martes, 28 de abril de 2009

THINNER

El thinner también conocido como diluyente o adelgazador de pinturas es una mezcla de solventes de naturaleza orgánica derivados del petróleo que ha sido diseñado para disolver, diluir o adelgazar sustancias insolubles en agua, como la pintura, los aceites y las grasas.
El thinner, al igual que otros solventes, son sustancias genobióticas; es decir, que atentan contra la vida. De ahí la importancia de manejarlos con precaución, ya que de ser “utilizados de forma inadecuada, pueden producir daños al individuo que los respira.

El thinner esta compuesto por un solvente activo, un cosolvente y un diluyente, sustancias que efectúan una función en particular. El solvente activo es el que tendrá un efecto directo sobre lo que se está disolviendo, el cosolvente potenciará el efecto del solvente activo y el diluyente dará volumen al compuesto. El thinner tiene como solvente principal al tolueno, como cosolvente al benceno y como diluyente a una serie de solventes, sustancias todas ellas tóxicas para el hombre.
Todos los fabricantes de thinner desarrollan sus propios productos teniendo en cuenta la composición de sus diluyentes y por lo tanto, aunque parezcan similares, pueden obtenerse resultados muy diversos.No todos los diluyentes tienen el mismo poder de dilución, por lo tanto con idénticas cantidades de diluyente se obtendrán distintas viscosidades de aplicación. Es decir que el poder de dilución de un thinner dependerá no sólo de la composición del diluyente sino también, y fundamentalmente, de la del producto.No existen normas ni criterios que definan sus características durante la elaboración de thinner de baja calidad. Por esta razón es imposible generalizar con exactitud sus propiedades tanto en sus aplicaciones comerciales como en los riesgos que representan su manipulación por trabajadores y su abuso por farmaco dependientes

Tipos de thinner

Existen 2 categorías de thiner: el corriente, que es el que se encuentra en cualquier parte y el fino, que se consigue en tlapalerías finas y centros comerciales.” La diferencia entre estos 2 tipos está en que el primero tiene como base al metanol y el fino, al etanol; lo que supone una toxicidad superior del thinner corriente.Obtener metanol es mas rentable que obtener etanol ademas el metanol, como todos los alcoholes es tóxico y venenoso. Cuando se produce la ingesta de etanol, el organismo debe eliminarlo para evitar que se acumule en la sangre y envenene al cerebro. Para lograr la eliminación, el hígado produce una enzima llamada alcohol deshidrogenasa (ADH). Esta cataliza una oxidación por la cual el etanol se transforma en ácido acético que es inocuo.De igual manera que se produce con el etanol, el alcohol metílico ingerido es catalizado por la enzima ADH. Desafortunadamente, la oxidación del metanol produce formaldehído y ácido fórmico, los cuales son más tóxicos que el metanol. Una ingesta inapropiada de metanol puede originar ceguera y hasta la muerte (ocasionadas por el ácido fórmico).El tratamiento para el envenenamiento con metanol consiste en administrarle al paciente infusiones intravenosas de etanol diluido. La gran cantidad de etanol suministrado obstruye la enzima ADH y la mayor parte del metanol es excretado por los riñones antes de que pueda oxidarse a ácido fórmico.

Aplicaciones y usos

En la industria se emplea para la elaboración de pegamentos, pinturas, lacas, barnices, tintes y productos relacionados; con el fin de reducir su viscosidad, disminuir los costos y controlar la velocidad de evaporación. Dependiendo del uso al que se destina y de la calidad que se desea obtener, el thinner varía en su composición y proporción de disolventes empleados para su fabricación.Se usa tambien para destapar los capilares en pequeños refrigeradores, para limpieza de pequeños compresores después de ingreso de agua por el evaporador de refrigerador, para limpieza de condensadores de equipos compactos (de ventana) después de la quemadura de un compresor, después de la limpieza con thinner que puede dejar contaminantes al evaporarse (thinner de poca calidad)se hace un barrido con aceite de refrigeracion.

Precauciones

Es un líquido combustible
Puede acumular cargas estáticas
El vapor es más pesado que el aire y puede dispersarse distancias largas y acumularse en zonas bajas
Manténgalo en sitio ventilado, lejos de fuentes de ignición, no fume cerca de él, evite la acumulación de cargas electrostáticas.
No respire los vapores
Riesgos para la salud

Inhalación

Vapores o nieblas a concentraciones superiores a 1000 ppm. causan irritación de los ojos y el tracto respiratorio, depresión del sistema nervioso central, dolor de cabeza, mareos, deterioro y fatiga intelectual, confusión, anestesia, somnolencia, inconsciencia y otros efectos sobre el Sistema nervioso central incluyendo la muerte. La inhalación de thinner se ha convertido en un problema de salud pública en Latinoamérica, debido a su bajo costo, a la venta legal y a las sensaciones placenteras que provoca.
Existen 3 tipos de inhaladores de solventes. El primer grupo está formados por aquellas personas que han estado expuestas a algún solvente de manera involuntaria, que es la totalidad de la población.“Un ejemplo clásico para ilustrar este tipo de inhalación ocurre cuando compras un carro nuevo. Cuando te subes huele a nuevo y no hay algo comparado con ese olor. Entonces, o te vas acostumbrando o se va perdiendo; sin embargo, durante mucho tiempo los elementos que constituyen el habitáculo del vehículo (los asientos, las alfombras, etc.) están liberando solventes.”La situación anterior explica, también, las fases de liberación de los solventes. Existe una fase rápida, que ocurre cuando al pintar, el olor a pintura es considerable. Una intermedia, que sucede al disminuir el olor; y una lenta, en la que el organismo no percibe olor alguno pero continúa aspirando el solvente.El segundo tipo de inhalador es aquel que somete su organismo a dosis elevadas de solventes a causa de su actividad laboral. En este grupo caben los carpinteros, ebanistas, mecánicos, despachadores de gasolina, entre otros.El tercer grupo lo constituyen las personas que descubren que, al inhalar solventes, desarrollan su trabajo con mayor agilidad, experimentan una sensación de no cansancio, de bienestar, pierden el hambre y el dolor, y ven alucinaciones agradables; lo cual los conduce a depender del compuesto.

