1. ALDEHÍDOS Y CETONAS – CERAS
GRASAS Y ACEITES - SOLVENTES
ORGÁNICOS Y POLÍMEROS
ÀLDEHIDOS Y CETONAS
CERAS, GRASAS Y ACEITES
EXTRACCIÓN POR SOLVENTES ORGÁNICOS
PLÁSTICOS
CAUCHO Y ELASTOMEROS ARTIFICIALES
2. 1. GENERALIDADES.
R-CHO : Aldehídos
R-CO-R: Cetonas
=C=O: Grupo carbonilo, de los aldehídos y cetonas
Los radicales alcohílos pueden ser alifáticos o aromáticos; por esa razón son
denominados compuestos carbonílicos.
El grupo carbonilo es el quien determina las propiedades, pariciera que son
semejantes, en realidad no lo es, por lo tanto las propiedades son diferentes.
Las reacciones químicas de los aldehídos son mas acentuadas en comparación a
las cetonas, por tener un hidrógeno en el grupo carbonilo.
ALDEHIDOS Y CETONAS
3. 2. ESTADO NATURAL.
En las plantas y animales se ha encontrado una amplia variedad de
aldehídos y cetonas.
Frecuentemente las hormonas esteroidales tienen grupos carbonilo:
La testosterona (hormona sexual masculina).
La progesterona (hormona sexual femenina).
La cortisona, hormona producida por las glándulas suprarrenales.
5. 3.2. CETONAS:
En cetonas de cadena ramificada, darle el número más bajo al grupo carbonilo (-CO-)
CH3-CH2-CO-CH3 Butanona o metil etil cetona.
CH3-CH-CO-CH3 Metil isopropíl cetona
I
CH3
CH3-CH2-CO-CH2-CH3 Dietil cetona.
5 4 3 2 1
CH3-C=CH-CO-CH3 4 metil- 3 penten- 2 ona
I
CH3
6. 4. PROPIEDADES FÍSICAS.
Solamente el metanal es gaseoso.
La mayor parte de aldehídos y cetonas son líquidos y los más
elevados en su peso molecular son sólidos.
Son solubles en agua los aldehídos, C1; C2 y C3 y la acetona. La
solubilidad decrece rápidamente cuando aumenta el número de
carbonos.
Los puntos de ebullición de los aldehídos y cetonas son
aproximados a los hidrocarburos y alcoholes de semejante peso
molecular.
Los aldehídos de bajo peso molecular tienen olores picantes;
mientras que las cetonas tienen olores agradables (perfumes)
utilizados en la perfumería.
La densidad está próximo a 0,82 tanto de aldehídos y cetonas.
7. 5. PROPIEDADES QUÍMICAS.
5.1. OXIDACIÓN CON OXIGENO Y OXIDANTES.
Los aldehídos se oxidan fácilmente en ácidos.
CH3-CH2-CH2-CHO + O2 ----> CH3-CH2-CH2-COOH
Las cetonas no se oxidan con facilidad, pero con oxidantes potentes (HNO3) y
en caliente, se rompen los enlaces por ambos lados del grupo carbonilo.
calor
2 CH3-CH2-CO-CH3 --------> 2CH3-CH2-COOH + CH2-COOH
8. 5.2. REACCIÓN DE HIDROGENACIÓN.
Con aldehídos resultan alcoholes primarios.
Ni
CH3-CH2-CH2-CHO + H2 -----> CH3-CH2-CH2-CH2-OH
120oC
Con cetonas resultan alcoholes secundarios.
Ni
CH3-CO-CH3 + H2 -----> CH3-CHOH-CH3
120oC
9. 6. MÉTODOS DE PREPARACIÓN.
6.1. POR OXIDACIÓN DE ALCOHOLES POCO VOLÁTILES.
Se realiza la oxidación de alcoholes primarios en presencia de Ag y a 250oC.
Ag
CH3-(CH2)6-CH2-OH + O2 -----> CH3-(CH2)6-CHO + H2O
250oC
6.2. MÉTODO SINTÉTICO.
Por neutralización del ácido orgánico con Ca(OH)2, luego se calienta y se
destila, como residuo queda carbonato de calcio.
