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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E MATEMÁTICAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

QMC 5230 - QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL I

PROFESSOR: ANTÔNIO LUIZ BRAGA

EXPERIMENTO 8 – PREPARAÇÃO DE UM CORANTE: ALARANJADO

DE METILA

Patrícia Sangaletti

Florianópolis, 06 de novembro de 2014.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 3

2. OBJETIVOS ................................................................................................... 7

3. MATERIAIS E REAGENTE UTILIZADOS ...................................................... 8

3.1 Materiais ...................................................................................................... 8

3.2 Reagentes .................................................................................................... 8

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ............................................................. 9

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................. 11

6. CONCLUSÃO ............................................................................................... 13

7. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 14

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1. INTRODUÇÃO

Os corantes sintéticos tem uma larga importância nas indústrias de cosméticos,

têxteis, farmacêutica, de plásticos, tintas e inúmeros outros segmentos. Sua

obtenção, via reação química, tornou-se necessária devido à instabilidade e

baixa padronização dos corantes naturais, além das limitações da flora local.

(GOMES, 2005)

Os compostos azo compõe uma importante classe de corantes, por serem os

mais diversificados. O grupo funcional azo, -N=N-, é considerado o cromóforo,

conferindo cor brilhante a estes compostos. (GOMES, 2005)

“A intensidade da sua absorção e também as tonalidades da cor variam

de acordo com os demais elétrons π e n que estão em conjugação

neste grupo. O sistema conjugado mais importante, certamente é

formado por dois núcleos aromáticos: Ar-N=N-Ar´. Estes compostos

apresentam coloração bastante intensa, o que os torna corantes de

grande utilidade industrial.”(GOMES, 2005)

É comum a utilização de corantes como indicador ácido-base, como o

alaranjado de metila, cuja mudança de cor ocorre no intervalo citado na tabela

01.

Tabela 01 – Viragem do indicador

Coloração

Solução ácida (pH<3,1) Vermelha

Solução alcalina (pH>4,4) Amarela

Figura 01 – Formas alcalina e ácida do alaranjado de metila

Os compostos azo são obtidos através de uma reação de acoplamento que faz

parte da família da substituição eletrofílica (SE). Os reagentes são um sal de

diazônio aromático que representa o eletrófilo (E+) e um composto aromático

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ativado, sob condições selecionadas, temperatura baixa e um ambiente aquoso

de pH moderado. (GOMES, 2005)

Os sais de diazônio (1), por sua vez, resultam da reação entre aminas

primárias e o ácido nitroso (HNO2).

O íon diazônio é um intermediário deficiente de elétrons, sofrendo, portanto,

reações com espécies nucleofílicas. Os reagentes nucleofílicos mais comuns

para a preparação de corantes são aminas aromáticas e fenóis. A reação entre

sais de diazônio e nucleófilos é chamada de reação de acoplamento azo.

Neste trabalho temos a síntese do corante alaranjado de metila (figura 02),

também chamado de laranja de metila, heliantina ou ainda metilorange (MO),

também utilizado como indicador de pH devido a sua nítida mudança de cor.

Figura 02 – Alaranjado de Metila

Este corante é preparado pela reação de acoplamento azo entre ácido

sulfanílico e N,N-dimetilanilina (4). O produto obtido do acoplamento é a forma

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ácida do alaranjado de metila (5), que é vermelho brilhante. Em solução básica,

ele é convertido no sal de sódio laranja (2).

Quando a solução é acidificada durante a diazotização, o ácido sulfanílico

precipita como um sólido finamente dividido, que é rapidamente diazotizado,

reagindo na posição para com a N,N-dimetilanilina. (GOMES, 2005)

Isso ocorre pois o par de elétrons do nitrogênio conjuga com o sistema

aromático por efeito mesomérico (grupo ativador), tornando o anel mais rico em

elétrons e portanto mais reativo como nucleófilo. Perante estudos, percebe-se

que as posições de acoplamento orto e para são mais reativas, sendo a

posição para preferida para o acoplamento, pois apresenta menor impedimento

estério que a posição orto.

O mecanismo de síntese deste corante encontra-se na figura 03.

Figura 03 – Mecanismo de síntese do alaranjado de metila.

