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ARLENE G. CORRÊA KLEBER T. DE OLIVEIRA MARCIO W. PAIXÃO TIMOTHY J. BROCKSOM

QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL Uma Abordagem de Química Verde


Química Orgânica Experimental Uma Abordagem de Química Verde

Arlene G. Corrêa Kleber T. de Oliveira Marcio W. Paixão Timothy J. Brocksom


© 2016, Elsevier Editora Ltda. Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei no 9.610, de 19/02/1998. Nenhuma parte deste livro, sem autorização prévia por escrito da editora, poderá ser reproduzida ou transmitida sejam quais forem os meios empregados: eletrônicos, mecânicos, fotográficos, gravação ou quaisquer outros. Copidesque: Ana Lúcia de Souza Normando Editoração eletrônica: DTPhoenix Editorial Revisão gráfica: Marco Antonio Corrêa Elsevier Editora Ltda. Conhecimento sem Fronteiras Rua Sete de Setembro, 111 – 16o andar 20050-006 – Centro – Rio de Janeiro – RJ – Brasil Rua Quintana, 753 – 8o andar 04569-011 – Brooklin – São Paulo – SP – Brasil Serviço de Atendimento ao Cliente 0800-0265340 atendimento1@elsevier.com ISBN: 978-85-352-8435-5 ISBN (versão digital): 978-85-352-8436-2 Nota: Muito zelo e técnica foram empregados na edição desta obra. No entanto, podem ocorrer erros de digitação, impressão ou dúvida conceitual. Em qualquer das hipóteses, solicitamos a comunicação ao nosso Serviço de Atendimento ao Cliente, para que possamos esclarecer ou encaminhar a questão. Nem a editora nem o autor assumem qualquer responsabilidade por eventuais danos ou perdas a pessoas ou bens, originados do uso desta publicação.

CIP-Brasil. Catalogação na publicação. Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ Q61

Química orgânica experimental: uma abordagem de química verde / Arlene G. Corrêa ... [et. al.]. – 1. ed. – Rio de Janeiro: Elsevier, 2016. il. ; 24 cm. Inclui bibliografia ISBN 978-85-352-8435-5 1. Engenharia química. 2. Química orgânica. I. Corrêa, Arlene G. II. Oliveira, Kleber T. de. III. Paixão, Marcio W. IV. Brocksom, Timothy J.

15-29040

CDD: 660.2842 CDU: 66.02


Sumário

Capítulo 1 Segurança no Laboratório e Tratamento de Resíduos Introdução Riscos associados aos produtos químicos Gases e vapores tóxicos Classificação das substâncias tóxicas ou perigosas Diagrama de Hommel Equipamentos de proteção coletiva e individual Manuseio de produtos químicos Organização e limpeza Procedimentos para utilização de alguns equipamentos básicos de laboratório Utilização de placas ou mantas aquecedoras Uso de vácuo Tipos de extintores Resíduos de laboratório Resíduos químicos perigosos Grupos de resíduos Questões Referências

9 9 10 10 11 11 12 14 14

Capítulo 2 Química Verde: Medidas da Sustentabilidade de um Processo Introdução Medidas da sustentabilidade de um processo Reação de acoplamento cruzado Procedimento experimental

15 15 18 21 23 v

1 1 2 2 3 5 6 7 7


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Questões Referências

Capítulo 3 Separação e Extração de uma Mistura de Substâncias Introdução Parte 1. Extração líquido/líquido e coeficiente de partição Parte 2. Extração ácido/base Parte 3. Extração sólido/líquido Procedimento experimental Análises de caracterização estrutural Questões Referências

Capítulo 4 Introdução à Cromatografia: Extração e Separação da Clorofila a Partindo da Cianobactéria Spirulina maxima Introdução – Princípios de cromatografia As fases em cromatografia líquida Cromatografia em sílica gel – uma visão microscópica simples Cromatografia em camada delgada e cromatografia em coluna Como separar compostos que não possuam cor? As clorofilas Procedimento experimental Parte 1: Extração da clorofila a Parte 2: Procedimento experimental para a preparação da coluna cromatográfica de sílica Parte 3: Procedimento experimental para a separação cromatográfica Análises de caracterização estrutural Questões Referências

