Preparação do acetato de isopentila I - Cempeqc

Química Orgânica Experimental I
Bacharelado 2009
Profª. Amanda Coelho Danuello
Prof. Dr. Leonardo Pezza
Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira
Msc. Rodrigo Sequinel
5 - Preparação do
acetato de
isopentila I
Discentes: Grupo 19
Felipe Haislan Fioco Vieira
Química Orgânica Experimental I
Temas:
Ésteres;
 Introdução;
 Reação de Fisher;
 Mecanismo da Reação;
 Objetivo;
 Propriedades Físico-Químicas;
Toxidades;

Primeiros-Socorros;
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Química Orgânica Experimental I
Temas:

Técnicas Envolvidas;
Refluxo;
Efeito Salting-Out;
Extração Simples;
Extração Químicamente Ativa;
Secagem de Líquidos;
Destilação Simples;
Apresentação dos Cálculos;
 Fluxograma;
 Bibliografia;

Bacharelado 2009
Química Orgânica Experimental I
Bacharelado 2009
Os Ésteres:
O principal método para caracterizar um éster implica
a identificação do ácido e do álcool que o compõe.
Em geral, os ésteres, principalmente os de baixa massa
molar, apresentam aromas agradáveis, estando
presentes em frutas e flores, como mostrado na Figura
1.
Química Orgânica Experimental I
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Introdução
Acetato de isopentila:
O acetato de isopentila é um éster que apresenta
cheiro característico de banana. Pode ser obtido
através da reação de esterificação do ácido
acético com álcool isopentilico, a qual é catalisada
por um ácido (na prática será utilizado o
H2SO4(conc.)). Esta reação é conhecida como
esterificação de Fischer.
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Química Orgânica Experimental I
Variáveis da esterificação

Temperatura:
Esterificações são facilitadas através do aumento
da temperatura do meio reacional. Evidenciado na
Equação de Arrhenius.
Onde:
k – constante da velocidade
A – fator de frequência ( medida
das colisões efetivas)
Ea – energia de Ativação (kJ/mol)
R - constante dos gases ideais
(8,314 J/mol.K)
T – temperatura absoluta (K)
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Variáveis da esterificação:

Concentração:
Normalmente, o ácido carboxílico é a matéria prima
de mais alto preço comparada com os álcoois.
Pode-se usar, então, uma grande excesso do álcool
para deslocar o equilíbrio para a formação do éster.
Química Orgânica Experimental I
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Variáveis da esterificação:

Catalisadores:
Os principais fatores que influenciam a esterificação são o
excesso de um dos reagentes, visto no item anterior, e o uso de
catalisadores (H2SO4 e HCl). Estes aceleram os limites da
conversão com aumento do rendimento. A desidratação dos álcoois
(H2SO4) e corrosão de equipamentos (HCl) são desvantagens na
utilização de ácidos minerais como catalisadores.
Ou seja, estas três variáveis aceleram ou retardam a
velocidade da reação.
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Reação
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Geral Fischer
As esterificações catalisadas por ácidos, como
esses exemplos, são chamadas de esterificações de
Fischer.
Elas se desenvolvem muito lentamente na ausência
de ácidos fortes, mas alcançam o equilíbrio em
poucas horas, quando o ácido e o álcool são
refluxados com pequena quantidade de H2SO4 (conc.)
ou HCl (conc.).
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Mecanismo da Reação
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Mecanismo da Reação
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Objetivo:
Preparar acetato de isopentila a partir da
reação de esterificação do ácido acético com
álcool isopentilico;


Extrair o éster obtido;

