Recristalização

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Fonte: Lara Al Hariri e Ahmed Basabrain na Universidade de Massachusetts Amherst, MA, EUA

  1. Recristalização da acetanilida

    Nesta parte do laboratório, você purificará a acetanilida por recristalização de uma solução aquosa. A acetanilida é moderadamente solúvel em água fervente, mas é muito menos solúvel em temperatura ambiente e água fria. A anilina, uma impureza potencial, é muito mais solúvel em água à temperatura ambiente. Assim, você primeiro fará uma solução saturada de acetanilida em água fervente. Em seguida, você esfriará lentamente a solução até a temperatura ambiente.

    À medida que a solubilidade da acetanilida diminui, ela forma lentamente cristais planos incolores ou brancos. As impurezas solúveis em água permanecerão na solução. Em seguida, você esfriará a solução para diminuir ainda mais a solubilidade da acetanilida. Finalmente, você recuperará os cristais com filtragem a vácuo e medirá o ponto de fusão de seus cristais.

    • Antes de iniciar o laboratório, coloque um jaleco, óculos de segurança e luvas de nitrilo.
    • Para começar, traga um frasco Erlenmeyer de 125 mL e seu caderno de laboratório para a balança analítica para obter sua acetanilida.
    • Meça 2 g de acetanilida em um barco de pesagem e registre a massa precisa em seu caderno de laboratório. Adicione a acetanilida ao balão e traga-a de volta à sua hotte.