25 26

27 27 27 31 32 33 37 37 37

39 39 41 45 45 49 50 53 53 53 54 54 55 55


Sumário

Capítulo 5 Extração de um Produto Natural: Óleos Essenciais Introdução Procedimento experimental Questões Referências Capítulo 6 Reações de Eliminação: Obtenção de Cicloexeno por Desidratação do Cicloexanol Introdução - As reações de eliminação Reações de eliminação-β: Mecanismos e Características fundamentais Estabilidade relativa dos carbocátions Fatores que favorecem uma E2 ou uma E1 Desidratação de álcoois – Um caso típico de eliminação E1 Procedimento experimental Testes químicos para reconhecimento de alcenos Teste com solução de bromo (Br2) em hexano Análises de caracterização estrutural Questões Referências Capítulo 7 Reações de Adição Eletrofílica à Dupla Ligação: Ciclopropanação do Cicloexeno Introdução – As reações de adição eletrofílica a alcenos Procedimento experimental Análises de caracterização estrutural Questões Referências

57 57 62 64 64

65 65 67 72 74 76 77 78 79 79 80 80

81 81 90 90 91 91

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Capítulo 8 Reações de Oxidação: Obtenção de Cicloexanona Introdução Procedimento experimental Análises de caracterização estrutural Questões Referências

93 93 101 102 102 102

Capítulo 9 Reações de Esterificação e Hidrólise Introdução – As reações de esterificação Outras metodologias para a síntese de ésteres Esterificação com anidridos e cloretos de ácido Reação de Baeyer-Villiger Reações de hidrólise/alcoólise de ésteres Procedimento experimental Questões Referências

105 105 110 110 112 114 116 117 118

Capítulo 10 Reações de Substituição Nucleofílica Alifática Introdução Substituição nucleofílica bimolecular (SN2) Substituição nucleofílica unimolecular (SN1) Procedimento experimental Procedimento alternativo: Síntese do acetato de benzila Análises de caracterização estrutural Questões Referências Capítulo 11 Reações de Substituição Eletrofílica Aromática: Bromação da Acetanilida Introdução – Aromaticidade, história e contextos gerais Reações comuns realizadas com compostos aromáticos

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Sumário

Reações de Substituição Eletrofílica em Compostos Aromáticos (SEAr) Reações de Substituição Nucleofílica em Compostos Aromáticos (SNAr) Procedimento experimental Síntese da acetanilida (esta parte pode ser realizada previamente pelo técnico) Bromação da acetanilida Análises de caracterização estrutural Questões Referências

137 144 145 145 146 147 147 148

Capítulo 12 Condensação Aldólica: Síntese da Dibenzalacetona Introdução - As reações de condensação aldólica Reações de condensação aldólica cruzadas Reações de condensação aldólica estereosseletivas Procedimento experimental Análises de caracterização estrutural Questões Referências

149 149 150 152 154 154 154 155

Capítulo 13 Fotorredução da Benzofenona e Rearranjo do Benzopinacol a Benzopinacolona Introdução - Reações fotoquímicas Rearranjos moleculares Procedimento experimental Questões Referências

157 157 159 163 164 164

Capítulo 14 Reações Promovidas por Micro-ondas: Acetilação e Rearranjo de Fries Introdução – Reações promovidas por micro-ondas Conceitos fundamentais

165 165 165

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O efeito das micro-ondas nas reações Equipamentos de micro-ondas Aplicações de micro-ondas em reações orgânicas Rearranjo de Fries Procedimento experimental Questões Referências

Capítulo 15 Síntese em Várias Etapas: Síntese da Benzocaína Introdução – Síntese orgânica em multietapas Conceitos fundamentais Anestésicos Procedimento experimental N-acetil-p-toluidina p-Acetamidobenzoico Ácido p-aminobenzoico Benzocaína Questões Referências

169 169 171 171 172 175 175

177 177 177 178 181 181 181 182 182 183 183


Prefácio Os produtos químicos são indispensáveis para a humanidade e estão presentes em nosso dia a dia. No entanto, é preciso ter consciência que uma parte deles, se manipulado de maneira inadequada, pode causar danos à saúde ou ao meio ambiente. É possível definir Química Sustentável ou Química Verde como “a criação, o desenvolvimento e a aplicação de produtos e processos químicos para reduzir ou eliminar o uso e a geração de substâncias nocivas à saúde humana e ao ambiente”. Nesse contexto, este livro, Química Orgânica Experimental: Uma Abordagem de Química Verde, reúne experimentos focando alguns dos princípios básicos da Química Verde. Assim, são abordados temas como catálise, formas de energias e solventes alternativos, minimização de resíduos, desenvolvimento de processos mais seguros e eficientes. O livro é direcionado à formação de estudantes e profissionais da área de Química, Farmácia, Engenharia Química, entre outras. Além dos procedimentos experimentais cuidadosamente testados durante as disciplinas de Química Orgânica Experimental do Departamento de Química (DQ) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), o texto traz, de maneira clara, os conceitos teóricos envolvidos, procurando estimular a aprendizagem da Química Orgânica. Os autores reconhecem os esforços pioneiros de alguns colegas em selecionar, preparar, testar e ensinar tais experimentos durante vários anos. Esse trabalho incluiu a redação de apostilas distribuídas aos alunos e, em particular, a tentativa de entrosar o ensino teórico e experimental de Química Orgânica. Os experimentos procuram acompanhar os cursos teóricos, com relação aos mecanismos principais de substituição, eliminação, adição, oxidação e redução. Em xi


