Purificação de Solventes – Éter Etílico - cempeqc

PURIFICAÇÃO DE
SOLVENTES ÉTER
ETÍLICO
Doc entes: Profa. Dr. Isabele R. Nascimento
Prof. Dr. Humber to Marcio Santos Milagre
Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira
Integr antes : Renan Diego Zanetti
Samir Prioto Tayar
1
O QUE VEREMOS HOJE?
 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
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ANTERIORMENTE...
Purificação de Solventes – Por que Purificar?
 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 ;
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ANTERIORMENTE...
Purificação de Solventes – Qual usar?
 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.
4
ANTERIORMENTE...
Tipos de Impurezas
 H 2 O (comum em solventes orgânicos)
 Peróxidos
 Etanol (estabilizantes)
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ANTERIORMENTE...
Reações
 Eliminação da água:
CaCl 2 + 6 H 2 0  CaCl 2 .6H 2 O
2 Na 0 + 2 H 2 O  2 NaOH + H 2
 Eliminação do etanol:
2 Na 0 + EtOH  2 NaOEt + H 2
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ANTERIORMENTE...
Reações
 Formação de peróxidos:
CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + O 2  CH 3 CH(OOH)OCH 2 CH 3
 Detecção de peróxidos:
KI + HCl + peróxido  I 2 (solução amarelo-castanho)
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ANTERIORMENTE...
Filtração - Técnica
 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
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ANTERIORMENTE...
Filtração - Técnica
 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.
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PRÁTICA
Tabela de Constantes
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PRÁTICA
Toxicidade
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PRÁTICA
Primeiros Socorros – Éter etílico
 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.
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PRÁTICA
Primeiros Socorros – Sódio Metálico
 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.
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PRÁTICA
Descarte
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PRESSÃO DE VAPOR
 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.
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PRESSÃO DE VAPOR
 Como pode-se
notar no gráfico ao
lado, a pressão de
vapor de um
líquido aumenta
com a temperatura
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
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DIAGRAMA DE FASES
 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.
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory
17
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.
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DIAGRAMA DE FASES
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.
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POR QUE DESTILAR?
 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 .
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TIPOS DE DESTILAÇÃO
 Destilação simples
 Destilação fracionada
 Destilação por arraste a vapor
 Destilação sob pressão reduzida
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DESTILAÇÃO FRACIONADA
 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.
22
DESTILAÇÃO FRACIONADA
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.
23
DESTILAÇÃO FRACIONADA
 Exemplo de coluna de
destilação que estabelece
sucessivos equilíbrios
líquido-vapor
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
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TIPOS DE DESTILAÇÃO
 Destilação simples
 Destilação fracionada
 Destilação por arraste a vapor
 Destilação sob pressão reduzida
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DESTILAÇÃO POR ARRASTE A VAPOR
 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.
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TIPOS DE DESTILAÇÃO
 Destilação simples
 Destilação fracionada
 Destilação por arraste
 Destilação sob pressão reduzida
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DESTILAÇÃO A PRESSÃO REDUZIDA
 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
compostos que podem reagir com o O 2 .
caso
de
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DESTILAÇÃO A PRESSÃO REDUZIDA
 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
Fonte: Atkins' Physical
Chemistry, 8ª Ed
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DESTILAÇÃO A PRESSÃO REDUZIDA
 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.
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to
30
Organic Laboratory Synthesis, 3ª Ed.
TIPOS DE DESTILAÇÃO
 Destilação simples
 Destilação fracionada
 Destilação por arraste
 Destilação sob pressão reduzida
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DESTILAÇÃO SIMPLES
 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).
32
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
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.
34
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
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.
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
35
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
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.
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory Synthesis, 3ª
Ed.
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
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.
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
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.
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
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
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Pedras de Ebulição
 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
Existem dois tipos comuns:
-Lascas de Carborundo (inerte)
-Lascas de Mármore (mais
barata)
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Pedras de Ebulição
 As pedras de ebulição devem ser adicionadas para
evitar “solavancos” e permitir um aquecimento
homogêneo da solução.
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.
