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EXTRAÇÃO COM SOLVENTES REATIVOS
GARCIA, Guilherme. D., PILARSKI, Karina. S., TASSI, Alisson. L. a. Unisul, Santa Catarina Resumo O processo de extração utilizando solventes é muito empregado quando se dispõe de uma mistura de compostos orgânicos, já que os solventes permitem a dispersão de outra substância em seu meio, na sua maioria são voláteis e inflamáveis. Neste estudo, extraiu-se p-nitroanilina, ácido benzoico, β-naftol e naftaleno de maneira descontínua, utilizando éter etílico como solvente orgânico, calculou-se o rendimento prático e determinou-se o ponto de fusão dos sólidos obtidos. A extração foi realizada a partir de uma solução de éter etílico, naftaleno, β-naftol, ácido benzóico e p-nitroanilina, onde foi extraído cada composto com as soluções aquosas adequadas, para a p-nitroanilina utilizou-se ácido clorídrico, para o ácido benzoico utilizou-se bicarbonato de sódio, o β-naftol utilizou-se hidróxido de sódio e o naftaleno com a evaporação do éter etílico, foi feita a filtração e secagem dos precipitados e também a evaporação do éter etílico para a obtenção do naftaleno utilizando o evaporador rotativo. Foi obtido 0,58 g p-nitroanilina e seu ponto de fusão ficou entre 148,9 ºC a 149,7 ºC, para o ácido benzoico foi obtido 0,52 g e seu ponto de fusão ficou entre 121,3 °C a 122 °C, para o β-naftol foi obtido 1,68 g e seu ponto de fusão ficou na faixa de 97, ºC a 95 ºC e o naftaleno foi obtido 2,17 g com seu ponto de fusão 77,9 °C a 80,2 °C. Este estudo mostra que a extração com solventes reativos tiveram baixo rendimento com 58% da p-nitroanilina e 52% do ácido benzoico, porém bom grau de pureza e rendimentos superiores ao 100% de β-naftol e naftaleno que indicaram a presença de grandes quantidades de impurezas, logo a extração com solventes reativos foi bem-sucedida porém com falhas no manuseio e uma grande presença de impurezas na formação do precipitado. Palavras-chave: extração, solventes orgânicos, solvatação, síntese orgânica
1. INTRODUÇÃO A extração com solventes é utilizada na separação e isolamento de substâncias que fazem parte de uma mistura, ou também na remoção de impurezas dissolvidas. O composto, presente na forma de uma solução ou suspensão, é separado pela técnica de extração através da agitação com outro solvente, no qual o composto orgânico seja mais solúvel e que seja pouco miscível. A alta eficiência de um processo de extração pode ser obtida através da escolha de um solvente apropriado, que apresente alto coeficiente de distribuição e seletividade. As técnicas mais utilizadas para extração de compostos orgânicos são: extração líquido- líquido, extração em fase sólida, extração com fluido supercrítico e extração com membranas sólidas ou líquidas (QUEIROZ; COLLINS; JARDIM, 2010; CORNÉLIO; SILVA, 2013; MACHADO, 2007). Na extração-líquido-líquido, dois componentes de uma mistura líquida são separados pelo contato com um solvente insolúvel o qual dissolverá preferencialmente um ou mais componentes. Nesta operação, a separação dos componentes depende da diferença da distribuição dos componentes entre os líquidos imiscíveis. A extração líquido-líquido apresenta as vantagens de ser simples e poder utilizar um número grande de solventes, puros e disponíveis comercialmente, os quais fornecem uma ampla faixa de solubilidade e seletividade (SOARES et al., 2015; QUEIROZ; COLLINS; JARDIM, 2010). A escolha de um solvente apropriado é um fator determinante no custo do processo de extração líquido-líquido. O solvente escolhido tem que apresentar alto grau de seletividade para o soluto, do contrário, é necessário a utilização de grande quantidade de solvente. É também conveniente que a solubilidade mútua entre o solvente e o outro componente seja muito baixa, para evitar perda de solvente na fase refinado e dificuldades na recuperação do soluto. A água é usada como um dos solventes na extração líquido-líquido, uma vez que a maioria dos compostos orgânicos é imiscível em água e porque ela dissolve compostos iônicos ou altamente polares. Nas extrações com água e um solvente orgânico, a fase da água é