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especial, queremos agradecer aos professores doutores Ursula Brocksom e José Tércio B. Ferreira, que tiveram papéis fundamentais nas tarefas iniciais. Arlene G. Corrêa Kleber T. de Oliveira Marcio W. Paixão Timothy J. Brocksom


CAPÍTULO 1

Segurança no Laboratório e Tratamento de Resíduos

Neste capítulo serão abordados os riscos associados aos produtos químicos e à segurança no laboratório. Também será apresentado como realizar o tratamento de resíduos químicos gerados, considerando os conceitos da Química Verde.

INTRODUÇÃO Conforme será discutido no Capítulo 2, a Química Verde pode ser definida como a criação, o desenvolvimento e a aplicação de produtos e processos químicos para reduzir ou eliminar o uso e geração de substâncias nocivas à saúde humana e ao ambiente.1 Assim, objetiva-se reduzir o risco por meio da minimização ou mesmo eliminação da periculosidade associada às substâncias tóxicas, em detrimento da restrição de exposição a elas.2 O risco pode ser descrito de acordo com a fórmula: risco = f(perigo, exposição). Dentre os 12 princípios da Química Verde estão: prevenção; reações com compostos de menor toxicidade; desenvolvimento de compostos seguros; diminuição do uso de solventes e auxiliares; uso de substâncias renováveis; desenvolvimento de compostos degradáveis; e química segura para a prevenção de acidentes. Se esses princípios forem seguidos, riscos de acidentes e produção de resíduos tóxicos serão muito reduzidos, mas dificilmente por completo eliminados. Portanto, o trabalho, em um laboratório de Química, deve ser sempre realizado com muita atenção para evitar acidentes. Também é importante lembrar que prevenir a formação de resíduos é melhor e menos dispendioso que sua remediação ou tratamento a posteriori. 1


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Química Orgânica Experimental

RISCOS ASSOCIADOS AOS PRODUTOS QUÍMICOS Os produtos químicos são indispensáveis para a humanidade e estão presentes em nosso dia a dia. No entanto, é preciso ter consciência de que uma parte deles pode causar danos à saúde ou ao meio ambiente. Então, antes de manuseá-los, é necessário conhecê-los. Os principais meios de penetração das substâncias químicas no organismo são:3 • Inalação: maior grau de risco devido à rapidez com que as substâncias químicas são absorvidas pelos pulmões. A inalação é a principal via de intoxicação no ambiente de trabalho, daí a importância a ser dada aos sistemas de ventilação. É possível que a absorção de gases e vapores passe dos alvéolos pulmonares para o sangue, a fim de serem distribuídos a outras regiões do organismo. • Absorção: contato das substâncias químicas com a pele. A absorção é extremamente crítica quando se lida com produtos lipossolúveis, absorvidos através da pele. Quando uma substância química entra em contato com a pele, existe a tendência a provocar sensibilização ou ação generalizada. • Ingestão: em geral, ocorre por descumprimento de normas de higiene e segurança. A ingestão representa uma via secundária de ingresso de substâncias químicas no organismo e pode ocorrer de forma acidental.

Gases e vapores tóxicos Os gases e vapores tóxicos são classificados de acordo com sua ação no organismo quando inalados. Alguns exemplos são:4 • Irritantes Primários: exercem apenas ação local. Essas substâncias atuam sobre a membrana mucosa do aparelho respiratório e os olhos, levando à inflamação, hiperemia (avermelhamento), desidratação, destruição da parede celular, necrose e edema (inchaço). Ex.: ácidos, amônia, cloro, soda cáustica, dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio etc. • Irritantes Secundários: além de causarem irritação primária em mucosas de vias respiratórias e conjuntivas, são substâncias absorvidas e distribuídas pelo organismo, podendo atuar em outros