      Tabela 1: Recristalização da acetanilida

      compostoMassa (g) Ponto de fusão (°C)
      Acetanilide
      Cristal de semente (se usado)
      Acetanilida recristalizada
      (subtraia o cristal da semente se usado)
      Porcentagem de recuperação
      Clique aqui para baixar a Tabela 1
    • Em seguida, meça 30 mL de água deionizada e despeje-a cuidadosamente no frasco de acetanilida.
    • Coloque o balão numa placa de agitação, adicione uma barra de agitação e coloque a placa de aquecimento em lume médio e mexendo. Deixe a mistura ferver por 4 a 5 min para dissolver a acetanilida.
    • Se você vir acetanilida sólida após a solução ferver por 5 min, meça mais 10 mL de água deionizada. Use uma pipeta Pasteur para adicionar água gota a gota até que o sólido se dissolva ou você tenha adicionado todos os 10 mL.
    • Deixe a solução ferver por pelo menos um minuto após cada mililitro antes de adicionar mais água. nota: É importante adicionar água lentamente para não esfriar muito a solução ou adicionar mais água do que o necessário.
    • Se você ainda vir algum sólido depois disso, essas são impurezas que você deve remover por filtração a quente. Se você não vir sólido, continue o laboratório na etapa 14.
    • Para realizar a filtragem a quente, coloque cerca de 15 mL de água deionizada e um ou dois chips ferventes em um béquer de 50 mL e comece a aquecê-lo em uma placa de aquecimento.
    • Fixar outro balão de Erlenmeyer de 125 ml numa placa de aquecimento e colocar um funil de vidro de haste larga ou sem haste no balão. Dobre um pedaço grande de papel de filtro circular em quartos, coloque-o com a ponta para baixo no funil e abra-o em um cone.
    • Quando a água ferver, use uma pipeta para molhar o papel de filtro com água quente. Em seguida, use uma pinça para pegar o frasco da solução de acetanilida e despeje o líquido quente no funil, tomando cuidado para não deixá-lo transbordar. nota: Se a barra de agitação cair no funil, retire-a com uma pinça e enxágue com água quente.
    • Em seguida, enxágue o interior do primeiro frasco com alguns mililitros de água quente, despeje o conteúdo no funil e dissolva todos os cristais que se formarem com água quente.
    • Quando o funil estiver vazio, use uma pinça para movê-lo para o primeiro frasco. Desapertar cuidadosamente o segundo balão. Agora você pode continuar com o laboratório normalmente.
    • Quando não houver nenhum sólido visível em sua solução de acetanilida quente, desligue o fogo e mexa o motor e use uma pinça para colocar o frasco no chão do exaustor.
    • Deixe a solução intacta enquanto ela esfria até a temperatura ambiente, o que geralmente leva pelo menos 15 min. Mover ou agitar o frasco dificultará a formação de cristais.
    • Enquanto espera, coloque uma pequena quantidade do material inicial de acetanilida em um recipiente de pesagem e leve-o ao aparelho de ponto de fusão.
    • Embale um tubo capilar com a acetanilida e meça e registre seu ponto de fusão.
    • Assim que a solução esfriar, procure cristais sem mover muito o frasco. Se você não vir nenhum, use uma haste de vidro para arranhar suavemente o interior do frasco sob a solução. É mais fácil para os cristais começarem a se formar em superfícies arranhadas ou ásperas.
    • Se os cristais ainda não se formarem após mais 10 minutos, peça ao seu instrutor um cristal semente de acetanilida de alta pureza. Meça e registre a massa do cristal da semente e, em seguida, coloque-o na solução de acetanilida à temperatura ambiente. O crescimento do cristal ocorrerá então no cristal da semente.
    • Depois de ver vários cristais no frasco, prepare dois banhos de gelo em béqueres de 600 mL. Um banho de gelo deve quase encher o copo e o outro deve ocupar cerca de metade do copo.
    • Meça 5 mL de água deionizada e coloque-a no banho de gelo completo. Confirmar se o balão está frio ao toque e se se formaram vários cristais, antes de o colocar suavemente no banho de gelo meio cheio. Deixe o frasco intacto para melhorar o crescimento do cristal.
    • Verifique o progresso do crescimento do cristal a cada 15 min. Quando parecer que a maior parte da acetanilida cristalizou, ou você não vê muito crescimento de cristais em um período de 15 minutos, prepare-se para uma filtragem a vácuo usando um frasco de filtro de 125 ou 250 mL.
    • Molhe o papel de filtro com 1 mL de água gelada. Em seguida, inicie o vácuo e despeje o conteúdo do frasco no funil Büchner da configuração de filtração a vácuo.
    • Raspe os cristais do frasco para o funil usando uma haste de vidro ou espátula flexível e enxágue os cristais restantes no funil com cerca de 1 mL de água deionizada fria.
    • Em seguida, pare o vácuo, quebre o selo e despeje o restante da água deionizada fria no funil. Mexa suavemente os cristais com a haste de vidro por alguns segundos para lavá-los, tomando cuidado para não rasgar o papel de filtro.
    • Ligue o aspirador para drenar o funil. Em seguida, pare o vácuo, quebre o selo e esvazie o filtrado em um copo de resíduos. Ligue o aspirador novamente e deixe os cristais lavados no funil enquanto a bomba de vácuo puxa o ar através deles até que estejam secos, o que geralmente leva cerca de meia hora. Você começará a trabalhar em sua próxima recristalização enquanto espera.
  2. Recristalização do ácido transcinâmico

    Na segunda metade do laboratório, você recristalizará o ácido transcinâmico, que chamaremos apenas de ácido cinâmico. O ácido cinâmico é solúvel em etanol e quase insolúvel em água. Portanto, você usará uma mistura de 95% de etanol e 5% de água para que o ácido cinâmico ainda seja solúvel em altas temperaturas, mas menos solúvel em baixas temperaturas.

    • Para começar, encha um cilindro graduado de 5 ou 10 mL com água deionizada e leve-o ao exaustor.
    • Em seguida, pesar 0,5 g de ácido cinâmico, registar a sua massa e colocá-lo num Erlenmeyer de 25 ml.

