EXPERIMENTO 01 - RECRISTALIZAÇÃO

EXPERIMENTO  01 - RECRISTALIZAÇÃO

Data: ____/____/____

        A recristalização é um dos processos mais utilizados para purificação de substâncias sólidas. Muitos compostos freqüentemente obtidos como produtos de reação, em geral, contém impurezas e por isso necessitam ser purificados. Essencialmente, o processo consiste em destruir a estrutura cristalina por fusão ou por dissolução do sólido em um solvente, permitindo então que os cristais se formem novamente. No processo de recristalização por dissolução, o solvente é selecionado obedecendo aos seguintes critérios:

• o composto deve ser solúvel a quente e insolúvel a frio;

• as impurezas devem ser insolúveis a quente ou solúveis a frio;

• o solvente deve ser inerte para o composto;

• o solvente não deve ser muito volátil. Seu ponto de ebulição deve ser mais baixo do que o ponto de fusão do composto;

        Se o composto já é conhecido, a literatura química dará informações quanto à sua solubilidade, ponto de fusão, toxicidade, etc. Caso contrário, deverão ser feitas tentativas, levando-se em conta os princípios de solubilidade, não esquecendo que “semelhante dissolve semelhante”.

        A recristalizacão por dissolução é uma técnica que envolve várias etapas:

1. seleção do solvente adequado;

1. dissolução do sólido no solvente em seu ponto de ebulição ou próximo;
2. filtração rápida da solução ainda quente para eliminar as impurezas insolúveis;
3. cristalização da solução por esfriamento lento;
4. lavagem dos cristais para a remoção da solução aderente;
5. secagem dos cristais;

Seleção do solvente adequado:

        Muitos compostos sólidos são mais solúveis a temperaturas mais altas do que à  temperaturas mais baixas em determinado solvente. O processo de cristalização consiste em dissolver, ao máximo, o sólido em um solvente quente a fim de obter uma solução saturada ou aproximadamente saturada e, em seguida, deixar a solução esfriar lentamente à temperatura ambiente para que o sólido cristalize. O processo pelo qual uma substância forma cristais é muito delicado e, em geral, apenas moléculas da mesma espécie ocupam a rede cristalina, a não ser que as impurezas nelas contidas sejam constituídas de moléculas de mesma polaridade, formato e tamanho. Esta seletividade confere ao processo de cristalização a qualificação de um excelente método de purificação. Por questão de segurança, o solvente deve ser, tanto quanto possível, não tóxico e não inflamável. Um número razoável de solventes são colocados sob controle por serem tóxicos e, portanto, devem ser manipulados com precaução.

Preparação da solução saturada e filtração a quente:

        Depois de selecionado o solvente, o sólido a ser purificado é colocado em um Erlenmeyer juntamente com uma parte da quantidade prevista do solvente. A mistura é aquecida com agitação e mais solvente é adicionado em pequenos intervalos de tempo até que quantidades adicionais do solvente não mais dissolvam o sólido. Durante todo esse processo, o Erlenmeyer deve ser mantido sob aquecimento em manta ou chapa aquecedora (nunca diretamente ou nas proximidades de uma chama!). Se o solvente for volátil, o Erlenmeyer deverá ser adaptado a um condensador em posição de refluxo, ou poderá ser aquecido em banho-maria. Uma Pequena quantidade de sólido que permanece insolúvel consiste de impurezas que deverão ser removidas por filtração imediata, ainda quente, sobre uma pequena bola de algodão colocado num funil. No caso de existirem impurezas coloridas solúveis, estas podem ser eliminadas por adsorção sobre carvão ativo, procedendo da seguinte forma: antes da filtração, permita que a solução resfrie rapidamente e em seguida adicione uma certa quantidade de carvão ativo (1 a 2% do peso do sólido que está sendo recristalizado). A solução é novamente aquecida à ebulição por 5 a 10 minutos com agitação (para evitar projeções de líquido) e em seguida filtrada.

