purificaÇÃo de solventes Éter etÍlico...fonte: pavia, d.l. et al. small scale approach to...
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Docentes: Profa. Dr. Isabele R. Nascimento
Prof. Dr. Humberto Marcio Santos Milagre
Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira
Integrantes : Renan Diego Zanetti
Samir Prioto Tayar
PURIFICAÇÃO DE
SOLVENTES ÉTER
ETÍLICO
1
Retomada da prática passada;
Conceitos sobre a prática a ser realizada;
Fundamentos da Destilação;
Tipos de Destilação;
Destilação Simples;
Aparelhagem
Fontes de aquecimento
Correção do Ponto de Ebulição
Fluxograma
Bibliografia
2
O QUE VEREMOS HOJE?
Solventes orgânicos de diferentes graus de pureza
comercialmente disponíveis;
Seleção do grau de pureza: condicionada à
finalidade de seu emprego, à sua disponibilidade e à
seu custo;
Dependendo do caso, é possível empregar solventes
com pequenas quantidades de água (substância
largamente presente em todos os solventes
orgânicos) ou de outras impurezas ;
ANTERIORMENTE...
Purificação de Solventes – Por que Purificar?
3
Frequentemente mais econômico purificar solvente
de grau comercial, quando impurezas são
inaceitáveis para um objetivo particular, ou quando
grandes volumes de solventes são necessários.
Uso de solventes com grau de pureza apropriados:
Processos de síntese, de isolamento (extração) e de
purificação (recristalização);
Com alto grau de pureza: análises espectroscópicas,
e/ou cromatográficas, etc.
ANTERIORMENTE...
Purificação de Solventes – Qual usar?
4
H2O (comum em solventes orgânicos)
Peróxidos
Etanol (estabilizantes)
ANTERIORMENTE...
Tipos de Impurezas
5
Eliminação da água:
CaCl2 + 6 H20 CaCl2.6H2O
2 Na0 + 2 H2O 2 NaOH + H2
Eliminação do etanol:
2 Na0 + EtOH 2 NaOEt + H2
ANTERIORMENTE...
Reações
6
Formação de peróxidos:
CH3CH2OCH2CH3 + O2 CH3CH(OOH)OCH2CH3
Detecção de peróxidos:
KI + HCl + peróxido I2 (solução amarelo-castanho)
ANTERIORMENTE...
Reações
7
Objetivo:
- Remover impurezas sólidas de uma solução.
- Coletar o produto sólido que que tenha sido
precipitado ou cristalizado.
Tipos de Filtração:
- Filtração por gravidade
- Filtração á vácuo
ANTERIORMENTE...
Filtração - Técnica
8
ANTERIORMENTE...
Filtração - Técnica
9
Por que Preguear o Filtro?
R: Aumenta a velocidade de
filtração, pois aumenta a área
superficial do filtro e também
equaliza a pressão dentro do
recipiente.
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.
PRÁTICA
Tabela de Constantes
10
PRÁTICA
Toxicidade
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Inalação
Levar a pessoa para o ar fresco.
Se não respirar, dar respiração artificial.
Pele
Lavar com muita água.
Olhos
Lavar cuidadosamente com muita água, no
mínimo por 15 minutos.
Ingestão
NÃO provocar vômitos.
PRÁTICA
Primeiros Socorros – Éter etílico
12
PRÁTICA
Primeiros Socorros – Sódio Metálico
13
Inalação
Se for respirado, levar a pessoa para o ar fresco. Se não respirar, ministrar respiração artificial.
Pele
Despir imediatamente a roupa e os sapatos contaminados. Lavar com sabão e muita água.
Olhos
Lavar cuidadosamente com muita água, durante pelo menos quinze minutos.
Ingestão
NÃO provocar vomitos. Nunca dar nada pela boca a uma pessoa inconsciente. Enxaguar a boca com água.
14
PRÁTICA
Descarte
Para o processo de destilação é importante saber o
conceito de pressão de vapor e como ele influencia
no curso da técnica.
Quando se tem um líquido em um recipiente
fechado, existe um equilíbrio entre esse líquido o
seu respectivo vapor.
15
PRESSÃO DE VAPOR
Como pode-se
notar no gráfico ao
lado, a pressão de
vapor de um
líquido aumenta
com a temperatura
16
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
PRESSÃO DE VAPOR
Gráfico de
Temperatura por
Composição para
uma solução ideal
A temperatura de
ebulição, assim
como a pressão de
vapor de uma
mistura de
líquidos, varia com
a composição.
