M. J. Borges, M. Gabriela T. C. Ribeiro, Adélio A. S. C. Machado, Novas métricas laboratoriais de verdura de sínteses: energia e tempo, XVIII Encontro Luso-Galego de Química, Vila Real, 2012, livro de resumos, 209.
2012-11-28

Autores:
M. J. Borges
M. Gabriela T. C. Ribeiro
Adélio A. S. C. Machado *

Instituições:
REQUIMTE, Departamento de Química e Bioquímica da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto
*Departamento de Química e Bioquímica da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto


Resumo:
O objetivo desta comunicação é apresentar alguns resultados de um estudo sobre a introdução nos laboratório de síntese de novas métricas de verdura que avaliem grandezas esquecidas pela química académica, mas que têm grande importância na química industrial, havendo interesse em sensibilizar os alunos para isso. As métricas da Química Verde (de massa, energéticas e ambientais) são fundamentais para a otimização de reações químicas.1
Foram realizadas sínteses de acetato de n-butilo, em condições quase estequiométricas, fazendo reagir ácido acético glacial (excesso 1,9%) com 1–butanol, utilizando Dowex 50W×2–100 como catalisador,2 com mantas com e sem agitação, medindo-se o tempo e a energia eléctrica consumida. Os tempos de refluxo foram otimizados para 120 e 210 min, com e sem agitação, respetivamente, obtendo-se rendimentos semelhantes (80%) e elevado grau de pureza (98 e 92%, respetivamente). Apresentam-se as novas métricas Intensidade de tempo (TI=tempo/massa do produto), Intensidade de energia (EI=energia/massa do produto), bem como a Eficiência de massa relativa (RME=massa do produto/massa de reagentes estequiométricos) e fator E (=massa de resíduos/massa do produto)
Usando a manta com agitação, o tempo foi cerca de 60 % do obtido sem agitação, enquanto o consumo de energia aumentou na mesma proporção (Figs. 1-2). A RME e o fator E apresentam valores semelhantes nos dois casos (Fig. 3) que dependem do rendimento e das massas de reagentes, semelhantes em ambos. O uso de mantas com agitação implica decréscimo do tempo de reação (e facilita a realização numa aula), diminuindo os custos, mas consomem mais energia e o seu preço é mais elevado (aumento de custos). A energia e o tempo de reacção são muito importantes para obter produtividade no fabrico industrial e estes resultados mostram que se podem trazer para o laboratório de ensino estas problemáticas da química real, com vantagens para a formação dos alunos em Química Verde.

Agradecimentos
Trabalho de M.G.T.R e M.J. B. apoiado pela FCT.

Referências
(1) Ribeiro, M.G.T.C.; Machado, A.A.S.C. J. Chem. Ed., 2011, 88, 947-951. (2) - Williamson, K. L., Minard, R. D., Masters, K. M., Macroscale and Microscale Organic Experiments, Houghton Miffin Company, NY, 2007.

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