Post on 15-Oct-2021
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Aline Varella Rodrigues
Mônica Sumie Okuda
Raquel Mariano de Almeida
Unesp – Araraquara – Instituto de Química
Química OrgânicaExperimental I
Extração da Cafeína do Chá
Cafeína
CafeínaFórmula C8H10N4O2 (1,3,7-trimetilxantina)alcalóide do grupo das xantinas
Plantas que contêm o princípio ativo da Cafeína: chá mate, café, cacau, guaraná e cola
Usado em bebidas como estimulanteApresenta-se sob a forma de um pó branco ou
pequenas agulhasÉ extremamente solúvel em água quente, não
tem cheiro e apresenta sabor amargoAtua sobre o sistema nervoso central, sobre o
metabolismo basal e aumenta a produção de suco gástrico
Processos envolvidos
EfusãoBanho de resfriamento Extração com porções de diclorometano (CH2Cl2)EmulsãoLavagemSecagem pela adição de Na2SO4DecantaçãoEvaporação em banho-mariaCristalizaçãoSublimação
Processos envolvidos
Efusão
Extração descontínua Extração líquido-líquido contínua
EfusãoExtração sólido-líquido é chamada de efusão
Componentes que estavam na fase sólida passam para a fase líquida (água)
Extração descontínua: quando a solubilidade em água dos componentes sólidos é grande
Extração contínua: quando a solubilidade dossolutos em água é pequena
Banho de resfriamento
Banho de resfriamento
Gelo pilado com água (T=0-5oC)
Gelo pilado com sal de cozinha (abaixo de 0oC – entre -5oC a -18oC)
Gelo pilado com cloreto de cálcio cristalino
Gelo pilado com CaCl2 e água (T= -40oC a -50oC)
Quando não há gelo1-2 partes de H2O com 1 parte de NH4Cl e 1
parte de NaNO3 (T de 10oC para -15oC a -20oC)
10 partes de H2O com 3 partes de NH4Cl (T de 13oC para -15oC)
10 partes de H2O com 11 partes de Na2S2O3.5 H2O (T de 11oC para -8oC)
5 partes de H2O com 3 partes de NH4NO3 (T de 13oC para -13oC)
Gelo seco
Usado para baixas temperaturas:
Com álcool etílico: T= -72oC
Com álcool dietílico: T= -77oC
Com clorofórmio ou acetona: T= -77oC
DiclorometanoCH2Cl2
Diclorometano CH2Cl2
FunçãoTóxico CarcinogênicoHistória do processo de
descafeinação
História do processo dedescafeinação
Descafeinação feita com CH2Cl2 até 1980
Acetato de etila substituiu o CH2Cl2 até o começo dos anos 90
A partir de 1990 o fluido supercrítico CO2 é usado para dissolvercafeína
Sob alta pressão o CO2 supercrítico lava os grãos de café e dissolve cerca de 99% da cafeína presente
Cafeína retirada: vendida para a indústria farmacêutica
Emulsão
A.. Dois líquidos imiscíveis separados em duas fases (I e II). B. Emulsão da fase II dispersa na fase I. C. A emulsão instável progressivamente retorna ao seu estado inicial de fases separadas. D. Osurfactante se posiciona na interface entre as fases I e II, estabilizando a emulsão
EmulsãoEmulsão é a mistura entre dois líquidos imiscíveis em que um
deles (a fase dispersa) encontra-se na forma de finos glóbulos no seio do outro líquido (a fase contínua).
Eliminação da emulsão
Agitação da solução c/ bagueta
Utilização de NaCl
Lavagem
LavagemApós a remoção do líquido sobrenadante, o precipitado
deve ser lavado, pois uma pequena quantidade da solução será retida e poderá causar problemas nas etapas subseqüentes da análise. Normalmente, usa-se água destilada como água de lavagem, mas muitas vezes deve-se usar uma solução diluída do próprio reagente usado na precipitação.
A lavagem é realizada mediante a adição do líquido de lavagem sobre o precipitado. A seguir, agita-se para dispersar o sólido, centrifuga-se e decanta-se líquido. O volume do líquido de lavagem vai depender da quantidade do sólido.
Geralmente, faz-se duas ou três lavagens com 0,5 mL do líquido.
Secagem
Na2SO4 como agente secante
SecagemUtiliza-se um secante inorgânico
Considerações sobre o secante:
não combinar quimicamente com o composto orgânico
secagem rápida e efetiva
não dissolver apreciavelmente no líquido
econômico
não ter efeito catalizador. Não promover, por exemplo, polimerização,reações de condensação e auto-oxidação
Na2SO4Sulfato de sódio anidro:
Agente secante neutro
Barato
Grande capacidade de absorção da água (abaixo de 32,4oC)
Usado em todas ocasiões
Secagem vagarosa e incompleta
Ineficiente para solventes como benzeno e tolueno, cuja solubilidade em água é pequena (neste caso, usar sulfato de cobre anidro)
Não usado acima de 32,4oC, temperatura de decomposição dodecahidrato
Na2SO4 + 10H2O Na2SO4.10H2O
Decantação
Decantação
Processo utilizado para separar misturas heterogêneas dos tipos líquido-sólido e líquido-
líquido. Ex: água barrenta.
