LA UTILIDAD EN LA INDUSTRIA DE LOS ALCOHOLES, ESTERES Y ÉTERES
LOS ALCOHOLES
Los alcoholes son compuestos que presentan en la cadena carbonada uno o más grupos hidroxi u oxidrilo (-OH).
Propiedades Físicas:
Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente en su estructura. El alcohol esta compuesto por un alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico (sin afinidad por el agua) del tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con afinidad por el agua), similar al agua. De estas dos unidades estructurales, el grupo –OH da a los alcoholes sus propiedades físicas características, y el alquilo es el que las modifica, dependiendo de su tamaño y forma.
El grupo –OH es muy polar y, lo que es más importante, es capaz de establecer puentes de hidrógeno: con sus moléculas compañeras o con otras moléculas neutras.
Solubilidad:
Puentes de hidrógeno: La formación de puentes de hidrógeno permite la asociación entre las moléculas de alcohol. Los puentes de hidrógeno se forman cuando los oxígenos unidos al hidrógeno en los alcoholes forman uniones entre sus moléculas y las del agua. Esto explica la solubilidad del metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol y 2 metil-2-propanol.
A partir de 4 carbonos en la cadena de un alcohol, su solubilidad disminuye rápidamente en agua, porque el grupo hidroxilo (–OH), polar, constituye una parte relativamente pequeña en comparación con la porción hidrocarburo. A partir del hexanol son solubles solamente en solventes orgánicos.
Punto de Ebullición: Los puntos de ebullición de los alcoholes también son influenciados por la polaridad del compuesto y la cantidad de puentes de hidrógeno. Los grupos OH presentes en un alcohol hacen que su punto de ebullición sea más alto que el de los hidrocarburos de su mismo peso molecular. En los alcoholes el punto de ebullición aumenta con la cantidad de átomos de carbono y disminuye con el aumento de las ramificaciones.
El punto de fusión aumenta a medida que aumenta la cantidad de carbonos.
Densidad: La densidad de los alcoholes aumenta con el número de carbonos y sus ramificaciones. Es así que los alcoholes alifáticos son menos densos que el agua mientras que los alcoholes aromáticos y los alcoholes con múltiples moléculas de –OH, denominados polioles, son más densos.
Propiedades químicas:
Oxidación: la oxidación es la reacción de alcoholes para producir ácidos carboxílicos, cetonas o aldehídos dependiendo del tipo de alcohol y de catalizador, puede ser:
- La reacción de un alcohol primario con ácido crómico (CrO3) en presencia de piridina produce un aldehído:
- la reacción de un alcohol primario en presencia del reactivo de jones produce un ácido carboxilo:
- la reacción de un alcohol secundario en presencia de permanganato de potasio produce una cetona:
Deshidrogenación: Los alcoholes primarios y secundarios cuando se calientan en contacto con ciertos catalizadores, pierden átomos de hidrógeno para formar aldehídos o cetonas. Si esta deshidrogenación se realiza en presencia de aire (O) el hidrógeno sobrante se combina con el oxígeno para dar agua.
Halogenaciòn: el alcohol reacciona con el ácido hidrácido para formar haluros de alquilo mas agua:
R-OH + HX -------------------) R-X + H2O
Deshidratación: es una propiedad de los alcoholes mediante la cual podemos obtener eteres o alquenos:
2 R -CH2OH ----------------) R - CH2 - O - CH2 - R'
R-R-OH ------------) R=R + H2O
Reacción con cloruro de tionilo: El cloruro de tionilo (SOCl2) se puede usar para convertir alcoholes en el correspondiente cloruro de alquilo en una reacción simple que produce HCl gaseoso y SO2.
Dibujos y graficas de los alcoholes
Usos de los alcoholes
El alcohol es un gran desinfectante. Como tal, es de uso común. También se utiliza con mucha frecuencia en la elaboración de medicamentos, en laboratorios para producir precipitados y demás, en bebidas, jarabes, en la elaboración de perfumes y cosméticos, en distintas aplicaciones dentro de la industria, como combustible, en la fabricación de pintura, barnices, lacas, disolventes, aerosoles, etc., y en un sinfín de productos, unos para consumo humano y otros para uso eminentemente industrial. Aunque existen alrededor de 16 tipos diferente de alcoholes, vamos a centrarnos en dos de ellos por ser los más habituales.
