ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD: CIENCIAS CARRERA: QUIMICA QUÍMICA ORGANICA INDUSTRIAL 1. DATOS GENERALES: 1. REACCIONES Y PRODUCTOS: TIPOS DE REACCIONES ORGÁNICAS A UTILIZARSE EN QOI Y LOS PRODUCTOS QUE SE PUEDEN OBTENER TIPOS DE REACCIÓN QUIMICA Las reacciones químicas se clasifican, ante todo, según el tipo de reactivos que las componen, por ende, distinguimos entre reacciones químicas orgánicas e inorgánicas Reacciones Inorgánicas: Involucran compuestos inorgánicos y pueden ser de cuatro tipos diferentes. Reacciones de síntesis o adición: Dos reactivos se combinan entre si para dar como resultado una sustancia diferente Reacciones de análisis o descomposición: Una sustancia compleja reacciona con otra y se desdobla en dos de sus componentes más simples Reacciones de desplazamiento: Un compuesto o elemento ocupa el lugar de otro dentro de un compuesto mayor o más complejo sustituyéndolo o dejándolo libre. Reacciones de doble sustitución: Dos reactivos intercambian compuestos o elementos químicos simultáneamente (Hopp, 2005) IMPORTANCIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS La existencia de seres vivos de todo tipo es únicamente posible gracias a la capacidad de reacción de la materia, que permitió a las primeras formas celulares de vida intercambian energía en su entorno mediante rutas metabólicas, o sea, mediante secuencias de reacciones químicas que arrojaban más energía útil de la que consumían. Por ejemplo, en nuestra vida diaria la respiración esta compuesta por múltiples reacciones químicas. Las mismas también están presentes en la fotosíntesis de las plantas. TIPOS DE REACCIÓN QUÍMICA Reacciones orgánicas. Involucran compuestos orgánicos, como los vinculados con la vida. dependen del tipo de compuesto orgánico para su clasificación, ya que cada grupo funcional posee un rango de reacciones específicas: los alcanos, alquenos, alcoholes, cetonas, aldehídos, etc. Por otro lado, las reacciones químicas pueden ser también endotérmicas (cuando consumen energía) o exotérmicas (cuando liberan energía), dependiendo de la naturaleza de sus reactivos (Hopp, 2005) REACCIONES EXOTÉRMICAS Y ENDOTÉRMICAS • • En química hay reacciones exotérmicas (liberan o producen energía) y endotérmicas (absorben o consumen energía). En el caso de las reacciones exotérmicas, la energía liberada en el reactor debe ser evacuada con ayuda de intercambiadores de calor. la síntesis del amoniaco es fuertemente exotérmica REACCIONES EXOTÉRMICAS Y ENDOTÉRMICAS ✓ Un proceso endotérmico, conocido hace muchos siglos y además muy importantes es el de la producción del hierro. en este caso, el reactor químico es el alto horno. en el proceso de alto horno, los óxidos de hierro se reducen con carbón a temperaturas comprendidas entre 400c y 1400c. ✓ El carbón realiza aquí dos funciones: • Suministra la energía calorífica necesaria para la reducción y • Actúa como reductor (Hopp, 2005). REACCIONES EXOTÉRMICAS Y ENDOTÉRMICAS El proceso de reducción endotérmica en el alto horno es muy complejo. podemos describirlo en forma simplificada con las ecuaciones químicas siguientes: OXIDACIÓN La oxidación es uno de los procesos muy aplicada en la química orgánica industrial por la síntesis de varias sustancias, de define como la adición de oxígeno a una molécula con la remoción de hidrógeno. Entre estas tenemos la combustión del amoniaco para dar óxido de nitrógeno que por posterior reacción con agua producen ácidos nitroso y nítrico, esta vía abre el acceso a los abonos nitrogenados. También la oxidación de productos orgánicos primarios como el etileno, el propileno y el metanol para obtener intermedios orgánicos interesantes. ✓ Por ejemplo, según el proceso Hoechst-Wacker, por oxidación del propileno se obtiene acetona. la amonoxidación constituye la primera etapa de la reacción que permite obtener, por ejemplo, la fibra química dolan a partir del propileno. ✓ la polimerización catalizada del propileno conduce al plástico polipropileno. según el proceso Shell, por oxidación directa del etileno con catalizadores de plata se obtiene el óxido de etileno (Hopp, 2005). ➢ El proceso transcurre exotérmicamente. ➢ El Óxido de Etileno constituye el producto