17 Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
DIAGRAMA DE FASES
Nem todas as soluções apresentam
comportamento “ideal”, logo seus diagramas de
fases apresentam azeótropos de máximo ou de
mínimo conforme o tipo de interação presente
nos líquidos.
18
DIAGRAMA DE FASES
19
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.
DIAGRAMA DE FASES
A destilação é o processo de vaporizar um líquido, condensar o vapor e coletar o condensado em um recipiente diferente.
Essa técnica é muito útil para separar uma mistura de líquidos quando os componentes têm pontos de ebulição diferentes ou quando um componente não destila .
POR QUE DESTILAR?
20
Destilação simples
Destilação fracionada
Destilação por arraste a vapor
Destilação sob pressão reduzida
TIPOS DE DESTILAÇÃO
21
Quando se tem dois líquidos com temperaturas de
ebulição muito próximas, como benzeno e tolueno, a
destilação simples não é muito efetiva pois não
consegue separar os dois líquidos totalmente, onde
sempre haverá uma fração de um dos componentes
no outro.
DESTILAÇÃO FRACIONADA
22
DESTILAÇÃO FRACIONADA
23 Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.
DESTILAÇÃO FRACIONADA
Exemplo de coluna de
destilação que estabelece
sucessivos equilíbrios
líquido-vapor
24
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
Destilação simples
Destilação fracionada
Destilação por arraste a vapor
Destilação sob pressão reduzida
TIPOS DE DESTILAÇÃO
25
Empregada para destilar substâncias que se
decompõe nas proximidades de seus pontos de
ebulição e que são insolúveis em água ou nos seus
vapores.
Esta operação baseia-se no fato de que, numa
mistura de líquidos imiscíveis, o ponto de ebulição
será a temperatura na qual a soma das pressões
parciais dos vapores é igual à da atmosfera.
DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR
26
Destilação simples
Destilação fracionada
Destilação por arraste
Destilação sob pressão reduzida
TIPOS DE DESTILAÇÃO
27
A destilação a vácuo (ou pressão reduzida) é usada
quando compostos têm alto ponto de ebulição.
Alguns compostos frequentemente se decompõe nas
temperaturas necessárias para a destilação na
pressão atmosférica.
A destilação a vácuo é utilizada no caso de
compostos que podem reagir com o O2.
DESTILAÇÃO A PRESSÃO REDUZIDA
28
Em uma mistura de líquidos, a
pressão de vapor total depende de
do valor de cada pressão parcial.
Para isso deve-se usar:
Nα.Lα=Nβ.Lβ
DESTILAÇÃO A PRESSÃO REDUZIDA
29
Fonte: Atkins' Physical
Chemistry, 8ª Ed
Um líquido entra em
ebulição quando sua
pressão de vapor se
iguala á pressão
ambiente. Logo, para
fazer um líquido entrar
em ebulição a
temperatura menor,
basta diminuir a
pressão ambiente, com
uma bomba de vácuo.
DESTILAÇÃO A PRESSÃO REDUZIDA
30
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to
Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.
Destilação simples
Destilação fracionada
Destilação por arraste
Destilação sob pressão reduzida
TIPOS DE DESTILAÇÃO
31
Só tem aplicação para separar um líquido de
impurezas não voláteis (em solução no líquido), um
solvente usado numa extração, ou,
excepcionalmente, para separar líquidos de pontos
de ebulição muito diferentes (>80°C).
DESTILAÇÃO SIMPLES
32
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
33
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
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Cabeça de Destilação
Tem a função de dirigir os
vapores da destilação para o
condensador e permite a ligação
do termômetro pelo adaptador do
termômetro.
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
35
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
Adaptador de Termômetro
Composto de duas partes: uma
junta de vidro com uma
perfuração no topo e um
adaptador de borracha que se
ajusta na perfuração, o
termômetro pode ser ajustado
por deslizamento.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
36
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª
Ed.
Condensador
A junta entre a cabeça de destilação e o condensador de água é a que tem a maior probabilidade de vazamento em toda a aparelhagem.
O ângulo da junta, nem vertical, nem horizontal também torna mais difícil a ligação correta.
O condensador só encherá de água se for cheio de baixo para cima.