Cristalização por esfriamento:

        A etapa que se segue à filtração a quente constitui a cristalização propriamente dita. Esta é obtida deixando o filtrado quente, em repouso, esfriar lentamente à temperatura ambiente ou sob resfriamento. O objetivo desse processo é que a substância desejada se deposite como cristais puros e as impurezas permaneçam dissolvidas. Quanto mais baixa a temperatura, maior a quantidade da substância que cristalizará. Mas, pode ocorrer que as impurezas comecem a cristalizar também. Assim, recomenda-se que a substância esfrie à temperatura ambiente, sendo depois filtrada. O filtrado pode ser então resfriado a uma temperatura mais baixa obtendo-se uma segunda remessa de cristais. A determinação do ponto de fusão dos cristais obtidos nas duas condições revelará a sua pureza. O tamanho dos cristais depende da velocidade do esfriamento; esfriamento rápido com agitação tende a dar cristais menores, enquanto que esfriamento lento com a solução em repouso, dará cristais maiores. Cristais muito grandes podem conter consideráveis quantidades de solução de modo que quando forem secos, por evaporação do solvente, as impurezas presentes na solução permanecerão dentro dos cristais. Por outro lado, se os cristais são muito pequenos as impurezas podem ser adsorvidas sobre a grande superfície resultante. É difícil estabelecer qual a melhor condição. Freqüentemente, o processo utilizado é o de esfriamento lento em repouso. Pode acontecer também se obter uma solução super saturada, e nesse caso, a solução permanecerá dias em repouso sem que ocorra cristalização. A cristalização poderá ser induzida raspando-se as paredes do Erlenmeyer com um bastão, ou fazendo “semeação”, o que corresponde a introduzir um pequeno cristal da substância na solução saturada.

Filtração e Secagem dos Cristais:

        A separação dos cristais da solução sobrenadante (líquido-mãe) é obtida por meio de filtração a vácuo utilizando um funil de Büchner e um sistema de vácuo (trompa d’água ou bomba de vácuo).

        A mangueira utilizada nas conexões deve ser adequada para que resista a ação do vácuo. Terminada a filtração, o bastão de vidro utilizado deve retornar ao Erlenmeyer e nunca colocado diretamente sobre a bancada. A função do frasco intermediário é reter água advinda da trompa d’água, caso haja queda de pressão da água, ou não permitir que os vapores do líquido que está sendo filtrado atinjam a bomba de vácuo. A saída no frasco intermediário que está fechada com pinça tem a finalidade de dar entrada ao ar quando o processo de filtração terminou ou controlar a pressão quando o filtrado é um líquido volátil para que este não ferva. Uma boa trompa d’água reduzirá a pressão abaixo de 20 mm de mercúrio o que eqüivale a dizer que o kitasato recebe uma pressão externa de 6,8 Kg por polegada quadrada, ou seja, a vidraria utilizada deve ser resistente e especificamente fabricada para este fim, por exemplo o kitasato. O funil de Büchner é preparado para filtração, colocando-se um papel de filtro de tamanho adequado de tal maneira que cubra os furos da placa, sem dobras. Em seguida uma pequena quantidade do solvente que está sendo utilizado para recristalização é colocada sobre o papel. Com o sistema ainda sob vácuo e antes que o papel de filtro se torne seco e se desprenda, a solução contendo os cristais é colocada no funil. Após toda a solução ser transferida para o funil, o restante de cristais que permanecem no Erlenmeyer são retirados com auxílio de uma espátula ou um bastão de vidro. Quaisquer cristais ainda aderentes às paredes do Erlenmeyer devem ser transferidos para o funil utilizando o filtrado (líquido-mãe). Isto também pode ser feito com pequenas quantidades do solvente puro gelado. Depois que os cristais estão no funil é importante remover todo o líquido-mãe aderente, pois este contém as impurezas solúveis. Para removê-lo, o vácuo é desligado e uma pequena porção do solvente puro gelado é adicionada. Em seguida o vácuo é novamente ligado. Por fim, os cristais devem permanecer no funil algum tempo sob sucção para secagem. A secagem pode ser completada deixando os cristais em um dessecador sob vácuo.