PREPARAÇÃO DO CORANTE ALARANJADO DE METILA

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Paralelamente foi preparado, em um béquer de 50 mL, uma solução contendo 0,7 mL de N,N-Dimetilanilina e 0,5 mL ácido acético glacial. Esta, foi gotejada à mistura contendo a suspensão, com agitação vigorosa. O composto foi então resfriado em banho de gelo por 10 minutos.

Vagarosamente, e com agitação, adicionou-se 7,5 mL de hidróxido de sódio 10% ao béquer e foi verificado a basicidade da mistura por meio de um papel de tornassol. Levou-se a solução à ebulição por 10 minutos, para efetuar melhor dissolução do alaranjado de metila formado. Por fim, foram adicionados 2,5 g de cloreto de sódio e resfriou-se a mistura para, então, coletar os sólidos formados por filtração em funil de Buchner, lavando o precipitado com solução de cloreto de sódio saturado.

O produto foi transferido, ainda no papel filtro, para um béquer de 125 mL, onde haviam 75 mL de água em ebulição, para separar o corante dos sais contaminantes. O papel filtro foi removido e deixou-se a mistura atingir a temperatura ambiente e, após, o béquer foi imerso em banho de gelo. O produto foi novamente filtrado a vácuo, secado e pesado em balança analítica.

Para verificar se o corante alaranjado de metila foi realmente formado, dissolveu-se em um tubo de ensaio uma pequena quantidade do mesmo em água. Adicionou-se, enfim, algumas gotas de solução de ácido clorídrico e, após, solução de hidróxido de sódio, para que seja possível observar a mudança de cor da solução no ponto de viragem, visto que o produto age como um indicador ácido-base, apresentando cor vermelha em pH 4,4.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

A síntese do corante alaranjado de metila, que é também um indicador ácido-base, é possível a partir de ácido sulfanílico e da N,N-dimetilanilina, de acordo com o esquema simplificado abaixo:

[pic 7]

Fonte: https://goo.gl/zHtsRY

Por ser insolúvel em solução ácida, o ácido sulfanílico precisa ser diluído em uma solução básica, sendo assim, utilizou-se uma solução de carbonato de sódio para desprotonar o composto e torna-lo solúvel no meio aquoso. Para que ocorresse a diazotização foi incrementado à mistura nitrito de sódio que, em solução contendo ácido clorídrico, formasse in situ o ácido nitroso, responsável pela formação do sal de diazônio do ácido sulfanílico, que precipita como um sólido. O mecanismo detalhado é mostrado abaixo:

[pic 8][pic 9]

Fonte: Autor.

[pic 10][pic 11]

[pic 12]

Fonte: Autor.

Após a formação do sal de diazônio, o par de elétrons da N,N-Dimetilanilina, quando na posição “para” se acoplará ao íon diazônio. O acoplamento, neste caso, é estereoseletivo, pois as formas de ressonância da dimetilanilina contribuem para que o par de elétrons esteja presente nas posições “orto” e “para”, porém, com a posição “orto” estereoimpedida, a posição “para” atua como nucleófilo da reação.

Nas reações de acoplamento o controle de pH do meio é essencial. O reagente eletrofílico é o íon diazônio. Quando o íon hidróxido está presente, o íon diazônio encontra-se em equilíbrio com um composto não ionizado. Logo, é possível concluir que, a reação de acoplamento é favorecida por um meio com baixa concentração de íon hidróxido, ou seja, sob pH ligeiramente ácido. É possível averiguar, que a reação de acoplamento tem melhor efetividade em soluções moderadamente ácidas, no caso de aminas, e em soluções moderadamente básicas, no caso dos fenóis, por exemplo. Então, acrescentou-se um ácido fraco, o ácido acético, ao meio para manter o pH da solução ácido, assim deslocando o equilíbrio da primeira etapa elementar para a formação do produto.

Feita a etapa de acoplamento, segue-se para a desprotonação da heliantina formada, como forma de obter o produto final. A desprotonação é realizada com solução de hidróxido de sódio e, para finalizar a síntese, faz-se a adição de cloreto de sódio à solução, para formar o sal que é conhecido como Alaranjado de Metila.

O processo de acoplamento de formação do produto pode ser descrito por meio do mecanismo ilustrado abaixo:

[pic 13]

[pic 14]

Fonte: https://goo.gl/H8qxbV

O produto obtido foi purificado, como forma de retirar agentes contaminantes, e filtrado em funil de Buchner. Com o resultado em mãos, foram realizados os cálculos de rendimento.

Para o cálculo do rendimento, pesou-se inicialmente a massa papel filtro usado para a purificação, ao final da síntese, depois que a amostra (alaranjado de metila) estava seca, pesou-se a amostra que estava dentro de um recipiente também previamente pesado. Logo pela equação 1 temos a massa de amostra sintetizada.

(1)[pic 15]

Onde, é a massa da amostra, é a massa total, a massa do recipiente e a massa do papel.[pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

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[pic 21]

Com a equação da densidade (equação 2) temos a massa gasta de N-N-dimetilanilina.

(2)[pic 22]

Sendo , e o volume de N-N-dimetilanilina V= 0,7 mL tem-se que:[pic 23]

[pic 24]

[pic 25]

Com a massa de N-N-dimetilanilina, calcula-se a o número de mols pela equação 3.

(3)[pic 26]

A massa molar (M) da N-N-dimetilanilina igual a 121,19 gmol-1,então temos que:

[pic 27]

[pic 28]

Do mesmo modo, calcula-se o número de mols do ácido sulfanílico, sendo que a massa molar do mesmo é igual a 173,18 gmol-1.

[pic 29]

[pic 30]

Com isso, encontra-se que o reagente limitante é a N-N-dimetilanilina. Tendo a massa molar do alaranjado de