Preparação do cloreto de

t-butila

Carina de Freitas VellosaDaiane Cristina Romanini

Técnicas e Materiais Utilizados

Funil de separação: serve para extrair duas soluções imiscíveis. A fase orgânica pode estar acima ou abaixo, dependendo da densidade relativa das duas soluções.

Filtração Simples: Separar líquidos e sólidos.

Condições:

O corpo sólido não deve passar através do filtro ou penetrar nos poros obstruindo-os;

O líquido não deve reagir com o papel, com o algodão ou com o algodão de vidro.

Fontes de aquecimento

A fonte de calor deve ser escolhida em função do líquido a ser destiladoEquipamentos usados para aquecimento

P.E.<600C Banho maria

600C<P.E.<1800C Banho de óleo

1800C< P.E. Fogareiro elétrico ou bico de Bunsen

Por que usar destilação simples?

Para separar um líquido de impurezas não voláteis (em solução no líquido) de um solvente usado numa extração.Para separar líquidos de ponto de ebulição diferentes.

Destilação Simples

Compostos UtilizadosCompostos álcool t-butílico cloreto de t-

butila Bicarbonato de

sódio Ácido clorídrico

(em solução) cloreto de cálcio

Fórmula molecular

C4H10O C4H9Cl NaHCO3 HCl CaCl2

Ponto de ebulição (ºC)

82,9 51 - 114 > 1600

Ponto de fusão (ºC)

25,5 -26,5 270 , perde CO2 -85 772

Densidade (g.cm-3) (20-

25ºC)

0,779 0,847 2,159 1,187 2,152

Solubilidade água, éter e álcool

álcool e éter. Insolúvel em

água

Água. Insolúvel em álcool

Água, álcool, éter e benzeno

água, álcool

Toxicidade irritação nos olhos e na pele;

inflamável

tóxico (inalação prolongada); inflamável

Pouco tóxico; não inflamável

Tóxico por inalação,

irritante para os olhos e pele; não

inflamável

pouco tóxico

Características - Líquido incolor Ligeiramente alcalino;

decomposição lenta no ar

Líquido incolor ou ligeiramente amarelo; ácido forte; corrosivo

cristais; grânulos

Prática

1- Funil de separação: 25g de álcool t-butílico + 85mL HCl concentrado. Agitar durante 20 min (intervalo de 5 min);

Formação do cloreto de t-butila: Reação SN1

+

Etapa 1:

Etapa 2:

Etapa 3:

Reação Concorrente (Eliminação):

+

Fatores que afetam as velocidades da reações SN1

1. A estrutura do substrato 2. A concentração e reatividade do

nucleófilo (apenas para reações bimoleculares)

3. O efeito do solvente4. A natureza do grupo retirante

(nucleófugo)

2- Manter a mistura em repouso até que as duas fases estejam claramente separadas

Fase Inferior: H3O+; Cl-; pequenas quantidades de álcool t –butílico e de cloreto de t-butila.

Fase Superior: Cloreto de t-butila; pequenas quantidades de álcool t-butílico; HCl e H2O.

3- Descartar a fase ácida (fase inferior);4- Lavar o haleto com 20mL de solução de

NaHCO3 5%;5- Transferir para um funil de separação;

Fase Inferior: Na+ Cl- ;Na+; HCO3- ; pequenas

quantidades de cloreto de t-butila e de álcool t-butílico.

Fase Superior: Cloreto de t-butila; pequenas quantidades de álcool t-butílico e de H20; Na+ Cl-; Na+ HCO3

-.

NaHCO3 + HCl NaCl + CO2↑ + H2O

6- Lavar o haleto com 20 mL de água destilada;

Fase Inferior: Na+ Cl- ;Na+ HCO3- ; pequenas

quantidades de cloreto de t-butila e de álcool t-butílico.

Fase Superior: Cloreto de t-butila; pequenas quantidades de álcool t-butílico e de H20; Na+ Cl-; Na+

HCO3-.

7- Transferir o haleto para um enlenmeyerde 125mL. Secar o produto com cerca de 5g de CaCl2 anidro;

CaCl2 + 6H20 CaCl2.6H20

8- Eliminar o agente secante, filtrando o líquido em papel pregueado diretamente em um balão de destilação de 100mL;

9- Destilar o filtrado (cloreto de t-butila, pequenas quantidades de CaCl2.6H2O, Na+ Cl-, H20 e álcool t-butílico) em erlenmeyer previamente pesado na faixa de 49-51°C;

10- Calcular o rendimento e corrigir o p.e.