Evaporação
Seu funcionamento se baseia no princípio da destilação à pressão reduzida
EvaporaçãoSe a água é o solvente e a substância não é volátil: evaporação simples sobre
um banho de vapor ou de água
Se a evaporação deve ser rápida ou se o solvente for orgânico:
(A): balão contendo a solução a concentrar éaquecido em banho-maria e sofre rotação durante todo o processo de evaporação, o que assegura
uma boa homogeinização e evita ebulição tumultuosa
(T): torneira que permite a entrada de ar ou o abastecimento do balão com novas porções da solução
(M): motor que permite que o balão (A) gire a uma velocidade controlada
Cristalização
CristalizaçãoA cristalização é o processo (natural ou artificial) da formação de cristais
sólidos de uma solução uniforme.
Ela consiste de dois principais eventos, a nucleação e o crescimento dos cristais.
A nucleação é a etapa em que as moléculas do soluto dispersas no solvente começam a se juntar em clusters, em escala nanométrica.
O crescimento do cristal é o subseqüente crescimento do núcleo que atingiu o tamanho crítico do cluster. A nucleação e o crescimento continuam a ocorrer simultaneamente enquanto a supersaturação existir.
Sublimação
SublimaçãoSubstância passa do estado sólido diretamente para o estado
gasoso
Exemplo: gelo seco (sublima a -78oC)
No laboratório é utilizada como método de purificação doscompostos orgânicos que sublimam. É um ótimo método depurificação
Finalidades preparativas: pressão atmosférica sobre ocomposto é reduzida com uma bomba ou uma trompa devácuo. Resultado: a pressão de vapor do sólido é igualada àpressão atmosférica à temperaturas menores
S
V
W
T
TW: curva de pressão de vapor dolíquido
TS: curva de pressão de vapor dosólido
T: ponto tríplice (coexistência desólido, líquido e vapor)
TV: temperaturas e pressões em que sólidos e líquidos podem estar em
equilíbrio
Exemplos de substâncias que sublimam
Cânfora
Iodo sólido, à pressão normal
Naftalina, à pressão normal
Gelo seco (CO2)
Substâncias presentes na folhado chá
Celulose
Clorofila
Taninos
Flavonóides glicosilados
Celulose
O O
O
O H
O H
O H
O HO H
O H
O H
O H
HH
H
H
H
H
H
H
H
H
Clorofila
N
N
Mg
N
N
O
OO
CH2
CH3
O
CH3
O
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3CH3
HH
Taninos
Taninos são grupos de compostos químicospolifenólicos, de alto peso molecular, de
origem vegetal, não nitrogenadas
Flavonóides glicosilados
OO O
O
OHOH
OH
OH
OH
OH
OHOH
Fluxograma
100mL H2O destilada (57-59ºC)+ 3 saquinhos de chá preto
(béquer B1)
-colocar os saquinhos imersos na água quente por 1 minuto
-pressionar os dois saquinhos entre dois vidros de relógio
-recolher o excesso em um béquer eadicioná-lo à solução
-descartar os saquinhos
-resfriar a solução em banho de gelo atéatingir temperatura ambiente
-colocar a solução em um funil de separação
-adicionar 20 mL de CH2Cl2 à solução
-agitar cuidadosamente para evitar a formação de emulsão
-separar fases
FASE ORGÂNICA (Inferior)
CH2Cl2, cafeína, taninos,flavonóides glicosilados
TRAÇOS: H2O e clorofila
FASE ORGÂNICA (Superior)
Clorofila
TRAÇOS: CH2Cl2, cafeína, taninos,flavonóides glicosilados
-recolher em béquer B2
-transferir para funil de separação
-lavar com 20 mL de NaOH 6M (fria)
-adicionar 20 mL de CH2Cl2-agitar cuidadosamente
para evitar a formação deemulsão
-separar fases
-recolher em béquer
-repetir estas etapas mais uma vez
-descartar adequadamente
FASE ORGÂNICA (Inferior)
CH2Cl2, cafeína, clorofila
TRAÇOS: sais de taninos e de flavonóides, H2O e açúcares
FASE ORGÂNICA (Superior)
Sais de taninos e de flavonóides, clorofila e açúcares
-descartar adequadamente-transferir para béquer B3
-transferir para funil de separação
Descartado
-lavar com 20 mL de NaOH 6M (fria)
