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