Relatórios Experimentais - Química Orgânica (Acetanilida, Nitroalinina, Ac. Sulfanílico, Corante Azo)

Materiais utilizados. Procedimento experimental. Reações. De síntese. De confirmação. Materiais utilizados. Procedimento experimental. Reações. De síntese. De confirmação. Materiais utilizados. Cálculo da diluição do ácido sulfúrico. Procedimento experimental. Reações. De síntese. Procedimento experimental. Resultados. Cálculo do rendimento. Síntese do ácido sulfanílico 1)Introdução. Materiais utilizados. Introdução sobre corantes: Desde eras primordiais, o homem era fascinado pelas cores à sua volta e se interessava em reproduzi-las. A princípio, o uso principal que o homem fazia de tintas era em pinturas rupestres. Elas eram feitas basicamente de pó de pedras tais como óxido de ferro, que tem forte coloração vermelha, misturado à gordura de animais. Sangue, argila e derivados de plantas, como carvão, também eram utilizados.

Conforme os séculos foram passando, as técnicas se aperfeiçoaram e tintas a óleo, extraídas de plantas e animais, passaram a ser produzidas em maior escala, assim como pigmentos para tingir roupas. O impacto foi tal que até hoje o termo “anilina” é usado para designar pigmentos, sobretudo de alimentos, apesar de ser o ponto de partida para a produção de corantes, e não ser corante em si. Inúmeros corantes foram produzidos, com as mais diversas cores, estabilidades e finalidades. As indústrias têxtil, alimentícia, de cosméticos, de tintas e muitas outras utilizam massivamente esses compostos. Nos dias atuais quase a totalidade dos corantes utilizados são sintéticos. As preocupações ambientais tais como desperdício e poluição da água e efeitos biológicos dos corantes vêm despertando no consumidor a tendência atual de voltar a utilizar corantes naturais, sobretudo o que diz respeito à indústria alimentícia.

Mais tarde esses cientistas concluíram que a acetanilida é toxica, podendo causar problemas no transporte de oxigênio no organismo. Sua utilização passou a ser controlada pelo governo. Esse composto é largamente usado na indústria como intermediário para a fabricação de corantes e fármacos. A acetanilida é uma amida secundária e sua síntese ocorre a partir da anilina. Ela é um sólido branco e brilhoso à temperatura ambiente, tem ponto de fusão 114,3°C e ponto de ebulição 304°C. Após a filtração, a acetanilida foi embrulhada em papel de filtro e guardada. Reações De síntese: A anilina ataca um carbono eletrofílico do anidrido acético, quebrando a ligação entre esse carbono e uma ligação simples com o oxigênio.

O ácido acético gerado dessa quebra é estabilizado por um próton doado pela água (solvente prótico da reação). A anilina é desprotonada também pela água para se estabilizar. Segue esquema abaixo. A cor que deve ser levada em conta para a reação de confirmação é a que aparece imediatamente após a adição de todos os reagentes. Teste de Solubilidade: Materiais utilizados: • Cristais de acetanilida • Cristais de anilina • 4 gotas de ácido clorídrico a 20% v/v • Tubo de ensaio Procedimento experimental: Em um tubo de ensaio foi colocada uma amostra de acetanilida e 4 gotas de ácido clorídrico a 20% v/v. O tubo de ensaio foi agitado. A acetanilida não dissolveu significantemente. Para fins de comparação, uma amostra de anilina foi submetida ao mesmo teste.

mol Anilina ---- 93,0g 1 mol Acetanilida ----- 135,0g X mol Anilina ---- 7,75g y mol Acetanilida ----- 9,1g X = 0,083 mol de Anilina y = 0,0674 mol de Acetanilida Assim, tem-se que, se a reação obtivesse 100% de rendimento, seriam obtidos 0,083 mol de acetanilida. Como obtemos 0,0674 mols: 0,083 mol ----- 100% 0,0674 mol ----- z% Z = 81,2% Portanto, o rendimento da reação foi de 81,2% Síntese da p-nitro-acetanilida Introdução: A p-nitro-acetanilida é um intermediário para a síntese de produtos como fármacos, aditivos e corantes. Sua funcionalidade deriva da capacidade de proteção dos sítios orto no anel aromático durante a reação. Toxidade: causa irritação ocular, na pele e respiratória. A p-nitro-acetanilida tem formula molecular C8H8N2O3, peso molecular de aproximadamente 180g/mol, ponto de fusão em 214°C e ponto de ebulição em 409°C.