El alcohol metílico (metanol), también denominado carbinol, alcohol de madera, alcohol de quemar, etc., es el término más sencillo de los alcoholes. Es un líquido incoloro de escasa viscosidad y de olor y sabor penetrante, inmiscible (que no se puede mezclar) con el agua y con la mayoría de los disolventes orgánicos, siendo además muy tóxico e inflamable.
El alcohol etílico se obtiene por síntesis del etileno o por fermentación de las melazas o almidón. Estos a su vez es extraído de determinados productos hortofrutícolas con alto contenido en azúcar, siendo la remolacha el más común. Este alcohol es el utilizado en la sanidad y en aquellos elaborados para el consumo humano.
El alcohol para uso sanitario está exento de impuestos, por ello y ante el desvío que se pueda producir de este producto a otros fines, hoy en día el alcohol que se destina a la sanidad con uso solamente desinfectante está desnaturalizado con algunos productos químicos como pueda ser el Cloruro de Cetilpiridinio, que hace nocivo su ingesta, llegando a producir incluso ceguera en algunos casos.
Nos resulta cono conocida la prueba de la alcoholemia. Debemos tener en cuenta que todo término médico que lleva en su composición la raíz emia, hemia, hemo, indica sangre. Alcoholemia no es otra cosa que la cantidad de alcohol que en un momento determinado tenemos en la sangre. Y la prueba de esa alcoholemia ya resulta obligatoria si así lo requieren los agentes de Tráfico. Se trata de comprobar el volumen de alcohol en sangre para determinar si se está en condiciones de conducir.
Aunque tradicionalmente el alcohol haya sido considerado como un producto sedante, actualmente presenta un amplio espectro de efectos contradictorios. Puede deprimir o estimular, tranquilizar o inquietar. En medicina durante mucho tiempo se ha recetado el alcohol como tónico, calmante o soporífico. El papel del alcohol en la medicina ha sido reemplazado por barbitúricos, tranquilizantes y otros productos calmantes e hipnóticos.
Las bebidas alcohólicas se han utilizado siempre. Es la adicción que reina a lo largo de la historia del hombre. Lo bebían en la antigua Grecia y Roma, los señores y siervos en la Edad Media y cuando los puritanos llegaron a América en 1620, introdujeron la práctica de beber alcohol. En esos tiempos era difícil encontrar agua potable, por lo que todo el mundo bebía alcohol en las comidas.
El alcohol representaba más que una simple bebida, era la forma de celebrar importantes acontecimientos como tener una nueva casa, la fiesta de la cosecha, las bodas y los funerales. También se utilizaba en medicina para aliviar el dolor, bajar la fiebre o calmar la acidez de estómago.
Riesgos para la salud
Metanol
Entre los muchos procesos de síntesis que existen para la producción de alcohol metílico se encuentra la reacción de Fischer-Tropsch entre el monóxido de carbono y el hidrógeno, de la que se obtiene metanol como subproducto. También se produce mediante la oxidación directa de hidrocarburos o mediante un proceso de hidrogenación en dos etapas en el que se hidrogena el monóxido de carbono para dar formiato de metilo, que a su vez se hidrogena para obtener alcohol metílico. Sin embargo, la síntesis más importante es la realizada mediante hidrogenación catalítica a presión del monóxido de carbono o del dióxido de carbono, a presiones de 100-600 kgf/cm2 y temperaturas de 250-400 ºC.
