e objetos aquecidos)

- Tratamento para queimaduras leves - pomada picrato de butesina, paraqueimol, furacim solução, etc.

- Tratamento para queimaduras graves - elas devem ser cobertas com gaze esterilizada umedecida com solução aquosa de bicarbonato de sódio a 1%, ou soro fisiológico, encaminhar logo à assistência médica.

5.1.2. Queimaduras químicas - causadas por ácidos, álcalis, fenol, etc.

- Por ácidos: lavar imediatamente o local com água em abundância. Em seguida, lavar com solução de bicarbonato de sódio a 1% e, novamente com água. (ATENÇÃO : no caso de contato da pele com ácido sulfúrico concentrado, primeiramente enxugue a região com papel absorvente, para somente depois lavá-la com água)

- Por álcalis: lavar a região atingida imediatamente com água. Tratar com solução de ácido acético a 1% e, novamente com água;

- Por fenol: lavar com álcool absoluto e, depois com sabão e água;

ATENÇÃO: Não retire corpos estranhos ou graxos, das lesões - Não fure as

bolhas existentes. Não toque com as mãos a área atingida. - Procure um imediatamente um médico.

5.1.3. QUEIMADURAS NOS OLHOS

Lavar os olhos com água em abundância ou, se possível, com soro fisiológico, durante vários minutos, e em seguida aplicar gazes esterilizada embebida com soro fisiológico, mantendo a compressa, até consulta a um médico.

5.2 ENVENENAMENTO POR VIA ORAL

- A droga não chegou a ser engolida: Deve-se cuspir imediatamente e lavar a boca com muita água. Levar o acidentado para respirar ar puro.

- A droga chegou a ser engolida: Deve-se chamar um médico imediatamente. Dar por via oral um antídoto, de acordo com a natureza do veneno.

5.3 INTOXICAÇÃO POR VIA RESPIRATÓRIA Retirar o acidentado para um ambiente arejado, deixando-o descansar.

Dar água fresca. Se recomendado, dar o antídoto adequado. ATENÇÃO: "A CALMA E O BOM SENSO DO QUÍMICO SÃO AS MELHORES PROTEÇÕES CONTRA ACIDENTES NO LABORATÓRIO".

PRÁTICA 01: CARACTERIZAÇÃO DE GRUPOS FUNCIONAIS I E II

�� ANOTAÇÕES

PRÁTICA 01: CARACTERIZAÇÃO DE GRUPOS FUNCIONAIS I E II

DATA: ___/___/___

GRUPOS FUNCIONAIS I: HIDROCARBONETOS INSATURADOS, ÁLCOOIS, ÉSTERES, ANIDRIDOS DE ÁCIDO.

1. INTRODUÇÃO 1.1. CARACTERIZAÇÃO DE HIDROCARBONETOS Teste de Bromo (Br 2/CCl4)

Compostos insaturados alifáticos reagem com a solução de bromo (Br2/CCl4) através de suas ligações olefínicas (C=C) ou acetilênicas (C≡C). A solução de bromo possui uma cor vermelha ou laranja, dependendo da concentração, que desaparece imediatamente devido à ocorrência de reação. Trata-se de uma reação de adição eletrofílica do bromo à dupla ou tripla ligação com produção de dibromo vicinal ou tetra-bromo, respectivamente, que são substâncias incolores.

Hidrocarbonetos saturados e hidrocarbonetos aromáticos com cadeia

lateral alifática também podem descorar a solução de bromo. Esta é uma reação bem mais lenta que a anterior, só ocorrendo na presença de luz ou calor. Trata-se de uma reação de substituição radicalar que se passa com a eliminação de HBr.

CH3

Br2/CCl4(vermelho)

CH2Br

tolueno brometo de benzila(incolor)

Br

2-metilpropano 2-bromo-2-metilpropano(incolor)

Br2/CCl4(vermelho)aquecimento ou luz

aquecimento ou luz

Teste de Baeyer (KMnO 4/HO-/H2O) Ligações olefínicas e acetilênicas são rapidamente atacadas por uma

solução aquosa de permanganato de potássio neutra ou levemente alcalina (Teste de Baeyer). Trata-se de uma reação de oxidação branda de alcenos e alcinos com formação de glicóis e α-dicetonas, respectivamente. A cor violeta do permanganato desaparace e surge uma cor marrom, sob forma de precipitado, devido a formação de MnO2 no meio reacional.

Os alcinos verdadeiros produzem α-ceto-aldeídos. Este teste é necessário para confirmação de insaturação, pois o teste de bromo, por si só, não é suficiente para tal fim, uma vez que alguns compostos etilênicos simetricamente substituídos reagem lentamente nas condições de ensaio com bromo.

OH

OH

(violeta)

(marrom)

cicloexeno 1,2-cicloexanodiol

2-pentino pentano-2,3-diona

KMnO4, frioHO-, H2O

+ MnO2

O(marrom)

+ MnO2

(violeta)

KMnO4, frioHO-, H2O

O

1.2. CARACTERIZAÇÃO DE ÁLCOOIS

Teste de Lucas (ZnCl 2/HCl)

Os álcoois terciários e secundários reagem com uma solução de cloreto de zinco em ácido clorídrico concentrado com a formação de uma mistura heterogênea difásica ou pelo aparecimento de uma emulsão de aspecto leitoso (Teste de Lucas). Os álcoois terciários reagem rapidamente, enquanto que os álcoois secundários reagem após alguns minutos. Os álcoois primários não dão bons resultados diante do reagente de Lucas.

Cl

2-metil-2-propanol 2-cloro-2-metilpropano

ZnCl2/HClOH

Reação rápida:

Cl

2-propanol 2-cloropropano

ZnCl2/HClOH

Reação lenta:

Cl

etanol 1-cloroetano

ZnCl2/HCl

OH

Reação muito lenta:

1.3. CARACTERIZAÇÃO DE ÉSTERES

Teste do ácido hidroxâmico

Os ésteres e anidridos de ácido reagem com uma solução etanólica de cloridrato de hidroxilamina seguido de cloreto férrico com surgimento de uma cor vermelho-escura a violeta (Teste do ácido hidroxâmico).

O

OH3NOHCl

cloridrato de hidroxilamina

N

O

OOH+

Hetanoato de etila ácido

acetohidroxâmicoetanol

FeCl3N

O

+

H

hidroxamato férrico

N

O

OH

H

3

3

Fe 3 HCl

ácido acetohidroxâmico

N

O

OH

H ácidoacetohidroxâmico

Na HCl

2. OBJETIVO Caracterizar e identificar hidrocarbonetos insaturados através do teste de bromo e teste de Baeyer, álcoois utilizando teste de Lucas e ésteres e anidridos de ácido com o teste do Ácido Hidroxâmico.