Calcular o rendimento da reação;
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Química Orgânica Experimental I
Propriedades Físico-Químicas
das substâncias a serem usadas
Nomenclatura
Densidade (g.mL-1)
Massa Molar (g.mol -1)
Ponto de Fusão(ºC)
Ponto de Ebulição(ºC)
Ácido Acético
CH3COOH
1,049
60,050
16,604
118,00
Álcool Isopentílico
C5H12O
0,813
88,150
-117,20
130,50
Bicarbonato de Sódio NaHCO3
2,159
84,007
270,00
-- --
Ácido Sulfúrico
H2SO4
1,840
98,080
10,31
337,00
Cloreto de Sódio
NaCl
2,170
58,450
801,00
1413,00
120,370
1124 (anidro, decomp)
200 (monohidratado, decomp)
150 (heptahidratado, decomp)
-- --
2,66 (anidro)
Sulfato de magnésio
2,445 (monohidratado)
MgSO4
1,68 (heptahidratado)
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Nomenclatura
Propriedades Físicas
Solubilidade
Ácido Acético Glacial
CH3COOH
Excelente solvente para diversos compostos orgânicos.
Líquido, odor pungente
Miscível em água, álcool
glicerol e éter
Álcool Isopentílico
C5H12O
Fracamente solúvel em H2O
Líquido, odor de(2g em 100 mL). Miscível em
sagradável característico álcool, éter, benzeno, clorofórmio
Bicarbonato de Sódio
NaHCO3
Ácido Sulfúrico
H2SO4
Cloreto de Sódio NaCl
Sulfato de magnésio
MgSO4
Acetato de Isopentila
C7H14O2
Cristais brancos ou
granulados
Líquido incolor e volátil
Solúvel em 10 partes de
água. Insolúvel em álcool
Toxidade
Ingestão pode causar corrosões bucais e gastro-intestinais, com vômitos, diarréia, colapso circulatório e
morte.
Irritante para as membranas
mucosas, altas concentrações podem causar depressão no sistema nervoso
central.
Considerado não tóxico
Altamente corrosivo. Em conMiscível em água e em álcool
tato com os olhos pode resulcom liberação de muito calor
tar em perda total da visão.
e contração de volume.
Ingestão causa enjôo e morte
- 1g dissolve em 2,8 mL de
Cúbico, cristais brancos
água. Insolúvel em HCl congrânular ou pó incolor
centrado
Considerado não tóxico
Cristais brancos ou pó
eflorescentes
Solúvel em água, levemente
solúvel em álcool
Incolor e líquido neutro
-1g solúvel em 400 partes de Causa irritações aos olhos, e
água. Miscível em álcool,
outros tecidos, pode causar
éter, acetato de etila
dermatite
Possui baixíssima toxidade
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Toxidade das Substâncias

Ácido Acético Glacial (CH3COOH)
Inalação: garganta inflamada, tosse, queimação, dor de cabeça, vertigens,
respiração dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; requer
atenção médica.
Pele: dor, vermelhidão, bolhas, ardor. Primeiros-socorros: remover as
roupas contaminadas, lavar com água e sabão; requer atenção médica.
Olhos: vermelhidão, dor intensa, queimação, perda de visão. Primeirossocorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de
contato) e procurar oftalmologista.
Ingestão: dor abdominal, sensação de queimação, diarréia, choque ou
colapso, garganta inflamada, vômito. Primeiros-socorros: enxágüe a boca,
não induza o vômito, dê porções de água para a pessoa beber; requer
atenção médica.
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Toxidade das Substâncias

Álcool isopentílico (C5H12O)
Inalação:garganta inflamada, tosse, náusea, dor de cabeça, vertigens.
Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.
Pele:dor, vermelhidão, pele seca, aspereza. Primeiros-socorros: remover
as roupas contaminadas, lavar com água e sabão abundantemente.
Olhos: vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por
vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista.
Ingestão:dor abdominal, sensação de queimação no tórax e no
estômago,dor de cabeça, náusea, inconsciência, vômito, fraqueza.
Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito, dê porções de
água com carvão ativado para a pessoa beber; requer atenção médica.
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Toxidade das Substâncias

Ácido sulfúrico (H2SO4)
Inalação: corrosivo, garganta inflamada, queimação, respiração
dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; respiração
artificial, se necessário; requer atenção médica.
Pele: corrosivo, dor, vermelhidão, bolhas, sérias queimaduras. Primeirossocorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água; requer
atenção médica.
Olhos: corrosivo, vermelhidão, dor, intensa queimação. Primeirossocorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de
contato) e procurar um oftalmologista.
Ingestão: corrosivo, dor abdominal, sensação de queimação, choque ou
colapso. Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito;
procure um médico.
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Toxidade das Substâncias

Acetato de isopentila (C7H14O2)
Inalação: garganta inflamada, tosse, dor de cabeça, fraqueza,
sonolência. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.
Pele: secura. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas,
lavar com água.
Olhos: vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água corrente
por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um
oftalmologista.
Ingestão: dor abdominal, garganta inflamada, náuseas. Primeirossocorros: beber porções de água; requer atenção médica.
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Toxidade das Substâncias

Bicarbonato de sódio (NaHCO3)
Nenhuma consideração toxológica.
Possui baixíssima toxidade.

Sulfato de Magnésio (MgSO4)
Nenhuma consideração toxológica.
Possui baixíssima toxidade, mas se ingerido funciona com laxante.

