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ESTERIFICAÇÃO DE FISHER
Tipologia: Notas de estudo
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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 19, MAIO 2004
Recebido em 14/5/03, aceito em 19/2/
Esterificação de Fischer e os aromas
m 1895, Fischer e Speier cons- tataram que era possível a obtenção de ésteres através do aquecimento de um ácido carboxílico e um álcool na presença de catalisa- dor ácido (McMurry, 1997). Esta rea- ção ficou conhecida como esterifi- cação de Fischer (Figura 1), sendo um dos principais métodos utilizados na produção de ésteres. Em geral, os ésteres, principal- mente os de baixa massa molar, apre- sentam aromas agradáveis, estando presentes em frutas e flores (McMurry, 1997). A Tabela 1 apresenta alguns exemplos de ésteres e seus respecti- vos aromas. Esses compostos pos- suem uma importante aplicação na
Thiago Santangelo Costa, Danielle Lanchares Ornelas, Pedro Ivo Canesso Guimarães e Fábio Merçon
Industrialmente, a reação de esterificação de Fischer é um dos principais métodos para a síntese dos ésteres. Por estarem presentes na composição dos flavorizantes, os ésteres são compostos de destaque na indústria alimentícia. No presente trabalho, buscou-se o desenvolvimento de um experimento simples para a obtenção de ésteres de baixa massa molar, os quais podem ser facilmente caracterizados por possuírem aromas de frutas. Esta atividade possibilita a correlação entre os conteúdos programáticos da Química no Ensino Médio e o cotidiano dos alunos.
esterificação, aromas, cotidiano
indústria como flavori- zantes, ou seja, subs- tâncias que, quando adicionadas em pe- quena quantidade aos alimentos, conferem-lhes carac- terísticas degustativas e olfativas (Solomons, 1983). O emprego de experimentos de Química Orgânica no Ensino Médio não costuma ser uma tarefa simples, pois as reações orgânicas geralmente caracterizam-se por apresentarem longa duração, cuidados na manipu- lação dos reagentes, necessidade de vidraria específica e dificuldade na comprovação imediata dos produtos. Segundo Cardoso e Colinvaux (2000), o entendi- mento das razões e objetivos que justificam e moti- vam o ensino de Química poderá ser atingido extin- guindo-se as aulas baseadas em me- morização de fór- mulas e nomes, tornando-as vincu- ladas aos conheci- mentos do cotidia-
no dos alunos. Sendo assim, buscou- se a realização de um experimento facilmente executável e que contex- tualizasse a esterificação de Fisher, utilizando o aroma como tema gera- dor. Foram propostas as sínteses do butanoato de etila e do etanoato de 3-metil-butila, visto que esses ésteres apresentam aromas conhecidos de abacaxi e banana, respectivamente.
Tabela 1: Exemplos de ésteres com aromas de frutas. Nome Fórmula estrutural Aroma
Etanoato de etila Maçã
Etanoato de octila Laranja
Butanoato de etila Abacaxi
Etanoato de Banana 3-metil-butila
Figura 1: Reação conhecida como esterificação de Fischer.
QUÍMICA NOVA NA ESCOLA Esterificação de Fischer e os aromas N° 19, MAIO 2004
Para cada éster a ser sintetizado, adicionou-se ao balão de fundo redondo as pérolas de vidro e as respectivas quantidades de cada um
dos componentes: ácido carboxílico, álcool e ácido sulfúrico concentrado, conforme apresentado na Tabela 2. Refluxou-se o sistema por 40 min e, após esse tempo, foi realizado resfriamento por 10 min. Transferiu- se o conteúdo do balão para o funil de separação e a este adicionou-se a solução supersaturada de NaCl (60 mL). Agitou-se o sistema e aguardou-se o aparecimento de duas fases. Separou-se a camada orgânica (éster) da aquosa, sendo a primeira recolhida em um erlenmeyer.
Os reagentes devem ser cuidado- samente manipulados (preferencial- mente pelo profes- sor) na capela e com auxílio de luva. Devi- do à sua toxidade, deve-se evitar a ina- lação dos compo- nentes químicos envolvidos neste ex- perimento. Os alu- nos devem estar obrigatoriamente uti- lizando guarda-pó, calça comprida, óculos de segurança e sapato fecha- do.
O experimento proposto foi reali- zado partindo-se do excesso de um dos reagentes, a fim de deslocar o equilíbrio da reação no sentido de for- mação do éster. O tempo de reação demonstrou- se apropriado para que sejam verifi- cados, após a separação das fases, os aromas dos ésteres etanoato de 3-metil-butila e butanoato de etila. Com o intuito de que o experimento possa ser empregado no Ensino Mé- dio, não se fez necessário estender o tempo reacional, já que o objetivo
principal é a análise qualitativa da rea- ção, e não o seu rendimento. Deve-se ressaltar que, em uma etapa inicial, foram pesquisados ou- tros ésteres de aromas caracterís- ticos, tais como o metanoato de etila e o etanoato de octila, que possuem aromas de framboesa e laranja, respectivamente. Entretanto, os expe- rimentos realizados não apresen- taram resultados satisfatórios, visto que o tempo de reação foi insuficiente para a obtenção dos produtos na concentração mínima desejada para comprovação dos aromas. Na etapa de separação dos pro- dutos, o emprego da solução salina provocou o aumento da força iônica do meio, ocasionando a formação de interações intermoleculares entre o sal, os reagentes em excesso, o cata- lisador e a água formada na reação, uma vez que se tratam de substân- cias polares. Como os ésteres são compostos de baixa polaridade, eles apresentaram uma menor solubili- dade no meio, facilitando sua sepa- ração. A ocorrência das reações foi facil- mente comprovada através da distin- ção entre os aromas dos reagentes e produtos. Ao utilizar reagentes de odor forte e desagradável, pretende- se alcançar um maior interesse e questionamento por parte dos alunos, já que o éster possui aroma agradável e conhecido. A identificação senso- rial dos componentes demonstrou ser um instrumento valioso, pois permite a discussão da identificação de um fenômeno químico através do olfato, mesmo sem alterações visuais na mistura. A atividade desenvolvida possibi- lita a abordagem de conteúdos pro- gramáticos de Química Geral (solubili- dade e polaridade de ligação), Quími- ca Orgânica (estudo de funções e reações orgânicas) e Físico-Química (soluções, cinética química, termoquí- mica e equilíbrio químico), bem como aspectos relativos aos procedimentos experimentais e normas de seguran- ça em laboratório. O experimento também permite a contextualização da Química na abordagem de ques- tões como aromas, aditivos alimen- tares e produtos naturais e artificiais.
Tabela 2: Quantidades de reagentes e catalisador utilizadas.
Éster Quantidades de reagentes e catalisador
15 mL de ácido butanóico (0,16 mol) Butanoato de etila 15 mL de etanol (0,26 mol) 3 mL de ácido sulfúrico (0,06 mol) 14 mL de ácido etanóico (0,24 mol) Etanoato de 3-metil-butila 11 mL de 3-metil-butanol (0,10 mol) 4 mL de ácido sulfúrico (0,08 mol)
A identificação sensorial dos componentes demonstrou ser um instrumento valioso, pois permite a discussão da identificação de um fenômeno químico através do olfato, mesmo sem alterações visuais na mistura