3. PRÉ-LABORATÓRIO 01. Escreva as equações das reações de bromação do etano, propano e 2-

metil-propano. 02. Escreva três exemplos da reação de alcenos com bromo em tetracloreto

de carbono. 03. Escreva três exemplos da reação de alcenos com permanganato (teste

de Baeyer). 04. Escrever e equação da reação do propeno com uma solução de bromo

em tetracloreto de carbono e compare com a reação do mesmo alceno com

água de bromo. 05. Quais os componentes do reagente de Lucas? 06. Para que serve o teste de Lucas? 07. Como varia a reatividade dos álcoois na presença de cloreto de hidrogênio? 08. Qual a finalidade da utilização do cloreto de zinco no reagente de Lucas? 09. Como varia a reatividade dos derivados de ácido carboxílico? 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1.Teste de Bromo

Em três tubos de ensaio limpos e secos coloque quatro gotas das três amostras a serem testadas (amostras 1, 2 e 3). Adicione 0,5 mL da solução de bromo e observe os resultados. Se não houver descoramento, exponha o(s) tubo(s) a ação da luz e tire suas conclusões.

4.2. Teste de Baeyer

Em três tubos de ensaio limpos coloque quatro gotas das amostras 1, 2 e 3 e adicione 0,5 mL da solução aquosa de permanganato de potássio. Observe os resultados e tire conclusões. 4.3. Teste de Lucas

Em três tubos de ensaio limpos coloque quatro gotas das amostras 4, 5 e 6 e adicione a cada um deles vinte gotas do reagente de Lucas. Observe os resultados e tire suas conclusões.

4.4. Teste do Ácido Hidroxâmico

Escolha um tubo de ensaio limpo e coloque uma a duas gotas da amostra 7. Em seguida, adicione 1 mL da solução 0,5 N de cloridrato de hidroxilamina e 0,2 mL da solução aquosa 6 N de hidróxido de sódio. Aqueça brandamente a mistura e deixe-a esfriar. A seguir, adicione 2 mL de solução de ácido clorídrico 1 N. Caso a mistura apresente-se turva, acrescente 2 mL de etanol. Finalmente adicione uma gota da solução de cloreto férrico. Observe o resultado e tire suas conclusões.

5. QUESTIONÁRIO 01. Em três tubos de ensaio contendo as amostras 1, 2 e 3 foram colocadas

0,5 mL da solução de bromo. Nos tubos 1 e 2 houve descoramento da solução de bromo, sendo que no tubo da amostra 1 só ocorreu reação após exposição a ação da luz. O que se pode propor cerca os componentes presentes nos tubos 1 e 2?

02. Em três tubos de ensaio contendo os seguintes álcoois: etanol,

isopropanol e t-butanol, foram colocadas vinte gotas do reagente de Lucas. Qual deve reagir mais rápido? 03. Indique teste(s) que permita(m) diferenciar: a) ciclohexano de hexeno b) álcool terc-butílico de álcool n-butílico 04. Complete as reações abaixo: a) Ciclohexeno + Br2/CCl4 →

b) Tolueno + Br2/CCl4 → Luz

c) Acetato de n-butila + NH2-OH →

d) Álcool terc-butílico + HCl (conc) → ZnCl2 e) Ciclohexeno + KMnO4(aq) meio neutro →

à frio

6. BIBLIOGRAFIA • Pavia, D. L. et al; Alencastro, R. B. (Trad.). Química Orgânica

Experimental – Técnicas de escala pequena , 2a Ed., Porto Alegre, Bookman, 2009.

• Solomons, T. W. G., Fryhle, B. C. Química Orgânica , vol. 1 e 2, 9a Ed., Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos S/A , 2009.

• Allinger, N. L. Química Orgânica , 2a Ed., Rio de Janeiro, Guanabara Dois, 1973.

•

• McMurry, J., Química Orgânica , 6a Ed., São Paulo, Thomson, 2005.

• Vogel, I. Química Orgânica- Análise orgânica qualitativa , vol.3, 3a Ed., Livros Técnicos Científicos S/A; Rio de Janeiro, 1979.

�� ANOTAÇÕES

CARACTERIZAÇÃO DE GRUPOS FUNCIONAIS II: ALDEÍDOS E CETONAS

DATA: ___/___/___ 1. INTRODUÇÃO

Os aldeídos são compostos com a fórmula geral RCHO, enquanto que as cetonas tem fórmula geral R-CO-R’. Os grupos R e R' podem ser alifáticos ou aromáticos.

R

H

O

R

R'

O

Aldeído cetona

Tanto aldeídos, como cetonas contêm o grupo carbonila C=O, e por isso é freqüente designá-los coletivamente por compostos carbonílicos. As propriedades químicas dos aldeídos e cetonas devem-se em grande parte, ao grupo carbonila. Teste da 2,4-dinitrofenilhidrazina

Aldeídos e cetonas reagem com a 2,4-dinitrofenilhidrazina para produzir os derivados 2,4-dinitrofenilhidrazonas na forma de precipitados amarelos ou vermelhos.

Teste de Tollens

Os aldeídos reagem com íons prata do reativo de Tollens para produzir prata metálica (espelho de prata). A reação é positiva também para os açúcares redutores, polihidroxifenóis, aminofenóis, hidroxilaminas e outros agentes redutores.

H

O

+

butanal

2[Ag(NH3)2]OH O NH4

O

AgO + 3NH3 + H2O+

reagente de Tollens butirato de amônio pratametálica

Teste do iodofórmio Compostos oxigenados neutros contendo o grupo CH3C=O ligado a

hidrogênio ou grupos alquila ou arila dão iodofórmio com solução de hipoiodito (I2 + HO-).

O

+

2-pentanona

3I2 + 4NaOH O Na

O

CHI3 + 3NaI + 3H2O+

butanoato de sódio iodofórmio

Álcoois secundários do tipo RCH(OH)CH3 também dão teste positivo,

devido à formação de metilcetonas.

OH

+

2-pentanol

I2 + NaOH

O

2NaI + 2H2O+

2-pentanona

2. OBJETIVO Caracterizar e identificar aldeídos e cetonas realizando os testes com a 2,4-dinitrofenilhidrazina, Teste de Tollens e Teste do halofórmio. 3. PRÉ-LABORATÓRIO 01. Qual o tipo da reação que ocorre com aldeídos ou cetonas? 02. Qual a reação da propanona com a hidrazina?

03. O que caracteriza teste positivo no teste de Tollens? 04. Mostre a reação do butanal com o reagente de Tollens. 05. Mostre a reação da propanona com bromo na presença de base? Quais os produtos formados? 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1. Teste com a 2,4-dinitrofenilhidrazina Coloque em 3 tubos de ensaio 0,5 mL da solução de 2,4-dinitrofenilhidrazina. Em seguida adicione 1 ou 2 gotas da amostra que se quer identificar. A formação de um precipitado amarelo ou vermelho, indica teste positivo. 4.2. Teste de Tollens Em um tubo de ensaio coloque 1 mL de uma solução 5 % de nitrato de prata. Em seguida adicione uma gota de uma solução de hidróxido de sódio 10 % e agite. Junte à mistura, cerca de 2 mL de uma solução de hidróxido de amônio 10 %, gota a gota com agitação, até que o precipitado de hidróxido de prata se dissolva totalmente, obtendo-se uma solução transparente. Coloque 1 ou 2 gotas da amostra em um tubo de ensaio limpo e seco e adicione 0,5 mL do reagente de Tollens recentemente preparado. A formação de um espelho de prata constitui um teste positivo.