Ingestión

Provoca náuseas, vomito, mareo , daño al tracto digestivo. Es muy peligroso si es aspirado (respirado por los pulmones) aún en pequeñas cantidades, lo cual puede ocurrir durante la ingestión o el vómito, pudiendo ocasionar daños pulmonares leves a severos, e incluso la muerte.

Piel

Provoca irritación, sequedad, hipersensibilidad. Contacto prolongado con ropa húmeda puede desarrollar quemaduras, ampollas y dolor. Tras sobreexposiciones repetidas puede desarrollarse intoxicación crónica con solventes orgánicos, con síntomas como dolor de cabeza,mareos, pérdida de la memoria, cansancio, dolor en las articulaciones, disturbios del sueño, depresión, irritabilidad, náuseas. Esta afección es poco común. Se han reportado efectos sobre el hígado luego de exposiciones intensas y prolongadas.

Ojos

Provoca irritación, conjuntivitis, visión borrosa. no causa daños a los tejidos de los ojos.

Reactividad

Estable en condiciones normales
Incompatibilidad con agentes oxidantes y peróxidos
Evite descargas estáticas, chispas, llamas abiertas, calor y otras fuentes de ignición.

Ambiente

La secretaría del ambiente, recursos naturales y pesca considera que el manejo de más de 10 t de algunos de los componentes del thinner es una actividad de alto riesgo. es responsabilidad del usuario del producto conocer “ la ley general del equilibrio ecológico y protección al ambiente”, así como sus reglamentos y normas vigentes

Si el producto es liberado en suelo se evaporará antes de que pueda ser absorbido , en agua la mayoría de los componentes son biodegradables, una parte se evaporará , el tiempo máximo de vida en río es de 10 h para el componente critico. si el producto se libera en la atmósfera se degrada al reaccionar con radicales hidroxilo producidos fotoquimicamente en un tiempo medio de 17 días para el componente critico, los demás productos tienen tiempo de vida menor a 60 horas. No es acumulable en plantas, peces o animales.
Apredizaje significativo



Glosario
Solventes activos: tienen como función disolver sustancias no hidrosolubles y para ello se requiere en primer lugar determinada viscosidad, contenido de sólidos en la solución y la velocidad a la que el solvente se evapora al aplicarse en el producto que interviene (acetona, acetato de etilo, acetato de butilo, thíner etc.)

Consolventes y los solventes latentes: sirven para realzar la capacidad de las resinas, aunque al combinarse con los solventes activos, actúan como catalizadores del secado (metanol, n-butanol, etc.)

Diluyentes: son elementos químicos que se utilizan únicamente porque bajan los costos del producto que se esté aplicando, ya que en la mayoría de los casos no desarrollan ningún efecto solvente por sí mismos (heptano, benceno, tolueno, xileno, etc.)

QUIMICA AMBIENTAL- DISOLVENTES Y REACTIVOS

Un importante motivo de preocupación en los procesos químicos es el uso de compuestos orgánicos volátiles como disolventes en las reacciones. Por lo general, el disolvente no se consume en la reacción, pero hay inevitables escapes a la atmosfera vínculo en los procesos controlados con más cuidado. Además, el disolvente puede ser toxico o descomponerse al menos en cierto grado durante la reacción, lo cual crea residuos. El uso de fluidos supercríticos representa una formad e sustituir el disolvente convencional por CO2, un gas no tóxico presente en la atmosfera y que se puede recuperar. La compañía química Du Pont, por ejemplo, ha invertido en una instalación para hacer politetrafluoroetileno, -[CF2CF2]n- (Teflón MR), y copolímeros con tetrafluoretileno en CO2 líquido o supercríticos. En este caso el CO2 sustituye a disolventes de clorofluorocarbono que, además de su costo, producen efectos dañinos en la capa de ozono de la Tierra.
Otro ejemplo es la oxidación del para-xileno para formar ácido tereftálico, que a su vez se utiliza para fabricar plástico de poli (tereftalato de etileno) (PET) y fibra poliéster.





