RECRISTALIZAÇÃO e PURIFICAÇÃO da ACETANILIDA

RECRISTALIZAÇÃO e
PURIFICAÇÃO
da
ACETANILIDA
Jaqueline Nicola
Thaís Rosa
INTRODUÇÃO
O produto obtido de uma reação química, na maioria das
vezes, encontra-se no estado impuro, e é necessário
purificá-lo. A RECRISTALIZAÇÃO consiste na
dissolução de uma substância sólida num solvente, a
quente, e depois, por resfriamento, obtém-se novamente
o estado cristalino mais puro. O tamanho desses cristais
varia de acordo com a velocidade de resfriamento, isto é,
quanto mais lenta, mais eficiente será a recristalização.
ESCOLHA DO SOLVENTE
O primeiro problema em uma cristalização é escolher um solvente. A
regra geral é: “semelhante dissolve semelhante”. A melhor maneira
de se escolher um solvente adequado é realizar testes preliminares em
tubos de ensaio com 0,1g de material a ser recristalizado e
dissolvê-lo no solvente que está sendo testado, repetindo este
procedimento para vários tipos de solventes. O solvente que diluir o
soluto no ponto de ebulição e permitir uma boa recristalização poderá
ser escolhido. Quando um único solvente não dissolver a amostra,
pode-se usar uma combinação de solventes
CARACTERÍSTICAS DE UM BOM SOLVENTE
ENSAIO PARA A ESCOLHA DO SOLVENTE (FLUXOGRAMA)
REMOÇÃO DE IMPUREZAS
Remoção de Impurezas Coloridas ou Resinosas
Impurezas coloridas ou resinosas podem ser removidas pela adição
de pequenas quantidades de carvão ativo à solução a ser aquecida.
As impurezas adsorvidas na superfície das partículas de carvão são
removidas durante a filtração. O uso de excesso de carvão ativo
leva a perdas do material a ser purificado.
CUIDADOS
A solução pode esfriar enquanto estiver sendo
filtrada, ocorrendo uma cristalização. Para que
isso não ocorra deve-se colocar uma quantidade
extra de solvente, que deve ser removida por
evaporação após a filtração. Deve-se aquecer o
funil antes de realizar a filtração e manter esse
aquecimento com um banho-maria especial para
funil.
Remoção de impurezas Insolúveis
A decantação é o método mais fácil para remover
impurezas sólidas e deve ser considerada como a
primeira opção de escolha. Uma pipeta filtrante é
usada quando o volume do líquido a ser filtrado
for menor do que cerca de 10 mL, e deve-se usar
a filtração por gravimetria quando o volume é
cerca de 10 mL ou maior.
Cristalização
• Deve ser feita em um erlenmeyer para evitar a contaminação por
poeira;
• Os cristais serão contaminados com impurezas da água- mãe caso
ocorra a evaporação de todo o solvente;
• Deixar os cristais resfriarem, de um dia para o outro, a
temperatura ambiente e levar a banho de gelo para cristalizar;
• Quando a cristalização não ocorre a substância cristalina pode se
separar da solução na forma de um óleo;
• Caso não ocorra a cristalização espontânea deve-se arranhar o
interior do recipiente com um a bastão de vidro ou adicionar alguns
cristais do produto.
SEPARAÇÃO DOS CRISTAIS
Os cristais devem ser separados da solução por filtração a
vácuo usando um funil de Hirsch ( ou Büchner). Outro
processo que pode ser empregado é a utilização do tubo de
Craig, quando a cristalização é em micro escala.
Dá-se preferência à filtração a vácuo por ser esta a mais
eficaz e mais rápida que a filtração comum, deixando
menor quantidades de impurezas e solvente no sólido,
fornecendo um sólido com baixo grau de umidade.
SECAGEM DOS CRISTAIS
A secagem pode ser feita em uma estufa
(verificar antes o ponto de fusão do material) ou
simplesmente por exposição ao ar livre sobre um
vidro de relógio, o qual deve estar coberto com
um papel de filtro. Pode-se, também, utilizar um
dessecador a vácuo na presença de um agente
secante ou ainda, um dessecador sem vácuo.
FINALIZAÇÃO
Pesagem da amostra e determinação do ponto
de fusão
PONTO DE FUSÃO
O ponto de fusão reflete o grau de pureza de uma
substância e é a temperatura na qual o sólido cristalino se
tornou completamente líquido. Faixa de Fusão
Um método para a determinação do ponto de fusão
consiste em aquecer uma solução em banho com
substância cujo ponto de ebulição é maior, ou aparelhos de
resistência elétrica equipados com termômetros.
Faixa de Fusão
A faixa de fusão corresponde à diferença de
temperatura entre o aparecimento das primeiras
gotículas do cristal a ser fundido até sua fusão
completa. Uma substância orgânica pura e cristalina
apresenta uma faixa estreita de fusão (0,5–1,0ºC). O
ponto de fusão é uma propriedade bastante usada
como critério de pureza de uma substância.