Depois de realizado o teste, lavar o tubo com água e após com ácido nítrico diluído. O fulminato de prata, que é muito explosivo quando seco, pode estar presente no resíduo e dessa maneira será eliminado.

4.3. Teste do halofórmio Dissolva 1 ou 2 gotas da amostra em 1 mL de água. Em seguida coloque 1 mL de uma amostra de iodeto de potássio 6 % e adicione lentamente, com agitação, 1 mL de uma solução alcalina de hipoclorito de sódio. No teste positivo, a cor marron desaparece e surge um precipitado amarelo (que é o iodofórmio com p.f. 120 oC).

CARACTERIZAÇÃO DOS ALDEÍDOS E CETONAS

Amostra

Negativo

Outros compostos

Positivo

Positivo

Positivo

Negativo

Negativo

Aldeídos

OutrasCetonas

Metilcetonas

Teste da DNPH

Teste de Tollens

Teste de Halofórmio

Figura 1- Fluxograma geral dos testes de caracterização de aldeídos e cetonas. 5. QUESTIONÁRIO

01. Qual amostra utilizada no experimento indicou teste positivo com a solução de 2,4-dinitrofenilhidrazina?

02. Um tubo de ensaio contém uma substância com a fórmula molecular C4H8O Cujas características são descritas a seguir:

a) Teste de Tollens: negativo b) Teste da 2,4-difenilhidrazina: positivo c) Teste do iodofórmio: positivo. Qual a estrutura deste composto?

6. BIBLIOGRAFIA • Pavia, D. L. et al; Alencastro, R. B. (Trad.). Química Orgânica Experimental

– Técnicas de escala pequena , 2a Ed., Porto Alegre, Bookman, 2009. • Solomons, T. W. G., Fryhle, B. C. Química Orgânica , vol. 1 e 2, 9a Ed., Rio

de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos S/A , 2009.




�� ANOTAÇÕES

PRÁTICA 02: EXTRAÇÃO DE ÓLEO ESSENCIAL


Óleos essenciais são misturas complexas de substancias voláteis, lipofílicas, geralmente odoríferas e líquidas. São matérias-primas de origem natural, extraídas de diversas espécies vegetais, podendo ser obtidos a partir das folhas, frutos, caule e raízes. Como evaporam quando expostos ao ar, em temperatura ambiente, são também chamados de óleos voláteis ou etéreos. Sua principal característica é a volatilidade, diferindo assim dos óleos fixos, que são misturas de substancias de natureza lipídica, obtidas geralmente, a partir de sementes. Outra característica importante é o aroma, geralmente agradável e intenso, sendo por isto chamado de essências. O aroma do óleo essencial está associado à sua composição química, a qual varia com a espécie de planta. Os óleos essenciais são largamente utilizados como matéria-prima na produção de fragrâncias para as indústrias de perfumaria, cosmética e higiene pessoal, bem como, na aromatização de alimentos e bebidas.

Praticamente, todos os óleos voláteis são constituídos por misturas de moléculas orgânicas. O número de constituintes na mistura pode variar de um único componente a uma mistura complexa. Neles podem ser encontrados quase todos os tipos de compostos orgânicos, como: hidrocarbonetos terpênicos, álcoois, cetonas, aldeídos, ésteres, óxidos, éteres, óxidos peróxidos, furanos, cumarinas, fenilpropanóides e até compostos contendo enxofre. Por exemplo, no capim santo (Cymbopogon citratus) o constituinte principal é o citral; no eucalipto limão (Eucalyptus citriodora) o constituinte majoritário é o citronelal, no eucalipto medicinal (Eucalyptus tereticornis) o principal constituinte é o eucaliptol, enquanto na casca da laranja (Citrus sinensis) é o limoneno (Citrus aurantium), Figura 1.

CHO

Limoneno

OCHO

Eucaliptol CitronelalCitral E: geranialZ: neral

Figura 1. Constituintes majoritários dos óleos voláteis de: Cymbopogon citratus (citral), Citrus aurantium (limoneno), Eucalyptus tereticornis

(eucaliptol) e Eucalyptus citriodora (citronelal).

Caracteristicamente, os óleos essenciais possuem odores próprios, índice de refração e são oticamente ativos. São solúveis em éter, álcool e na

maioria dos solventes orgânicos. De caráter lipofílico, apresentam solubilidade limitada em água, mas suficiente para aromatizar as soluções aquosas, que são denominadas de hidrolatos. 2. TEORIA DA EXTRAÇÃO DE ÓLEO ESSENCIAL (HIDRODESTI LAÇÃO)

Hidrodestilação será o processo de extração de óleo essencial a ser utilizado, Figura 2 . Este consiste num sistema de destilação em que o material vegetal é depositado em um balão, em seguida é adicionado água e submetido ao aquecimento moderado por volta de duas ou três horas. Ao ocorrer a ebulição da água, o óleo essencial é arrastado pelo vapor d’água sendo conduzido a um condensador e depositado, após a condensação, em um doseador do tipo Cleavenger. Após a formação das duas fases, o óleo volátil é retirado do doseador e submetido ao tratamento com sulfato de sódio anidro (Na2SO4), para remoção de água.

O principio da hidrodestilação baseia-se na lei de Dalton, a qual postula que a pressão de vapor de uma mistura de líquidos imiscíveis é igual à soma da pressão de vapor dos componentes puros individuais. A pressão total de vapor da mistura torna-se igual à pressão atmosférica (e a mistura ferve) numa temperatura menor que o ponto de ebulição do componente que possui a maior pressão de vapor.

Um dos métodos para identificação da composição química dos constituintes presentes nos óleos é através da técnica conhecida por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (CG/EM)..

3. OBJETIVO Realizar a extração de óleos essenciais pelo processo de

hidrodestilação. Caracterização de grupamentos funcionais presentes, como alcenos através dos testes de bromo e de Baeyer, além da caracterização de compostos carbonílicos (aldeídos ou cetonas) usando o teste da 2,4-dinitrofenilhidrazina. 4. PRÉ-LABORATÓRIO 1. O que é óleo essencial? 2. Cite alguns métodos de extração de óleos essenciais. 4. Qual a função do doseador no sistema de extração? 5. Como se deve proceder para identificar os componentes de um óleo essencial? 6. Cite alguns usos de óleos essenciais.

7. Quais os componentes principais dos óleos essenciais de casca de laranja,

cravo, eucalipto e capim santo?

Figura 2. Aparelhagem para

hidrodestilação.