Este proceso comercial requiere sobrepresión y una temperatura relativamente alta. El catalizador es una mezcla de manganeso y cobalto, el agente oxidante es oxigeno, y el disolvente, acido acético (CH3COOH). Un grupo de la Universidad de Nottingham, Inglaterra, ha ideado otra ruta que emplea agua supercritica como disolvente (tabla 1) y peróxido de hidrogeno como oxidante. Este otro proceso tiene varias ventajas potenciales, en especial la eliminación del acido acético como disolvente y el uso de un agente inocuo.El que pueda sustituir satisfactoriamente al proceso comercial existente es algo que depende de muchos factores, y ello requiere más investigación.
Otra sustancia favorable para el ambiente y que es un candidato promisorio como reactivo o disolvente es el carbonato de dimetilo, de carácter polar y con un punto de ebullición relativamente bajo (90oC).Podría sustituir a sustancias menos favorables para el ambiente, como el sulfato de dimetilo y los halogenuros de metilo, como reactivo para suministrar el grupo metilo en las reacciones.
También se podría utilizar en vez de un reactivo como el fosgeno, Cl-CO-Cl. No solo el fosgeno mismo es toxico; la producción de fosgeno genera CCl4 como subproducto indeseable:
CO(g) +Cl2(g) → COCl2(g) + CCl4(g) (subproducto)
El fosgeno se usa extensamente como reactivo en reacciones de importancia comercial, como la formación de plásticos de policarbonato.


POLICARBONATO LEXAN

Si se pudiese sustituir el fosgeno por carbonato de dimetilo en las reacciones de este tipo, el subproducto de la reacción sería metanol, CH3OH, en vez de HCl.


lunes, 27 de abril de 2009

LOS SOLVENTES Y SUS APLICACIONES

Este capítulo esta dedicado a presentar la función de los solventes en sus principales aplicaciones, fundamentalmente las pinturas industriales.

Los solventes producen efectos similares a los de alcohol o los anestésicos.
Los solventes industriales de mayor uso son los cementos (tricloroetileno, tetracloroetieleno), los pegamentos (tolueno, acetato de etilo y varias acetonas), el thinner(destilados de petroleo, benceno,acetona, tricloroetieleno,tetraeticlororetileno) y los removedores de barniz o pintura( acetona, tolueno,benceno, cloruro de metileno)

Aquí una tabla que indica las principales características y aplicaciones de algunos de estos solventes.



Disolventes para recubrimientos (pinturas y barnices)

Pinturas
Una pintura es una dispersión que contiene pigmentos (sustancia que proporciona el color), ligantes (resinas alquídicas, fenólicas, vinílicas, acrílicas, epoxi o de poliéster entre otras), disolventes y aditivos. Una pintura sin el disolvente tendría una viscosidad muy elevada y no podría aplicarse en películas delgadas.
-Composición de la pintura

Cuatro importantes materiales están presentes comúnmente en pinturas orgánicas, a saber:Resinas, pigmentos, solventes y aditivos.

Resinas: Este material también llamado plástico, polímero, vehículo, forma el film ó capa de pintura .Sin una resina no hay recubrimiento.

Pigmentos: provee, entre otras funciones opacidad y color para el film aplicado. Los pigmentos pueden ser omitidos para recubrimientos tales como los barnices .

Solventes: Son usados en muchas, pero no en todas las pinturas líquidas, no son usados en pinturas en polvo ó en algunas pinturas líquidas con curado UV.

Aditivos: Son substancias que podrían ser agregadas para proveer propiedades especiales a la pintura (ejemplo propiedades de curado)

Las resinas, pigmentos y aditivos son la estructura sólida de una pintura, los solventes que evaporan durante el curado son llamados los volátiles en la formulación.Las pinturas son preparadas mezclando juntas una resina particular ó combinación de ellas, un solvente ó mezcla de solventes y frecuentemente aditivos y pigmentos. Esta mezcla es hecha acorde a una específica formulación para cumplir con ciertas propiedades al ser aplicada y curada convenientemente tales como: dureza, color, brillo, resistencia superficial etc.



Relación disolvente-aplicación del recubrimiento
Un buen disolvente para recubrimientos permite la aplicación de la pintura por el procedimiento adecuado (brocha, rodillo, pistola de aspersión) confiriéndola una consistencia adecuada. No sólo debe disolver todos los componentes de la pintura sino proporcionar una viscosidad baja y orientar las moléculas del ligante en la película final, ya que esto influye en muchas otras propiedades. Otra de sus misiones es facilitar el proceso de fabricación y mantener su estabilidad en el envase.
La elección del disolvente es, por tanto, de importancia crítica ya que de el dependen las propiedades de la película final. Las propiedades más importantes a tener cuenta en la elección de un disolvente (o mezcla de disolventes) son:
- su poder disolvente
- las propiedades de flujo y humectación
- su velocidad de evaporación
- su inflamabilidad (temperatura a partir de la cual una sustancia arde sí se le aplica
una llama) y
- su toxicidad.
Normalmente se emplean varios tipos de disolvente en una misma pintura
con el fin de regular el poder de disolución, la facilidad de aplicación y la velocidad
de evaporación en la película
.

PRINCIPALES CRITERIOS DE ELECCION DE UN SOLVENTE

Este capitulo aborda los principales criterios utilizados para la elección de un solvente o un sistema solvente como lo es : Poder solvente, velocidad de Evaporación y Propiedades relativas a la seguridad.