El alcohol metílico tiene propiedades tóxicas que pueden hacerse evidentes tanto por exposición aguda como crónica. Los alcohólicos que ingieren este líquido o los trabajadores que inhalan sus vapores pueden sufrir lesiones. En experimentos con animales se ha demostrado que el alcohol metílico puede penetrar en la piel en cantidad suficiente como para causar una intoxicación mortal. En casos de intoxicación grave, generalmente por ingestión, el alcohol metílico actúa de forma específica en el nervio óptico, causando ceguera como resultado de la degeneración del nervio óptico, acompañada de cambios degenerativos en las células ganglionares de la retina y trastornos circulatorios en la coroides.
La ambliopía es normalmente bilateral y puede aparecer pocas horas después de la ingestión, mientras que la ceguera total no se instaura hasta pasada una semana. Las pupilas aparecen dilatadas, la esclerótica congestionada y el iris está pálido y presenta escotoma central; las funciones respiratorias y cardiovasculares están deprimidas y, en los casos muy graves, el paciente está inconsciente, si bien el coma puede ir precedido de delirio.
Las consecuencias de la exposición industrial a los vapores de alcohol metílico pueden variar considerablemente de un trabajador a otro. Bajo diferentes condiciones de intensidad y duración de la exposición, los síntomas de la intoxicación son: irritación de las mucosas, cefalea, zumbido de oídos, vértigo, insomnio, nistagmo, dilatación de las pupilas, visión borrosa, náuseas, vómitos, cólicos y estreñimiento. Pueden producirse lesiones cutáneas por la acción irritante y disolvente del alcohol metílico y también por la acción lesiva de los tintes y resinas disueltas en él.
Estas lesiones se localizan preferentemente en las manos, las muñecas y los antebrazos. No obstante, la causa de estos efectos perjudiciales se debe en general a exposiciones prolongadas a concentraciones muy superiores a los límites recomendados por las autoridades para prevenir la intoxicación por inhalación de vapores de alcohol metílico.
Se ha sugerido que la exposición crónica combinada a metanol y monóxido de carbono es un factor causante de aterosclerosis cerebral. La acción tóxica del alcohol metílico se atribuye a oxidación metabólica en ácido fórmico o formaldehído, producto éste que tiene un efecto nocivo específico en el sistema nervioso, y posiblemente a acidosis grave. Estos procesos de oxidación pueden ser inhibidos por el alcohol etílico.
Etanol
Un riesgo industrial frecuente es la exposición a vapores en la proximidad de un proceso en el que se utiliza alcohol etílico. La exposición prolongada a concentraciones superiores a 5.000 ppm causa irritación de los ojos y la nariz, cefalea, sopor, fatiga y narcosis. El alcohol etílico se oxida muy rápidamente en el organismo a dióxido de carbono y agua. El alcohol no oxidado se excreta en la orina y en el aire espirado, de manera que apenas se producen efectos acumulativos. Su efecto en la piel es similar al de todos los disolventes de grasas y, de no tomarse las debidas precauciones, puede producirse una dermatitis de contacto. Recientemente se ha sospechado la existencia de otro riesgo potencial en las personas expuestas a etanol sintético, por haberse demostrado que este producto es cancerígeno en ratones tratados con dosis altas. Un estudio epidemiológico posterior ha revelado una mayor incidencia de cáncer de laringe (cinco veces superior a la prevista) en un grupo de trabajadores empleados en una fábrica de etanol obtenido mediante ácidos fuertes. Parece ser que el agente causal fue el sulfato de dietilo, aunque también estaban implicados las alquil sulfonas y otros posibles cancerígenos.
El alcohol etílico es un líquido inflamable y sus vapores forman mezclas inflamables y explosivas con el aire a temperatura ambiente. Una solución acuosa con un 30 % de alcohol puede producir una mezcla inflamable de vapor y aire a 29 ºC. Otra que contenga solamente un 5%de alcohol puede producirla a 62 ºC. La ingestión es poco probable en el entorno industrial, pero posible en el caso de los alcohólicos. El peligro de este consumo anómalo depende de la concentración de etanol, que si es superior al 70 % puede producir lesiones esofágicas y gástricas, y de la presencia de desnaturalizantes. Estos últimos se añaden para hacer que el alcohol tenga un sabor desagradable cuando se obtiene libre de impuestos para fines distintos al del consumo. Muchos de estos desnaturalizantes (p. ej. alcohol metílico, benceno, bases de piridina, metilisobutilcetona, queroseno, acetona, gasolina, dietilftalato, etc.) son más peligrosos para la persona que lo consuma que el propio alcohol etílico. Por todo ello es muy importante asegurarse de que no se produce consumo ilegal de alcohol etílico destinado a usos industriales.
