Extração com solventes

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
INSTITUTO DE QUÍMICA
EXTRAÇÃO COM SOLVENTES
Extração simples, múltipla e quimicamente ativa
Química Orgânica Experimental
Prof. José Eduardo de Oliveira
Profa. Dra. Angela Regina Araújo
Bruna Zilli
Danieli C. Marcato
O QUE É UMA EXTRAÇÃO?

É a transferência de um soluto de um solvente
para outro de acordo com a solubilidade. Os
solventes devem ser imiscíveis.
QUAL A FINALIDADE?

Isolar ou concentrar a substância de interesse ou
separá-la das espécies que interferem na sua
análise.
QUAL É A UTILIZAÇÃO?

Por exemplo: Na extração de produtos naturais
de tecidos animais e de plantas.
Extração da cafeína de uma solução de chá
em água.
APARELHAGENS UTILIZADAS EM
EXTRAÇÃO

Frasco cônico: Volumes inferiores a 4 mL.

Tubos de centrífuga:
Volumes até 10 mL.

Funil de separação:
Maiores volumes
Frasco cônico Tudo de centrífuga Funil de separação
CARACTERÍSTICAS DOS SOLVENTES

Imiscíveis - Formar duas fases;

Não reagir quimicamente com o soluto;

A substância orgânica a ser extraída deve ser mais
solúvel no segundo solvente;

Volátil;
SOLVENTES MAIS UTILIZADOS
Tabela 1: Constantes físicas de alguns solventes.
Solvente
Densidade (g.cm-3)
p.f. (ºC)
p.e. (ºC)
Hexano
0,65
-95
69
Éter dietílico
0, 71
-116,3
34,6
Tolueno
0,87
-93
110,6
Benzeno
0,88
5,5
80,1
Água
1,00
0
100
Cloreto de
metileno
1,33
-96,7
40
Clorofórmio
1,48
-63,5
61,2
Tetraclorometano
1,58
-22,9
76,7
EXTRAÇÃO SIMPLES

É a extração realizada em apenas uma etapa, ou
seja, determinamos o volume do solvente extrator
e realizamos a extração com todo esse solvente
de uma única vez.
EXTRAÇÃO MÚLTIPLA

Envolve duas ou mais extrações simples.
COEFICIENTE DE DISTRIBUIÇÃO
Conhecendo-se o coeficiente de distribuição do composto
orgânico A, pode-se calcular a quantidade de soluto extraído em uma
extração simples ou múltipla;

É a razão das concentrações do soluto em cada solvente no
equilíbrio. O solvente extrator é o 2:
𝐶2
𝐾=
𝐶1

Concentração do soluto A
no solvente 2.
Concentração do soluto A
no solvente 1.
As concentrações são expressas em g.L-1 ou mg.mL-1 .
APLICANDO O COEFICIENTE DE DISTRIBUIÇÃO
EXTRAÇÃO SIMPLES X MÚLTIPLA

Supondo um sistema formado por 5,0 g de um soluto em 100
mL de água (solvente 1). Ao adicionar 150 mL de éter (solvente
2), quanto de soluto será extraído? Assumindo que o K para
esse sistema é 10.
Extração:
Início:
5,0 g do composto
em 100 mL de água
5,0 − 𝑥 (𝑔)
150 (𝑚𝐿 𝑑𝑒 é𝑡𝑒𝑟)
𝐾 = 10 =
𝑥 (𝑔)
100 ( 𝑚𝐿 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎)
10 =
5,0 − 𝑥 (100)
150𝑥
Término:
( 5,0 – 0,31) = 4,69 g do
composto em 150 mL de éter.
1.500𝑥 = 500 − 100𝑥
1.600𝑥 = 500
0,31 g do composto permanecem
em 100 mL de água.
x = 0,31 g em água
5,0 – x = 4,69 g em éter