PODER SOLVENTE
El poder solvente es la facilidad o la capacidad para disolver diversos ligantes.
El poder solvente está relacionado con la estructura química del disolvente y del polimero a disolver. Sus manifestaciones más características son estas:
- Un poder solvente elevado implica una velocidad de disolución tambien elevada.
- Los líquidos de moléculas pequeñas son mejores disolventes que los de moléculas grandes y, en general, proporcionan disoluciones de menor viscosidad. Así, en una serie homóloga hay una disminución del poder disolvente y un incremento de la viscosidad al aumentar el peso molecular.
- El poder disolvente varía con la temperatura.La reducción de la sensibilidad de las soluciones a las bajas temperaturas es otro efecto de los disolventes fuertes.
- Para una determinada proporción disolvente/polimero, la viscosidad final de la solucion es tanto mas baja cuanto mayor sea el poder solvente.
- Al reposar, algunas soluciones tienden a depositar material insoluble. Un disolvente potente reduce o anula esta sedimentación.
- Una proporción excesiva del disolvente puede hacer precipitar el ligante en solución. Una potencia solvente elevada permite una mayor disolución sin que aparezcan precipitaciones.
- Cuando a una resina se añade un liquido en el que la resina no es totalmente soluble(un diluyente, por ejemplo) llega un momento en que la resina se insolubiliza. La concentración de no-disolvente admisible crece con la potencia solvente del disolvente usado.
El poder solvente constituye una manifestación del complicado proceso de disolución de los polimeros, que incluye diversas fases: solvatación, gasificación, dispersión... Las diferencias de poder solvente entre dos líquidos indican comportamientos cualitativamente distintos; la diferencia entre sus propiedades no será sólo una cuestión de grado.



1. Viscosidad
Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como la viscosidad, la cual se puede definir como la resistencia a fluir ofrecida por un liquido, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamiento resultante del movimiento de una capa de fluido con respecto a otro y es completamente distinta de la atracción molecular. Se puede considerar como causada por la fricción interna de las moléculas y se presenta tanto en gases ideales como en líquidos y gases reales.





Dicho concepto se introdujo anteriormente en la Ley de Newton, que relaciona el esfuerzo cortante con la velocidad de deformación (gradiente de velocidad).

(ecuación 1)


t=m.D
donde,

t : esfuerzo cortante [mPa].
m : viscosidad [mPa·s]
D: velocidad de deformación [s-1]



1.1 Tipos de viscosidad
Existen tres tipos de viscosidad : la viscosidad dinámica, la viscosidad cinemática y la viscosidad aparente.
La viscosidad dinámica o absoluta, denominada “m” se ha visto anteriormente en la ecuación 1.Si se representa la curva de fluidez (esfuerzo cortante frente a velocidad de deformación) se define también como la pendiente en cada punto de dicha curva.

En cambio, la viscosidad aparente “m” se define como el cociente entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación. Este término es el que se utiliza al hablar de “viscosidad” para fluidos no newtonianos (figura 1).



Por último existe otro término de viscosidad “n“ denominado viscosidad cinemática, que relaciona la viscosidad dinámica con la densidad del fluido utilizado. Las unidades más utilizadas de esta viscosidad son los centistokes [cst].
1 stoke = 100 centistokes = cm2/s
Su ecuación es la siguiente:


Siendo:
n : viscosidad cinemática.
u : viscosidad dinámica .
p: densidad del fluido.


1.2 Relación viscosidad-poder disolvente
Esto no significa que el disolvente que proporciona la menor viscosidad sea el más adecuado. En disoluciones muy diluidas, si el disolvente disuelve mal al polímero, la cadena de este está enrollada y la disolución es poco viscosa. Por el contrario si el poder disolvente es elevado, las macromoléculas están extendidas proporcionando una mayor viscosidad. Sin embargo, en disoluciones concentradas las moléculas del polímero se agregan y el mejor disolvente es el que proporciona la menor viscosidad.

1.3. Relación viscosidad-tensión superficial
Otro factor a tener en cuenta es la tensión superficial del disolvente. Esta influye en el brillo, en la textura de la superficie, en la flotación de los pigmentos y en la adherencia de la película. La flotación de pigmentos es un fenómeno en el cual, si hablamos de la pintura por ejemplo, la pintura que contiene dos o más pigmentos se seca de tal manera que uno de ellos se separa de los otros (dispersión no homogénea) y se concentra en forma de rayas sobre la superficie de la película (flota). El disolvente o mezcla de disolventes debe evitar este problema.
Los disolventes tienen tensiones superficiales que oscilan de 18 dinas/cm para los hidrocarburos alifáticos hasta 30 dinas/cm para los disolventes oxigenados. Estos valores son inferiores a la tensión superficial de la mayoría de los polímeros. Como consecuencia el disolvente disminuye la tensión superficial, moja la superficie del polímero y facilita la formación de la película. Si la formación de la película es buena hay mayor humectación de la superficie, lo que es esencial para una buena adherencia. Esto se debe a que las moléculas se aproximan lo suficiente para que se formen enlaces de adherencia (enlaces intermoleculares entre la superficie y las moléculas de resina). Varios recubrimientos se aplican como dispersiones en agua y dado que el agua tiene una tensión superficial muy elevada de 72,7 dinas/cm es necesario añadir tensoactivos para que esta disminuya.