chamada "fase aquosa" e a fase do solvente orgânico é chamada "fase orgânica (SERON, 2013; MACHADO, 2007). A escolha adequada do solvente orgânico e o ajuste de pH da amostra são necessários para assegurar uma boa recuperação do analito. A extração de substâncias básicas é, normalmente, realizada a pH maiores que 7 e a extração de substâncias ácidas é feita em pH menores que 5. Quanto maior a afinidade do analito pelo solvente orgânico maior a recuperação (CALDAS; GONÇALVES; PRIMEL, 2011). Por outro lado, esta técnica possui uma série de desvantagens, tais como: as amostras com alta afinidade pela água são parcialmente extraídas pelo solvente orgânico, resultando em perda do analito; impurezas do solvente são concentradas junto com a amostra, implicando no uso de solventes ultrapuros; pode ocorrer a formação de emulsões; alguns solventes orgânicos são tóxicos; pode ocorrer adsorção dos analitos na vidraria (QUEIROZ; COLLINS; JARDIM, 2010). Este experimento tem como objetivo principal a extração dos compostos orgânicos naftaleno, β- naftol, ácido benzoico e p- nitroanilina com solventes reativos, sendo eles, ácido clorídrico, bicarbonato de sódio, hidróxido de sódio, e como objetivo especifico a obtenção do rendimento dos precipitados dos compostos orgânicos e a determinação de seus pontos de fusão.
2. MÉTODO Pesou-se em uma balança semi-analítica 1 g de cada um dos seguintes compostos, naftaleno, β- naftol, ácido benzoico e p- nitroanilina, e transferiu-se para um erlenmeyer de 250 mL, adicionando em seguida 110 mL de éter etílico para dissolver os compostos. Após isso, transferiu-se a solução etérea para um funil de separação e realizou-se a seguinte extração com soluções aquosas, mantendo a solução etérea no funil. Foi extraido com ácido clorídrico 10% (HCl), adicionando ao funil de separação, três porções de 30 mL cada. Após adicionar cada porção de ácido clorídrico, agitou-se com cuidado o funil e equiparou-se a pressão. Combinou-se as frações aquosas extraídas em um único béquer e neutralizou-se com uma solução de hidróxido de sódio (NaOH). Em seguida, foi feita uma filtração a vácuo para recuperação do precipitado obtido. Foi extraido com bicarbonato de sódio 10% (NaHCO 3 ), adicionando ao funil de separação, três porções de 30 mL cada. Após adicionar cada porção de bicarbonato de sódio, agitou-se com cuidado o funil e equiparou-se a pressão. Combinou-se as frações aquosas extraídas em um único béquer e neutralizou-se vagarosamente com uma solução de ácido clorídrico e com agitação branda. Em seguida, foi feita uma filtração a vácuo para recuperação do precipitado obtido. Foi extraido com hidróxido de sódio 10% (NaOH), adicionando ao funil de separação, três porções de 30 mL cada. Após adicionar cada porção de hidróxido de sódio, agitou-se com cuidado o funil e equiparou-se a pressão. Combinou-se as frações aquosas extraídas em um único béquer e neutralizou-se com uma solução de ácido clorídrico. Em seguida, foi feita uma filtração a vácuo para recuperação do precipitado obtido. Posteriormente, realizou-se a lavagem da fase etérea com água destilada, transferiu-se a fase orgânica para um erlenmeyer de 250 mL, e secou-se utilizando sulfato de sódio (Na 2 SO 4 ). Foi feita uma filtração por gravidade transferindo o filtrado para um balão de fundo redondo de 125 mL. Em seguida, evaporou-se o solvente do filtrado utilizando um evaporador rotativo. Secou-se os produtos por cerca de 24 horas, após isso, pesou-se todos os compostos obtidos e determinou-se o ponto de fusão de cada um.