CAPÍTULO 1: Segurança no Laboratório e Tratamento de Resíduos

sítios, como o sistema nervoso central. Ex.: sulfeto de hidrogênio (ácido sulfídrico). • Asfixiantes simples: têm a propriedade comum de deslocar o oxigênio do ar e provocar asfixia pela diminuição da concentração do oxigênio no ar inspirado, sem apresentar outra característica em nível de toxicidade. Ex.: etano, metano, propano, butano, GLP, nitrogênio, hidrogênio. • Asfixiantes químicos: produzem asfixia, mesmo quando presentes em pequenas concentrações, porque interferem no transporte do oxigênio pelos tecidos. Ex.: monóxido de carbono. • Anestésicos: hidrocarbonetos acima do etano (propano, butano etc.). É capaz de provocar depressão do sistema nervoso central, interferindo com o sistema neurotransmissor. Em consequência, pode ocorrer perda de consciência, parada respiratória e morte.

Classificação das substâncias tóxicas ou perigosas As substâncias tóxicas ou perigosas são divididas em diversas classes de risco com regras bem definidas de manipulação. Algumas delas, enquadradas em mais de uma categoria. Inflamáveis: • Gases inflamáveis: metano, propano, hidrogênio. • Sólidos inflamáveis: queimam persistente e vigorosamente. Divididos em sólidos inflamáveis propriamente ditos (naftaleno, fósforo, dinitrofenol), sólidos de combustão espontânea (carvão, algodão, ditionito de sódio, dimetilzinco) e sólidos que, em contato com a água, emitem gases inflamáveis (metais alcalinos, carbeto de alumínio, hidreto de lítio, alumínio em pó não revestido). • Líquido inflamável: ponto de fulgor está abaixo de 38oC. Ex.: acetato de etila, gasolina e benzeno. Explosivos: • Substâncias que, pela ação de choque, percussão e fricção, produzem centelhas ou calor suficiente para iniciar processo destrutivo com violenta liberação de energia. Ex.: nitroglicerina e dinamite.

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• Sujeitas à combustão espontânea: são substâncias sujeitas a aquecimento espontâneo ou a aquecimento em contato com o ar, podendo inflamar-se. Diferentemente dos inflamáveis, essas substâncias não precisam de uma fonte externa para dar início à reação com o ar. Devem ser guardadas em frascos lacrados e manipuladas em atmosfera inerte. Ex.: substâncias pirofóricas, como LiAlH4, Ca, Ti e Zr. As misturas hipergólicas são misturas de substâncias que reagem violentamente produzindo calor e representando risco de incêndio. Ex.: HClO4/Mg, HNO3/Fenol, HNO3/Acetona. • Substâncias que, em contato com água, emitem gases inflamáveis como o hidrogênio. Ex.: metais alcalinos (Li, Na e K), haletos anidros de alumínio, óxido de cálcio, pentacloreto de fósforo (PCl5) e trióxido de enxofre (SO3). Oxidantes: • São substâncias capazes de fornecer direta ou indiretamente oxigênio para sustentar um processo de combustão. Dividem-se em oxidantes propriamente ditos (peróxido de hidrogênio, pentafluoreto de iodo, nitrato de amônio, clorato de potássio) e peróxidos orgânicos. • Nesta classe, estão não só os peróxidos como também as substâncias que podem formar peróxidos; esses, por sua vez, são compostos explosivos. Ex.: éter dietílico (cujo peróxido, além de explosivo, por inalação, pode ser fatal), tetraidrofurano, azidas, azocompostos, percloratos e os cloratos. Os peróxidos, a partir dessas substâncias, podem se formar pelo contato dessas substâncias com o ar. Deve-se, mencionar ainda, o potássio metálico e a sodamida, que formam os superóxidos.

Corrosivos e irritantes: • Agem principalmente sobre a pele e os olhos. Ao manipulá-los, a utilização de luvas se faz necessária e, no caso dos compostos corrosivos voláteis, deve-se usar obrigatoriamente a capela. As substâncias corrosivas causam destruição irreversível dos tecidos e da pele (ácidos em geral).


CAPÍTULO 1: Segurança no Laboratório e Tratamento de Resíduos

Tóxicos: • Podem matar, ferir ou enfraquecer qualquer organismo vivo. Subdividem-se em venenosas (fenol, etilamina, N,N’-dimetilanilina, dinitrotolueno, fluoreto de amônio) e infectantes – esses últimos representam também risco biológico. • Uso de luvas e máscaras protetoras para o manuseio desse tipo de substância é obrigatório. Os experimentos que se utilizam deles devem ser conduzidos em áreas especialmente separadas para este fim, podendo ser uma sala separada ou uma capela. As bancadas usadas para tal devem estar protegidas com uma cobertura durante o experimento e, após o término, descontaminadas. É fundamental que o laboratorista limpe bem as mãos e a parte exterior das luvas. Preferencialmente, o avental não deve ser levado para outro ambiente.