Depois de adicionada toda a mistura, o erlenmayer foi deixado para descansar à temperatura ambiente por 40 minutos. Ele apresentava uma coloração amarelada e um aspecto gelatinoso. Com o passar dos minutos, o conteúdo do erlenmeyer foi escurecendo até um laranja escuro. No béquer de 500 ml foi colocado uma mistura de gelo e água destilada. Ele foi colocado em banho de gelo e sal. Tal grupo é volumoso e a nitração na posição orto está impedida estericamente. Assim, a nitração para é favorecida como mostrado abaixo: O ácido sulfúrico desprotonado desprotona a acetanilida, estabilizando-a, como mostra o esquema abaixo. O catalisador (ácido sulfúrico) é regenerado. De confirmação: Material utilizado: ▪ Cristais de p-nitro-acetanilida ▪ Tubo de ensaio ▪ 2 ml de sulfato ferroso amoniacal 5% recentemente preparado ▪ 1 gota ácido sulfúrico 10% v/v ▪ 1 ml de solução metanólica de KOH 10% Procedimento experimental: No tubo de ensaio foram colocados cristais de p-nitro-acetanilida, 2 ml do sulfato ferroso amoniacal, 1 gota do ácido sulfúrico e 1 ml da solução metanólica de KOH.

O tubo de ensaio foi agitado e mostrou uma coloração preta. Cálculo do rendimento: Reagiu-se 5g de acetanilida, que tem peso molecular igual a 135 g. mol-1 e, como o papel de vidro pesou 0. g, obtiveram-se 8,3g de p-nitro-acetanilida, que tem peso molecular de 180 g. mol-1. Sabendo que a relação molar entre acetanilida e p-nitro-acetanilida na reação é de 1:1, tem-se que calcular a quantidade de acetanilida e de p-nitro-acetanilida em mol: 1 mol Acetanilida ------- 135g 1 mol p-nitro-acetanilida -------- 180g X mol acetanilida ------- 5g y mol p-nitro-acetanilida -------- 8,3g X = 0,037 mol de acetanilida y = 0,046 Espera-se a formação de 0,037 mol de p-nitro-acetanilida, porém obtém-se 0,046, que corresponde a: 0,037 ----- 100% 0,046 ----- z% Z = 124,32% Esse valor pode ser decorrente da umidade remanescente no produto, ou seja, a p-nitro-acetanilida pode não ter secado totalmente.

Cálculo do desvio padrão: Média da porcentagem de N = 13,282% Média da porcentagem de C = 45,794% Média da porcentagem de H = 4,472% Calculando o desvio médio para os valores da amostra BEELU, a amostra analisada no relatório: N: 13,06 – 13,282 = -0,222 C: 42,99 – 45,794 = -2,804 H: 4,32 – 4,472 = -0,152 Calculando o desvio padrão, temos: DPN = 0,256% DPC =3,767% DPH = 0,164% Síntese da p-nitro-anilina Introdução: A p-nitro-anilina é uma amina aromática que pode ser utilizada como inibidor de corrosões, bem como na preparação de antioxidantes, aditivos para combustíveis, pesticidas, agente antissépticos, remédios e sínteses farmacêuticas. Tem fórmula C6H6N2O2, apresenta ponto de ebulição a 336°C, ponto de fusão a 149°C e peso molecular de aproximadamente 138g/mol Toxidade: causa irritação quando entra em contato com olhos e pele.

