Mineração de ouro da natureza
Você acaba de ter a oportunidade de trabalhar com um dos maiores químicos em descoberta de drogas do país e hoje, você está indo para a floresta tropical para coletar amostras de plantas para avaliá-las para ver se têm alguma propriedade medicinal. A extração de compostos medicinais de fontes naturais ocorre há séculos e, às vezes, é chamada de bioprospecção. É como minerar ouro! Depois de coletar as amostras de suas plantas e testá-las no laboratório, você fica encantado ao descobrir que uma delas pode ser ativa contra o câncer!
Agora vem a tarefa longa e árdua de tentar isolar e determinar a identidade de um composto em sua amostra que é responsável por essa atividade emocionante. Antes de começar seu projeto, vamos tomar um momento e apresentá-lo a alguns dos métodos e técnicas que você pode usar durante o processo de purificação.
Sublimação
O processo de sublimação ocorre quando uma substância passa por uma transição de fase e passa do estado sólido ao gasoso sem nunca ser líquida. A sublimação é uma ótima maneira de purificar um composto orgânico, mas uma desvantagem é que seu composto precisa ser sólido ou normalmente não funcionará. Se você quiser sublimar um composto para purificação, pode pegar o composto e colocá-lo em uma placa de Petri e aquecê-lo suavemente em uma chapa quente. Depois que o composto passa de sólido a gasoso, ele esfria e se condensa de volta a um sólido no topo da placa de Petri, produzindo um produto puro.
Recristalização
Se você tem um sólido orgânico bruto (não puro) e sabe que uma sublimação não funcionará, realizar o que é chamado de recristalização pode ser uma boa maneira de tentar purificar seu composto. Em uma recristalização , você pega seu composto bruto e o dissolve em um solvente quente. O ideal é que, à medida que a mistura começa a esfriar, o composto puro se cristaliza na solução e as impurezas permanecem dissolvidas. Observe na última imagem do diagrama as partículas sólidas que se formam quando a temperatura volta a esfriar. Você pode simplesmente filtrar o sólido para isolá-lo do solvente e de outras impurezas.
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Uma tarefa muito importante em qualquer recristalização é escolher o solvente correto. Ao escolher um solvente, você quer ter certeza de que seu composto é solúvel no solvente em altas temperaturas, mas insolúvel em temperatura ambiente. Para as impurezas, elas precisam ser solúveis (permanecer dissolvidas) em todas as faixas de temperatura para que possam ser separadas do produto desejado. Como a sublimação, ser capaz de usar a recristalização para sua purificação depende de seu composto ser um sólido.
Destilação
As duas técnicas de purificação anteriores que aprendemos dependem de seu composto de interesse ser um sólido. Mas e se aquele composto anticâncer que você procura em sua amostra de planta for um líquido? Conduzir uma destilação é uma ótima maneira de purificar líquidos orgânicos. Uma destilaçãoenvolve a purificação de líquidos por evaporação seletiva e condensação de cada líquido na mistura, e isso é feito aproveitando os diferentes pontos de ebulição dos compostos individuais. Por exemplo, digamos que você tivesse uma mistura em que o ponto de ebulição de um composto fosse 50 graus e o do outro 150 graus. Você aqueceria a amostra e, quando a temperatura atingir 50 graus, o primeiro composto evaporaria (ferveria) e viajaria para cima e para baixo em uma coluna cheia de água fria. Os vapores se condensariam de volta à forma líquida e você poderia coletar o primeiro composto na forma pura.
Assim que a temperatura esquentasse e atingisse 150 graus, o segundo composto começaria a sair e você trocaria os recipientes de coleta enquanto isolava o segundo composto na forma pura.
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Extração Seletiva
Se você tem uma mistura de compostos orgânicos em que um é um ácido e o outro é uma base, realizar uma extração seletiva é uma maneira fácil de separar esses compostos uns dos outros. Para fazer isso, você deve pegar a mistura e primeiro tratá-la com um pouco de ácido aquoso (à base de água). Isso só reagiria com sua base e a puxaria seletivamente. Em seguida, você trataria a mistura com alguma base aquosa, que apenas reagiria com o ácido e o separaria da mistura.
Cromatografia
Finalmente, se nenhum dos métodos de purificação acima funcionar para você, a cromatografia pode ajudar. A cromatografia envolve a passagem da mistura como uma solução (chamada de fase móvel) sobre um material de suporte sólido (chamada de fase estacionária) e permite que os diferentes compostos se movam em taxas diferentes. A razão pela qual eles se movem em taxas diferentes é que cada composto tem uma natureza estrutural diferente, o que faz com que ele tenha uma afinidade (ou ‘aderência’ única) para a fase estacionária. Os compostos que não se «fixam» tão bem na fase estacionária se moverão mais rapidamente do que aqueles que se fixam melhor, e essa diferença na taxa de movimento fará com que os componentes individuais da mistura se separem uns dos outros.
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Em termos de aplicação, a recristalização e a cromatografia são de longe os métodos de purificação mais comumente usados. A cromatografia tem sido amplamente empregada em projetos como o seu, quando você tenta isolar um composto medicinalmente ativo de uma fonte vegetal.
Resumo da lição
Os métodos de purificação que aprendemos nesta lição foram:
1. Sublimação : purificar um sólido evaporando-o e deixando-o resfriar de volta à forma sólida.
2. Recristalização : purificação de um sólido dissolvendo-o em um solvente quente e, em seguida, deixando o composto puro cristalizar após o resfriamento.
3. Destilação : purificação dos líquidos por evaporação seletiva e condensação de cada líquido da mistura.
4. Extração seletiva : separar componentes de uma mistura por processos ácido / base.
5. Cromatografia : passar sua mistura como uma solução (chamada de fase móvel) sobre um material de suporte sólido (chamada de fase estacionária) e permitir que os diferentes compostos se movam em taxas diferentes e se separem.