2 CH3-COOH + Ca(OH)2 ----> (CH3COO)2Ca + 2H2O
Destilación
CH3-COO-Ca-OOC-CH3 -----------------> CH3-CO-CH3 + CaCO3
10. 7. APLICACIONES.
Son utilizados como saborizantes e ingredientes de perfumes.
Las cetonas de peso molecular mediano es utilizado como espumante.
Grandes cantidades de aldehídos y cetonas más sencillos son utilizados como
solventes.
11. CERAS, GRASAS Y ACEITES
1. CERAS.
1.1. ESTADO NATURAL
Generalmente las ceras naturales son mezclas de ésteres y pueden
contener también hidrocarburos.
H2SO4
C15H31-COOH + C16H33OH -------------> C15H31COO-C16H33 + H2O
Calor Hexadecanoato de hexadecilo
Los esteres después del proceso de formación, aún contienen ácidos y
alcoholes libres.
Las ceras, es una mezcla de esteres de alto peso molecular, utilizados
como ceras para automóviles y para pisos
En consecuencia, todas las ceras contienen siempre, ácidos y alcoholes
libres y con frecuencia hidrocarburos.
12. 1.2. APLICACIONES.
Las ceras encuentran muchas veces aplicación en la flotación de
minerales, en la fabricación de bujías, figuras de cera, placas de
gramófono, betunes para pisos, en la litografía, galvanoplastía y
en la confección de pomadas, emplastos, jabones, etc.
13. 2. GRASAS Y ACEITES.
2.1. ESTADO NATURAL.
Las grasas sólidas o semisólidas y los aceites líquidos son obtenidos tanto de
fuentes animales y vegetales respectivamente.
2.2. OBTENCION.
Las grasas son ésteres carboxílicos que derivan de la reacción química del
glicerol o glicerina (alcohol) con los ácidos grasos medios y superiores
(ácidos carboxílicos); tales ésteres se denominan GLICERIDOS.
CH2-OH CH2-O-CO-C15H31
I I
CH -OH + 3C15H31-COOH ------> CH -O-CO-C15H31 + 3H2O
I Acido hexadecanoico I
CH2-OH CH2-O-CO-C15H31
Glicerina TRIPALM ITINA
(grasa dura)
Glicérido del ácido
hexadecanoico.
14. 2.3. SAPONIFICACIÓN DE GRASAS SATURADAS.
La saponificación de glicéridos produce sales de ácidos carboxílicos y glicerol.
CH2-O-CO-C15H31 CH2-OH
I I
CH -O-CO-C15H31 + 3NaOH -----> C15H31-COO-Na + CH -OH
I Jabón I
CH2-O-CO-C15H31 CH2-OH
Glicerol
El jabón corriente es una mezcla de sales sódicas de ácidos grasos de cadenas
largas, que sirve para lavar las manos o la ropa.
Para que el jabón sea transparente se le puede agregar alcohol. A los jabones
blandos o tocador (se usa KOH), se le puede añadir perfumes, colorantes y
germicidas
15. 2.4. DISOCIACIÓN DEL JABON
R-CH2 ------ ------C 00------ --------------- Me
Grupo no polar GRUPO POLAR
A N I O N C A T I O N
Radical Hidrocarburo Grupo solidophil
ION REPELENTE AL AGUA
ION NO REPELENTE
AL AGUA
DISOCIACION Y PARTES DEL JABON XANTATOS
16. 3. GRASAS NO SATURADAS - GRASAS LIQUIDAS.
Los ácidos grasos saturados son sólidos; cuando son insaturados estas grasas
tiende a rebajar su punto de fusión, con lo que tiende a convertirla en un líquido
(aceite) a temperatura ambiente.
CH2-O-CO-C15H31 CH2-O-CO-C17H35 CH2-O-CO-C17H33
I I I
CH -O-CO-C15H31 CH -O-CO-C17H35 CH -O-CO-C17H33
I I I
CH2-O-CO-C15H31 CH2-O-CO-C17H35 CH2-O-CO-C17H33
TRIPALMITINA TRIESTERINA TRIOLEINA
(Grasa dura) (Grasa dura) (Aceite)
17. 4. ENDURECIMIENTO DE GRASAS LIQUIDAS.
