A Destilação Azeotrópica

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Colocou-se 0,5 mL da fase aquosa previamente coletada em um tubo de ensaio e adicionou-se 1 mL de propileno glicol, 2 mL de solução de cloridrato de hidroxilamina e 1 mL de solução de hidróxido de potássio. Colocou-o em banho-maria por, aproximadamente, 2 min, e, depois, resfriou-o em água corrente. Por fim adicionou-se 0,5 mL de solução etanólica de cloreto de ferro III e observou-se o resultado.

- Resultados e discussão de resultados

Utilizou-se a destilação azeotrópica para destilar a mistura de água e tolueno para sintetizar acetato de isoamila ou óleo de banana.

A destilação azeotrópica baseia-se na destilação de uma mistura azeotrópica isto é, uma mistura que se comporta como se fosse substância pura em relação à ebulição, com temperatura constante. Essa temperatura de ebulição pode estar abaixo (azeótropo de mínimo) ou acima da temperatura de ebulição dos componentes (azeótropo máximo). A mistura de água e tolueno caracteriza-se por possuir azeótropo mínimo já que suas interações intermoleculares são fracas devido as suas diferentes polaridades, logo a temperatura de ebulição da mistura fica em torno de 84°C enquanto as temperaturas de ebulição do tolueno e da água são 110,6°C e 98°C, respectivamente. Misturas deste tipo não podem ser separadas por destilações simples, fracionada ou de arraste por vapor já que o vapor em equilíbrio com o líquido tem a mesma composição do líquido.

- Destilação e esterificação

Montou-se a o sistema de destilação azeotrópica com Dean-Stark ilustrado em Figura 1, página 4. Ressalta-se a utilização da vidraria Dean- Stark que funciona como uma coluna de destilação fracionada e permite a coleta e armazenamento do destilado. Ressalta-se também a utilização de um condensador de bolas que possibilita refluxo durante a destilação com um sistema semiaberto.

Adicionou-se em um balão de fundo redondo 10 mL de ácido acético glacial e 11 mL de álcool isoamílico afim de realizar uma esterificação de Fisher, obtendo o produto de interesse, acetato de isoamila e água, ilustrada em Reação 1. Além do álcool e do ácido correspondentes, adicionou-se ao balão 5 mL de tolueno com o objetivo de deslocar o equilíbrio químico da reação para a formação do produto de interesse e garantir a destilação da água à uma temperatura menor que 98°C afim de evitar a formação de produtos complexos e queima do material de partida. Iniciou-se o aquecimento e consequentemente a destilação, observou-se a destilação de um vapor turvo e oleoso. Durante a destilação percebeu-se a decantação do destilado em duas fases incolores porém uma com aspecto oleoso, correspondente ao tolueno e outra correspondente a água.

Reação 1: Mecanismo de esterificação de acetato de isoamila (etanoato de 3-metilbutil). [4]

[pic 4]

Interrompeu-se a destilação quando mediu-se, no tubo milimétrico do Dean-Stark, 5 mL da fase oleosa para garantir a destilação total do tolueno adicionado ao material de partida. Sabe-se pela estequiometria da reação que o rendimento teórico da esterificação é dado por 2,7 mL de água destilada produzida. Mediu-se 1,5 mL de água portanto, conclui-se 55,5% de rendimento. Considera-se o rendimento obtido relativamente alto já que, reações de esterificação geralmente possuem alta reversibilidade e consequentemente baixo rendimento. Atribui-se o resultado obtido à presença do tolueno.

Transferiu-se a mistura de acetado de isoamila, ácido acético glacial e álcool isoamílico contido no balão para um béquer de 250 mL e adicionou-se, aos poucos, bicarbonato de sódio e água para a neutralização do excesso de ácido acético. Adicionou-se o neutralizador até cessar a efervescência no béquer e verificou-se o pH do meio com o auxílio de um papel de Tornassol vermelho. Observou-se a alteração no papel de vermelho para azul indicando um meio ligeiramente alcalino. Após a neutralização percebeu-se duas fases, a aquosa contendo acetato de sódio proveniente do ácido acético e a fase orgânica contendo o álcool residual e o acetado de isoamila.

Deslocou-se a mistura resultante do béquer para um funil de decantação e aguardou-se aproximadamente 10 minutos com o funil aberto. Após a decantação percebeu-se duas fases, a aquosa contendo acetato de sódio proveniente do ácido acético e a fase orgânica contendo o álcool residual e o acetado de isoamila. Sabe-se que geralmente solventes orgânicos são menos densos que a água por isso observou-se a fase orgânica superior a fase aquosa no funil de decantação. Retirou-se, primeiramente a fase aquosa e um pouco da fase orgânica afim de evitar parte aquosa na fase de interesse e depois retirou-se e armazenou-se a fase orgânica em um frasco âmbar, limpo, seco e rotulado.

Vale ressaltar que a mistura tolueno e água foi coletado do tubo Dean-Stark e o tolueno foi recuperado para futura utilização no laboratório.

- Caracterização

Em um tubo de ensaio realizou-se o teste de hidroxamato férrico, adicionou-se 0,5 mL da amostra orgânica, 1,0 mL do solvente propileno glicol, 2,0 de solução aquosa de cloridrato de hidroxilamina e 1 mL de solução aquosa de hidróxido de potássio afim de formar um meio alcalino. Aqueceu-se em banho maria durante dois minutos afim de aumentar a velocidade da reação e esfriou-se em água corrente para diminuir a solubilidade do complexo formado. Por fim adicionou-se 0,5 mL de solução etanólica de cloreto de ferro (III).

O éster em contato com o cloridrato de hidroxilamida produz o hidroxamato de potássio, um ligante bi-dentado, que reage com o FeCl3 formando um complexo colorido marrom e gelatinoso indicando a presença do grupo éster representado em Figura 2.

Figura 2: Composto gelatinoso marrom que indica presença do grupo éster.

[pic 5]

Ilustrou-se a reação do teste de caracterização hidroxamato férrico em Reação 2.

Reação 2: Reação de caracterização do teste hidroxamato férrico. [5]

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- Conclusão

O experimento ocorreu como esperado pois por meio da caracterização da substância extraída, infere-se que se extraiu o éter a partir da