8. Justifique a necessidade da realização dos testes de bromo, Baeyer e 2,4- dinitrofenilhidrazina nos óleos essenciais. 5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

• Pese o material a ser extraído pela sua equipe (cascas de laranja, folhas de eucalipto ou capim santo);

• Coloque os materiais pesados em balões de 2 L; • Adicione água destilada nos balões até imersão dos materiais vegetais; • Coloque os balões contendo os materiais vegetais em mantas de

aquecimento; • Monte os sistemas de hidrodestilaçào para as extrações de óleos de acordo

conforme ilustrado na Figura 2; • Inicie o processo de extração ligando toda a aparelhagem (manta de

aquecimento e o circulador de água); • Deixe o sistema ligado por aproximadamente 50 minutos, retirando, se

necessário a água acumulada no doseador, com um erlenmeyer (hidrolato); • Completando o tempo de extração, desligue o sistema, espere o seu

resfriamento por um período de aproximadamente 10 minutos, meça a quantidade do óleo essencial obtido no próprio doseador (fase superior);

• Abra a torneira e separe o hidrolato (fase inferior) do óleo essencial (fase superior). Trate o óleo obtido com sulfato de sódio (Na2SO4) e pese-o para cálculo de rendimento percentual.

TESTE DE CARACTERIZAÇÃO:

Para cada teste de caracterização citado abaixo, pegue um tubo de ensaio limpo e seco, coloque quatro gotas do óleo e adicione 0,5 mL de solução referente a cada teste. - Teste de Bromo (Br2/CCl4) - Teste Bayer (Solução aquosa de KMnO4); - Teste da 2,4-dinitrofenilhidrazina. Observações:

- Observe e anote os resultados quanto a diferenças de coloração ou formação de precipitados.

- Guarde o restante do óleo obtido em refrigeração a fim de evitar a volatilidade ou oxidação.

6. QUESTIONÁRIO i. Qual o tipo de condensador que é utilizado na extração de óleo Essencial? ii. Na extração de 500 g das folhas verdes de C. langsdorffii foi coletado 1,0 mL de óleo essencial correspondente a 700 mg de óleo essencial. Qual o rendimento percentual do óleo? Qual sua densidade? iii. Como o óleo essencial pode ser extraído do hidrolato?

7. BIBLIOGRAFIA • SOARES, B.G.; SOUSA, N.A. da; PIRES, D.X. Química orgânica: teoria e

técnicas de preparação purificação e identificação de compostos orgânicos. Rio de Janeiro, Guanabara, 1988.

• VOGEL, A. I. Química orgânica: análise orgânica qualitativa. 2. ed., Rio de Janeiro, Ao Livro Técnico S. A., 1981.

• SANTOS, C.A. M; TORRES, K.R.; LEONART, R., Plantas medicinais: herbarium, flora et scientia. São Paulo: Ícone. 1988

• ROBBERS, J. E.; SPEEDIE, M. K.; TYLER, V. E. Farmacognosia biotecnologia São Paulo: Editorial Premier, 1997.

• SOUSA, M. P.; MATOS, M. E. O.; MATOS, F.J. A.; MACHADO, M. I. L.; CRAVEIRO, A. A. Costituintes químicos ativos de plantas medicinais brasileiras. Fortaleza, EUFC, 1991.

• Simões, C. M. O., et all. Farmacognosia: da planta ao medicamento. UFRGS Editora, 5ª edição, 2003, Porto Alegre.

• Mann, J., Secondary Metabolism. Oxford science publications, 2ª edição, 1987, Nova Iorque.

�� ANOTAÇÕES

PRÁTICA 03: EXTRAÇÃO COM SOLVENTE IMISCÍVEL


Componentes de uma mistura podem ser separados e purificados por vários métodos. Nesta experiência, um componente (soluto) de uma mistura será separado por extração líquido-líquido. Este processo de separação é baseado na solubilidade relativa do soluto em dois solventes imiscíveis.

Para que a extração seja eficiente, é essencial que haja uma grande diferença nos valores dos parâmetros de solubilidade dos líquidos imiscíveis (solventes), e que o soluto seja mais solúvel em um destes solventes do que no outro. Por exemplo, o parâmetro de solubilidade (δ) da água é de 23,4 e do clorofórmio 9,3, portanto são solventes apropriados que podem ser usados para extração líquido-líquido.

O parâmetro de solubilidade (δ) é definido por: δ = (∆Ε/∆V)1/2 E = energia necessária para romper as forças intermoleculares V = variação do volume Portanto, quanto mais próximos os parâmetros de solubilidade, maior a miscibilidade dos solventes. Os solventes clorados são mais densos do que a água e constituem a camada inferior em qualquer extração aquosa. A presença de sais inorgânicos na fase aquosa diminui a solubilidade de solutos orgânicos em água (aumento da polaridade), o coeficiente de partição aumenta e conseqüentemente as extrações se tornam mais eficientes.

Neste experimento, será extraída a bixina, um pigmento vermelho-alaranjado presente na semente do urucueiro (Bixa orellana L., a partir de uma solução aquosa de NaOH 5 %, utilizando um solvente imiscível.

OCH3

OHO

O

Bixina (Monoéster de ácido carotenodióico)

2. OBJETIVO Extrair a bixina da semente do urucueiro com solvente imiscível. 3. PRÉ-LABORATÓRIO

01. O coeficiente de partição (K) para o soluto “A” possui um valor de 7,5 num sistema que emprega éter de petróleo/água. Qual a massa de “A” que poderia ser extraído de uma solução aquosa que contém 10 g por cada 100 mL de solvente em uma única extração empregando 100 mL de éter de petróleo?

02. O clorofórmio é um solvente muito bom para extração de cafeína de suas soluções aquosas. O coeficiente de partição K para esta substância, nestes dois solventes, é igual a 10, a 25 °C. Quais os vol umes de água e de

clorofórmio que deveriam ser empregados para extrair 90 % da cafeína em uma única extração?

03. Quais as vantagens e desvantagens do emprego de solventes extratores de maior ou menor densidade em relação à água?

04. Explique por que devemos equalizar a pressão no interior do funil de separação sempre através da tampa. Porque é necessário remover a tampa antes de iniciar a separação das fases?

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Meça em uma proveta, 10 mL de solução alcalina da semente de urucum e transfira para um funil de separação. 2. Adicione ao funil 10 mL de clorofórmio.

3. Tampe o funil de separação e agite-o cuidadosamente, com movimentos leves. Este processo deve ser acompanhado de repetidas liberações dos gases que se formam. Consegue-se isto virando o funil de separação e abrindo a torneira.

4. Ponha o funil de separação novamente na argola e deixe-o em repouso até que ocorra separação das duas fases.

5. Recolha a fase orgânica (inferior) em um erlenmeyer, e a fase aquosa (superior) em um becker. Guarde a fase orgânica (inferior) para posterior comparação com a próxima extração (ítem 8).

6. Acidifique a fase aquosa (superior) até pH = 1, utilizando aproximadamente 1,0 mL de solução a 10 % de HCl (Teste o pH, utilizando papel de Litmus). 7. Faça retornar a solução aquosa acidificada ao funil de separação. 8. Extraia uma vez, utilizando 10 mL de clorofórmio. (Veja os itens 2 a 4).

9. Recolha a fase aquosa (superior) em um béquer e a fase orgânica (inferior) em outro erlenmeyer e compare com a fase orgânica recolhida no ítem 5. 10. Anote suas observações e tente justificá-las.

OBS: Ao final da prática, as fases orgânicas obtidas nos itens 5 e 9 deverão ser colocadas no frasco apropriado (CLOROFÓRMIO + BIXINA) e a fase aquosa desprezada.