Los ácidos grasos insaturados son líquidos (aceite) por presentar doble o dobles enlaces
carbono-carbono, pueden ser endurecidos mediante la hidrogenación y así convertirla en
grasas saturadas; en este proceso se usa como catalizador Ni finamente dividido. Por una
agitación apropiada se consigue la ruptura del doble enlace carbono-carbono y la adición de
los tomos de hidrógeno para obtener productos de alto punto de fusión y viscosidad baja.
Ejemplo: manteca, mantequilla, etc.
CH2-O-CO-CH2-CH=CH-(CH2)10-CH3 CH2-O-CO-CH2-CH2-CH2-(CH2)10-CH3
I Ni I
CH - O-CO-CH2-CH=CH-(CH2)10-CH3 + 3H2 ----> CH -O-CO-CH2-CH2-CH2-(CH2)10-CH3
I I
CH2- O-CO-CH2-CH=CH-(CH2)10-CH3 CH2-O-CO-CH2-CH2-CH2-(CH2)10-CH3
Glicérido del ácido pentadecanoico 12 eno Glicérido del cido pentadecanoico
(aceite) (grasa sólida)
18. La hidrogenación no sólo cambia las propiedades físicas de una grasa, sino también las
químicas, aún más importante una grasa hidrogenada es menos propensa al ponerse
RANCIA que una no hidrogenada. La rancidez se debe a la presencia de ácidos y
aldehídos volátiles de mal olor, sustancias que resultan debido a la oxidación con la
presencia del oxígeno del aire.
5. TRANSESTERIFICACION.
A la conversión directa de un éster a otro éster de peso molecular bajo, se llama TRANS
ESTERIFICACIÓN y puede catalizarse con ácidos o bases. Poliésteres muy útiles tales
como el dacrón se preparan con frecuencia por reacciones de trans esterificación
CH2-O-CO-R1 R1-O-CO-CH3 CH2-OH
I NaOCH3 + I
CH -O-CO-R2 + 3CH3-OH ----------> R2-O-CO-CH3 + CH -OH
I calor + I
CH2-O-CO-R3 R3-O-CO-CH3 CH2-OH
Una grasa o aceite Esteres grasos Glicerol
19. 6. APLICACIONES DE LAS GRASAS Y ACEITES
La mayor parte de las grasas y aceites que se obtienen a partir de las plantas y animales se
destinan a la alimentación del hombre y de los animales. Frecuentemente como en el caso
de la mantequilla, manteca, aceites para cocinar, aceite de ricino, etc. Solo es necesario
refinar el aceite crudo mediante la refinación o desodorización para poder cumplir con los
requisitos necesarios para el consumo humano (mediante hidrogenación o purificación).
El olor y el sabor agradable de muchos alimentos se deben a la presencia de ésteres. Los
ésteres de peso molecular relativamente bajos y de concentraciones bajas tienen olores a
"frutas". Ejemplo:
Los ésteres del ácido fórmico aportan un olor a ciruela.
Los ésteres del ácido acético aportan un olor a pera
Los ésteres del ácido butanoico aportan un olor a piña.
Los ésteres del ácido pentanoico aportan un olor a man-zana.
Los ésteres del ácido fenil etílico aportan un olor a rosa.
20. También se emplean grandes cantidades de grasas y aceites en la fabricación de
jabones y detergentes y como aceites secantes para la fabricación de pinturas y
barnices.
Por lo tanto, son usados o aplicados en la alimentación y en el mantenimiento
o lubricación de vehículos motorizados, no motorizados, maquinarias
diversas utilizadas en la industria en general.
21. Además son usados: COMO REACTIVOS DE FLOTACIÓN
El Instituto Nacional del Carbón propone la utilización de los aceites
vegetales, tanto originales como usados, como colectores de flotación en la industria
del carbón y otros; falta su investigación.
La industria del carbón utiliza, mayoritariamente, como colectores de
flotación, aceites de origen mineral, tal vez concretamente mezclados con
hidrocarburos, tales como queroseno y gasolina.
En consecuencia, su utilización como colectores de flotación se presenta como
una alternativa a tener en cuenta.