VELOCIDAD DE EVAPORACIÓN
Los solventes constituyen un grupo heterogéneo de hidrocarburos volátiles derivados de petróleo y del gas cuyo punto de ebullición es bajo por lo que se evaporan al entrar en contacto con el aire.
La otra característica básica de un disolvente es su velocidad de evaporación . No se trata de una propiedad simple: es el resultado de la acción conjunta de muchas otras.
La velocidad de evaporación “intrínseca “(en laboratorio) depende de un conjunto de factores, de los que los más importantes son éstos:
- Tensión de vapor del disolvente.
- Calor latente de vaporización.
- Conductividad térmica
- Calor especifico.
La practica industrial ha impuesto la clasificación de los disolventes por su volatilidad. Se distingue entre:
- Disolventes ligeros; tienen una velocidad de evaporación muy elevada. Suelen tener puntos de ebullicion inferiores a 100°C .ejemplos: acetona, metiletil-cetona, acetato de etilo, tolueno.
- Disolventes medios: Tienen una velocidad de evaporación media. Sus puntos de ebullición oscilan normalmente entre 100°C y 150°C. Ejemplos: xileno, ciertas naftas.
- Disolventes pesados. Son muy pocos volátiles .Sus puntos de ebullición suelen ser altos. Ejemplos: isoforona, butilglicol.


PROPIEDADES RELATIVAS A LA SEGURIDAD
Los disolventes orgánicos son productos peligrosos: son tóxicos, inflamables y explosivos en ciertas condiciones .En consecuencia deben tomarse las máximas precauciones cuando se utilizan .

-Inflamabilidad, toxicidad, olor y recuperación
Además de las propiedades técnicas que hacen que un disolvente sea adecuado para una aplicación particular, hay diversos factores, como la toxicidad e inflamabilidad, con las que se decide si es aceptable su uso.
La mayoría de los disolventes no clorados son inflamables a temperaturas ordinarias y representan un riesgo de fuego y explosión (los compuestos halogenados no arden, son ignífugos). Hay una legislación que reglamenta su almacenamiento, transporte y uso. Los disolventes con temperaturas de inflamación, Ti, menor de 23 °C presentan un riesgo de incendio elevado, entre 23 °C y 60 °C moderado y por encima de 60 °C el riesgo es ligero.
Los disolventes clorados constituyen un riesgo para la salud y su concentración máxima en aire está restringida para los trabajadores. El olor desagradable también puede descalificar a un disolvente.
La recuperación del disolvente es otro factor a tener en cuenta desde el punto de vista ambiental y económico.
Aquí un pequeño video de las precauciones al usar solventes , en este caso limpiadores.


CARACTERIZACION ESPECTROSCOPICA DE DISOLVENTES

Los espectros en el ultravioleta destinados a análisis cualitativo se obtienen la mayoría de las veces con disoluciones diluidas del analito. Sin embargo, en el caso de compuestos volátiles, a menudo son más útiles los espectros de la muestra en fase vapor (por ejemplo comparar la figura 1.a y1.b).los espectros en fase gaseosa con frecuencia se pueden obtener dejando que una o dos gotas del compuesto puro alcancen el equilibrio con su vapor en una cubierta cerrada.












Un disolvente para espectroscopia ultravioleta/visible debe ser transparente a lo largo de toda esta región y debe disolver una cantidad suficiente de muestra para dar picos bien definidos. Además, se debe prever las posibles interacciones con especies absorbentes. Por ejemplo, los disolventes polares, como el agua, alcoholes, ésteres y cetonas, tienden a difuminar los espectros vibracionales y, por consiguiente, no se deben usar cuando se desea un espectro detallado. Los disolventes no polares, como ciclohexano, suministran a menudo espectros q se aproximan mucho al de un gas (comparar por ejemplo tres espectros de la figura 1).Además, la polaridad del disolvente con frecuencia influye en la posición de los máximos de absorción. Por lo tanto se debe emplear el mismo disolvente cuando se comparan espectros con fines de identificación.La tabla 2 recoge los disolventes más usados en estudios en la región ultravioleta y visible e los límites inferiores aproximados de longitud de onda. Estos límites dependen mucho de la pureza del disolvente. Por ejemplo, el etanol y los disolventes hidrocarbonados están frecuentemente contaminados con benceno, que absorbe debajo de 280nm.

Nota
La mayoría de los suministrados de reactivos químicos en los estados unidos tienen disolventes de calidad espectroquímica. Estos disolventes se han purificado, de forma que cumplen o exceden las normas establecidas en Reagent Chemicals, American Chemical Society Specifications, Washington, D.C:American Chemical society, 1986

PROPIEDADES

PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE LOS SOLVENTES

· Son compuestos líquidos y de peso molecular ligero.
· Son sustancias poco polares, y por tanto escasamente miscibles en agua, que manifiestan una gran lipofilia.
La polaridad es una característica muy importante de los solventes debido a que determina la solubilidad, además el orden de elución de los compuestos en técnicas de separación como la cromatografía
· Poseen gran volatilidad, por lo que presentan una alta presión de vapor, pudiendo pasar fácilmente a la atmósfera en forma de vapor durante su manejo y por ello susceptibles de ser inhalados fácilmente.
Los solventes tienen tensiones superficiales que oscilan de 18 dinas/cm para los hidrocarburos alifáticos hasta 30 dinas/cm para los disolventes oxigenados. Estos valores son inferiores a la tensión superficial de la mayoría de los polímeros.
Por ejemplo, en pinturas, el solvente disminuye la tensión superficial, moja la superficie del polímero y facilita la formación de una película. Si la formación de la película es buena hay mayor humectación de la superficie, lo que es esencial para una buena adherencia. Esto se debe a que las moléculas se aproximan lo suficiente para que se formen enlaces de adherencia (enlaces intermoleculares entre la superficie y las moléculas de resina). Varios recubrimientos se aplican como dispersiones en agua y dado que el agua tiene una tensión superficial muy elevada de 72,7 dinas/cm es necesario añadir tensoactivos para que esta disminuya.