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem - Termômetro
 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
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
43
DESTILAÇÃO SIMPLES
Aparelhagem - Termômetro
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Fontes de Aquecimento
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.
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Fontes de Aquecimento
BANHO MARIA
 Utilizado para líquidos de
baixo ponto de ebulição – até
60ºC.
46
DESTILAÇÃO SIMPLES
Fontes de Aquecimento
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.
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Fontes de Aquecimento
BANHO DE ÓLEO
 Utilizado quando é
necessário aquecer
60º a 180ºC.
entre
48
DESTILAÇÃO SIMPLES
Cuidados!!
 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!!
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Correção do Ponto de Ebulição
 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)
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Correção do Ponto de Ebulição
 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;
 T 760 : temperatura de ebulição a 760 mmHg (ponto de
ebulição normal)
 Temperatura corrigida:
T 760 = ΔT + T
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Correção do Ponto de Ebulição – Por que Corrigir?
 A pressão local e a pressão ao nível do
mar possuem diferenças que são
minimizadas pela correção do ponto de
ebulição.
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Leitura do Ponto de Ebulição
 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)
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DESTILAÇÃO SIMPLES
Leitura do Ponto de Ebulição
Fonte: Pavia, D.L. et al. Small Scale
Approach to Organic Laboratory
Synthesis, 3ª Ed.
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DESTILAÇÃO SIMPLES - PRÁTICA
Fluxograma
solução etérea (éter etílico,
NaOH, Na, NaOEt CaCl2,)
Filtrar com papel pregueado
(Filtração Simples)
Resíduo (Na, CaCl2)
Filtrado (éter etílico, NaOH,
NaOEt)
Descartar
recolher em balão de 500 ml
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DESTILAÇÃO SIMPLES - PRÁTICA
Fluxograma
Destilar o éter através de uma
destilação simples
(Destilação Simples)
Resíduo (NaOH, éter etílico,
NaOEt)
Destilado (éter etílico)
Recolher destilado (éter) em
kitassato ou outro balão de
destilação
Anotar a pressão do laboratório
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DESTILAÇÃO SIMPLES - PRÁTICA
Fluxograma
Determinar o volume de éter obtido
Corrigir Temperatura de Ebulição e
comparar com a literatura
57
BIBLIOGRAFIA
 PAVIA , D.L.; LAMPM AN , G.M .; KRIZ, G.S.; ENGEL, R.G. Quími ca Orgâni ca
Experimental : Técnicas de escal a pequena . 2ed . Po r to Alegre : Bookman ,
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 http ://www.oswaldocruz .br/downl oad/fi chas/ % C3%89ter%20et% C3% ADli co 20
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vi suali zado
dia
58
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em 1 2/09/13
em
acessado
 http://sites.f fcl rp.usp.br/cipa/fi spq/Sodi o.pdf acessado em 1 2/09/13
 http://sites.f fcl rp.usp.br/cipa/fi spq/Etr% 20etilico.pdf acessado em
1 2/09/13
59
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1 2/09/13
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=%C9TER% 20DIET %CDLICO acessado em 1 8/09/13
 http ://si stemasinter.cetesb .sp.gov.br/produtos/fi cha_ completa 1 .asp? consulta
=S%D3DIO acessado em 1 8/09/13
 http ://sistemasinter.cetesb .sp.gov.br/produtos/ficha_ completa 1 .asp?consulta
=HIDR% D3XIDO %20DE% 20S% D3DIO acessado em 1 8/09/13
 http ://si stemasinter.cetesb .sp.gov.br/produtos/fi cha_ completa 1 .asp? consulta
=%C1CIDO% 20SULF % DARICO acessado em 1 8/09/13
60
Constantes Físicas e Periculosidade
Fluxograma da Prática
solução etérea (éter etílico, Na, NaOH,
CaCl2,)
Filtrar com papel pregueado
(Filtração Simples)
Resíduo (Na, CaCl2)
Descartar
Filtrado (éter etílico, NaOH)
recolher em balão de 500 ml
Destilar o éter através de uma
destilação simples
(Destilação Simples)
Resíduo (éter etílico, NaOH)
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