5. QUESTIONÁRIO 01. Por que a bixina é extraída a partir de uma solução alcalina? Faça a reação. 02. Por que é adicionado 10 mL de clorofórmio à solução aquosa básica?

03. A fase orgânica clorofórmica fica na parte superior ou inferior no funil de separação?

04. Por que se deve acidificar a fase aquosa obtida na extração da bixina? 05. Qual a finalidade da extração da fase aquosa ácida com 10 mL de clorofórmio?

6. BIBLIOGRAFIA • VOGEL, A. I. - Química Orgânica, Análise Orgânica Qualitativa, vol. 3, 3a ed.Livros Técnicos e Científicos Editora S.A ; Rio de Janeiro, RJ, 1979. • MASTERTON, W. L., Slowinski, Emil J. - Princípios de Química, 6a ed., Livros Técnicos e Científicos Editora S.A ; Rio de Janeiro, RJ, 1990.

• SOLOMONS, T. W. G., FRYHLE, C. B. – Química Orgânica 7a ed., Livros Técnicos e Científicos Editora S.A ; Rio de Janeiro, RJ, 2001. • MORRIS, R.T., BOYD, R. N., - Química Orgânica, 13a ed., Fundação Caloustre Gulbenkian, Lisboa, Portugal 1996. • ALLINGER, N. L. e outros – Química Orgânica, Editora Guanabara Dois, R.J. 2a Edição, 1978.

�� ANOTAÇÕES

PRATICA 04: PREPARAÇÃO DA ACETANILIDA E ANÁLISE CROMATOGRÁFICA POR CCD

DATA: ___/___/___

1. INTRODUÇÃO A N-feniletanamida ou acetanilida é uma amida preparada através da

reação de acetilação da anilina. Nesta reação ocorre a substituição de um átomo de hidrogênio ligado ao nitrogênio por um grupo acetila, resultando na formação da acetanilida sólida.

Compostos orgânicos sólidos quando isolados de reações orgânicas,

raramente são puros; estão contaminadas com pequenas quantidades de outros compostos “impurezas”, que são produzidos ao lado do produto desejado. A purificação de compostos cristalinos impuros é geralmente levada a efeito por recristalização a partir de um solvente apropriado ou de misturas de solventes.

O método mais utilizado para a purificação de sólidos é a recristalização. A purificação de sólidos por recristalização baseia-se em diferenças de suas solubilidades em um dado solvente ou misturas de solventes. O processo de recristalização consiste em:

a) Dissolução da substância impura em algum solvente apropriado no ponto de ebulição ou próximo deste; b) Filtração da solução quente para separar partículas de material insolúvel e poeira; c) Deixar a solução quente esfriar, produzindo assim a cristalização de substância dissolvida; d) Separação dos cristais da solução sobrenadante (ou água mãe).

O solvente tem um papel importante no processo de solubilidade. Um solvente ideal será aquele que apresente um bom coeficiente de solubilidade com a temperatura, ou seja, dissolva grandes quantidades do composto quando aquecido e pequenas à frio. Deve ser quimicamente inerte para que não ocorra reação durante a recristalização e ter certa volatilidade de modo a facilitar sua eliminação quando em excesso.

2. OBJETIVOS Preparar a acetanilida a partir de uma reação de acetilação da anilina

e realizar procedimento de purificação do produto reacional, através de recristalização.

NH2

+CH3 O CH3

OO

NH CH3

O

+CH3

O

OH

anilina anidrido acético

H2O

acetanilida ácido acético

∆

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1ª PARTE: PREPARAÇÃO DA ACETANILIDA

• Meça, com uma pipeta graduada 2,3 mL(2,3 g) de anilina e transfira para um béquer de 250 mL e em seguida adicione 25 mL de água destilada. • Meça 2,6 mL (2,75 g) de anidrido acético e adicione ao béquer cuidadosamente (em pequenas porções). Verifique nessa ocasião a formação de um sólido (acetanilida). • Faça a filtração a vácuo da acetanilida obtida, utilizando papel de filtro, funil de Bϋchner e kitassato (Figura 1 ). • Faça a secagem do material, recém filtrado, em estufa, transfira-o para um vidro de relógio e em seguida pese-o e calcule o rendimento.

2ª PARTE: CROMATOGRAFIA

1. INTRODUÇÃO

A cromatografia é um processo de separação físico, pois não implica em reações químicas entre os compostos envolvidos, cuja aplicação permite a análise qualitativa (mais comumente) ou quantitativa de uma amostra. A cromatografia permite separar constituintes de uma mistura através de sua distribuição por duas fases: uma estacionária (fixa) e outra móvel.

2. CROMATOGRAFIA EM CAMADA DELGADA (CCD)

Separe placas cromatográficas comercias (cromatofolhas) para CCD cortadas de tamanho 5 x 10 mm, ou utilize placas de vidro preparadas com gel de sílica. Marcar na placa (cromatofolha) com lápis uma linha reta horizontal de 1 cm acima da borda.

Aplicar em cima desta linha as frações coletadas, com auxilio de capilar, separando os spots um do outro em torno de aproximadamente 0.5 cm.

Obs: sempre que for aplicar cada amostra, ter o cuidado de lavar o capilar com metanol e secar em algodão por três vezes.

Colocar a placa contendo as frações em uma cubeta de vidro com cerca de 10 mL do eluente a ser usado (por exemplo, hexano:CHCl3, 50:50) e colocar a placa contendo as frações.

Esperar a eluição da placa até aproximadamente 1,5 cm antes da marca final da placa e calcular o Rf (fator de retenção) de pelo menos uma das substancias presentes nas frações.

Figura 1 . Preparação para CCD.

Figura 1- Sistema de filtração a vácuo

Figura 2 . Desenvolvimento de CCD.

Cálculo do Rf

Um parâmetro usado em cromatografia é o índice de retenção (Rf) de um composto. Este pode ser definido como a razão entre a distância percorrida pelo composto e a distância percorrida pelo eluente, ver Figura 3.

Figura 3 . Cálculo do Rf.

4. QUESTIONÁRIO

1 - Defina o termo cromatografia

2- Quais os principais adsorventes usados em cromatografia?

3- Mostre uma série eluotrópica.

4- Cite as principais diferenças entre cromatografia de adsorção e partição.

5- Defina e mostre como calcular um Rf de uma determinada substância.

6- Pesquise sobre o uso da sílica como adsorvente.

7- O que significa o termo CCD.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Carneiro, E. B. B., & Carneiro, P. I. B. (2004). Experimentos de Cromatografia em Coluna no Ensino de Graduação, Publ. UEPG Ci. Exatas Terra, Ci. Agr. Eng., Ponta Grossa, 10(2), 15-21.

• Collins, C., Braga, G. L., & Bonato, P. (2006). Fundamentos de Cromatografia, Editora: Unicamp, Brasil, São Paulo.

Rf = distância percorrida pela substância (X)

distância percorrida pelo eluente (Y)

PRATICA 05: RECRISTALIZAÇÃO DA ACETANILIDA E DETER MINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO COMO CRITÉRIO DE PUREZA

1ª PARTE: RECRISTALIZAÇÃO DA ACETANILIDA

• Transfira o material pesado na aula anterior para um béquer de 250 mL e adicione 50 mL de água destilada.