n-Propanol No se han notificado casos de intoxicación relacionados con el uso industrial de
n-propanol. Para los animales de experimentación es moderadamente tóxico cuando se administra por vías respiratoria, oral o percutánea. Irrita las mucosas y deprime el sistema nervioso central. Cuando se inhala, produce una leve irritación del aparato respiratorio y ataxia. Es algo más tóxico que el alcohol isopropílico, pero aparentemente provoca los mismos efectos biológicos. Se conoce un caso de fallecimiento por ingestión de 400 ml de n-propanol. Los cambios morfopatológicos observados fueron principalmente edema cerebral y pulmonar, también presentes con frecuencia en la intoxicación etílica. El n-propanol es inflamable y representa un riesgo moderado de incendio.
Otros compuestos
El isopropanol es ligeramente tóxico para los animales de experimentación cuando se administra por vía dérmica y moderadamente tóxico por vía oral e intraperitoneal. No se conoce ningún caso de intoxicación industrial, aunque sí se ha detectado una mayor incidencia de cánceres de senos nasales y laringe en trabajadores que participaban en la producción de alcohol isopropílico. La causa podría ser el contacto con aceite isopropílico, que se obtiene como subproducto. La experiencia clínica demuestra que el alcohol isopropílico es más tóxico que el etanol, pero menos que el metanol. El isopropanol se metaboliza en el organismo dando acetona, que puede alcanzar concentraciones elevadas y, a su vez, es metabolizada y se excretada por los riñones y los pulmones. En el ser humano, las concentraciones de 400 ppm producen irritación leve de ojos, nariz y garganta. El curso clínico de la intoxicación por isopropanol es semejante al de la intoxicación por etanol. La ingestión de hasta 20 ml diluidos en agua causa solamente una suave sensación de calor y un ligero descenso de la presión sanguínea. No obstante, en dos casos mortales de intoxicación aguda, unas horas después de la ingestión se produjo parada respiratoria, coma profundo e hipotensión, lo que se considera un signo de mal pronóstico. El isopropanol es un líquido inflamable que conlleva peligro de incendio. El n-butanol es potencialmente más tóxico que cualquiera de sus homólogos inferiores, pero los riesgos prácticos asociados a su producción industria lyasuusoa temperatura ambiente son muy pequeños debido a su escasa volatilidad. Las altas concentraciones de vapor producen narcosis y muerte en los animales. La exposición del ser humano a los vapores puede causar irritación de las mucosas. Las concentraciones que producen irritación varían entre 50 y 200 ppm. Con más de 200 ppm pueden presentarse edema leve transitorio ocular de la conjuntiva y un recuento de eritrocitos ligeramente reducido. El contacto del líquido con la piel provoca irritación, dermatitis y absorción. Es ligeramente tóxico cuando se ingiere y conlleva también peligro de incendio. La reacción de los animales a los vapores de sec-butanol es similar a la observada con n-butanol, si bien el primero es más narcótico y letal. Es un líquido inflamable con peligro de incendio a elevadas concentraciones, la acción de los vapores de isobutanol es principalmente narcótica, como también ocurre con otros alcoholes. Produce irritación ocular cuando la concentración supera los 100 ppm. El contacto del líquido con la piel puede causar eritema. Es ligeramente tóxico por ingestión. Es un líquido inflamable con peligro de incendio. Si bien los vapores de terc-butanol son más narcóticos que los del n - o isobutanol para el ratón, hasta ahora se han notificado pocos casos de intoxicación relacionados con su uso industrial, salvo una leve irritación ocasional de la piel. Es ligeramente tóxico por ingestión. Además, es inflamable y constituye un riesgo importante de incendio. La exposición prolongada a