· Poder solvente, el cual varía con la temperatura y en una mezcla de disolventes rara vez es el promedio de los valores de los componentes individuales. Los líquidos de moléculas pequeñas son mejores disolventes que los de moléculas grandes y, en general, proporcionan disoluciones de menor viscosidad. Así, en una serie homóloga hay una disminución del poder disolvente y un incremento de la viscosidad al aumentar el peso molecular.
· Tienen unos puntos de ebullición relativamente bajos.
En general los solventes de baja punto de ebullición (muy volátiles) y alto poder solvente (moléculas pequeñas como el diclorometano) permiten preparar soluciones concentradas de baja viscosidad
· En general son mezclas de varios compuestos químicos mayoritarios acompañados de trazos de otros.
· Su composición puede variar con el tiempo, dada su volatilidad y elevada presión de vapor y por el hecho de que se contaminan con el uso.
· Uso muy amplio y diverso.
· En general, producen importantes efectos tóxicos.
· Son sustancias combustibles cuyos vapores mezclados con el aire pueden dar lugar a mezclas inflamables y con riesgo de explosión.
La mayoría de los solventes no clorados son inflamables a temperaturas ordinarias y representan un riesgo de fuego y explosión (los compuestos halogenados no arden, son ignífugos). Hay una legislación que reglamenta su almacenamiento, transporte y uso. Los solventes con temperaturas de inflamación (Ti) menor de 23 °C presentan un riesgo de incendio elevado, entre 23 °C y 60 °C moderado y por encima de 60 °C el riesgo es ligero.

la tabla adjunta muestra valores para estas propiedades:


Es la contaminación del aire, principalmente en áreas urbanas, por ozono originado por reacciones fotoquímicas, y otros compuestos. Esto se observa cuando la atmósfera torna a un color marrón rojizo. El ozono es un compuesto oxidante y tóxico que puede provocar en el ser humano problemas respiratorios.

La formación del ozono contaminante, se da mediante los siguientes pasos:
Los principales contaminantes primarios son los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles.
· el oxígeno y el nitrógeno atmosféricos reaccionan a altas temperaturas produciendo monóxido de nitrógeno (u óxido nítrico)
· el óxido nítrico es una molécula altamente inestable en el aire ya que se oxida rápidamente en presencia de oxígeno convirtiéndose en dióxido de nitrógeno según la reacción:
Entre los compuestos orgánicos volátiles (COVs) se encuentran los hidrocarburos no quemados que pueden ser emitidos también por vehículos, así como solventes o combustibles que se pueden evaporar fácilmente. También éstos pueden provenir de zonas arbóreas, al emitirse de forma natural hidrocarburos, principalmente isopreno, pineno y limoneno.
· Durante el día el dióxido de nitrógeno se disocia en monóxido de nitrógeno y radicales oxígeno:
NO2 + hν → NO + O·
· El O· se combina con oxígeno molecular generando ozono:
O· + O2 → O3
· En ausencia de COVs este ozono oxida al monóxido de nitrógeno de la etapa anterior:
O3 + NO → O2 + NO2
· Pero en presencia de COVs, éstos se transforman en radicales peroxi que a su vez oxidan al NO:
ROO· + NO → RO· + NO2
De esta forma el NO no está disponible para reaccionar con el ozono y éste se acumula en la atmósfera.
Para reducir la neblina fotoquímica es necesario disminuir la emisión de los NOx y los COVs (en caso de solventes, sustituyéndolos con solventes alternativos)
Las cantidades de hidrocarburos volátiles en la atmósfera son bastante grandes comparadas con las de NOx, por lo que suelen estar en exceso. De esta forma, una reducción de éstos conduce a una disminución de la neblina menor de la esperada. Además, los hidrocarburos emitidos de forma natural pueden ser suficientes para que siga produciéndose neblina o smog (aunque en áreas urbanas no suelen ser éstos los más importantes). En cualquier caso, sigue siendo importante la reducción de los niveles de estos hidrocarburos volátiles en la atmósfera.

PARÁMETRO DE SOLUBILIDAD

Permite predecir el calor de la mezcla de líquidos y polímeros amorfos. Así cualquier polímero amorfo no polar se disolverá en un líquido o mezcla de líquidos que tengan un parámetro de solubilidad cuya diferencia no sea mayor a ±1.8 (cal cm-3)0.5.

El concepto de parámetro de solubilidad se basa en la energía libre de Gibas. De manera que cuando ∆H tiende a cero en la expresión:
∆G = ∆H-T∆S
donde: ∆G: energía libre de Gibas
∆H: variación de entalpía
∆S: variación de entropía

∆G tendrá el valor negativo necesario para que se produzca la disolución; ∆S aumenta el proceso de disolución y por lo tanto son de desear valores negativos o pequeños de ∆Hm.
Para los solventes no polares, denominados normales por Hildebrant, el parámetro de solubilidad (δ) es igual a la raíz cuadrada de la diferencia entre la entalpía de evaporación (∆Hv) y el producto de la constante de los gases ideales (R) y la temperatura (T) en Kelvin, todo dividido entre el volumen molar (V), representándose de la forma:
δ = (∆E/V)1/2 = ((∆Hv – RT)/V)1/2
Donde:
V se puede sustituir por el cociente entre en peso molecular (M) y la densidad (D)
--> V = M/V
La fórmula de parámetro de solubilidad quedaría:

δ = [D(∆Hv – RT)/M]1/2 , con unidades: H (Hildebrant)

En el ejemplo siguiente, esta expresión puede utilizarse para calcular el parámetro de solubilidad δ para cualquier solvente no polar como por ejemplo el n-heptano a 298ºK. El n-heptano tiene un calor de vaporización molar de 8700 cal, una densidad de 0.68 gcm-3 y un peso molecular de 100.