• Aqueça a mistura em uma manta aquecedora e faça agitação da referida mistura com um bastão de vidro. Continue o aquecimento até que todo o material seja dissolvido.

• Filtre imediatamente o material quente utilizando um funil comum, pré-aquecido , com uma bolinha de algodão e um erlenmeyer de 250 mL.

• Deixe o sistema em repouso até a temperatura ambiente. Ao atingir esta temperatura, se os cristais não se formarem, coloque o material na geladeira ou em banho de gelo, durante 10 min.

• Filtre os cristais a vácuo, fazendo uso de papel de filtro, funil de Büchner e um kitassato (Figura 1 ).

• Lave os cristais com água destilada (05 a 10 mL previamente resfriada) e mantenha o sistema sob vácuo durante alguns minutos (5 min.). A solução remanescente denominada “água mãe” contida no kitassato deve ser armazenada em um recipiente apropriado.

• Faça a secagem dos cristais, recém filtrados, em estufa, transfira-os para um vidro de relógio e em seguida pese-os e calcule o rendimento.

• Guarde os cristais em um recipiente apropriado. • Lave a vidraria e coloque-a sobre a bancada.

1. QUESTIONÁRIO

1. Em que consiste o processo de recristalização? Descrever todas as etapas de uma recristalização.

2. A recristalização é um procedimento físico ou químico? Por quê? 3. Cite os métodos usados para acelerar a cristalização de uma determinada

substância. 4. Como se pode testar a eficiência da recristalização na purificação de um

composto sólido? 5. Quais as características mais desejáveis de um solvente para

recristalização? 6. Por que se deve evitar o uso de éter dietílico no processo de recristalização?

E o Dissulfeto de carbono? 7. Quando devemos usar solvente misto? Qual a melhor técnica para seu uso? 8. Que preocupações devem ser tomadas quando se utiliza um solvente volátil,

inflamável e tóxico, como o benzeno, por exemplo? 9. Por que se faz a filtração imediata com solução a quente? 10. Por que se deve aquecer o funil antes que a filtração tenha sido iniciada? 11. Por que deve ser feito resfriamento lento da solução? 12. Quando as substâncias formam soluções supersaturadas, na quais os cristais

se formam com dificuldade, o que deve ser feito nestes casos para provocar a cristalização?

13. Durante a filtração de soluções frias pode-se empregar o funil de Büchner e uma bomba de vácuo para filtração a vácuo. Por que é essencial usar o kitassato de segurança?

14. Por que se deve fazer uma sucção leve? 15. Qual o líquido deve ser usado para a lavagem dos cristais depois da filtração

a fim de remover a água-mãe? 16. Qual o melhor método de secagem dos cristais obtidos por recristalização?

2. BIBLIOGRAFIA

• Pavia, D. L. et al; Alencastro, R. B. (Trad.). Química Orgânica Experimental – Técnicas de escala pequena , 2a Ed., Porto Alegre, Bookman, 2009.

• Solomons, T. W. G., Fryhle, B. C. Química Orgânica , vol. 1 e 2, 9a Ed., Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos S/A , 2009.




�� ANOTAÇÕES

2ª PARTE: DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO E USO DO P ONTO DE FUSÃO COMO CRITÉRIO DE PUREZA

1. INTRODUÇÃO

A propriedade de uma substância orgânica sólida que é mais freqüentemente usada como critério de pureza é o ponto de fusão. O ponto de fusão de uma substância corresponde ao intervalo de temperatura em que a fase sólida se transforma na líquida. Posto que freqüentemente acompanhado por decomposição, o ponto de fusão pode não corresponder a uma temperatura de equilíbrio, mas a uma temperatura de transição de sólido para líquido. A maioria dos compostos orgânicos funde abaixo de 350°C. Quando o ensaio de pirólise (teste de ignição) indica que o sólido funde com facilidade (entre 25 e 300°C), o ponto de fusão pode ser determinado pelo método do tubo capilar. No caso de intervalos mais elevados (de 300 a 500°C), usa-se equipamento especial. Os compostos que fundem entre 0 e 25°C po dem ser analisados pelo método do ponto de cristalização.

Na teoria, o ponto de fusão de um sólido puro deve ocorrer sempre à mesma temperatura. Na prática, entretanto, equilíbrio entre sólido e líquido quase nunca é atingido, devido a fatores como quantidade da amostra, tamanho do cristal, razão de aquecimento, tipo de equipamento usado, etc. Em geral, podemos dizer que um composto puro tem um ponto de fusão bem definido (a substância funde-se inteiramente dentro da faixa de 1 a 2°C), enquanto uma substância impura tem o ponto de fusão indefinido e, portanto, funde-se lenta e gradualmente numa faixa de vários graus. Por isso, o procedimento de determinação do ponto de fusão de um composto impuro deverá ser repetido após purificação, normalmente, a recristalização. É importante lembrar que alguns compostos orgânicos muito polares, como aminoácidos, sais de ácidos ou aminas, carboidratos, etc. fundem com decomposição num intervalo de temperatura considerável, mesmo estando puros.

Um ponto de fusão suficientemente preciso para a determinação da identidade e pureza de um composto pode ser obtido com facilidade utilizando-se instrumentos simples e pequenas quantidades de amostra.

2. OBJETIVO Determinar o ponto de fusão de amostras puras e identificar substâncias desconhecidas por meio do ponto de fusão. 3. DEFINIÇÃO

Ponto de fusão : o ponto de fusão de um composto é a temperatura na qual ele passa de um estado sólido para um estado líquido. A determinação do ponto de fusão é um método simples, econômico e rápido, freqüentemente utilizado para identificar compostos ou checar a pureza de um determinado composto.

4. PROCEDIMENTO EXPRERIMENTAL

• O ponto de fusão pelo método capilar é realizado em tubos de vidro com ±1 mm de diâmetro, fechado em uma das extremidades (a extremidade do capilar pode ser fechada na chama direta de um bico de Bunsen ou de uma lamparina).

• Pulverizar a substância em análise em um gral (cerca de 50mg da substância) e dessecar em um dessecador à vácuo sobre sílica-gel, pentóxido de fósforo ou outro agente dessecante durante 24 horas.

• Para preparar o tubo coloca-se a substância a ser analisada (pulverizada e sêca! ) em um vidro de relógio ou lâmina de microscópio, e recolhe-se pequena quantidade na extremidade aberta do tubo capilar (Fig. 1a).

• A amostra é então compactada no fundo do capilar golpeando-se o fundo do capilar numa superfície dura ou deixando-o cair por uma vara de vidro ou canudinho de refrigerante (Fig. 1c). A amostra deve ocupar de 2 a 3 mm de altura no tubo .

• O tubo capilar é finalmente adaptado a um termômetro através do uso de uma liga de borracha, de modo que sua ponta inferior atinja aproximadamente a metade do bulbo de mercúrio.

• Mergulha-se o termômetro no banho de fusão (becker com água, óleo ou glicerina em aquecimento), de forma a cobrir metade do tubo capilar.