Se a aparelhagem for deixada abandonada por muito tempo, prender as mangueiras com fio de cobre.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
37
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
Balão de Coleta
O balão de coleta, usualmente um balão de fundo redondo, recebe o líquido destilado.
Obs: Se o líquido for muito volátil, e existir o perigo de perdas por evaporação, é aconselhável esfriar o balão de coleta em banho de água e gelo.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
38
Balão de Destilação
O balão de destilação deve
ser de fundo redondo pois foi
desenhado para resistir ao calor
necessário para aguentar o
processo de ebulição (pois oferece
uma superfície máxima de
aquecimento)
Coloca-se a amostra no
balão, enchendo-o até o máximo
de 2/3 de sua capacidade.
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory Synthesis,
3ª Ed.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
39
Balão de Destilação
Quando o balão fica cheio acima dos 2/3 de sua capacidade, isso restringe o processo de ebulição e provoca solavancos.
A área do líquido em ebulição deve ser a maior possível para melhorar o processo de ebulição. Porém a retenção é excessiva.
Obs: Retenção é a quantidade de material que não pode ser destilado por que um pouco do vapor tem de encher o balão vazio. Ao esfriar este material volta para o Balão
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
40
São pequenos pedaços de material poroso que produzem um
fluxo constante de pequenas bolhas de vapor quando
aquecidos em um solvente. Isso reduz a tendência do líquido
em superaquecer e promove a ebulição suave do líquido
DESTILAÇÃO SIMPLES
Pedras de Ebulição
41
Existem dois tipos comuns:
-Lascas de Carborundo (inerte)
-Lascas de Mármore (mais
barata)
As pedras de ebulição devem ser adicionadas para
evitar “solavancos” e permitir um aquecimento
homogêneo da solução.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Pedras de Ebulição
CUIDADO!!!! Se a pedra de ebulição for colocada
em um líquido superaquecido ela
poderá entrar em “erupção”, e
quebrar a aparelhagem, espalhando
o solvente quente.
42
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
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem - Termômetro
43
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem - Termômetro
44
BICO DE GÁS
É utilizado somente quando não se trabalha com substâncias inflamáveis e para temperaturas de ebulição acima de 180°C.
Entre o bico e o frasco, interpõe-se uma tela de amianto, para que o aquecimento seja mais uniforme.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Fontes de Aquecimento
45
BANHO MARIA
Utilizado para líquidos de
baixo ponto de ebulição – até
60ºC.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Fontes de Aquecimento
46
MANTA ELÉTRICA
O aquecimento é obtido por uma
resistência elétrica a qual se
encontra envolvida por algodão de
vidro.
Deve ser usada exclusivamente
para aquecer balões, de
preferência, de fundo redondo.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Fontes de Aquecimento
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BANHO DE ÓLEO
Utilizado quando é
necessário aquecer entre
60º a 180ºC.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Fontes de Aquecimento
48
Para o bom andamento da prática alguns cuidados devem ser tomados:
Colocar Pedras de ebulição antes de iniciar o aquecimento;
A fonte de aquecimento deve ser a manta e não o bico de bunsen;
O Balão a ser utilizado deve ter um volume de 500 ml;
Verificar junções da aparelhagem para evitar o escape de vapores;
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!!
49
DESTILAÇÃO SIMPLES
Cuidados!!
Quando a pressão do local onde o experimento foi
realizado for diferente de 760 mmHg, torna-se necessário
corrigir a temperatura de ebulição.
∆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)
DESTILAÇÃO SIMPLES
Correção do Ponto de Ebulição
50
Onde ΔT é a 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 (ponto de ebulição normal)
Temperatura corrigida:
T760 = ΔT + T
DESTILAÇÃO SIMPLES
Correção do Ponto de Ebulição
51
A pressão local e a pressão ao nível do
mar possuem diferenças que são
minimizadas pela correção do ponto de
ebulição.
DESTILAÇÃO SIMPLES
Correção do Ponto de Ebulição – Por que Corrigir?
52
Para se determinar pontos de ebulição de
líquidos usa-se o nomógrafo, uma espécie de
régua de cálculo, que permite fazer uma
estimativa do ponto de ebulição em função da
pressão.