Considerando o sistema anterior, mas adicionando o éter em três porções
de 50 mL:
Primeira extração:
5,0 − 𝑥 (𝑔)
50 (𝑚𝐿 𝑑𝑒 é𝑡𝑒𝑟)
𝐾 = 10 =
𝑥 (𝑔)
100 ( 𝑚𝐿 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎)
Início:
5,0 g do composto
em 100 mL de água
10 =
5,0 − 𝑥 (100)
50𝑥
500𝑥 = 500 − 100𝑥
600𝑥 = 500
x = 0,83 g em água
5,0 – x = 4,17 g no éter
Segunda extração:
0,83 − 𝑥 (𝑔)
50 (𝑚𝐿 𝑑𝑒 é𝑡𝑒𝑟)
𝐾 = 10 =
𝑥 (𝑔)
100 ( 𝑚𝐿 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎)
500𝑥 = 83 − 100𝑥
600𝑥 = 83
x = 0,14 g em água
0,83 – x = 0,69 g no éter
Terceira extração:
Término:
( 5,0 – 0,02) = 4,98 g do
composto em 150 mL de éter.
0,02 g do composto permanecem
em 100 mL de água.
0,14 − 𝑥 (𝑔)
50 (𝑚𝐿 𝑑𝑒 é𝑡𝑒𝑟)
𝐾 = 10 =
𝑥 (𝑔)
100 ( 𝑚𝐿 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎)
500𝑥 = 14 − 100𝑥
600𝑥 = 14
x = 0,02 g em água
0,14 – x = 0,12 no éter
COMPARANDO OS RESULTADOS
Fase Orgânica
Fase Aquosa
% Extraída
Extração Simples
4,69 g
0,31 g
94 %
Extração Múltipla
4,98 g
0,02 g
99%
PORTANTO:
Considerando o mesmo volume de solvente, várias
extrações com quantidades menores de solvente são mais
efetivas do que uma extração com uma quantidade maior
do mesmo.
O FUNIL DE SEPARAÇÃO:
COMO USÁ-LO?

Testar vazamento com água;

Verificar se a torneira está fechada;

Colocar o funil em anel de ferro preso;

Encher, com auxilio de um funil, o funil
de separação com a solução a ser
extraída e o solvente de extração;
O FUNIL DE SEPARAÇÃO:
COMO USÁ-LO?

Fechar a tampa, segurar com as duas
mãos e agitar;

Aliviar a pressão;

Repetir o procedimento;

Deixar em repouso para a separação
das fases.
EMULSÃO



Uma emulsão é um sistema na qual a fase dispersa é um líquido
e o meio de dispersão também. Os líquidos são imiscíveis ou
parcialmente miscíveis. Os glóbulos do líquido disperso
apresentam geralmente diâmetro entre 0,1 µm e 10 µm.
Por que a emulsão é formada?
 Tensão superficial entre as fases;
Agente emulsificantes

O agente emulsificante forma um filme adsorvido em torno das gotículas
dispersas, favorecendo a estabilidade da emulsão. Por exemplo,
surfactantes (detergentes).
COMO QUEBRAR A EMULSÃO?
1.
Deixar em repouso. Agitação com um bastão ou espátula
pode ajudar;
2.
Utilizar centrifugação;
3.
Girar o funil de separação cuidadosamente .
4.
Se um dos solventes for água, adicionar uma solução
saturada de NaCl (efeito “salting out”);
EFEITO SALTING-OUT

É utilizado para separar a água da camada
orgânica através da adição de uma solução
saturada de sal em água.

A separação se dá devido à forte interação entre
a água e os íons (interação Íon-dipolo) .
EXTRAÇÃO CONTÍNUA
SÓLIDO-LÍQUIDO

É utilizada para extrair um produto natural sólido de
uma fonte natural, como uma planta, devido a um
coeficiente de distribuição desfavorável.
Procedimento:
 Sólido no cartucho de papel de filtro;
 Solvente;
 Aquecimento em refluxo;
 Vaporização;
 Condensação;
 Sifonação;
 Composto dissolvido → balão de destilação.
Aparelho de Soxhlet
EXTRAÇÃO CONTÍNUA
LÍQUIDO-LÍQUIDO