• Aquecer o banho em chapa aquecedora com agitador magnético. A agitação constante homogeneíza a temperatura do banho (utiliza-se barra magnética e em sistemas mais simples agitação com bastão de vidro).

• O controle da temperatura do banho é realizado através da leitura no termômetro.

• Anota-se então a temperatura marcada no momento em que a substância começar a fundir. Essa é a temperatura de fusão da substância.

Quando não se conhece o ponto de fusão da amostra, economiza-se bastante tempo, fazendo uma determinação preliminar do ponto de fusão, elevando-se rapidamente a temperatura do banho. Depois de se conhecer aproximadamente o ponto de fusão, efetua-se uma segunda determinação elevando-se a temperatura rapidamente até uns 10°C abaixo do valor aproximado e depois lentamente (cerca de 1ºC por minuto). A cada determinação é preciso usar uma amostra virgem do composto.

Figura 1: (a) Carregamento do tubo capilar; (b e c) compactação da amostra.

É importante ressaltar que certas substâncias são sensíveis à qualidade do vidro de fabricação do capilar. Pontos de fusão baixos e/ou intervalos de fusão amplos, podem ocorrer devido ao álcali na superfície do vidro mole, que catalisa a condensação aldólica de aldeídos e cetonas, a mutarrotação de açúcares e derivados, etc. Por exemplo, num tubo de vidro alcalino a D-glicose principia a fundir a 133°C e funde de 143 a 146°C; num tubo desalcalinizado, o amolecimento inicial ocorre a 142°C e a fusão a 147 °C. O uso de tubos de vidro pirex, evita estes problemas.

Termômetros de laboratório diferem grandemente na precisão, podendo apresentar erros de leitura de 3 a 4°C. Por essa ra zão é necessário calibrar o termômetro a ser usado na determinação. Um termômetro pode ser sempre calibrado mediante a observação dos pontos de fusão de diversos compostos puros, como os seguintes: Tabela 1: Pontos de fusão corrigidos para diversas substâncias orgânicas puras

Substância p.f. (°C)

Substância p.f. (°C)

Gelo 0 Ácido hipúrico 187 p-Diclorobenzeno 53 Isatina 200 m-Dinitrobenzeno 90 Antraceno 216

Acetanilida 114 Carbanilida 238 Ácido benzóico 121 Oxanilida 257

Uréia 132 Antraquinona 286 Ácido salicílico 157 N,N’-Diazo-

acetilbenzidina 332



de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos S/A , 2009. • Allinger, N. L. Química Orgânica , 2a Ed., Rio de Janeiro, Guanabara Dois,

1973. • McMurry, J. Química Orgânica , 6a Ed., São Paulo, Thomson, 2005. • Vogel, I. Química Orgânica- Análise orgânica qualitativa , vol.3, 3a Ed.,

Livros Técnicos Científicos S/A; Rio de Janeiro, 1979.

�� ANOTAÇÕES

PRÁTICA 06: SAPONIFICAÇÃO DATA: ___/___/___

1. INTRODUÇÃO

O sabão é conhecido desde pelo menos 600 aC. Os fenícios já preparavam um material coagulado por fervura de gordura de cabra misturada com cinzas de madeira. As propriedades do sabão como material de limpeza nunca chegaram a ser de conhecimento geral, e o uso do sabão não se disseminou até o século XVIII. Do ponto de vista químico, o sabão é uma mistura de sais de sódio ou potássio de ácidos graxos de cadeia longa, produzida pela hidrólise básica (saponificação de gordura animal ou vegetal em meio alcalino). A cinza da madeira foi utilizada como substância alcalina até meados do século XIX, quando o NaOH tornou-se comercialmente disponível.

Óleos e gorduras são constituídos de triésteres de ácidos graxos de cadeias carbônicas extensas e glicerol (triglicerídeos), que podem sofrer reações de hidrólise alcalina produzindo sabões (reação de saponificação), Figura 1 . Os sabões comuns são sais de sódio ou potássio, obtidos a partir da reação de saponificação de triglicerídeos de origem animal ou vegetal com soda cáustica (NaOH) ou potassa cáustica(KOH), respectivamente. Um subproduto da manufatura de sabões é a glicerina (glicerol), que é bastante utilizada na indústria de cosméticos e também na obtenção do explosivo nitroglicerina.

Figura 1 – Equação química da reação de saponificação. A ação de limpeza dos sabões deve-se à natureza de suas estruturas

que apresentam dois extremos muito diferentes. O extremo do carboxilato de sódio é iônico e, por isto, hidrofílico (gosta de água). A porção hidrocarbônica da molécula é apolar e hidrofóbica (tem medo de água). O resultado destas duas tendências é que os sabões são atraídos pela gordura e pela água, o que os torna úteis como materiais de limpeza.

Quando os sabões se dispersam em água, as cadeias hidrocarbônicas longas se agrupam e se entrelaçam em uma bola hidrofóbica e as extremidades iônicas na superfície da bola mergulham na fase aquosa, formando aglomerados esféricos, denominados micelas (Figura 2 ). As gotas de gordura e de óleo se “solubilizam” na água porque são envolvidas pelas cadeias apolares das moléculas de sabão no centro das micelas. Uma vez em solução, a gordura e a sujeira podem ser removidas.

OCOR3

OCOR2

OCOR1

+ 3 NaOHH2O

OH

OH

OH

+

R1 ONa+

O

-

R2 ONa+

O

R3 ONa+

O

-

-Triglicerídeo glicerol

sabão

Porção apolar (hidrofóbica)

Porção polar (hidrofílica)

H2O

H2O

H2O

H2O

H2OH2O

H2OH2O

Figura 2 – Representação da estrutura de um sabão e de uma micela.

Os coágulos de sabão impuros contêm glicerol e excesso de base, e sua

purificação pode ser feita por fervura com água e adição de NaCl para precipitar os carboxilatos de sódio puros (SALTING-OUT- processo de lavagem).

O sabão que precipita, é sacado e pode ser perfumado e prensado em forma de barras para uso doméstico. Para obtenção de sabonetes e sabões coloridos deve-se adicionar corantes, já os sabonetes medicinais apresentam substâncias anti-sépticas. Sabões ásperos para tirar nóduas, são obtidos pela adição de pedra-pome e sabonetes que flutuam, por bombeamento de ar.

Quando a água é dura, os carboxilatos de sódio solúveis se convertem em sais de magnésio e de cálcio que precipitam e deixam um anel de resíduos em banheiras e pias, além de uma coloração acinzentada na roupa branca. Os químicos resolveram estes problemas produzindo uma classe de detergentes sintéticos baseados em sais de ácidos alquilbenzenossulfônicos de cadeia longa. O princípio de atuação dos detergentes sintéticos é o mesmo dos sabões: o extremo alquil-benzeno da molécula é atraído pela gordura, e o extremo sulfonato, ionizado, é atraído pela água. Os detergentes de sulfonato, ao contrário dos sabões, não formam sais metálicos insolúveis na água dura e não deixam resíduos.