de partida para fabricar el etilenglicol que tiene gran importancia como anticongelante para el agua de refrigeración de los motores de automóviles. ➢ El Etilenglicol, junto con el Ácido Tereftálico, es uno de los componentes de reacción en la fabricación del polímero que constituye la base química de las fibras de poliéster. ➢ Según el proceso de Hoechst-Wacker se obtiene Acetaldehído por oxidación directa del etileno en presencia de cloruro de paladio y cloruro cúprico como catalizadores. Las distintas reacciones parciales que transcurren sucesivamente se pueden resumir en la reacción global: La oxidación de olefinas para obtener productos carbonílicos se conoce desde hace años y hay distintos procesos para ello, como la hidroformilación, pero la característica que diferencia al proceso Wacker, es que el Pd(0) se regenera in situ mediante el cloruro de cobre II. La oxidación posterior del Cu(I) a Cu(II) es lo que completa el ciclo. Debido a la naturaleza ácida del sistema PdCl2—CuCl2 se han buscado formas que mejoren el proceso como la reoxidación del paladio de manera electroquímica o usar otros oxidantes como sales de Fe(III), dióxido de manganeso, quinonas, peróxidos, etc. Otra modificación satisfactoria del proceso es el uso de disolventes orgánicos (Hafner & Jira, 2004). OXIDACION EN FASE LIQUIDA CON OXIGENO ➢ El Oxígeno del aire es el agente oxidante más barato, pero es, quizá, el más difícil de manejar en las reacciones de oxidación. ➢ El Oxígeno Atmosférico reacciona constantemente con las sustancias orgánicas a la temperatura ordinaria, pero las velocidades de reacción son demasiado lentas, generalmente, para que dichas reacciones sean siempre aprovechables en síntesis química. ➢ Para lograr que las reacciones con el oxígeno molecular puedan ser aprovechadas industrialmente hay que utilizar catalizadores, o elevar la temperatura, o ambas cosas a la vez. 1) OXIDACIÓN DEL ACETALDEHÍDO A ÁCIDO ACÉTICO ➢ El Ácido Acético se puede obtener por oxidación directa del etanol, pero en general, el ácido concentrado se suele preparar a partir de Acetaldehído que, a su vez, se ha obtenido por hidratación del acetileno u oxidación del etanol. ➢ Ordinariamente, la oxidación se efectúa en disolución de ácido acético en presencia de un catalizador, y a la presión atmosférica o a presiones un poco más elevadas. Ilustración 1 OXIDACIÓN DEL ACETALDEHÍDO A ÁCIDO ACÉTICO 2) OXIDACIÓN DEL ETANOL A ÁCIDO ACÉTICO ➢ La oxidación en fase líquida del etanol es el proceso principal en la fabricación de vinagre rápido. ➢ La mejor técnica actual emplea torres de barro rellena con virutas de madera de haya, provistas en la parte superior, de pulverizadores automáticos para la alimentación de la torre con mezcla de alcohol diluido o con disolución de malta fermentada. ➢ La oxidación del Etanol a Ácido Acético, catalizada químicamente, acompañada de oxidación de acetaldehído, puede conseguirse usando Acetato de Cobalto disuelto en Ácido Acético. 3) OXIDACIÓN DE HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS Y SUS DERIVADOS ➢ Para oxidar con aire los hidrocarburos alifáticos de bajo peso molecular es más fácil la reacción empleando catalizadores disueltos en un disolvente capaz de disolver también el hidrocarburo. De esta manera se pueden realizar oxidaciones en fase líquida, se puede regular más fácilmente la oxidación regulando la presión y la velocidad de entrada del aire o el oxígeno. ➢ Como catalizadores se suele emplear sales de Ce, Co, Mn, V, Fe, y como activadores sales de Ba, Mg, K; actúan de iniciadores los peróxidos, perácidos, aldehídos, cetonas, olefinas y otras sustancias orgánicas que formen peróxidos. 4) OXIDACIÓN DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS OBTENIDOS DEL PETRÓLEO. ➢ Emplean como catalizadores sales solubles de manganeso, cobre, hierro, cromo y vanadio. Se opera a temperaturas entre 100 y 160 ºC utilizando como oxidantes el aire o el oxígeno gaseoso. ➢ La finalidad principal de estos procesos se centra en la preparación de ácidos grasos, que se utilizan para la producción de jabones, grasas, ésteres, disolventes, etc., o que por hidrogenación pueden producir alcoholes de elevado peso molecular, los cuales, a su vez, por sulfonación pueden dar lugar a distintos detergentes de gran aplicación práctica. Un ejemplo de estos procesos es la oxidación de la parafina dura y otros hidrocarburos de parecido peso molecular. 