7. ASPECTOS INNOVADORAS.
Capacidad de los aceites vegetales, originales y usados de actuar como colectores de
flotación, posibilita su utilización para tal fin en la industria del carbón y los minerales. Por
ser fuentes de energía renovables, asequibles, no contaminantes y de bajo costo. Continuar
con la investigación en el procesamiento de minerales; materia de tesis.
22. EXTRACCION POR SOLVENTES ORGANICOS
1. GENERALIDADES.
Es una técnica de concentración y separación de un componente dado de una fase
acuosa, la extracción por solventes (S-X) fue usada en escala industrial en
hidrometalurgia; este proceso se desarrolló en escala por el Soom del Uranio para el
desarrollo de bombas nucleares.
La clave para la separación es la naturaleza de la fase orgánica y una interacción
química selectiva específica, siendo la reacción química reversible
La extracción líquido-líquido como se aplica usualmente en la industria de los
minerales, se siguen dos etapas básicas:
a. Extracción.
b. Stripping o separación.
23. 2. SELECCIÓN DE SOLVENTES.
En la extracción-líquido el solvente debe tener las siguientes características:
Alta selectividad del soluto (extracción).
Debe tener la habilidad para disolver gran cantidad de soluto; sino es así, se requiere
grandes cantidades de solvente.
Debe tener alto grado de insolubilidad en la fase acuosa.
La densidad debe ser mucho mayor que el líquido "padre", para facilitar la separación o
stripping.
La reactividad química debe ser considerada en términos de reacciones (reversible).
No deben ser corrosivos.
La presión de vapor debe ser baja (mínima), para evitar pérdida de solvente.
La toxicidad y la inflamabilidad deben ser bajas.
El costo del solvente debe ser barato y fácilmente disponible.
24. 2. SOLVENTES IMPORTANTES PARA EXTRACCIÓN LÍQUIDO-
LÍQUIDO.
2.1. AMINAS.
El empleo de las aminas es de gran aplicación en la industria del uranio, vanadio y
molibdeno, entre otros elementos de importancia comercial. Tales aminas son:
Primarias.
Secundarias.
Terciarias.
Cuaternarias (amonio cuaternario).
Comercialmente es conocido como ALAMINE: 210; 300; 304; 308; 310; 336 y otros
Ejemplo: La extracción de vanadio se realiza con un extractante aniónico
terciario, como el cloruro de amina (R3-NHCl).
Siendo R- = aproximadamente C8 a C10
El catión vanadio forma el enlace con el ión cloruro
25. 2.2. CETONAS.
En la separación de Niobio (Nb) de tantalio (Ta) y separación de zirconio (Zr) de
hafnio (Hf), se realizan utilizando el metil isobutil cetona (MIBK).
CH3
/
CH3-CO-CH2-CH
CH3
26. 2.3. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS.
Es un extractante aniónico, tiene uso limitado como extractante, solamente existe dos
extractantes comercialmente disponibles:
a. Acido nafténico, extractante propuesto para iones metálicos dibásicos.
R ---- R
I I
R / / (CH2)n-COOH
I
R
La reacción química en forma general es:
R-COOH + M+2
acu.-----> R-COO-M-OOC-R
27. b. Acido versático, sirve para separar cobre de níquel y tratamiento de soluciones de
tierras raras.
R2 CH3 Siendo: R1 = C3
/ R2 = C4
C
/ COOH
R1
La solubilidad es función del pH del medio, la solubilidad del ácido nafténico en pH
4 es 0,09 gpl e incrementa a 0,9 gpl en pH 6,5; la solución del ácido versático varía
de 0,07 gpl a 0,25 gpl.
28. 2.4. EXTRACTANTES OXÍMICOS COMERCIALES.
La estructura química general de las hidroxioximas es usada comercialmente para la
recuperación de cobre. Estos reactivos son sintetizados por ACORGA Ltda. y
HENKEL Corporation.
Tienen la fórmula general siguiente:
OH
I N-OH
C II
X - / / C - RI
I O I
/
I
R
2.5. OTRAS OXIMAS:
Tenemos: LIX 54; LIX 51; LIX 63; LIX 64N; LIX 622; LIX 860; LIX 864; LIX
865; etc.