Presença de impurezas produz alargamento da faixa
de fusão e pode abaixar a temperatura de fusão.
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VERIFICAÇÃO DO RENDIMENTO
DA ACETANILIDA OBTIDA
massa da acetanilida final x 100
Rendimento =
massa da acetanilida inicial
Água em ebulição ( ± 200 mL ) + 10 g de
Acetanilida
impurezas: Quinona ( traços), Anilina,
Ac. Acético, acetato de sódio
RECRISTALIZAÇÃO e
PURIFICAÇÃO da
ACETANILIDA
3. Adicionar carvão ativo para adsorver impurezas
coloridas ( 1 a 2% em peso de amostra ) ou seja 0,2 g
ATENÇÃO não colocar em excesso, nem adicionar com
a solução em ebulição!
4. Agitar a mistura e deixar aquecer por alguns minutos
em ebulição.
5. Aquecer o funil do sistema de filtração por gravidade
6. Filtrar por gravidade a quente rapidamente
7. Recolher o filtrado em um bequer
Solução filtrada com a
Acetanilida +
impurezas solúveis
( Ác. Acético,
Acetato de Sódio, Anilina )
Impurezas
insolúveis + carvão
ativo retido no filtro
com a Quinona
adsorvida
8. Deixar recristalizar por resfriamento lento.
(o repouso máximo favorece a formação de cristais “grandes”,
deve-se manter a calma, e não perturbar a Recristalização )
9. Separar os cristais por filtração a vácuo
Cristais de Acetanilida
purificados + água mãe
( traços Ác. Acético, Anilina
e Acetato de Sódio )
Cristais de Acetanilida
purificados
traços ( Ác. Acético,
Anilina e Acetato de
Sódio1 )
1
presença de traços
depende do operador
Solução filtrada contendo
Acetanilida ( traços1 ) e
impurezas solúveis
Solução filtrada contendo
traços da Acetanilida e
traços de impurezas solúveis
que estavam impregnadas
junto com a água mãe
12. Secar a amostra em dessecador por uma
semana.
13. Pesar a amostra e calcular o rendimento.
14. Determinar o ponto de fusão da Acetanilida
utilizando o aparelho do laboratório.
Cristais de Acetanilida devidamente
embalado e rotulado
CARACTERÍSTICAS DE UM BOM SOLVENTE
Um solvente apropriado para a cristalização deve ter os seguintes
requisitos:
•À temperatura elevada deve dissolver rapidamente uma grande
quantidade de composto e à baixas temperaturas deve dissolver pouca
quantidade do soluto;
•Não pode reagir com o composto a ser recristalizado;
•Deve dissolver as impurezas à baixa temperatura;
•Ser suficientemente volátil para sua eliminação ao final do processo;
•Permitir uma boa formação de cristais;
•Facilidade de manipulação.
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ENSAIO PARA A ESCOLHA DO
SOLVENTE (FLUXOGRAMA)
Dissolução da amostra
Após a escolha do melhor solvente, deve-se então pesar
uma porção da amostra e dissolvê-la no solvente, a quente.
Coloca-se, então, o soluto em um erlenmeyer com uma
quantidade de solvente um pouco menor do que a necessária
para a dissolução total a quente. Quando a solução entrar em
ebulição adiciona-se pequenas quantidades de solvente até
que a dissolução se complete (tomando cuidado para não
confundir impurezas sólidas insolúveis com a substância a
ser cristalizada).
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Ilustração
Filtração a vácuo
∗Recorta-se um papel de filtro em um tamanho 1 a 2 mm menor que
o diâmetro do funil;
∗O papel é molhado com solvente frio antes da filtração para
melhor aderência ao funil;
∗O vácuo é feito com o auxílio de uma bomba d’ água. O ar que
está do lado de fora é fortemente “sugado” para dentro do kitassato,
“empurrando” consigo grande parte da água contida no material
filtrado.
∗Os cristais devem ser lavados com uma pequena quantidade do
solvente gelado para a remoção qualquer traço da solução águamãe.
Esquema de Aquecimento do Funil
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0,1 g de Acetanilida
em um tubo de ensaio
) Fluxograma genérico para escolha do Solvente
( testar água, etanol e clorofórmio )
1 - Adicionar 3,0 mL do solvente a ser testado,
agitar vigorosamente ( usar técnica adequada
evitando derramar a solução).