Cloreto de Sódio (NaCl)
Considerado não tóxico. Hipertensos devem evitar consumir grandes
quantidades.
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Técnicas utilizadas

Refluxo
É utilizado quando uma reação é lenta à temperatura
ambiente e necessita de aquecimento para que a reação
ocorra mais rapidamente. O refluxo permite que a
mistura seja aquecida à temperatura de ebulição do
solvente, não ocorrendo perda dos reagentes nem dos
produtos por evaporação, pois o vapor produzido é
condensado por um condensador conectado a boca do
frasco reacional.
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Como montar um sistema de
refluxo:
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Sistema de refluxo com c:
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Lembrando que usa-se ...

O condensador de bolas, pois a sua forma
proporciona uma maior superfície de contato entre o gás
e as paredes do condensador, em relação ao condensador
de Liebig.
 A manta térmica, pois proporciona um aquecimento
constante e controlado, atingindo prontamente
temperaturas elevadas. Pode ser empregada com
líquidos altamente inflamáveis, e o tumulto na ebulição
é fortemente eliminado.
 Pedras de ebulição para evitar ebulição tulmutuosa,
promovendo um refluxo regular.
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Atenção no refluxo
Verificar o sentido do fluxo de água: de baixo para cima;
 Manter o fluxo de água constante para favorecer o
resfriamento;
 A pressão do fluxo de água deve ser alta o suficiente para
manter o fluxo, mas não excessivamente forçando a
mangueira do condensador;
 Usar tipo de aquecimento apropriado (manta de
aquecimento);
 Usar pedras de ebulição, colocá-las quando o meio ainda
estiver frio;
 Ajustar a velocidade de aquecimento, para que o anel de
refluxo não atinja mais que 1/3 do condensador;
 Cuidado com escape de vapores.

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Técnicas utilizadas

Neutralização com bicarbonato de sódio
Neutraliza-se a primeira fase orgânica obtida com uma
base fraca, o bicarbonato de sódio, pois além de não elevar
muito o pH da solução ( pH ~ 9 ), não temos presença de um
nucleófilo, que seria no caso de usarmos um hidróxido, e
não acontecerá reações indesejaveis.
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Técnicas utilizadas

Efeito Salting-Out
Ao se isolar compostos orgânicos de soluções aquosas,
leva-se em conta o fato que a solubilidade de muitas
substâncias orgânicas na água diminui
consideravelmente pela presença de um sal inorgânico
(Cloreto de Sódio, sulfato de âmonia, cloreto de
cálcio, etc.). Com isso diminui-se a perda de solventes
nas extrações.
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Técnicas utilizadas

Extração Simples
A extração consiste na separação de um componente de
uma mistura por meio de um solvente, este não deve ser
solúvel na solução, nem reagir quimicamente com a
substância a ser extraída.
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Técnicas utilizadas

Extração Químicamente Ativa
Na extração quimicamente ativa fazemos com que um dos
compostos reaja de modo que suas características sejam
alteradas, para assim podermos separá-los.
Nesta prática utilizaremos o NaHCO3(s) o qual reagirá com
o excesso de ácido acético dissociado e com pquenas
quantidades de H2SO4 no éster formado, resultando em
acetato de sódio que é mais solúvel em H2O.
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Técnicas utilizadas

Secagem de Líquidos
Os líquidos são geralmente secos pelo contato direto com
um agente secante, este não deve combinar quimicamente
com o composto orgânico, deve ter capacidade de secagem
rápida, não se deve dissolver muito no líquido, e não
possuir efeito catalisador.
Sulfato de Magnésio (Anidro) – É um agente secante
excelente, neutro e barato. Ação é rápida e quimicamente
inerte.
.. Lembrando que não deve ser empregado cloreto de
cálcio nas secagens de ésteres em virtude de reagir
quimicamente com esse composto.
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Técnicas utilizadas

Destilação Simples
A destilação consiste na ebulição de um líquido e
posteriormente a condensação de seu vapor, de maneira
que o condensado seja coletado num frasco seco, no caso
deste experimento corresponderá a separação do acetato
de isopentila (P.E. 142 C) do restante das impurezas.
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Apresentação dos Cálculos

Ajuste do Ponto de Ebulição:
ΔT = 0,00010(760-p).(t +273)
t760=ΔT + t
Onde:
ΔT - correção, em ºC a ser aplicada ao ponto de ebulição observado.
p- pressão barométrica local;
t760- temperatura de ebulição a 760 mmHg (ponto de ebulição normal);
t - temperatura de ebulição observado no laboratório.
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Apresentação dos Cálculos