A forma estrutural da p-nitro-anilina está representada a seguir, com suas formas de ressonância: Material utilizado: • Balão de 125 ml • Béquer de 150 ml • Panela • Óleo de cozinha • Placa de aquecimento • Suporte • Garras (três) • Mufas (três) • Condensador de ar • Termômetro • Agitador magnético • Bastão de vidro • Papel de filtro • Água destilada • Banho de gelo • Hidróxido de sódio 20% em excesso • 3,75g de p-nitro-acetanilida • Ácido sulfúrico 98% m/m Cálculo da diluição do ácido sulfúrico: Desejava-se obter uma solução 20 ml de ácido sulfúrico 70% m/m a partir de uma solução de 98% m/m, sabendo que a concentração da solução era 184g/100 ml. Para isso, foram feitos os seguintes cálculos: 70% m/m de ácido = 70g de ácido + 30g água Em 100 ml da solução original: 184g de ácido ----- 100% 100 ml ----- 180,32g x de ácido ----- 98% y ------ 70g x = 180,32g y = 38,04ml 38 ml de ácido + 30 ml de água = 68 ml de solução 38 ml de ácido ----- 68 ml de solução z de ácido ------ 20 ml de solução z = 11,2ml 20 ml de solução – 11,2ml de ácido = 8,8ml de água Assim, foram necessários de 11,2ml de ácido sulfúrico 98% e 8,8ml de água destilada para obter a solução de 20 ml de ácido sulfúrico 70% desejada.

Procedimento experimental: No balão de 125 ml foram depositados 3,75g de p-nitro-acetanilida e 20 ml de ácido sulfúrico 70% preparados anteriormente. O bulbo do termômetro e o balão estavam tocando apenas o óleo, não a panela. A placa de aquecimento foi ligada, a saída de água foi aberta e quando a temperatura atingiu 150°C a primeira gotícula escorreu pelo condensador. O conteúdo do balão, que era um amarelo muito claro, ficou castanho. Após esfriar um pouco, o conteúdo do balão foi vertido em um béquer de 150 ml que continha água gelada. A mistura foi agitada com o bastão de vidro. A água recebe um próton da água que se ligou à carbonila e doa um próton para o oxigênio que está com carga negativa, como mostrado abaixo: Ocorre clivagem da ligação entre o nitrogênio e o carbono.

O carbono em questão regenera a ligação PI entre o oxigênio para se estabilizar e gera ácido acético. O oxigênio que está ligado ao carbono da carbonila é atraído pelo par de elétrons livre do nitrogênio, que se protona. Esse hidrogênio também é atraído pelos pares de elétrons livres do oxigênio, gerando uma carga formal positiva no mesmo. O esquema abaixo mostra a reação: A base tem função de retirar o hidrogênio que promove a movimentação do próton citada. O carbono ligado a esse hidrogênio fica com uma valência livre, e a água se liga a ele. O oxigênio que era da água fica com carga positiva e um de seus hidrogênios faz prototropismo entre o oxigênio e o nitrogênio próximo.

Um dos pares de elétron dos oxigênios ligados ao carbono ligado ao nitrogênio constrói uma dupla ligação com o carbono. Este para se estabilizar, cliva a ligação com o nitrogênio e forma ácido acético. A p-nitro-anilina desprotonada formada recebe um hidrogênio da água e se estabiliza. Ele deve ser um bom solvente a altas temperaturas e um mal solvente a baixas temperaturas. Isso permite solubilizar o composto e suas impurezas (a altas temperaturas) e posteriormente regenerar o caráter sólido do produto, conforme o solvente esfria. Como as impurezas, em geral, não recristalizam com o produto, elas ficam retidas no solvente. Assim, depois de totalmente recristalizado, o produto é filtrado, separando o solvente e impurezas do produto em si. É um método simples que aumenta significantemente a pureza dos produtos.

No aro foi colocado o funil de líquidos e neste, o papel de filtro pregueado. Em baixo do funil foi colocado um segundo erlenmayer. Um pouco de água fervente foi derramada no filtro para aquecer o sistema. Apesar de a temperatura no primeiro erlenmayer ainda estar alta, ela provavelmente baixou alguns graus durante a montagem do filtro e foi possível ver alguns cristais de p-nitro-anilina. Levando em consideração que o erlenmayer estava em cima da placa de aquecimento ligada, é possível supor que estivesse desregulada. Na aula seguinte, foi feita uma comparação visual. Os cristais do segundo erlenmayer era pequenos e bem finos. Os cristais do terceiro erlenmayer eram bem mais compridos e um pouco mais grossos. Os cristais foram filtrados a vácuo, separadamente. O filtro a vácuo foi ligado e o conteúdo dos ernlenmeyer foi depositado lentamente sobre o papel, com o auxílio do bastão de vidro.