É utilizada quando um produto é muito solúvel em
água e difícil de extrair devido a um coeficiente de
distribuição desfavorável.
Procedimento:
 Água no extrator;
 Éter dietílico até a saída lateral e no balão ;
 Aquecimento no balão de fundo redondo;
 Vaporização;
 Condensação;
 Goteja no tubo central;
 Solvente extrai o composto desejado e é
reciclado para o balão.
AULA PRÁTICA: EXTRAÇÃO SIMPLES E MÚLTIPLA
Cristal Violeta:

Solubilidade em água: 10 g.L-1 (20ºC)

p.f.: 189 - 194 º C

Periculosidade: Nocivo por ingestão, risco de lesão
oculares graves. Tóxico para os organismos aquáticos,
carcinogênico e irritante.
AULA PRÁTICA: EXTRAÇÃO SIMPLES E MÚLTIPLA
Clorofórmio:

Solubilidade em água: 8 g.L-1 (20ºC)
Densidade: 1,48 g.cm-3

p.e.: 61,3 º C

Periculosidade:

Nocivo por ingestão, irritante para a pele.
Possibilidade de efeitos cancerígenos. Risco de efeito grave
para a saúde em caso de exposição prolongada por inalação e
ingestão.
AULA PRÁTICA: EXTRAÇÃO SIMPLES E MÚLTIPLA
Etanol:

Solubilidade em água: Completamente miscível.
Densidade: 0,79 g.cm-3

p.e.: 78,3 º C

Periculosidade:

inflamáveis.
Líquido
e
vapor
facilmente
AULA PRÁTICA:
Pequena quantidade de cristal violeta + 2 a 3
gotas de etanol
Adicionar 30 mL de H2O
Solução de cristal violeta + etanol + H20
Dividir a solução em duas porções iguais (15 mL)
Porção A
(Extração Simples)
Porção B
(Extração Múltipla)
EXTRAÇÃO SIMPLES
Porção A
(Extração Simples)
→ TESTAR VAZAMENTO do funil de separação com água.
-Transferir para um funil de separação (100 mL)
- Adicionar 15 mL de clorofórmio
- Agitar 30 seg., inverter o funil, abrir a torneira, repetir
agitação → TOMAR OS DEVIDOS CUIDADOS!
- Funil na posição vertical em repouso para separação das
fases.
Fase Orgânica ( camada
inferior ou mais densa)
Fase Aquosa ( camada
superior ou menos densa)
- Transferir para um tubo de
ensaio
- Etiquetar anotando as fases
Tubo 1
Cristal violeta, clorofórmio e resquícios de
etanol e água
- Transferir para um tubo de
ensaio
- Etiquetar anotando as fases
Tubo 2
Cristal violeta, água e resquícios de
clorofórmio e etanol
EXTRAÇÃO MÚLTIPLA
Porção B
(Extração Múltipla)
→ TESTAR VAZAMENTO do funil de separação com água.
- Transferir para um funil de separação (100 mL)
- Adicionar 5 mL de clorofórmio
- Agitar 30 seg., inverter o funil, abrir a torneira, repetir agitação → TOMAR OS
DEVIDOS CUIDADOS!
- Funil na posição vertical em repouso para separação das fases.
Fase Orgânica ( camada inferior ou mais densa)
Cristal Violeta, clorofórmio, resquícios de H2O e etanol
Fase Aquosa ( camada superior ou menos densa)
Cristal Violeta, H2O , resquícios de clorofórmio e etanol
- Adicionar + 5 mL de clorofórmio
- Seguir a técnica de extração descrita anteriormente.
- Coletar a fase orgânica no tubo 1
Fase Orgânica ( camada inferior ou mais densa)
Cristal Violeta, clorofórmio, resquícios de H2O e etanol
Fase Aquosa ( camada superior ou menos densa)
Cristal Violeta, H2O , resquícios de clorofórmio e etanol
- Adicionar + 5 mL de clorofórmio
- Seguir a técnica de extração descrita anteriormente.
- Coletar a fase orgânica no tubo 1
Tubo 1
Fase Orgânica ( camada inferior ou mais densa)
Cristal Violeta, clorofórmio, resquícios de H2O e etanol
Fase Aquosa ( camada superior ou menos densa)
Cristal Violeta, H2O , resquícios de clorofórmio e etanol
- Transferir através da boca do
funil de separação.
Tubo 2
EXTRAÇÃO QUIMICAMENTE ATIVA

É utilizada para separar compostos orgânicos que são solúveis
no mesmo solvente.