Vermelho

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Assim como sabe-se, em muitas reações o produto é isolado de forma impura.

Se o produto é sólido, o método mais comum é a recristalização. A técnica

geral envolve a dissolução do material em um solvente quente e o resfriamento

lento da solução. O material dissolvido tem solubilidade menor em

temperaturas mais baixas, e assim se separa lentamente da solução. (PAVIA,

2009)

A recristalização produz material muito puro. Uma pequena semente de cristal

se forma inicialmente, e cresce, camada por camada. O cristal “seleciona” as

moléculas corretas da solução. Já na precipitação, um procedimento mais

rápido, a rede cristalina é formada tão rapidamente que carrega as impurezas

com ela. Por fim, a substância purificada é separada da solução por

filtração.(PAVIA, 2009)

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2. OBJETIVOS

Sintetizou-se um corante, nomeado alaranjado de metila, do grupo cromóforo

azo;

Purificou-se o composto bruto obtido através de recristalização;

Testou-se o produto obtido como indicador de pH, para solução ácida e

solução básica.

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3. MATERIAIS E REAGENTE UTILIZADOS

3.1 Materiais

Provetas;

Erlenmeyer 125mL;

Tigela de aço para aquecimento de água;

Termômetro;

Banho de gelo;

Espátulas;

Pipetas graduadas;

Pipetadores;

Béquer;

Pipeta de Pasteur;

Bastão de vidro;

Chapa aquecedora;

Papel filtro;

Funil;

Funil de Buchner.

3.2 Reagentes

Carbonato de sódio anidro;

Água destilada;

Nitrito de sódio;

Ácido clorídrico;

N,N-dimetilanilina

Ácido acético glacial;

Hidróxido de sódio 10%;

Papel Tornassol;

Cloreto de sódio;

Solução de cloreto de sódio saturado.

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4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

4.1 Diazotização do ácido sulfanílico

Dissolveu-se 0,3 g de carbonato de sódio anidro em 25 mL de água, num

erlenmeyer de 125 mL. Adicionou-se 1,0 g de ácido sulfanílico a solução e

aqueceu-se em banho-maria até a completa dissolução do material. Deixou-se

a solução esfriar até a temperatura ambiente e então adicionou-se 0,4 g de

nitrito de sódio, agitando-se a mistura até a completa dissolução.

Resfriou-se a solução agora em banho de gelo por 5-10 minutos, até que a

temperatura tornou-se menor que 10ºC. Em seguida, adicionou-se 1,25 mL de

ácido clorídrico, mantendo-se uma agitação manual. O sal de diazônio do ácido

sulfanílico separou-se como um precipitado branco finamente dividido.

Manteve-se esta suspensão em um banho de gelo até ser utilizada.

4.2 Preparação do alaranjado de metila

Misturou-se em um béquer de 50 mL, 0,7 mL de N,N-dimetilanilina e 0,5 mL de

ácido acético glacial. Com a ajuda de uma pipeta de Pasteur, adicionou-se esta

solução à suspensão resfriada do ácido sulfanílico diazotizado preparado

previamente (item 4.1).

Agitou-se a mistura vigorosamente com um bastão de vidro. Em poucos

minutos formou-se um precipitado vermelho de heliantina. Manteve-se a

mistura resfriada em banho de gelo por cerca de 10 minutos.

Adicionou-se lentamente (e sob agitação) 7,5 mL de hidróxido de sódio 10%,

enquanto manteve-se a mistura resfriada no banho de gelo. Verificou-se a

basicidade da mistura, com o auxílio de papel de tornassol. Se necessário,

deveria se adicionar mais base. Levou-se a solução básica à ebulição por 10-

15 minutos, a fim de dissolver a maioria do alaranjado de metila recém

formado. Em seguida, adicionou-se 2,5 g de cloreto de sódio e deixou-se a

mistura atingir a temperatura ambiente. Coletou-se os sólidos formados por

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filtração em funil de Buchner, lavando o erlenmeyer com 2-3 porções de cloreto

de sódio saturado. Pesou-se o produto obtido para então calcular-se o

rendimento bruto.