Solúvel
Insolúvel
Solução de Acetanilida
( inadequado )
Desprezar em lugar adequado,
dependendo do solvente testado
Solúvel
Solução de Acetanilida
(Adequado)
Escolher o melhor solvente
e proceder a Recristalização
e Purificação da Acetanilida
Solução de Acetanilida
com impurezas
Duas fases:Acetanilida + Solvente
2 - Aquecer lentamente
( utilizar banho maria )
Insolúvel
Duas fases:Acetanilida + Solvente
( Inadequado )
Desprezar em lugar adequado,
dependendo do solvente testado
Deixar esfriar
lentamente
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Bibliografia
FESSENDEN, R. J., FESSENDEN, J. S., FEIST. P., Organic
Laboratory Techniques, 3º Ed., Brooks Cole, Canada, 2000
ALLINGER, N. L., CAVA, M. P., DEJONGH, D. C., JOHNSON, C. R.,
LEBEL, N. A.,STEVENS, C. L., Química Orgânica, 2º ed., Guanabara Dias,
RJ, 1985
CAMPOS. M.M., Química Orgânica, USP, SP, 1976
VOGEL, A. I., Química Orgânica, 3a ed., USP, RJ, 1981
Budavari, S., et all, The Merck Index, 12th , USA, 1996.
PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S., Introduction to
LaboratoryTechniques : a microscale approach, 2nd ed., Philadelphia:
Saunders College, 1995.
SOARES, B. G., SOUZA, N. A., PIRES, D. X. Química Orgânica : teoria
e técnicas de preparação, purificação e identificação de compostos
orgânicos, Guanabara, Rio de Janeiro, l988.
FLUXOGRAMA
Acetanilida impura
(NaAc, HAc, Anilina)
-
escolher o solvente
-
aquecer a mistura até a dissolução completa do sólido
dissolver a acetanilida em um menor volume de
solvente possível (água)
filtrar a solução ainda quente
FILTRADO
Acetanilida + impurezas solúveis
(NaAc, HAc, Anilina, água)
RESÍDUO
impurezas insolúveis
-
deixar a solução em repouso
até atingir a temperatura
ambiente
- filtrar à vácuo
-descartar de maneira adequada
Cristais de acetanilida
(NaAc, HAc, e água)
Filtrado
(impurezas solúveis)
- lavar os cristais com solvente gelado
-descartar de maneira
adequada
NaAc, Hac, água
acetanilida + água
- secar os cristais
- pesar o produto
- determinar o ponto
de fusão
acetanilida purificada
Acondicionar e rotular (nome, data e p.f.)
Nomenclatura
Fórmula
Acetanilida
C8H9NO
Água
Mol /
(g/mol
)
pf / ºC
pe / ºC
Densidade
(g/cm3)
135,17 113-115 304-305
1,219
H2O
18,02
0
100
1,00
Clorofórmio
CHCl3
119,38
-63,5
61-62
1,484
Benzeno
C6H6
78,01
5,5
80,1
0,8787
Acetona
C3H6O
58,08
-94
56,5
0.788
Éter etílico
C4H10O
74,12
-123,3
34,6
0,7134
Etanol
C2H6O
46,07
-114,5
78,5
0,789
Cloreto de
Cálcio
Anilina
CaCl2
110,99
772
1600
2,152
93,12
-
184-185
1,022
Ácido Acético
CH3COO
H
60,05
16,7
118
1,049
Anidrido
Acético
C4H6O3
102,9
-73
139
1,080
NH2
Solubilidade
m 185 mL de água, ou em 20 mL
ão, 3,4 mL de etanol, 3 mL de
de éter, 47 mL de benzeno.
Miscível com etanol, metanol e
acetona.
Água: 1mL/200mL ;miscível
com álcool, benzeno, éter,
tetracloreto de carbono.
Miscível com álcool,
clorofórmio, éter, dissulfeto de
carbono, tetracloreto de
carbono, acetona.
Miscível com água,
dimetilformamida, álcool,
clorofórmio, éter.
Insolúvel em água, solúvel em
benzeno e etanol
Solúvel em água e em
solventes polares
Sol. em água e em álcool
Toxidade
Propriedades
Físicas
Tóxico ( pode causar problemas no
transporte de O2.)
LD50 = 800 mg / kg
Cristais ortorrômbicos em
forma de palhetas
incolores.
Líquido incolor, não
inflamável
Líquido transparente e
incolor
Inalação pode causar hipertensão, parada
respiratória e Miocárdio podendo levar a
morte, alem de ser cancerígeno
Exposição provoca dor de cabeça, tontura
e vômito, depressão, hilaridade, parada
respiratória, perda da consciência ,
leucemia e cancerígeno, irrita os olhos,
nariz e pele.
Grande exposição irrita os olhos, nariz e
garganta, dor de cabeça, tontura e
dermatite.
Prejudicial quando inalado, irritante e
anestésico
Causa náuseas e vômitos, se ingerido
diminui os reflexos, hesitação mental
Envenenamento com ingestão acima de
0,25 ml. Vertigem, dor de cabeça, anemia,
anorexia
Produz queimadura na pele, ingestão causa
corrosão na boca, provoca vômito e
diarréia.
Produz irritação, necrose para os tecidos
no estado líquido ou vapor.
Líquido inflamável de
odor característico.
Líquido volátil e
inflamável de odor
característico.
Líquido volátil e
inflamável
Líquido inflamável e
incolor
Cristais brancos.