variações por presença de impurezas no precipitado porém comprovando o composto orgânico extraído como sendo a p -nitroanilina (BORGES; ALVES, 2017). O cálculo do rendimento prático da p -nitroanilina foi realizado por meio da Equação 1. Equação 1: %x =^ massa pesada ( g ) massa esperada ( g )
Fonte: AZZELLINI et al., 2013. %x = 0,58 g 1 g
O rendimento obtido de 58% se demonstrou inferior em relação Borges e Alves (2017) que obtiveram 78%, este baixo resultado se deve pela consequência de perdas da p -nitroanilina em forma de precipitado, no manuseio, na filtração e o curto tempo de contato com o ácido clorídrico. Na segunda extração, foi utilizado o bicarbonato de sódio, responsável pela extração do ácido benzoico e a formação do sal benzoato, o ácido benzoico, é um ácido fraco devido a sua base conjugada ser estável proveniente da conjugação dos elétrons dos dois oxigênios presentes em sua estrutura, após a extração foi utilizado uma solução de ácido clorídrico para a neutralização e a obtenção do precipitado. A Figura 2 apresenta o mecanismo da reação entre o ácido benzoico e o bicarbonato de sódio e da neutralização do sal benzoato de sódio com o ácido clorídrico. Figura 2: Mecanismo da reação entre o ácido benzoico e o bicarbonato de sódio e da neutralização do sal benzoato de sódio com o ácido clorídrico. O (^) OH
O O Na
+ + NaCl
1º ETAPA
2º ETAPA
Na-HCO 3
H 2 +CO 3 O O Na H Cl
.. O^ OH
Fonte: Autores, 2019. O ácido benzoico irá reagir com o bicarbonato de sódio ocorrendo a formação do sal benzoato de sódio que é muito solúvel em água e insolúvel no éter etílico possibilitando a extração, para obtenção do precipitado foi neutralizado com o HCl ocorrendo a dissociação do sal ao seu estado original o ácido benzoico e voltando a ser insolúvel na fase aquosa (CONSTANTINO; SILVA; DONATE, 2004).
Após a neutralização, foi realizado filtração a vaco para obtenção do precipitado e deixado para secar por um período de 24 horas. Foi obtido 0,52 g de precipitado e realizado o ponto de fusão, que serviu como indicativo da presença do ácido benzoico no precipitado e foi calculado o rendimento prático. A faixa de fusão obtida do composto foi de 121,3 °C e 122 °C sendo determinado com um bom grau de pureza para um composto orgânico, de acordo com o FISPQ (2010), o ponto de fusão do ácido benzoico é de 122 °C, portanto, a faixa de fusão obtida se adequa ao do composto ácido benzoico. O rendimento pratico foi calculado utilizando a equação 1. %x = 0,52 g 1 g
O rendimento obtido foi de 52%, de acordo com Alves et al. (2015), que obtiveram um rendimento de 90%, o rendimento obtido foi considerado baixo por consequência de perdas do ácido benzoico em forma de precipitado no manuseio, na filtração e o curto tempo de contato com o bicarbonato de sódio. Na terceira extração, foi utilizado o hidróxido de sódio, responsável pela extração do β-naftol que formou um sal β-naftalato, o β-naftol é um ácido fraco que por sua estrutura conter uma hidroxila e conter dois aromáticos tem grande ressonância fazendo com o composto tenha grande estabilidade, após a extração foi utilizado uma solução de ácido clorídrico para a neutralização e a obtenção do precipitado Na Figura 3 apresenta o mecanismo da reação entre o β-naftol e o hidróxido de sódio e da neutralização do sal β- naftalato de com o ácido clorídrico. Figura 3: Mecanismo da reação entre o β-naftol e o hidróxido de sódio e da neutralização do sal β- naftalato de com o ácido clorídrico. OH
1º ETAPA
2º ETAPA
H Cl Na OH
O
+ H^2 O
O
Na
Na
OH
+ NaCl
Fonte: Autores, 2019. O β-naftol ira reagir com o hidróxido de sódio (NaOH), uma base forte, para ocorrer a reação e a formação de um composto solúvel em solução aquosa, o sal β-naftalato de sódio, , o composto carregado foi neutralizado com a utilização de HCl ocorrendo a dissociação do sal e formando o precipitado β-naftol insolúvel na fase aquosa (CONSTANTINO; SILVA; DONATE, 2004).
impurezas indicando erros no manuseio das vidrarias quando houveram baixos rendimentos e resultando na obtenção de rendimentos acima de 100% com a presença de grandes quantidades de impurezas seja com adições no manuseio ou a remanescência de solventes nos produtos.
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