5) OXIDACIÓN DEL CICLOHEXANO ➢ Para la oxidación directa del ciclohexano a ácido adípico, pueden utilizarse como catalizadores sales de todos los metales, con pesos atómicos entre 50 y 200. Utilizando estos catalizadores en presencia de un disolvente orgánico ácido (para tener disuelto el hidrocarburo) y con ayuda de un peróxido que actúa como iniciador de la reacción se han podido obtener rendimientos de ácido dicarboxílico que llegan hasta el 50%. Durante la reacción, que dura de 5 a 6 horas, se hace pasar corriente de aire que burbujea a través de la mezcla líquida (Oxidación en fase líquida con oxígeno | Textos Científicos, 2019). PROCESO EN FASE DE VAPOR ➢ Se aplica para operar sustancias volátiles y estabilizar altas temperaturas, siendo este producto de reacción resultado de la degradación térmica. la reacción depende del tiempo de contacto del reactante, la temperatura, tipo y calidad del catalizador y de la presencia del disolvente. sin embargo, este proceso es una operación en continuo. (Luis, 2016) ➢ Oxidación en fase de vapor Reactante Ácido oleico Condición - Catalizador V, Fe, Os Producto Ac. subérico + ac. azelico. Ac. maleico Alquilarilnitrilo Ácido succínico 250-600° V, Mo Alquilbenceno + 450° V + Mo + Pt NH3 Alcohol metílico 540 – 580° Alcohol etílico 200° Alcohol isopropílico Benceno 475 – 625° Ciclohexano 315° cis-buteno 350° Etileno cat. Fluido Fenantreno 425° Hidrocarburo 300 – 360° Naftaleno 275 – 380° Olefina 350 – 500° Propileno 250 – 450° Tabla 1: Oxidación en fase de vapor, Química Orgánica Industrial, ESPOCH, Grupo 4. Fuente: (Luis, 2016) REACCIONES DE POLIMERIZACIÓN Existe dos reacciones generales que son: Polímeros sintéticos − Polimerización por reacción en cadena (adición) − Polimerización escalonada (condensación) (Primo Yúfera & ProQuest., 2018) Polimerización por reacción en cadena o adición La polimerización en cadena se desarrolla de manera rápida y las especies precursoras continuarán la propagación de la región hasta el final. La concentración del monómero que normalmente es un derivado del etileno disminuye de forma constante a lo largo de la reacción. Los primeros puntos obtenidos son ya polímeros de alto peso molecular En este caso ocurre una serie de reacciones cada una independiente, de las cuales consume una partícula reactiva y produce otra similar por lo que cada reacción individual depende del anterior. El iniciador puede ser un anión, catión, radical libre o catalizador de coordinación. En las polimerizaciones de adición todos los átomos de monómeros se convierten en partes de polímeros. (Weininger et al. 2017) Polimerización por crecimiento de cadena Un iniciador reacciona con una molécula del monómero para dar un producto intermedio que vuelve a reaccionar sucesivamente con moléculas del monómero para nuevos productos Intermedios. Polimerización por reacción en cadena − Polimedicación a radicales libres − Polimerización iónica o Aniónica o Catiónica − Polimerización por coordinación Polimerización por radicales libres Se emplea para sintetizar polímeros a partir de monómeros vinílicos es decir pequeñas moléculas conteniendo dobles enlaces carbono-carbono Entre los polímeros obtenidos por polimerización por radicales libres tenemos el poliestireno, polimetacrilato de metilo, poli acetato de vinilo y polietileno ramificado. (Weissermel & Arpe, 2019) Ese tipo de polimerización tiene lugar por apertura del doble enlace, lo que origina la formación de un radical libre, generalmente por combinación con un radical libre previamente preformado que proviene de la descomposición de un iniciador. Los iniciadores de radicales libres se obtienen por separación homolítica de enlaces covalentes. La formación de radicales libres depende de fuerzas de alta energía o de la existencia de enlaces covalentes débiles. Polimerización por coordinación − Polimerización por Adición Ziegler- Natta La polimerización de Ziegler- Natta es un método utilizado en la polimerización vinílica descubierto a principios de 