Síntese do ácido sulfanílico Introdução: O ácido sulfanílico é um produto químico usado para produzir corantes, aditivos e como padrão primário para a produção de soluções padrão para a indústria farmacêutica. É um sólido branco e brilhoso à temperatura ambiente, tem ponto 288°C. Sua fórmula molecular é C6H7NO3S e tem peso molecular de 173g/mol. Sua forma estrutural está representada a seguir: Suas formas de ressonância: Materiais utilizados: • Balão de 250 ml • Béquer de 250 ml • Condensador de ar • Banho de gelo e sal • Papel absorvente • Termômetro • Agitador de magnético • Panela • Óleo de cozinha • Bastão de vidro • Papel de filtro • Água destilada • Gelo • 5ml de anilina • 12ml de ácido sulfúrico concentrado Procedimento experimental: No balão de 250 ml foram depositados 5 ml de anilina e 12 ml de ácido sulfúrico concentrado.

O ácido foi adicionado lentamente. Depois, foi desvirado e encaixado novamente à haste do suporte. O bulbo do termômetro e o balão estavam tocando apenas o óleo, não a panela. Antes de mergulhar o balão no óleo ele foi seco com um papel absorvente. Houve muita oscilação de temperatura, o que pode ter interferido na sulfonação adequada. A temperatura, que deveria se manter entre 185°C e 190°C, chegou a 195°C. O enxofre liga-se ao carbono 6, e a regeneração da ligação dupla entre os carbonos 2 e 3 promove a saída do íon [NH2]-. Sendo o grupo [HSO3]- um grupo orto-para dirigente e considerando o impedimento estérico que o grupo proporciona na posição orto, o produto majoritário é o para. O esquema abaixo ilustra a reação.

Os produtos orto e até mesmo polissulfonados também são produtos da reação, mas em menor quantidade. Temperaturas acima de 190°C favorecem compostos polissulfonados. Sua forma estrutural está representada a seguir; Materiais utilizados: • Béquer de 50 ml (dois) • Béquer de 100 ml • Pote de comida de criança • Termômetro • Água destilada • Bastão de vidro • Banho de gelo e sal • 4,3ml de hidróxido de sódio • 0,9g de fenol • 1 ml de ácido clorídrico concentrado • 0,7g de nitrito de sódio • 0,5g de carbonato de sódio • 1,5g de ácido sulfanílico Procedimento experimental: No pote de comida de criança foram colocados 1,5g de ácido sulfanílico preparado anteriormente, 25 ml de água destilada e 0,5g de carbonato de sódio. Imediatamente após a adição de carbonato de sódio foi possível ver o conteúdo do pote soltando gases (gás carbônico derivado da degradação do ácido carbônico formado).

Ele foi agitado com o bastão de vidro até a completa homogeneização e então foi colocado em banho de gelo e sal. A aparência da mistura era incolor. Em um béquer de 50 ml foram colocados 0,7g de nitrito de sódio e 5 ml de água destilada. A temperatura se manteve aparentemente constante em 4°C. No béquer de 100 ml foram colocados 4,3ml de hidróxido de sódio e 0,9g de fenol, pesado na balança. Esse béquer foi colocado em banho de gelo por alguns instantes. Depois, foi vertido lentamente para o pote, que foi mantido sob agitação constante. O conteúdo do pote apresentou uma coloração avermelhada. O ácido clorídrico protona o oxigênio da dupla ligação com o nitrogênio e a ligação dupla entre nitrogênios é formada para que o oxigênio não fique positivamente carregado.

Desse modo, o nitrogênio fica e o último hidrogênio ligado a ele é abstraído pela água. O ácido clorídrico protona o mesmo oxigênio uma segunda vez e o grupo [H2O] sai como água, gerando uma tripla ligação entre nitrogênios e carregando positivamente o nitrogênio ligado ao anel aromático. Os íons [Cl]- atraem o sódio e formam cloreto de sódio. Assim, há formação de um zwitterion mais uma vez. blogspot. com. br/2011/09/do-que-eram-feitas-as-tintas-das. html> “De que eram feitas as pinturas pré-históricas” <http://wol. jw. merckmillipore. com/brazil/chemicals/4-nitroacetanilida/MDA_CHEM-820880/p_MPab. s1L5oUAAAEWjOEfVhTl https://www. wolframalpha. com/ Handbook of Chemistry and Phisics Química Orgânica – Volume único – John McMurry.