Rendimento:
Lembrar que a reação é 1:1.
Que o álcool é o agente limitante, ou seja, devese usar o número de mols do álcool para calcular o
rendimento (100%).
Rendimento = m(obtido) . 100%
m(estequiométrico)
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15 mL de álcool isopropilico
em um balão de fundo redondo
Fluxograma acetato de
isopentila
1. Adicionar 20mL de ácido acético glacial
2. Adicionar cuidadosamente sob agitação cerca de
4 mL de H2SO4(conc.)
3. Adicionar pedras de ebulição
4. Ligar o balão a um condensador de refluxo
5. Refluxar por 1 hora usando manta de
aquecimento como fonte térmica
6. Deixar esfriar o sistema a temperatura ambiente
Acetato de Isopentila + H3CCOOH
Peq. Quantidades de: álcool isopropilico,
H3O+, HSO4- , SO42-
7. Transferir a mistura fria para um béquer
contendo 55mL de água fria (ácido sempre
adicionado sobre água)
8. Agitar a mistura heterogênea com bagueta e
transferí-la para um funil de separação
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9. Lavar o balão com 10mL de água fria e
transferir para o funil de separação
10. Efetuar a extração simples;
Fase orgânica(superior):
acetato de isopentila e HAc
Peq. Quantidades de:
H3O+, HSO4- , SO42- ,
H2O,
álcool isopentílico
* Extração Quimicamente
Ativa
Fase aquosa(inferior):
H3O+, HSO4Peq. Quantidades de:
acetato de isopentila,
álcool isopentílico
11-Transferir a solução para um béquer
12. Adicionar 25mL de solução aquosa de bicarbonato de sódio 5%
13. Fazer extração*, removendo a fase aquosa
14. Adicionar novamente 25mL de solução aquosa de bicarbonato de
sódio 5%
15. Repetir a extração, removendo a fase aquosa;
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Fase aquosa(inferior): Ac-,
Fase orgânica(superior):
H3O+, HSO4- , Na+, SO42Peq. Quantidades de:
acetato de isopentila,
álcool isopentílico
16. Verificar o pH da fase aquosa após a extração
usando papel de tornassol rosa
17. Se esta não se apresentar básica, repetir a
extração até obtê-la básica;
Descartar
acetato de isopentila
Peq. Quantidades de:
H3O+, HS4O- , SO42- ,
HOH,
Na+, álcool isopentílico
* Efeito
salting Out
18. Adicionar 25mL de água e
5mL de solução saturada de
cloreto de sódio*
19. Agitar a mistura suavemente
e extrair a fase aquosa;
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Fase aquosa(inferior):
+
-
Na , Ac , Cl
-
Peq. Quantidades de:
acetato de isopentila,
álcool isopentílico, SO42-
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Fase orgânica(superior):
acetato de isopentila
Peq. Quantidades de:
H3O+, HS4O- , SO42- , HOH,
Na+, álcool isopentílico, Cl
20. Transferir o éster para um erlenmeyer de
250 mL e adicionar 2g de MgSO4 anidro
21. Tampar o frasco e agitar ocasionalmente
até que o líquido apresente-se límpido
Descartar
22. Se necessário, decantar a solução e repetir o
tratamento com 0,5g de MgSO4
* Etiquetar com o nome do grupo o erlenmeyer
e aguardar próxima aula.
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23.Montar um sistema de destilação simples(vidraria
seca).
Fase orgânica:
acetato de isopentila
Peq. Quantidades de:
Ac , HSO4- , SO42- , Cl
Na+, álcool isopentílico
24. Coletar a fração destilada entre 134 e 143ºC, em
um erlenmeyer previamente tarado e em banho de
gelo;
25. Pesar o produto e calcular o rendimento;
26. Anotar a pressão e corrigir o ponto de ebulição;
27. Armazenar o produto obtido num frasco rotulado
contendo faixa de destilação, volume, massa, data e
componentes do grupo.
Acetato de Isopentila
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Descarte de Resíduos
• Evitar jogar bases e ácidos concentrados no mesmo
recipiente, e neutralizá-los antes de descartar.
• Separar solventes orgânicos de soluções aquosas.
• Separar solventes halogenados de solventes não
halogenados.
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Bibliografia
SOLOMONS, G. T.W., FRYHLE, C. B. Química Orgânica vol. 1 e 2, 8ª
edição

VOGEL, A. I. Análise Orgânica Qualitativa, vol. 1, 3ªedição, Livros
Técnicos e Científicos, Editora Rio de Janeiro.

Pasto, D. J., Johnson, C. R. Determinación de Estructuras Orgânicas,
Editorial Reverté, S.A. - Barcelona.


http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a11.pdf (acessado pela 1ª vez em
05/09/2009)

http://www.dequi.eel.usp.br/~barcza/Esterificacao.pdf (acessado pela 1ª vez
em 03/09/2009)

http://labjeduardo.iq.unesp.br/orgexp1/acetato_isopent.htm
pela 1ª vez em 28/08/2009)
(acessado