R RI X Reagent
1 C9H19 (nonil) C6H6
(bencil)
Cl LIX 70
2 C9H19 (nonil) H H P-50
3 C12H25(dodecil) H H LIX 850
4 C9H19 (nonil) CH3- H LIX 84
5 C9H19 (nonil) C6H6
(bencil)
H LIX 65N
Siendo:
29. PLASTICOS
Plásticos: Duroplásticos y termoplásticos, usos, caucho y elastómeros artificiales
1. DEFINICIÓN.
Es difícil definir exactamente el térmico plástico. Los plásticos son sustancias
orgánicas, que generalmente contienen hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno.
Los plásticos resulta de la unión de macromoléculas, habitualmente de modo artificial
con otras moléculas más pequeñas; que pueden moldearse, extrudirse, fundirse o
emplearse en forma de moléculas o recubrimientos.
30. 2. FORMACIÓN DE MOLÉCULAS POR POLIMERIZACIÓN
Entre los plásticos, la obtención de macromoléculas por polimerización puede hacerse
por adición o por condensación. Ejemplo:
H H H H H H H H
I I I I I I I I
C = C C = C - - C - C - C - C - -
I I I I I I I I
H H H H H H H H
Monómero Monómero Polímero
El número medio de meros de un polímero se conoce como grado de polimerización y, en
la mayoría de los plásticos comerciales varía entre 75 y 750. Los copolímeros son una
categoría particular de polímeros en los que se combinan y agregan a la cadena dos o más
tipos de meros
31. 3. DUROPLÁSTICOS Y TERMOPLÁSTICOS.
Los términos "duroplásticos y termoplásticos" se basa fundamentalmente al tipo de
proceso de polimerización, que pueden ser por adición o por condensación, razón por la
cual, estos materiales soportan a las elevadas temperaturas.
3.1. DUROPLASTICOS.
Son llamados también llamados plásticos termofraguantes y plásticos
termoresistentes. Estos materiales suelen ser ge-neralmente resultado de una
polimerización por condensación, en la cual la elevada temperatura provoca la
reacción; de ahí el adjetivo de "duroplásticos". Una vez fraguados, los
calentamientos ulteriores no producen su reblandamiento y mantiene sus
propiedades mecánicas hasta la temperatura en que se carbonizan o arden.
Estos plásticos tienden a ser robustos, aunque frágiles. Como clase los
duroplásticos son mucho más fuertes que los termoplásticos.
32. 3.2. TERMOPLASTICOS.
Estos materiales resulta de una polimerización por adición. La intensidad de los
enlaces se debilita con la temperatura, los plásticos de este tipo se hacen más duros y
resistentes al enfriarse.
El reblandamiento de los termoplásticos puede repetirse con la frecuencia deseada,
sin que intervenga reacción química alguna. Los materiales termoplásticos no tienen
un punto de fusión definido, en vez de ello se ablandan a lo largo de un intervalo de
temperatura.
33. 3. PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS.
Poco peso, casi todos tienen una densidad de 1,1 a 1,6. Son los materiales más livianos.
Resistencia a la corrosión, numerosos plásticos se portan bien en ambientes adversos y
corrosivos.
Resistencia eléctrica, se emplean profusamente como aisladores.
Baja conductividad térmica, son aislantes térmicos relativamente buenos.
Amplia gama de colores, transparentes u opacos, una gran cantidad de ellos poseen una
gama de colores casi ilimitada y el color es masivo, no solo superficial.
Acabado superficial, en los mismos procesos que transforman la materia prima en su
forma final pueden obtenerse excelentes acabados superficiales; es decir sin
operaciones adicionales.
Conformabilidad, es frecuente que pueden obtenerse objetos de plástico en una
operación única, mediante procesos como fusión, extrusión o moldeo.
Comparativamente tienen bajo costo.
Resistencia a la penetración de raíces
34. 5. USOS EN LA INGENIERIA
Las tuberías de polietileno se utilizan por ejemplo en las siguientes instalaciones:
Plantas de flotación.
Plantas de lixiviación.
Plantas de extracción por solventes.
Plantas para tratamiento de carbón.
Plantas de cianuración.