Diagrama de Hommel Diagrama de Hommel ou Diamante do Perigo possui sinais de fácil reconhecimento e entendimento do grau de periculosidade das substâncias. Seus campos são preenchidos conforme descrito a seguir:

Inflamabilidade

Riscos à Saúde

Reatividade

Riscos Específicos

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Química Orgânica Experimental

Riscos à Saúde

Riscos Específicos

Inflamabilidade

Reatividade

4 - Letal

OX - Oxidante

4 - Abaixo de 23ºC

4 - Pode explodir

3 - Muito perigoso

ACID - Ácido

3 - Abaixo de 38ºC

3 - Pode explodir com choque mecânico ou calor

2 - Perigoso

ALK - Álcali (Base)

2 - Abaixo de 93ºC

2 - Reação química violenta

1 - Risco leve

COR - Corrosivo

1 - Acima de 93ºC

1 - Instável se aquecido

0 - Material normal

W - Não misture com água

0 - Não queima

0 - Estável

Para o preenchimento do Diagrama, pode-se consultar websites de universidades internacionais ou livros que contenham fichas MSDS (Material Safety Data Sheet), ou também as Fichas de Informação de Segurança de Produto Químico (FISPQ), em que encontra-se a classificação de cada produto.

EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO COLETIVA E INDIVIDUAL Os equipamentos de proteção coletiva (EPCs) permitem a realização de operações sob condições mínimas de risco, resguardando a saúde dos envolvidos em atividades funcionais.3,4 Como exemplos de EPCs fundamentais em laboratórios, são destacados: capela de exaustão, portas de emergência, extintores de incêndio, caixa de primeiros socorros, chuveiro e estação de lava olhos. Entretanto, não basta estarem disponíveis, é imprescindível que os envolvidos saibam quando e como utilizá-los. Os equipamentos de proteção individual (EPIs) destinam-se à proteção do indivíduo que estiver realizando ou exposto a atividades específicas, para prevenir ou atenuar lesões decorrentes de acidentes. Ex.: óculos de segurança, aventais, calçados fechados, evitar roupas de tecido sintético ou outro facilmente inflamável.


CAPÍTULO 1: Segurança no Laboratório e Tratamento de Resíduos

MANUSEIO DE PRODUTOS QUÍMICOS Para manusear substâncias e materiais químicos com segurança, é fundamental que se conheça seu grau de toxicidade e periculosidade, conforme já descrito. Em seguida, tome as seguintes precauções:3 • Leia atentamente o rótulo antes de abrir qualquer embalagem. • Verifique se o nome da substância corresponde àquela desejada. • Considere o perigo de reações entre substâncias químicas e utilize equipamentos e roupas de proteção apropriados. • Abra as embalagens em capelas com exaustão adequada ou, na ausência dessas, em locais bem ventilados. • Tome cuidado durante a manipulação e uso de substâncias químicas perigosas. Utilize métodos que reduzam o risco de inalação, ingestão e contato com a pele, olhos e roupas. • Feche a embalagem após utilização. • Evite utilização de aparelhos e instrumentos contaminados. • Para transportar reagentes químicos, inclusive de armários para bancadas, é importante que se verifique possíveis vazamentos, líquidos condensados na superfície externa do recipiente ou existência de crostas na junção entre tampa e frasco. • Deve-se transportar um frasco por vez, sem encostá-lo ao corpo, com muita atenção. Quando for necessário deslocamento de vários frascos, recomenda-se utilizar carrinho apropriado ou cestas que os acomodem seguramente. Em caso de derramamento de líquidos inflamáveis, produtos tóxicos ou corrosivos, tome as seguintes providências: • • • • •

Interrompa o trabalho; Avise as pessoas próximas sobre o ocorrido; Solicite ou efetue a limpeza imediatamente; Alerte o responsável pelo laboratório; Verifique e corrija a causa do problema.