-descartar adequadamente
-transferir para béquer
-transferir para funil de separação
-lavar com 20 mL de água fria
FASE ORGÂNICA (Inferior)
CH2Cl2, cafeína
TRAÇOS: água e clorofila
FASE ORGÂNICA (Superior)
Sais de taninos e deflavonóides, clorofila, açúcares
e Na+OH-
-transferir para erlenmeyer
-adicionar Na2SO4
-agitar e deixar em repouso
-filtrar
-descartar adequadamente
Descartado
SOBRENADANTE
CH2Cl2, cafeína
TRAÇOS: clorofila
PRECIPITADO
Na2SO4 hidratado
TRAÇOS: clorofila, CH2CL2, cafeína
-descartar adequadamente
Descartado-transferir para béquer B4
-evaporar o solvente em banho de água até cerca de 3 cm
-transferir para um vidro de relógio
-evaporar completamente atéobtenção de cristais
SUBLIMADO
Cristais de cafeína
TRAÇOS: clorofila
RESÍDUO
CH2Cl2 evaporado
(p.e. = 39,75°C)
-determinar a massa da cafeína impura e ponto de fusão
-purificar por sublimação
SUBLIMADO
Cristais de Cafeína
purificados
RESÍDUO
Clorofila
-determinar a massa de cafeína purificada
-determinar ponto de fusão
-calcular o rendimento
Cálculos
Característica e toxidadeCOMPOSTO CARCTERÍSTICAS TOXIDADES
Diclorometano
Líquido incolor, com vapores não inflamáveis .
Pode causar fadiga, sonolência, náuseas, aversão à luz, irritação da pele e dos olhos. Possível agente carcinogênico
Cafeína Sólido cristalino branco , inodoro e de gosto amargo
Estimulante do SNC, diurético, apresenta ação vaso-constritora e bronco-dilatadora.
ÁguaLíquido, incolor, inodoro e insípido Substância essencial para a vida
Sulfato de sódioSólido cristalino, inodoro, eflorescente
Ação purgativa
Hidróxido de sódioSólido cristalino opaco absorve rapidamente H2O e CO2do ar.
Causa irritação das vias aéreas, queimaduras nos olhos e pele, perda temporária de cabelo. Sustância muito corrosiva.
ConstantesCOMPOSTO FÓRMULA MF
(g/mol)p.f.(°C)
p.e.(°C)
DENSIDADE (g/mL)
SOLUBILIDADE(g/ mL)
DiclorometanoCH2Cl2 84,93 -95 39,7
51,3255 1/50
CafeínaC8H10N4O2 194,19 238 1,23 1/46
ÁguaH2O 18,02 0 100 0,997 ---
Sulfato de sódioNa2SO4 142,04 800 --- 2,7 1/3,6
Hidróxido de sódioNaOH 40,00 318 --- 2,13 1/0,9
•Diclorometano:
Inalação:
I.remover o indivíduo do local e levá-lo para o ar fresco;II.Se a respiração for dificultada ou parar, dar oxigênio ou fazer respiração artificial.
Contato com olhos e pele:
I.remover roupas e sapatos contaminados e enxagüar com muita água;II.Manter as pálpebras abertas e enxagüar com muita água.
Primeiros Socorros
• Hidróxido de Sódio
Inalação:I.remover o indivíduo ao ar livre; II.se não estiver respirando, fazer respiração artificial; III.se respirar com dificuldade, dar oxigênio;IV.e procurar ajuda médica.
Ingestão:I.não induzir ao vômito; II.dar grandes quantidades de água ou leite; III.não dar algo pela boca ao indivíduo inconsciente.
Contato com a pele:I. lavar imediatamente em água corrente por, pelo
menos, 15 minutos;II. remover a roupa contaminada e os sapatos;III. lavar a roupa e os sapatos antes de reutilizá-los;IV. procurar ajuda médica.
Contato com os olhos:
I. lavar imediatamente com água corrente por pelo menos 15 minutos, abrindo e fechando ocasionalmente as pálpebras;
II. procurar ajuda médica imediatamente.
BibliografiasLivro:
• Vogel, A. I., Química Orgânica – Análise Orgânica Qualitativa – Volume 1, Costa, C.A.C., Santos, O.F., Neves, C.E.M., Rio de Janeiro, Livro Técnico S.A., 3a edição, 1981, páginas 40, 41, 67, 68, 150, 154, 156
Baccan, N., Introdução à Semimicroanálise Qualitativa, Editora da UniversidadeEstadual de Campinas – Unicamp, 6ª edição, página 103.
Sites:
www.faenquil.br
www.qmc.ufsc.br
www.estudantenet.hpg.ig.com.br
labjeduardo.iq.unesp.br
www.gluon.com.br/fq/imagens.htm
www.qca.ibilce.unesp.brwww.cetesb.sp.gov.br