Conducción de petróleos y gases.
Plantas de obtención de yodo.
Mineroducto de Antamina.
Transporte de agua potable y aguas servidas
35. CAUCHO Y ELASTOMEROS ARTIFICIALES
El caucho natural es el elastómero más antiguo y todavía se utiliza muy ampliamente.
Sin embargo, existen actualmente numerosos elastómeros artificiales desarrollados para
cumplir necesidades específicas, en la actualidad se emplean más que el caucho.
Los elastómeros presentan la característica singular, a temperatura ambiente pueden ser
estirados al menos hasta el doble de su longitud original, luego puede recobrarla su
tamaño original con gran rapidez, inmediatamente tras la desaparición de la tracción.
Aunque son elásticos entre márgenes muy amplios. Las propiedades elásticas se deben a
su estructura y no a su composición.
36. 1. CAUCHO.
El caucho se obtiene del árbol llamado Hevea brasiliensis, nativo del Brasil, pero
cultivado con propósitos comerciales en las Indias Orientales y principalmente en
Africa. Estos árboles se sangran para obtener su savia, llamada látex, compuesta de
un 65% de agua y 35% de caucho aproximadamente.
El uso extenso que actualmente se hace del caucho se remonta a 1839, cuando
Charles Goodyear descubrió que podía vulcanizarse añadiéndole del orden de 30%
de azufre y calentándolo a la temperatura conveniente. En la actualidad el porcentajes
de azufre en la mayoría de los productos de caucho contienen menos del 3%.
Posteriormente, se descubrió que pueden mejorarse notablemente las cualidades del
caucho vulcanizado, añadiéndole determinados pigmentos, particularmente negro de
carbón, los cuales actúan de rigidizadores, aumentan la tenacidad y son antioxidantes
Para condiciones de servicios duras, se recubren al caucho cables de acero, los cuales
actúan como medio portador de la carga mecánica, tal ocurre en ciertos neumáticos y
en las cintas transportadoras de gran potencia.
37. Los productos de caucho natural sobresalen por su gran flexibilidad, buen aislamiento
eléctrico, bajo rozamiento interno y resistencia a la mayoría de los ácidos y sales
inorgánicos y a los álcalis. Sin embargo, su resistencia a los productos
petrolíferos, tales como aceite, gasolinas y otros, es baja. Además, pierden la resistencia
mecánica a temperaturas elevadas, por lo que no es recomendable hacerlos trabajar a
temperaturas superiores a 79oC a 82oC.
38. 2. ELASTÓMEROS ARTIFICIALES.
La incertidumbre en el suministro y el precio del caucho natural para los países
industrializados en tiempos de guerra condujo al desarrollo de un conjunto de
elastómeros artificiales, que han alcanzado una importancia comercial considerable.
Uno de ellos, el poliisopropeno, parece tener la misma estructura molecular que el
caucho natural y unas propiedades iguales o superiores. La utilización ver Tabla
39. ELASTOMERO RESISTENCIA A HINCHAMIENTO APLICACIONES BASICAS
ACEITE AGUA CORTE
Caucho natural P G G Neumáticos, juntas, tubos (mangueras)
Poliacrilato G P F Mangueras de aceite
EDPM (etileno
propileno)
p g g Aislamiento eléctrico, artículos de calzado,
mangueras correas.
Polietileno
Clorosulfonado
G E G Forros de depósitos, mangueras, suelas y
tacones de zapatos.
Policloropreno
(neopreno)
G G G Aislamiento de cables, correas, mangueras,
juntas, retenes.
Polibutadieno P P G Neumáticos, suelas, tacones, juntas, retenes.
Poliisopropeno P G G Igual que la goma natural
Polisulfuro E G G Retenes, juntas, diafragmas, discos de válvulas
SBR (estireno
butadieno)
P G G Piezas mecánicas moldeadas, recipientes para
artículos farmacéuticos
Epiclorohidrina G G G Diafragmas, retenes, objetos moldeados, piezas
para baja temperatura.
Uretano E F E Rudecillas para muebles, tacones rellenos
esponjosos.
APLICACIONES DE ELASTOMEROS CORRIENTES
P= Poco F= Regular G= Buena E= Excelente