4.3 Recristalização

Transferiu-se o precipitado (juntamente com o papel filtro) para um béquer de

125mL, contendo cerca de 75 mL de água em ebulição. Manteve-se a ebulição

branda por alguns minutos, agitando constantemente. Nem todo o corante se

dissolve, mas os sais contaminantes são dissolvidos. Removeu-se o papel filtro

e deixou-se a mistura atingir a temperatura ambiente, resfriando-se

posteriormente em banho de gelo. Filtrou-se a vácuo e lavou-se com um

mínimo de água gelada. Deixou-se o produto secar e então pesou-se.

4.4- Teste como indicador de Ph

Dissolveu-se em um tubo de ensaio, uma pequena quantidade de alaranjado

de metila em água. Alternadamente, adicionou-se algumas gotas de uma

solução de HCl diluído e algumas gotas de uma solução de NaOH diluído,

observando-se a mudança de cor no ponto de viragem (pH = 3,1: solução

vermelha; pH = 4,4: solução amarela).

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5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Conforme descrito anteriormente, na após diazotização do ácido sulfanílico

deixou-se o mesmo permanecer em banho de gelo. Isto porque a forma ácida

do alaranjado de metila recém formado contem o grupo azo, que é instável à

temperatura.

Ao adicionar-se base, etapa importante pois converte a forma ácida no sal de

sódio de cor laranja, mediu-se o pH. Porém, como a mistura que encontrava-se

no erlenmeyer possuía alta viscosidade, a leitura do pH tornou-se difícil, pois

no papel tornassol não foi produzida mudança de cor, devido a grossa camada

que formou-se sobre o mesmo. De fato, não percebeu-se o erro e o pH foi

determinado como 12. Assim, não fez-se a necessária adição de maior

quantidade de base.

Por este motivo, como pode-se perceber através da figura 04, não obteve-se

um corante de cor laranja, e sim em um tom dourado.

Figura 04 – Alaranjado de metila obtido recristalizado.

Carregaram-se muitas impurezas no processo de síntese do corante, toda via

recristalizou-se o mesmo, obtendo-se cores mais nítidas. Assim, pode-se

calcular o rendimento de purificação, perante tabela 02.

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Tabela 02 - Dados experimentais

Massa (g)

Alaranjado de metila bruto 3,110

Alaranjado de metila purificado 1,653

3,110g ____ 100%

1,653g ____x%

X = 53%

O rendimento foi reduzido devido à grande quantidade de impurezas escuras

que não foram convertidas no corante sintetizado.

Por fim, testou-se o corante obtido em solução ácida e básica, e percebeu-se a

alteração na cor da solução para vermelho e amarelo, respectivamente,

evidenciando a funcionalidade do indicador preparado.

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6. CONCLUSÃO

Diversos ramos de indústrias fabricam produtos que necessitam receber uma

coloração, que deve ser padronizada e disponível em grande quantidade. Para

este fim são produzidos os corantes artificiais, como àqueles que contem o

agrupamento azo, conferindo cores brilhantes aos compostos.

Durante o procedimento experimental, notou-se que a falha na adição da

quantidade correta de base, não proporcionou a devida conversão de toda

forma ácida do alaranjado de metila (heliantina) em seu sal de cor laranja.

Desta forma, o corante obtido apresentou cor tendendo à marrom dourado.

Portanto, deve-se adicionar uma maior quantidade de base, assim como cita o

procedimento, para garantir que a conversão seja efetuada.

Desta forma, o rendimento da recristalização deu-se em pouco mais de

cinquenta porcento, etapa na qual observou-se a eliminação de impurezas

escuras que anteriormente deixavam o corante escuro. O teste de pH do

corante produzido demonstrou, como esperava-se, cor vermelha para meio

ácido e cor amarela para meio alcalino.

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7. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS

GOMES, Ediliane de Sousa, et ali. Síntese e Aplicação de Corantes Têxteis.

Universidade Federal do Ceará, Departamento de Química Orgânica e

Inorgânica.

PAVIA, Donald L, LAMPMAN Gary M. et al. Química Orgânica Experimental:

técnicas de escala pequena. 2ª ed. Porto Alegre: Bookman; 2009.

Química Orgânica Experimental. Santa Catarina. [Apostila de aulas praticas

do departamento de química - Universidade Federal de Santa Catarina –

UFSC].