ORGANIZAÇÃO E LIMPEZA O manuseio de substâncias químicas, vidrarias, equipamentos elétricos etc. exige, além de muita atenção, ambiente limpo e organizado. A

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limpeza não só é fundamental para a segurança, como é fator de motivação e satisfação. As normas básicas são:4 • Não fume no laboratório; • Não pipete nenhum tipo de produto com a boca e trabalhe sempre com o jaleco abotoado; • Use calçados fechados, de couro ou similar; • Não use roupas de tecido sintético ou outro facilmente inflamável; • Não use sandálias, saias, bermudas, camisetas regatas e não amarre um casaco na cintura; • Não deixe de usar óculos de segurança nos laboratórios. Use-os quando for executar uma operação que represente riscos, ou melhor, tenha por hábito utilizar óculos de segurança em quaisquer atividades do laboratório; • Não coloque materiais de laboratório em roupas ou gavetas de uso pessoal e não leve as mãos à boca ou aos olhos quando estiver manuseando produtos químicos; • Lave cuidadosamente, antes de qualquer refeição, as mãos com bastante água e sabão; • Não coloque alimentos nas bancadas, armários e geladeiras dos laboratórios; • Não utilize vidraria de laboratório como utensílios domésticos; • Não se alimente no laboratório; • Não use lentes de contato, pois podem ser danificadas por produtos químicos causando graves lesões; • Não se exponha a radiações ultravioleta, raios infravermelhos ou luminosidade intensa sem proteção adequada (óculos com lentes filtrantes); • Feche todas as gavetas e portas que abrir; • Mantenha as bancadas sempre limpas e livres de materiais estranhos ao trabalho; • Ao esvaziar um frasco de reagente, limpe-o com água antes de colocá-lo para lavagem; • Rotule imediatamente todo e qualquer material preparado, reagente ou solução e amostras coletadas; • Retire da bancada e guarde os materiais, amostras e reagentes empregados no trabalho logo após terminá-lo; • Utilize pérolas de vidro ou cacos de porcelana, como pedras de ebulição, ao aquecer líquidos;


CAPÍTULO 1: Segurança no Laboratório e Tratamento de Resíduos

• Coloque papéis e materiais usados na lata de lixo somente quando não representarem riscos; • Use pinças de tamanho adequado e em perfeito estado de conservação; • Limpe imediatamente todo e qualquer derramamento de produtos e reagentes; • Proteja-se, se necessário, para fazer a limpeza; use materiais e recursos adequados. Tratando-se de ácidos e bases fortes, os produtos devem ser neutralizados antes de proceder-se à sua limpeza.

PROCEDIMENTOS PARA UTILIZAÇÃO DE ALGUNS EQUIPAMENTOS BÁSICOS DE LABORATÓRIO3 Utilização de placas ou mantas aquecedoras Em um laboratório de Química Orgânica, não é permitido uso de chama para aquecimento. Somente placas, banhos térmicos ou mantas aquecedoras são permitidos: • Antes de ligar qualquer equipamento elétrico, verifique se a voltagem do equipamento é compatível com a voltagem da tomada em que será ligado, para evitar riscos. • Use sempre uma placa aquecedora com área maior que o recipiente a ser aquecido. • Recipientes de vidro com paredes grossas, tais como jarras, garrafões e frascos de filtragem, nunca devem ser aquecidos em placas aquecedoras. • Numa placa ou manta aquecedora, toda superfície se aquece; por isso, ela se mantém quente por algum tempo após ser desligada. Tenha cuidado com qualquer placa ou manta aquecedora que tenha sido utilizada recentemente. • Em placas ou mantas aquecedoras, verifique bem os cabos e conectores a fim de certificar-se de que não estão estragados. A qualquer sinal de estrago, passe para outra placa ou manta imediatamente. Não utilize aquela placa ou manta até que seja reparada. Um fio desencapado ou conector estragado pode causar choques elétricos muito perigosos.

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Química Orgânica Experimental

Uso de vácuo Em um laboratório de Química Orgânica, emprega-se vácuo para concentrar soluções em rotaevaporadores e também filtrar e secar materiais usando bombas de vácuo. • Use proteção facial para operar sistemas a vácuo. Essa precaução adequada deve ser tomada a fim de proteger as pessoas em tarefas que envolvam essas operações. • Os únicos produtos de vidro desenhados para aplicações de vácuo são os dessecadores e frascos de filtragem (kitassato). • Não faça vácuo subitamente em qualquer equipamento de vidro. • Recubra com fita adesiva todo e qualquer equipamento de vidro sobre o qual haja dúvida quanto à sua resistência ao vácuo operacional. • Use vaso intermediário (kitassato, trap) quando estiver utilizando vácuo. Esse vaso protege e conserva a bomba de vácuo.

Tipos de extintores Em caso de incêndio, os extintores devem ser utilizados por pessoas treinadas. Os extintores, carregados com agentes extintores de chama, ajudam a combater um incêndio. Diferentes agentes combatem incêndios usando suas distintas propriedades, podendo ser mais ou menos eficazes, dependendo do material que esteja em combustão:

Espuma Química

Pó Químico

Dióxido de Carbono

Classe de Incêndio A

Classe de Incêndio A e B

Classe de Incêndio B e C

Classe de Incêndio B e C

Utilizada no combate a incêndios em madeira, papel, fibras, plásticos e similares. Não utilizar em equipamentos elétricos.