2. OBJETIVOS Realizar uma reação de saponificação para preparar uma amostra de

sabão a partir de óleos vegetais e realizar procedimento de tratamento do sabão produzido, comparando-se a alcalinidade do sabão antes e depois de tratado.

3. PRÉ-LABORATÓRIO 01. Defina sabões? 02. Qual a diferença entre sabão e detergente? 03. O que é uma reação de saponificação? Dê exemplo. 02. Mostre a reação de um tripalmitilglicerol com hidróxido de sódio. 03. Como se pode obter o ácido palmítico a partir do palmitato de metila? 04. O que é uma substância hidrofóbica?

05. Por que o sabão é solúvel em água se é formado por moléculas que apresentam cadeias hidrofóbicas longas.

06. Como são arranjadas as moléculas de sabão? 07. Como os coágulos de sabão impuros que contém glicerol e excesso de

álcali são purificados? 08. O que é detergente biodegradável? 09. Como os sabões removem a sujeira?

10. O que é água dura e o que ocorre quando usamos sabão neste tipo de água? 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Obs : proteger os olhos de eventuais salpicos nesta experiência.

4.1. Técnica para a produção do sabão

Em um béquer de 250 mL coloque 12 g de óleo vegetal e adicione, com agitação constante, 6 mL de uma solução de NaOH 72%. Aqueça brandamente, sempre agitando com um bastão de vidro, até obter uma massa compacta e homogênea, aproximadamente 5 minutos depois. Pese o produto obtido (sabão bruto).

4.2. Técnica para tratamento do sabão ( SALTING-OUT)

Pese 2 g de sabão bruto em um béquer de 250 mL e dissolva em 40 mL de água destilada, com aquecimento para facilitar a dissolução. Acrescente 30 mL de uma solução saturada (23%) de NaCl, utilizando um banho de gelo para facilitar a precipitação do sabão. Filtre o sabão precipitado, usando para isso, um funil de Bϋchner (Filtração a vácuo). Durante este procedimento lave o sabão com duas porções de 15 mL da solução saturada de NaCl resfriada e seque o máximo possível o sabão tratado, deixando o vácuo funcionando por aproximadamente 5 minutos.

4.3. Testes de Alcalinidade Consiste em comparar a alcalinidade do sabão produzido antes e depois do SALTING-OUT.

Em dois tubos de ensaio identificados, coloque em um, uma pequena quantidade de sabão bruto e no outro uma pequena quantidade de sabão precipitado pelo NaCl (item 4.2). Dissolva ambas as amostra com aproximadamente 2 mL de água destilada, com aquecimento para facilitar a dissolução. Deixe resfriar e em seguida verifique o pH das soluções, com fitas de papel de pH, avaliando os valores em uma tabela de escala de pH.

Tire suas conclusões em relação à alcalinidade do sabão antes e depois de tratado e da eficiência do seu procedimento experimental.

5. QUESTIONÁRIO

1. Como é definido o índice de saponificação? Qual é a relação entre o índice de saponificação e a massa molecular média dos ácidos graxos que compõem o triglicerídeo?

2. Pesquisar a composição dos ácidos graxos que compõem os triglicerídeos do óleo de coco e do óleo de soja e relacionar com os seus respectivos índices de saponificação.






• Vogel, I. Química Orgânica - Análise orgânica qualitativa , vol. 3, 3a Ed., Livros Técnicos Científicos S/A; Rio de Janeiro, 1979.

�� ANOTAÇÕES

PRATICA 07: ISOLAMENTO DA CASEÍNA E LACTOSE DO LEIT E

1. INTRODUÇÃO

As proteínas podem ser classificadas em 2 categorias: as globulares e as fibrosas.As proteínas globulares tendem a se dobrar de modo a formar unidades compactas em forma de esferóides. Estas proteínas não formam interações intermoleculares (ligações hidrogênio, por exemplo) com outras proteínas, como acontece com as proteínas fibrosas, e são mais facilmente solubilizadas como suspensões coloidais. Existem 3 tipos de proteínas no leite: as caseínas, as lactoalbuminas e as lactoglobulinas. A caseína é uma fosfoproteína, isto é, grupos fosfato estão ligados a algumas cadeias laterais de aminoácidos, principalmente aos grupos hidroxila de serinas e treoninas. Na verdade, a caseína é uma mistura de pelo menos três proteínas semelhantes, principalmente alfa-caseína, beta –caseína e k-caseína. A caseína que existe no leite esta na forma de sal de cálcio chamado de caseinato de cálcio. Este sal tem extrutura complexa, ele é composto por alfa-caseína, beta-caseína e k-caseína, que formam uma micela ou uma unidade solubilizada. A alfa-caseína e a beta-caseína são insolúveis no leite, isoladas ou em combinação, porém se a k-caseína for adicionada a uma destas ou as duas em combinação, formar-se-ão micelas e tais proteínas serão solúveis. O ponto isoelétrico (neutralidade) do caseinato de cálcio está em pH 4,6. Portanto, ele é insolúvel em soluções de pH inferior a 4,6. O pH do leite é aproximadamente 6,6; logo, a caseína tem carga negativa neste pH e é solubilizada na forma de um sal.Com adição de ácido ao leite, as cargas negativas da superfície externa da micela são neutralizadas e a proteína neutra precipita.Quando o leite azeda, produz-se ácido lático pela ação de bactérias, e o consequente abaixamento do pH provoca o mesmo processo de coagulação. 2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

ISOLAMENTO DA CASEINA • Precipitação da caseína Coloque 4,0 g de leite em pó e 10 mL de água, no béquer de 100 mL. Aqueça a mistura em banho maria à 40°C. Quando o le ite atingir a temperatura de 40°C, adicione gota a gota 10 a 12 gotas de ácid o acético diluído a 10%. Transfira a caseína para um vidro de relógio utilizando um bastão de vidro. Após a remoção da caseína adicione 0,2 g de carbonato de cálcio a leite que está no béquer de 100 mL. • Isolamento da caseína Transfira a caseína para o funil de buchner e façer a filtração a vácuo. Pese e calcule o rendimento. ISOLAMENTO DA LACTOSE • Precipitação das albuminas

Aqueça a mistura que está no béquer de 100 mL, diretamente na chapa até aproximadamente 75°C por cerca de 5 min. Realizar a filtração utilizando funil comum e algodão. O liquido filtrado será utilizado para precipitação da lactose. • Precipitação da lactose Coloque 100 mL de etanol a 95% no béquer contendo o líquido filtrado. Aqueça essa mistura até cerca de 60 °C diretamente na plac a. Realize filtração do líquido ainda quente utilizando funil comum e algodão. Pegue o líquido filtrado e deixe na geladeira para albumina cristalizar por uma semana. Na próxima aula pegue o líquido com a albumina cristalizada e faça a filtração a vácuo. 3. BIBLIOGRAFIA • Pavia, D. L. et al; Alencastro, R. B. (Trad.). Química Orgânica Experimental





• Vogel, I. Química Orgânica - Análise orgânica qualitativa , vol. 3, 3a Ed., Livros Técnicos Científicos S/A; Rio de Janeiro, 1979.

�� ANOTAÇÕES

roteiro - química orgânica aplicada à biotecnologia 2010

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