Ele relaciona o ponto de ebulição normal de uma
substância (escala B) com pontos de ebulição à
pressão reduzida (escalas A e C)
DESTILAÇÃO SIMPLES
Leitura do Ponto de Ebulição
53
DESTILAÇÃO SIMPLES
Leitura do Ponto de Ebulição
54
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
DESTILAÇÃO SIMPLES - PRÁTICA
Fluxograma
solução etérea (éter etílico,
NaOH, Na, NaOEt CaCl2,)
Filtrar com papel pregueado
55
Filtrado (éter etílico, NaOH,
NaOEt) Resíduo (Na, CaCl2)
recolher em balão de 500 ml Descartar
(Filtração Simples)
DESTILAÇÃO SIMPLES - PRÁTICA
Fluxograma
56
Resíduo (NaOH, éter etílico,
NaOEt)
Destilar o éter através de uma
destilação simples
Destilado (éter etílico)
Recolher destilado (éter) em
kitassato ou outro balão de
destilação
Anotar a pressão do laboratório
(Destilação Simples)
DESTILAÇÃO SIMPLES - PRÁTICA
Fluxograma
57
Determinar o volume de éter obtido
Corrigir Temperatura de Ebulição e
comparar com a literatura
PAVIA , D.L. ; LAMPMAN, G.M.; KRIZ, G.S. ; ENGEL, R.G. Química Orgânica
Experimental : Técnicas de escala pequena. 2ed. Por to Alegre: Bookman,
2009. p. 549 a 555, 606, 614 a 616, 623 a 628, 632 a 638, 641 a 645, 649.
http://cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Blog/Puri fica %C3%A7%C3%A3o%2
0de%20Solventes%20Org%C3%A2nicos%20(%C3%89ter%20Et%C3%ADlico) .pd
f – v isualizado dia 31/08.
http://www.oswaldocruz .br/download/fichas/%C3%89ter%20et%C3%ADlico20
03.pdf – vizualizado dia 31/08.
LIDE, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89 ed. Boca Raton: CRC
Press LLC, 2000. p. 3-168, 4-54, 4-68, 4-69, 4-90, 4-92.
http://www.iq.unesp.br/Home/normas-residuos.pdf- visualizado dia
12/09/2013
BIBLIOGRAFIA
58
PAVIA , D.L. ; LAMPMAN, G.M.; KRIZ, G.S. ; ENGEL, R.G. Small Scale Approach to
Organic Laboratory Synthesis , 3ª Ed. 2011. p. 505 a 629; 720 a 769.
http://www.bbquimica.com.br/bbq/produtos/content/hidroxido_sodio .pdf
acessado em 12/09/13
http://www.vetecquimica .com.br/home/detalhes/41914/fispq acessado em
12/09/13
http://sites.f fclrp .usp.br/cipa/fispq/Hidroxido%20de%20sodio.pdf acessado
em 12/09/13
http://sites.f fcl rp.usp.br/cipa/fispq/Sodio.pdf acessado em 12/09/13
http://sites.f fcl rp.usp.br/cipa/fispq/Etr%20eti l ico.pdf acessado em
12/09/13
BIBLIOGRAFIA
59
http://sites.f fclrp .usp.br/cipa/fispq/Cloreto%20de%20calcio .pdf acessado em
12/09/13
http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1 .asp?consulta
=CLORETO%20DE%20C%C1LCIO acessado em 18/09/13
http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1 .asp?consulta
=%C9TER%20DIET%CDLICO acessado em 18/09/13
http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1 .asp?consulta
=S%D3DIO acessado em 18/09/13
http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1 .asp?consulta
=HIDR%D3XIDO%20DE%20S%D3DIO acessado em 18/09/13
http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1 .asp?consulta
=%C1CIDO%20SULF%DARICO acessado em 18/09/13
BIBLIOGRAFIA
60
Constantes Físicas e Periculosidade
Fluxograma da Prática
solução etérea (éter etílico, Na, NaOH, CaCl
2,)
Filtrar com papel pregueado
Filtrado (éter etílico, NaOH) Resíduo (Na, CaCl2)
recolher em balão de 500 ml Descartar
Resíduo (éter etílico, NaOH)
Destilar o éter através de uma destilação simples
Destilado (éter etílico)
Recolher destilado (éter) em kitassato ou outro balão de
destilação
Anotar a pressão do laboratório
Determinar o volume de éter obtido
Corrigir Temperatura de Ebulição e comparar com a
literatura
(Filtração Simples)
(Destilação Simples)