É realizada uma reação para mudar quimicamente um
composto.
A reação se dá, geralmente, entre ácidos orgânicos e bases
inorgânicas ou bases orgânicas e ácidos inorgânicos.
Exemplos:

RCOOH + NaHCO3→ RCOO-Na+ + H20 + CO2
(sal solúvel)
RNH2 + HCl → RNH3+Cl(sal solúvel)
Éter dietílico:

Solubilidade em água: 6,05 g.ml-1 (25 ºC)
Densidade: 0,71 g.cm-3

p.e.: 34,6 º C

Periculosidade:

Extremamente inflamável, pode formar
peróxidos explosivos. Nocivo por ingestão. Pode provocar
secura da pele ou fissuras por exposição repetida. Pode
provocar sonolência e vertigens por inalação dos vapores.
Ácido benzóico:

Solubilidade em água: 2,9 g.L-1 (25ºC)
Densidade: 1,27g.cm-3

p.f.: 121 - 123 º C

Periculosidade: Nocivo por ingestão, irritante para os

olhos. Evitar contato com a pele.
p- diclorobenzeno:


Solubilidade em água: 0,08 g.L-1 (25ºC)
Densidade: 1,25 g.cm-3

p.f.: 52 - 54 º C
p.e.: 174,2 º C

Periculosidade: Irritante para os olhos e para a pele
e tem efeitos cancerígenos.
NaOH:




Solubilidade em água: 1090 g.L-1 (20ºC)
Densidade: 2,13 g.cm-3
p.f.: 323,2 º C
Periculosidade: É corrosivo para a maioria dos metais,
provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves;
reage com o gás carbônico do ar.
EXTRAÇÃO QUIMICAMENTE ATIVA
2g de ácido benzóico + 2g de
p-diclorobenzeno + 100 ml de éter
-Transferir para um funil de separação
-13 ml de solução de NaOH 5%
Fase aquosa constituída por : benzoato de sódio +
NaOH aquoso
(camada inferior ou mais densa)
Fase orgânica constituída por : éter +
p-diclorobenzeno + resquícios NaOH aquoso.
(camada superior ou menos densa)
13 ml de solução de NaOH 5%
Fase aquosa constituída por benzoato de sódio e
NaOH (camada inferior ou mais densa)
Solução de éter com p-diclorobenzeno e resquícios
de NaOH (camada superior ou menos densa)
Lavar com 10 ml de água
(para garantir a remoção de traços da base)
Béquer de 250 ml
Fase aquosa: NaOH + benzoato de sódio
- Adição de HCl concentrado com
conta gotas (EM CAPELA ! ! ! ) até
precipitação total.
Recuperação do ácido
benzóico
-Filtração à vácuo.
-Medir a massa e determinar o ponto de
fusão.
Fase orgânica: éter + p-diclorobenzeno
- Transferir para um erlenmeyer de 250 ml
com tampa
- Adicionar cerca de 5g de cloreto de cálcio
com agitação ocasional – Deixar 1h30min.
Filtração simples com papel pregueado em balão
de fundo redondo
-Eliminar o éter por evaporação controlada em
aparelho para destilação simples
-- Quando houver ~5 mL, recolher com contagotas e transferir para uma placa de petri tarada.
- Medir a massa do resíduo e determinar o ponto
de fusão.
AGENTE SECANTE

É uma substância capaz de absorver água quando
exposto à umidade do ar ou a soluções úmidas. Exemplo:
sílica gel, peneiras moleculares, cloreto de cálcio, sulfato
de magnésio, sulfato de sódio, etc.
Insolúvel
Na2SO4(s) + Solução Úmida (nH2O)
Agente de
secagem
anidro