Não utilizar em equipamentos elétricos.

Pode ser utilizado em qualquer tipo de incêndio.

Pode ser utilizado em qualquer tipo de incêndio.

Água Pressurizada


CAPÍTULO 1: Segurança no Laboratório e Tratamento de Resíduos

Em caso de incêndio: • Não sendo possível apagá-lo, saia imediatamente sem escancarar portas e janelas, evitando assim que o fogo se propague; • Saia pelas escadas, nunca por elevadores; • Mantenha a calma e ligue para o Corpo de Bombeiros (disque 193).

RESÍDUOS DE LABORATÓRIO Cada instituição deve ter suas próprias regras para a gestão dos resíduos. Nesta seção, serão apresentadas as principais diretrizes da Unidade de Gestão de Resíduos (UGR) da Universidade Federal de São Carlos.5 Os resíduos são classificados de acordo com sua origem: comuns, biológicos, gerados nos serviços de saúde, químicos e radioativos. Os resíduos comuns (inertes) são divididos em duas categorias: • Resíduos recicláveis sólidos para coleta seletiva, tais como papéis, garrafas plásticas, metal e vidro (desde que limpos, isto é, não contenham resíduos químicos); • Resíduos recicláveis úmidos utilizados em compostagem.

Resíduos químicos perigosos Ações que visem minimizar ou mesmo eliminar a geração de resíduos perigosos devem ser implementadas, pois irão contribuir na diminuição do custo financeiro do tratamento e disposição dos resíduos para as unidades e, por conseguinte, para a instituição, por exemplo: • Substituição dos compostos perigosos ou mudança de processos devem ser adotadas sempre que possível; • Redução na quantidade/frequência de utilização de substâncias/ materiais perigosos; • Procedimentos de reutilização, recuperação e tratamento in loco: avaliar se os resíduos não perigosos poderão ser reutilizados, reciclados ou doados. Se a única opção for o descarte, verificar a possibilidade de submetê-lo a algum tratamento químico para minimização ou eliminação completa de sua periculosidade.

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Química Orgânica Experimental

• Segregação dos resíduos perigosos: é preciso ser feita por categorias de resíduos, considerando-se as características físico-químicas, periculosidade, compatibilidade e destinação final dos resíduos. A segregação deve ser uma atividade diária dos laboratórios, sendo, preferencialmente, realizada de imediato após o término de um experimento ou procedimento de rotina. • Evitar combinações químicas. Se misturar for inevitável, seja prudente e consulte tabelas de resíduos incompatíveis, que podem gerar gases tóxicos, calor excessivo, explosões ou reações violentas. Lembre-se de que, quanto mais complexa for a mistura, mais difícil será a aplicação da política dos 3Rs (reduzir, reutilizar e reciclar) e maior será o custo final de descarte.

Grupos de resíduos A segregação dos resíduos deverá ser realizada considerando os seguintes grupos: • Solventes não halogenados: todos os solventes que possam ser utilizados ou recuperados e também misturas desses solventes, tais como: álcoois e cetonas (etanol, metanol, acetona, butanol etc.), acetonitrila (pura ou mistura com água ou com outros solventes não halogenados), hidrocarbonetos (pentano, hexano, tolueno e derivados etc.), ésteres e éteres (acetato de etila, éter etílico etc.); • Halogenados: todos os solventes e misturas contendo solventes halogenados (clorofórmio, diclorometano, tetracloreto de carbono, tricloroetano, bromofórmio, tetraiodocarbono etc.). Se, durante o processo de segregação, ocorrer qualquer contaminação dos solventes não halogenados com algum solvente halogenado, essa mistura deverá, então, ser considerada halogenada; • Fenol; • Resíduos de pesticidas e herbicidas; • Soluções aquosas sem metais pesados; • Soluções aquosas contaminadas com solventes orgânicos; • Soluções aquosas com metais pesados; • Soluções contendo mercúrio; • Soluções contendo prata; • Sólidos com metais pesados (tálio e cádmio); • Sólidos com os demais metais pesados;