δ = [0.68(8700-2(298)] / 100 = (55.1cal cm3)1/2 = 7.4 H

Puesto que el calor de vaporización de los polímeros sólidos no es sencillo de obtener, Small ha proporcionado valores de las constantes de atracción molar (G), las cuales son aditivas y pueden usarse en la siguiente ecuación para la estimación del parámetro de solubilidad de los polímeros no polares:

δ = DΣG/M
Parámetros de solubilidad (δ) de algunos grupos funcionales:

Una aplicación de la ecuación de Small puede ser calculando el parámetro de solubilidad del polipropileno amorfo (D = 0.905) que consta de unidades CH, CH2 Y CH3 en cada momento. El polipropileno tiene un peso de monómero de 42.

δ = 0.905(28 + 133 + 214)/42 = 8.1 H

Parámetros de solubilidad (δ) de algunos disolventes típicos:


SOLVENTES VERDES

QUÍMICA VERDE

INTRODUCCIÓN

Por su gran aplicación a nivel industrial de los solventes, debe considerarse su efecto en el medio ambiente y en el ser humano, tratando que estos sean benignos. Por eso, la investigación de sustancias alternativas es de gran importancia.

DEFINICIÓN

La Química Verde, también conocida como química sustentable, involucra a los productos, materiales y procesos químicos que ayudan a reducir la formación de residuos o a eliminarlos.

Sus principales objetivos involucran:

· La necesidad de introducir tecnologías de producción más limpias en el sector químico.
· La reducción de la generación de residuos durante el propio proceso a partir de un diseño que conduce a la obtención de: nuevos productos, procesos y tecnologías. Aportando así una mayor competitividad a las industrias que lo aplican, pues obtienen una disminución de costes de gestión ambiental y una renovación tecnológica.
La química Verde ha crecido ampliamente desde su aparición a principios de la década del ´90, donde surgieron en el mundo y casi simultáneamente, diversas estrategias preventivas. Las más conocidas son:

  1. Producción más limpia – desarrollado en 1989 por el PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente en su Programa de la Producción más Limpia)
  2. Unidas para el Medio Ambiente en su Programa de la Producción más Limpia)
  3. Ecoeficiencia – desarrollado en 1990 por el Consejo Mundial para el Desarrollo Sustentable.
  4. Prevención de la contaminación- introducido en la legislación de Estados Unidos en 1990 en el “Acta de prevención de la contaminación”

    SOLVENTES VERDES

    Existen solventes alternativos pertenecientes a esta rama de la química. Estos son algunos de los principales motivos para su uso
    La aplicación en la Industria Química:
  • Nuevas rutas sínteticas de bajo impacto ambiental.
  • Sustitución de solventes para eliminar las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COVs), toxicidad e inflamabilidad.
  • Uso de materias primas renovables
  • Uso de reactivos seguros para reducir el impacto sobre el medio ambiente y la exposición humana a productos químicos peligrosos.
  • Uso de nuevas tecnologías más sostenibles.
El uso de estas técnicas permiten eliminar o reducir:

  • El uso de productos tóxicos persistentes en síntesis química.
  • El número de etapas sintéticas y aislamientos para economizar los procesos de producción.
  • El número de toneladas de residuo por producto comercializado.
  • El uso o generación de solventes y sustancias nocivas y tóxicas en los procesos de síntesis y producción.


En sectores como Refinado del petróleo, Química Básica, Química Fina o Productos formulados, los VOC son de uso generalizado. La sustitución de solventes de este tipo por solventes “verdes” evitaría además los problemas de exposición de los operarios en plantas químicas y el riesgo de incendios tanto en plantas de producción como durante su transporte.


Son ampliamente usados por toda la industria química.

Síntesis química

· Medio de reacción en laboratorios y a escala industrial.
· Ampliamente usado para purificación (más que como medio de reacción)

Química analítica

· En espectroscopia como muestra de extracción y preparación.
· Cromatografía de fase móvil

Cristalización

· Recristalización para purificar componentes y preparar cristales adecuados para análisis.


Entre las aplicaciones de los solventes verdes, se tiene su empleo como pesticida, entre las ventajas de su utilización se tiene:

  • Aumentan la eficiencia del pesticida.
  • Poseen baja resistencia.
  • Aumentan selectividad.
  • Gran poder de solvencia.
  • Son biodegradables.
  • Reducen la contaminación.
  • Baja toxicidad para animales sangre caliente.
  • No tóxico para peces, gusanos, daphnia.
  • Alto Flash Point (temperatura más baja a la cual un las presiones de vapor de un líquido inflamable puede formar una mezcla inflamable en el aire)

Existen factores que influyen e la velocidad de penetración al usar solventes verdes como pesticidas:

· Carácter lipofílico/ hidrofílico y modo de reacción.
· Naturaleza química (longitud de la cadena alquílica).
· Sustrajo a asperjar

Otras aplicaciones:
-Revestimientos: Pinturas, adhesivos (solvente usualmente extraído por evaporación después su aplicación.
-Limpieza: Limpiadores secos
-Extracción: Descafeinización del café (benceno, CH2Cl2)


CLASES DE SOLVENTE VERDES

  1. Solventes reactivos: Son solventes que poseen baja volatilidad relativa, y tienen la capacidad de reaccionar con otros componentes, evaporándose al medioambiente (no constituyen COVs).