vapor de ciclohexanol puede producir cefalea e irritación de la conjuntiva, aunque no existen riesgos industriales graves. A una concentración de 100 ppm produce irritación de ojos, nariz y garganta. El contacto prolongado del líquido con la piel causa irritación, y el líquido se absorbe lentamente a través de la piel. Es ligeramente tóxico cuando se ingiere. El ciclohexanol se excreta en la orina, conjugado con ácido glucurónico. El líquido es inflamable y entraña un peligro moderado de incendio. La exposición prolongada a los vapores de metilciclohexanol puede causar cefalea e irritación de los ojos y del tracto respiratorio superior. El contacto prolongado del líquido con la piel produce irritación, y el líquido se absorbe lentamente a través de la piel. Es ligeramente tóxico por ingestión y se excreta en la orina, conjugado con ácido glucurónico. Conlleva un peligro moderado de incendio. La exposición a vapores altamente concentrados de una mezcla que contenía alcohol bencílico, benceno y ésteres como disolvente sólo produjo cefalea, vértigo, náuseas, diarrea y pérdida de peso, todos ellos pasajeros, sin que se haya producido ningún caso de enfermedad industrial relacionado con el alcohol bencílico. Esta sustancia produce una leve irritación de la piel y un leve lagrimeo. El líquido es inflamable y conlleva un peligro moderado de incendio. El alcohol alílico es un líquido inflamable e irritante. Causa irri- tación en contacto con la piel, y la absorción a través de la piel da lugar a un dolor profundo en la región donde se ha producido la absorción, además de lesiones sistémicas. Si el líquido penetra en los ojos, puede producir quemaduras graves. Los vapores no poseen propiedades narcóticas serias, pero ejercen un efecto irritante sobre las mucosas y el sistema respiratorio cuando se inhalan como contaminante atmosférico. Su presencia en una atmósfera industrial puede causar lagrimeo, dolor en los ojos y visión borrosa (necrosis de la córnea, hematuria y nefritis).
Alcoholes amílicos Los alcoholes pentílicos se presentan en varias formas isoméricas, y de las ocho estructuras isoméricas posibles, tres de ellas tienen también formas ópticamente activas. De las formas estructurales, cuatro de ellas son alcoholes primarios— 1-pentanol (alcohol amílico), 2-metil-1-butanol, alcohol isopentílico (3-metil-1-butanol, alcohol isoamílico) y alcohol neopentílico (2,2-dimetil-1-propanol); tres son alcoholes secundarios— 2-pentanol, 3-pentanol y 3-metil-2-butanol; y el último es un alcohol terciario—el alcohol tercpentílico (2-metil-2-butanol).
El alcohol pentílico irrita las mucosas de los ojos, la nariz y la garganta cuando alcanza concentraciones de 100 ppm. Si bien se absorbe por vía digestiva, respiratoria y cutánea, la incidencia de enfermedades profesionales es muy baja. El producto crudo causa rápidamente irritación de las mucosas debido a la presencia de materiales volátiles extraños. Los síntomas de enfermedad generalizada son cefalea, mareo, náuseas, vómitos, diarrea, delirio y narcosis. El hecho de que el alcohol pentílico se utilice con frecuencia en estado impuro y mezclado con otros disolventes, hace imposible atribuir a este alcohol síntomas o hallazgos distintivos. La facilidad con la que se metabolizan los alcoholes decrece de los alcoholes primarios a los secundarios y terciarios. De los tres, los alcoholes terciarios son los que más se excretan sin sufrir cambios. Aunque la toxicidad varía según la configuración química, puede afirmarse, en términos generales, que una mezcla de alcoholes pentílicos es aproximadamente diez veces más tóxica que el alcohol etílico. Este hecho se refleja en los límites de exposición recomendados para los dos alcoholes—100 ppm y 1.000 ppm, respectivamente. El riesgo de incendio de los alcoholes amílicos no es particularmente elevado.