Solúvel
NaSO4. nH2O(s) + Solução Seca
Agente de
secagem
hidratado
Deve-se deixar o agente secante agir de 1h30min a 3h.
Tabela 2: Sinais que indicam que uma solução está
seca.
1.
Não existem gotas de água nas paredes do frasco ou em suspensão na solução.
2.
Não existe uma camada separada de água ou uma “poça”.
3.
A solução está límpida, não-turva. A turbidez indica a presença de água.
4.
Os grãos do agente de secagem ( ou uma porção dele) escorrem livremente no
fundo do recipiente agitado e não coalescem em uma massa sólida.
CaCl2:

Solubilidade em água: 740 g.L-1 (20ºC)

p.f.: 772,3 º C

Periculosidade : Irritante para os olhos.
EXTRAÇÃO QUIMICAMENTE ATIVA

REAÇÕES ENVOLVIDAS:
Reação de neutralização

Reação de recuperação do ácido benzóico
HCl
NaCl
Cálculo do volume de solução de NaOH (5 % ) necessário para reagir com o
ácido:
122,12g
2g
39,99g
Xg
X = 0,66 g de hidróxido de sódio necessários para reagir com todo o ácido
benzóico.
V (NaOH) = (100 ml solução/5g NaOH) X 0,66 g de NaOH
V (NaOH) = 13 ml
Cálculo do rendimento de p-diclorobenzeno:
Massa p-diclorobenzeno = (massa placa de petri+ massa do sólido) massa da placa de petri vazia
EM PORCENTAGEM :
2g
Xg
100%
Y%
FILTRAÇÃO SIMPLES
Utilizada quando o interesse é o líquido

Filtro pregueado: Usaremos este método para retirar os cristais
de agente secante.
Vantagem: aumenta a velocidade de filtração de duas
maneiras:
- Aumenta a área superficial do papel de filtro pelo qual o
solvente passa;
- Permite que o ar entre no recipiente e equalize rapidamente
a pressão.
FILTRAÇÃO À PRESSÃO REDUZIDA
Utilizada quando o interesse é o sólido

Nesta filtração, o funil simples é substituído por um
funil de Büchner, ajustado a um kitassato por meio de
uma rolha de borracha com um furo.
EVAPORAÇÃO DO SOLVENTE

É o processo de vaporizar um líquido, condensar o
vapor e coletar em um recipiente diferente.
PONTO DE FUSÃO
É utilizado para comprovar se foi possível obter a substância de
interesse, ao final de um experimento, por exemplo, e, ao
mesmo tempo, verificar a sua pureza.

Duas temperaturas são anotadas:
1ª : Temperatura em que a primeira gota de
líquido começa a se formar entre os cristais.
2ª : Temperatura em que toda a massa dos
cristais transforma-se em um líquido límpido.

O ponto de fusão é registrado por esta faixa de
temperatura.
RESÍDUOS

Descartar o extrato aquoso, da extração quimicamente ativa,
com resíduos de benzoato de sódio, hidróxido de sódio e
p-diclorobenzeno em frasco de resíduos para organoclorados,
assim como o clorofórmio com cristal violeta, utilizado na
extração simples e múltipla;

O agente secante é um resíduo sólido, não se deve jogar na
pia. Descartá-lo no lixo após evaporação dos solventes nele
absorvidos (em capela, overnight) ou descartá-lo juntamente
com os organoclorados;

O éter deve ser descartado em frascos para solventes não
clorados.
BIBLIOGRAFIA






Pavia, D. L.; Lampman, G. M.; Kriz J.R., G. S.; Engel, R.
G. Química Orgânica Experimental: Técnicas de escala
pequena, editora Bookman, 2009;
The Merck Index, 13th ed., 2009.
http://qorgexpbac.wordpress.com;
http://sigmaaldrich.com;
Shaw, D.J. Introdução à Química dos colóides e
superfícies, editora USP, 1975;
Harris, D.C. Análise Química Quantitativa, editora LTC,
2005.