CálculosVolume a ser utilizado de álcool t-butílico:

d = m / V → 0,78 g/mL = 25,00 g / V (mL)V = 32,05 mL de álcool t-butílico.

Estequiometria da reação e cálculo do rendimento:1 mol t-butanol (C4H10O) → 1 mol cloreto de t-butila (C4H9Cl)

73,96 g → 92,57 g25,00 g → X

X = 31,30 g de cloreto de t-butila, esperado p/ 100% de rendimento.

Rendimento do experimento = ( massa obtida / 31,30) x 100

O HCl colocado é suficiente ou não? Está em excesso?

Cálculo da massa de HCl que reage com 25g de álcool t-butílico:

1mol de t-butanol → 1mol de HCl73,96g → 36,5g

25,00g → Y

Y = 12,34 g de HCl necessário p/ reagir c/ o álcool t-butílico.

Cálculo do volume de HCl necessário para reagir com 25g de álcool t-butílico:

HCl concentrado = 35,5%d = 1,19 g/mL

100g de solução → 35,5g de HClV = 100/1,19 = 84,04mL

100g de solução (que contém 35,5g de HCl) → 84,4mLZ → 85mL

Z = 35,75g de HCl em 85mL de solução

Foram adicionados no funil: 35,75g de HCl

Reagiram: 12,34g

Excesso: 23,41g

Correção do ponto de ebulição a pressão de 1atm:

P.e. = Tobs + ΔTΔT = 0,00012 . (760 – p).(Tobs + 273)

Resíduos

Colocar os resíduos em frasco especial devido a presença de cloreto de t-butilaque posteriormente será incinerado.

FluxogramaColocar 25g de álcool t-butílico em funil deseparação de 250mL

1. Adicionar 85mL de HClconcentrado 2. Agitar a mistura de 5 em 5 min durante 20 min 3. Deixar em repouso para separar as fases

Fase aquosa (inferior): HCl; H2O; pequenas quantidades de álcool t-butílico e cloreto de t-butila.

Fase orgânica (superior): cloreto de t-butila; pequenas quantidades de álcool t-butílico; H3O+; Cl- e H2O.

Lavar o haletocom 20mL de NaHCO3 5%

Fase aquosa (inferior): HCl; H2O; pequenas quantidades de álcool t-butílico e cloreto de t-butila.

Lavar com 20mL de água destilada

cloreto de t-butila; H2O; pequenas quantidades de NaHCO3 e NaCl .

Fase aquosa : NaCl ; NaHCO3 ; traços de cloreto t- butila ; alcool t- butílico.

Transferir o haletopara erlenmeyerde 125 mL

Produto: cloreto de t-butila; H2O; pequenas quantidades de NaHCO3e NaCl.

Cloreto de t-butila; pequenas quantidades de álcool t-butílico; H2O; NaCl e NaHCO3.

1. Secar o produto com 5g de CaCl2 anidro

2. Filtrar em papel pregueado, eliminando o agente secante e recolhendo a fase orgânica em balão de destilação de 100mL

Filtrado: cloreto de t-butila; pequenas quantidades de CaCl2.6 H2O; NaCl e álcool t-butílico.

Sólido retido no filtro: NaCl; CaCl2.6H2O ; NaHCO3, pequenas quantidades de cloreto de t-butila e álcool t- butílico.

1. Destilar o produto coletado a fração do p.e. 49-51°C em erlenmeyerpreviamente pesado

2. Calcular o rendimento e corrigir o p.e. observado

Destilado: cloreto de t-butilaResíduos de cloreto t-butila; NaCl; CaCl2.6H2O e pequenas quantidades de álcool t-butílico.

Bibliografia:• Pavia, D.L.; Lampman,G.M.; Jr. Kriz, G.S. - Introduction

to Laboratory Techniques, 2nd edition, Philadelphia, Saunders College Publishing. Páginas 171 a 182. 1995.

• Vogel - Análise Orgânica Qualitativa, 3º Edição, Rio de Janeiro – RJ, ed. Universidade de São Paulo. Páginas 2 e 251. 1981.

• Soares, B.G.; Souza, N.A .; Pires, D.X. - Química Orgânica, Rio de Janeiro, Ed. Guanabara, 1988.

• Solomons,T.W. - Química Orgânica,7° Edição, V.1.• Merck Index.