1950. Permite obtener polímeros con una tacticidad específica Es útil porque permite hacer polímeros que no pueden ser hechos por ningún otro camino como el PE lineal no ramificado y el PP isotáctico. (Yúfera, 2018) 2. OPERACIONES UNITARIAS. DESCRIBIR LAS PRINCIPALES OPERACIONES UNITARIAS Y DESCRIBIR UN PROCESO INDUSTRIAL EN EL CUAL SE INTEGREN LAS PRINCIPALES OPERACIONES UNITARIAS Operaciones Unitarias Para la industria, un proceso de fabricación o industrial es el conjunto de operaciones necesarias para modificar las características de las materias primas. Por lo general, para la obtención de un cierto producto, se necesitan múltiples operaciones individuales (Mendoza, 2014). Las operaciones nunca se repiten ya que estas son especiales para cada una de las industrias ya existentes, lo cual le da un valor especial a cada una de ellas. Las operaciones unitarias son cada una de las acciones necesarias de transporte, adecuación y/o transformación de la materia prima que ingresa para ser transformada en un producto final (Zartha, 2009). Las operaciones unitarias pueden variar según el tipo de industria en la que se encuentren: alimentaria, plástica, petrolera, entre otras, sin embargo, el objetivo común en todas ellas, es mantener las condiciones, para conseguir productos de primera calidad. Las Principales Operaciones Ilustración 1. Clasificación de operaciones unitarias. (Garcia, 2012) Las operaciones unitarias son cada una de las acciones necesarias de transporte, adecuación y transformación. Las operaciones de transformación de tipo físico y físicoquímico son: Flujo de fluidos Estudia los principios que determinan el flujo y transporte de cualquier fluido de un punto a otro. Transferencia de calor Esta operación unitaria concierne a los principios que gobiernan la acumulación y transferencia de calor y de energía de un lugar a otro. Evaporación Un caso especial de transferencia de calor, que estudia la evaporación de un disolvente volátil (como el agua), de un soluto no volátil como la sal o cualquier otro tipo de material en solución. Cristalización Se refiere a la extracción de un soluto, tal como la sal, de una solución por medio de la precipitación de dicho soluto. Separaciones mecánico-física Implican la separación de sólidos, líquidos o gases por medios mecánicos, tales como filtración, sedimentación o reducción de tamaño, que, por lo general, se clasifican como operaciones unitarias individuales. (Elton & Morales, 2019) Humidificación La humidificación es una operación que consiste en aumentar la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa; el vapor puede aumentar pasando el gas a través de un líquido que se evapora en el gas. Esta transferencia hacia el interior de la corriente gaseosa tiene lugar por difusión y en la interfase hay, simultáneamente, transferencia de calor y de materia. Los procesos que tiene lugar en la operación de humidificación son: 1. Una corriente de agua caliente se pone en contacto con una de aire seco (o con bajo contenido en humedad). 2. Parte del agua se evapora, enfriándose así la interfase. 3. El seno del líquido cede entonces calor a la interfase, y por lo tanto se enfría. 4. A su vez, el agua evaporada en la interfase se transfiere al aire, por lo que se humidifica. (Ceballos, 2018) Secado de Solidos Consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otro líquido de un material sólido con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un valor aceptablemente. El secado es habitualmente la etapa final de una serie de operaciones. Los objetivos del secado son: ✓ ✓ ✓ ✓ Facilitar el manejo posterior. Reducir el coste de transporte. Aumentar la capacidad de los aparatos. Proteger los productos hasta su uso. Los mecanismos que controlan el secado de sólido dependen de su estructura y de los parámetros de secado (temperatura T, velocidad v y humedad relativa del aire), contenido de humedad, dimensiones, superficie expuesta a la velocidad de transferencia, y contenido de humedad de equilibrio de la partícula. Durante el secado con aire constante, la curva de secado puede ser dividida en los siguientes cuatro períodos de velocidad de secado Ilustración 1. Tipos de secador. (Ceballos, 2018) Destilación