      Tabela 2: Recristalização do ácido transcinâmico

      compostoMassa (g) Ponto de fusão (°C)
      ácido trans-cinâmico
      Cristal de semente (se usado)
      Ácido transcinâmico recristalizado
      (subtraia o cristal da semente se usado)
      Porcentagem de recuperação
      Clique aqui para baixar a Tabela 2
    • Em seguida, obtenha 4 mL de etanol a 95% e despeje no frasco contendo ácido cinâmico. Coloque o balão em uma placa de aquecimento em fogo médio e mexa a solução com uma vareta de vidro até que o ácido cinâmico se dissolva, o que geralmente leva de 7 a 10 minutos.
    • Em seguida, desligue o fogo e use uma pipeta Pasteur para adicionar 5 gotas de água deionizada à solução. Isso reduz a solubilidade do ácido cinâmico. nota: Se você não vir precipitação, adicione mais 5 gotas de água, uma a uma. Pare de adicionar água se vir sólidos começando a se formar.
    • Em seguida, retire o balão da placa de aquecimento e deixe-o arrefecer até à temperatura ambiente sem perturbações.
    • Enquanto espera, pegue uma pequena quantidade do ácido cinâmico inicial e meça seu ponto de fusão.
    • Assim que o frasco esfriar até a temperatura ambiente, inspecione-o quanto a cristais. Se você não vir nenhum, raspe suavemente o interior do frasco sob a solução com a haste de vidro e aguarde 10 min. Nota: Se isso ainda não funcionar, obtenha um cristal de semente de ácido cinâmico com seu instrutor. Lembre-se de pesar o cristal da semente e registrar sua massa antes de adicioná-lo à sua solução.
    • Quando o frasco estiver frio ao toque e contiver vários cristais, refaça os banhos de gelo com um banho de gelo raso o suficiente para que o frasco de 25 mL não fique completamente submerso.
    • Reabasteça o cilindro graduado com água deionizada. Colocar o balão de cristais de ácido cinâmico no banho de gelo raso e o cilindro graduado cheio de água no outro banho de gelo. Deixe os cristais crescerem por pelo menos 15 min.
    • Seus cristais de acetanilida já devem estar secos, então meça sua massa e ponto de fusão enquanto espera que o ácido cinâmico termine de cristalizar. Desligue o aspirador e quebre a vedação do vácuo.
    • Coloque delicadamente o funil Büchner em um béquer limpo e coloque-o na balança. Meça e registre a massa de seus cristais de acetanilida pura. Lembre-se de subtrair a massa do cristal da semente, se você usou um.
    • Em seguida, traga seus cristais para o aparelho de ponto de fusão e meça e registre o ponto de fusão.
    • Agora, coloque um funil Büchner limpo e seco com um novo pedaço de papel de filtro no frasco do filtro e verifique o ácido cinâmico. Quando parecer que a maior parte do ácido cinâmico cristalizou, molhe o papel de filtro com água deionizada fria.
    • Inicie o vácuo e despeje o conteúdo do balão de ácido cinâmico no funil. Raspe os cristais restantes do frasco com a haste de vidro e lave o frasco com cerca de 1 mL de água fria.
    • Agora, desligue o aspirador, quebre o lacre e despeje o resto da água fria no funil. Mexa delicadamente os cristais com a haste de vidro para lavá-los, tomando cuidado para não danificar o papel de filtro.
    • Ligue o aspirador para drenar o funil. Deixe o aspirador funcionando até que os cristais cinâmicos estejam secos.
    • Coloque o funil Büchner em um béquer e coloque-o na balança. Meça e registre a massa de seus cristais de ácido cinâmico puro. Lembre-se de subtrair a massa do cristal da semente, se você usou um. Em seguida, meça o ponto de fusão do ácido cinâmico recristalizado.
    • Agora, descarte a acetanilida e o ácido cinâmico no recipiente de resíduos sólidos designado. Lave o filtrado no ralo com água corrente e despeje o gelo e a água restantes na pia.
    • Limpe seus copos usando seus métodos usuais e guarde seus outros equipamentos de laboratório.
    • Por fim, descarte suas pipetas usadas no lixo de vidro e jogue fora o papel de filtro usado e outros tipos de lixo no recipiente de lixo do laboratório.
  3. Resultados
    • Primeiro, calcule a porcentagem de recuperação para cada composto. Esperamos que parte de cada composto permaneça em solução, portanto, essas porcentagens estarão abaixo da pureza relatada do seu material de partida.
    • Agora, observe as diferenças nos pontos de fusão entre o material de partida e os cristais. Para cada composto, o material de partida menos puro tem um ponto de fusão mais baixo e uma faixa mais ampla do que o composto recristalizado.
    • Por fim, compare seus resultados com os valores da literatura. O ponto de fusão da acetanilida é de 114 ° C e o ponto de fusão do ácido transcinâmico é de 133 ° C. Os pontos de fusão de seus cristais devem abranger 1 a 2 °C e devem estar nesses valores ou logo abaixo.

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