  2. Solventes benignos: Son solventes que no dañan el medio ambiente, en esta clase de solventes también se encuentran los solventes libres de compuestos clorados, comparados con los disolventes convencionales.

  3. Solventes neotéricos: El término neo significa moderno, contemporáneo, reciente; involucra a los solventes que presentan menor toxicidad, son más seguros y menos contaminantes que los solventes convencionales. Entre ellos se incluyen tanto nuevos fluidos con propiedades ajustables, como compuestos poco usados como solventes en la actualidad. Pero que están siendo investigados por sus usos potenciales como solventes, ya que permitirían una mayor sostenibilidad en futuras aplicaciones.

Clasificación de los disolventes neotéricos

· Líquido fluoroso.

El término fluoroso fue introducido por István T. Horvát en la década de 1990 por su analogía con los medios acuosos. Son compuestos orgánicos en los que se han sustituido los enlaces carbono-hidrógeno por carbono-flúor y que se encuentra en estado líquido en condiciones normales.Son químicamente inertes, por lo que se evita la obtención de subproductos. Son térmicamente estables, por lo que se pueden usar a altas temperaturas sin peligro. No son inflamables ni tóxicos, por lo que se evita los riesgos de incendios o explosiones. Se pueden mezclar con muchos disolventes orgánicos y con el agua, lo que facilita el uso de sistemas bifásicos.

· Líquido iónico

Son compuestos que presentan características de sales con su punto de temperatura de fusión por debajo de los 100ºC. Compuestos por un catión orgánico siendo uno de los mas comunes el tetraalquilamonio, y un aniónpoliatómico como puede ser el hexafluorofosfato. Los líquidos iónicos pueden ser constituidos por un gran número de aniones y cationes con lo que sus propiedades varían de unos a otros. En cuanto a la utilización de un Líquido iónico como disolvente alternativo, reseñar que presenta una escasa volatilidad, debido a su presión de vapor prácticamente nula. También presenta una excelente estabilidad química y térmica, pudiéndose emplear a elevadas temperaturas.Y una gran solvatación con otras muchas sustancias. En contra partida decir que su coste de obtención es elevado.

· Fluido supercrítico

Por su importancia como disolvente alternativo cabe destacar el fluido supercrítico, que es aquel que se encuentra por encima de su presión y de su temperatura crítica. En este estado, la línea de separación de fases líquido-gas se interrumpe. Esto implica la formación de una sola fase, en la que el fluido tiene propiedades intermedias entre las de un líquido y las de un gas, por lo que mientras se mantiene una gran difusividad propia de los gases, se consigue una alta densidad cercana a la de los líquidos.Considerados como inertes y no tóxicos, siendo su coste barato y pudiendo variar sus propiedades con cambios de presión. La propiedad más característica de los fluidos supercríticos es el amplio rango de altas densidades que pueden adoptar dependiendo de las condiciones de presión y/o de temperatura, a diferencia de los líquidos que son prácticamente incompresibles, y de los gases que poseen densidades siempre muy bajas.

CO2 supercrítico como solvente
El uso del CO2 supercrítico como solvente implica el emplear tecnología de alta presión (presión mínima de trabajo 73.8 bar), con la posibilidad de realizar extracciones abajas temperaturas (temperatura mínima de trabajo 3040K); además, luego de la extracción los extractos obtenidos con CO2 supercrítico estarán libres de solvente.
Debido a que el dióxido de carbono es inerte, químicamente estable, no es tóxico ni inflamable, es económico y de fácil consecución, éste es el fluido mas empleado en los procesos de extracción de este tipo; teniendo en cuenta las anteriores características junto con las inherentes a los fluidos supercríticos, el CO2 podría llegar a reemplazar una gran cantidad de solventes orgánicos convencionales. Sin embargo, la alta inversión requerida para el montaje de un equipo de extracción con fluidos supercríticos así como los pocos datos ingenieriles y termodinámicos existentes sobre el tema han impedido el empleo masivo de esta técnica de extracción.

El efecto de los solventes industriales sobre el medio ambiente puede ser de tal manera perjudicial tanto para el medio ambiente como para el ser humano, un ejemplo de esto es la neblina fotoquímica.

Toxicidad de solventes clorados

Los hidrocarburos halogenados más importantes son los clorados , como el trietileno, tetraetileno, percloroetileno, diclorometano, tetracloroeteno, erc.
Debido a sus propiedades como disolventes de grasas y a su gran volatilidad , los hidrocarburos clorados son utilizados como limpiadores en casi todas las áreas de la transformación de metales , tanto en la limpieza en frío , como en el desengrasarse en caliente .Su gran volatilidad hace que presenten un fácil secado tras la limpieza , pero también que , por motivos de seguridad laboral, deba controlarse la concentración de disolventes en el puesto de trabajo .Por contacto con la piel o aspiración por la vías respiratorias , los hidrocarburos clorados pueden causar daños en la mucosas , al sistema nervioso central, hígado, riñones y pulmones y , muchos de ellos , con probable actividad carcinogénica.(Su principal impacto es la bioacumulación).