La destilación es la operación de separar, mediante evaporización y condensación, los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión. Entre los métodos de aislamiento y purificación de sustancias destaca por su sencillez la destilación, en sus múltiples variedades: a presión atmosférica, destilación fraccionada, a vacío o por arrastre de vapor, cada una de ellas con un campo de aplicación. Rectificación En esta operación circulan en contracorriente el vapor de una mezcla con su condensado en un equipo llamado columna de rectificación. El equipo de rectificación más sencillo está formado por la columna (columna de platas y columna de relleno), donde se verifica el contacto entre líquido y vapor; el calderín, situado en la parte baja y donde se produce el calentamiento que origina la ebullición; y el condensador de reflujo, situado en la parte superior de la columna y donde se produce el líquido que desciende en contacto con el vapor. Ilustración 2. Tipos de columnas. (Ceballos, 2018) Extracción Líquido - Líquido Es un proceso químico empleado para separar una mezcla utilizando la diferencia de solubilidad de sus componentes entre dos líquidos inmiscibles, como por ejemplo agua-cloroformo. En esta operación se extrae del seno de un líquido A una sustancia (soluto) poniendo A en contacto con otro liquido B, inmiscible con el primero, que tiene mayor afinidad por el soluto, pasando la sustancia del seno del líquido A al seno de B. El proceso de lixiviación líquido-líquido separa dos sustancias miscibles o polares (yodo+agua) entre sí por medio de una tercera sustancia, por ejemplo, cloroformo, que sea miscible con la sustancia a extraer (yodo) pero no sea miscible con la sustancia de separación (agua). La transferencia del componente disuelto se puede mejorar por la adición de agentes "formadores de complejos" al disolvente de extracción. Absorción Es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o más componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente líquido con él, cual forma solución (un soluto, o varios solutos, se absorben de la fase gaseosa y pasan a la líquida). Este proceso implica una difusión molecular turbulenta o una transferencia de masa del soluto a través del gas, que no se difunde y está en reposo, hacia un líquido, también en reposo. Un ejemplo es la absorción de amoníaco del aire por medio de agua líquida o una salmuera o el SO2 procedente de una tostación mediante DMA. Al proceso inverso de la absorción se le llama empobrecimiento o desabsorción; cuando el gas es aire puro y el líquido es agua pura, el proceso se llama deshumidificación. Adsorción Se define como la acumulación de material (llamado adsorbato) en una superficie (sólida o liquida), es muy diferente de la absorción, que se realiza en todo el volumen. Tipos de adsorción: ✓ Física: la especie adsorbida) conserva su naturaleza química. ✓ Química: la especie adsorbida sufre una transformación para dar lugar a una especie distinta. Diferencias notables: ✓ En la absorción física, el gas se adsorbe formando capas sucesivas, mientras que en la química la adsorción queda restringida a una monocapa. ✓ La energía de adsorción es mayor en la quimisorción que en el caso de la fisisorción. La adsorción es un proceso reversible. Lixiviación Extracción sólido-líquido, es un proceso en el que un disolvente líquido pasa a través de un sólido pulverizado para que se produzca la elución de uno o más de los componentes solubles del sólido. Difiere poco del lavado o filtrado de sólidos. Algunos ejemplos: ✓ El azúcar se separa de la remolacha con agua caliente. ✓ Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas mediante la lixiviación con disolventes orgánicos. ✓ La extracción de colorantes se realiza a partir de materias sólidas por lixiviación con alcohol o sosa. Proceso Industrial En El Cual Se Integren Las Principales Operaciones Unitarias En los procesos de transformaciones químico se encuentra lo que es: ✓ Oxidación ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Halogenación Nitración Sulfunación Hidrogenación Hidrolisis Esterificación Polimeración Alquilación Diagrama de flujo del proceso azucarero con sus operaciones unitarias