CAPÍTULO 1: Segurança no Laboratório e Tratamento de Resíduos

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Peróxidos orgânicos; Outros sais; Aminas; Ácidos e bases; Oxidantes; Redutores; Óleos especiais: todos os óleos utilizados em equipamentos elétricos que estejam contaminados com policloreto de bifenila (PCBs como o Ascarel) deverão ser segregados, identificados, estocados e mantidos em local adequado; • Misturas: as combinações não classificadas nos itens já descritos deverão ser segregadas e identificadas para tratamento e/ou disposição final; • Outros: materiais diversos, tais como tintas, vernizes, resinas diversas, óleos de bomba de vácuo (exceção àqueles contaminados com PCBs), fluidos hidráulicos etc., também devem ser segregados e identificados para tratamento e/ou disposição final. Todos os óleos utilizados em equipamentos elétricos que estejam contaminados com policloreto de bifenila (PCBs como o Ascarel) devem ser separados dos demais. Não é possível queimar esse óleo, pois seu processo de destruição gera gases muito tóxicos que não podem ser jogados na atmosfera (dioxinas); • Materiais contaminados durante e após a realização de experimentos (luvas, vidrarias quebradas, papéis de filtro e outros). Como considerações finais, é relevante lembrar que a maioria das pessoas tem a tendência em pensar que os acidentes não acontecerão com elas.3 Afinal sempre pensamos que “temos o controle da situação” ou “sabemos perfeitamente o que estamos fazendo”. Ou, ainda, “pode deixar, já fiz isto tantas vezes e nada aconteceu”. Quanto à última afirmação, cabe ressaltar que a ação que representa um risco de acidente realizada várias vezes com “sucesso”, isto é, sem ocorrência de um acidente, não fornece créditos para o futuro. No momento em que um acidente ocorrer, suas consequências serão imediatamente sentidas – queimaduras, cortes ou mesmo eventos mais graves. Os acidentes não ocorrem, eles são causados. Duas são as causas principais: o ato inseguro – o não cumprimento de normas de segurança durante o trabalho; e a condição insegura – deficiência ou irregularidade técnica existente no local de trabalho.

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Química Orgânica Experimental

A preocupação com a segurança no laboratório objetiva minimizar e eliminar o risco de acidente. Portanto, não corra riscos.

Questões 1. Quais são os EPIs (equipamento de proteção individual) mais adequados para o trabalho em um laboratório de Química Orgânica Experimental? 2. Como proceder em caso de incêndio? 3. Como as queimaduras são provocadas? Quais são os procedimentos a adotar em caso de queimadura? 4. O que fazer para diminuir os resíduos gerados em um laboratório?

Referências 1. Corrêa, A.G., Zuin, V. G., Introdução à Química Verde. In: Química Verde: Fundamentos e Aplicações, Corrêa, A.G., Zuin, V. G. (org), cap. 1. São Carlos: EdUFSCar, 2009. 2. Anastas, P. T.; Warner, J. C. Green Chemistry: Theory and Practice. New York: Oxford Univ. Press, 1998. 3. Manual de Segurança no Laboratório - Degeo - Departamento de Geologia, Universidade Federal de Ouro Preto. http://www.degeo.ufop.br/laboratorios/lgqa/Manual_de_Seguranca_do_LGqA.pdf, acessado em 23/10/2013. 4. Machado, P. F. L.; Mól, G. S. Quim. Nova Escola 2008, 27, 57. 5. NR 01/UGR – Normas de Procedimentos pra Segregação, Identificação, Acondicionamento e Coleta de Resíduos. http://www.ufscar.br/~ugr/Norma UGR - NR 01(1).pdf, acessado em 07/11/2013.


Nesta obra, o processo de experimentação é apresentado de forma mais atrativa aos estudantes incluindo como principal diferencial todos os conteúdos teóricos necessários para uma boa compreensão dos experimentos. Outro diferencial é a linguagem mais acessível para os estudantes e o diálogo através de questões estrategicamente elaboradas para prepará-los para os experimentos. A teoria e a prática são tratadas em conjunto de forma pioneira nos materiais didáticos em língua portuguesa, adaptando o diálogo a fatos e curiosidades do dia a dia. Em conjunto com a parte teórica foram abordados aspectos mais fundamentais e também transformações químicas modernas e mais sustentáveis, fazendo desta obra uma possível literatura de transformações de grupos funcionais em química orgânica para trabalhos mais avançados. Além de várias literaturas citadas, os capítulos são ilustrados com desenhos e esquemas aperfeiçoados ao longo dos anos em que esta obra foi amadurecida. Cumpre-se, assim, o seu principal objetivo: reunir teoria e prática para a melhor compreensão da química orgânica de forma sustentável.

Química Orgânica Experimental  

Os produtos químicos são indispensáveis para a humanidade e estão presentes no nosso dia-a-dia. No entanto, é preciso ter consciência que um...

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