descriptas. Caña Receptación Preparación Molinos Bagazo Purificación Centrifugacion CEC Cachaza Azúcar Caldera Almacén Turbo generador Proceso de fabricación Esta área la caña a moler es transportada por diversos medios (camiones con remolques), las cuales son pesadas en básculas anexas a las fábricas, posteriormente las cañas se Barras comunes descargan a través de diferentes medios: Grúa Cañera, Grúa Puente, Volteadores Laterales o directamente a los conductores de caña. Extracción del jugo La caña es desmenuzada con cuchillas rotatorias y una desfibradora antes de molerla para facilitar la extracción del jugo que se hace pasándola en serie, entre los filtros, o mazas de los molinos. Se utiliza agua en contracorriente para ayudar a la extracción que llega a 94 o 95% de la azúcar contenida en la caña. El remanente queda en el bagazo residual que es utilizado como combustible en las calderas, así como materia prima para la fabricación de tableros de bagazo. Esta constituye la primera etapa del procesamiento de fabricación de azúcar crudo Mieles Clarificación El jugo de color verde oscuro procedente de los molinos es ácido y turbio. El proceso de clarificación (o defecación), diseñado para remover las impurezas tanto solubles como insolubles, emplea en forma general, cal y calor agentes clarificante. La lechada de cal, alrededor de 16 (0,5 kg) (CaO) por tonelada de caña, neutraliza la acidez natural del guarapo, formando sales insolubles de calcio. El jugo clarificado transparente y de un color parduzco pasa a los evaporadores sin tratamiento adicional. Evaporación El jugo clarificado, que tiene más o menos la misma composición que el jugo crudo extraído, excepto las impurezas precipitadas por el tratamiento con cal, contiene aproximadamente un 85 % de agua. Dos terceras partes de esta agua se evapora en evaporadores de vacío de múltiple efecto, con esta operación se convierte en matadura. Los evaporadores trabajan en múltiples efectos, y el vapor producido por la evaporación de agua en el primer efecto es utilizado para calentar el segundo y así, sucesivamente, hasta llegar al quinto efecto que entrega sus vapores al condensador. El condensador es enfriado por agua en recirculación desde el estanque de enfriamiento. Todo este proceso de ebullición ocurre al vacío Cristalización La meladura pasa a los tachos donde continúala evaporación de agua, lo que ocasiona la cristalización del azúcar. Es decir que, al seguir eliminando agua, llega un momento en el cual la azúcar disuelta en la meladura se deposita en forma de cristales de sacarosa. Los tachos trabajan con vacío para efectuar la evaporación a baja temperatura y evitar así la caramelización del azúcar Centrifugación En los tachos se obtiene una masa, denominada masa cocida, que es mezclade cristales de azúcar y miel. La separación se hace por centrifugación en las maquinas destinadas a esa labor. El tambor cilíndrico suspendido de un eje tiene paredes laterales perforadas, forradas en el interior con tela metálica, entre éstas y las paredes hay láminas metálicas que contienen de 400 a 600perforaciones por pulgada cuadrada. El tambor gira a velocidades que oscilan entre 1000-1800 rpm. El revestimiento perforado retiene los cristales de azúcar que puede lavar con agua si se desea. Bibliografia 1. Ceballos, J. M. (2018). Operaciones Unitarias Importantes. Obtenido de Universidad de Cantabria. Escuela Universitaria de Energías y Minas. : https://ocw.unican.es/pluginfile.php/1313/course/section/1616/BLOQUE2-OyP.pdf 2. Elton, F., & Morales, B. (2019). OPERACIONES UNITARIAS. Obtenido de Universidad Austral de Chile. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL): http://www.icytal.uach.cl/efmb/apuntes/ITCL234/Teórico/Unidad1/Operaciones%20Unitarias%20y%20Proceso.pdf 3. Garcia, M. L. (2012). Operaciones y Procesos Unitarios . Obtenido de Issuu: https://issuu.com/ingenieriaarquitecturausat/docs/operaciones_y_procesos_unitarios 4. Mendoza Gaby. 2014. “Operaciones Unitarias de La Industria Alimentaria,” no. 117. https://es.slideshare.net/On3byOn3/operaciones-unitarias-de-la-industria-alimentaria. 5. Zartha Sossa, Jhon Wilder. 2009. “Operaciones y Procesos Agroalimentarios.” 6. Hopp, V. (01 de Junio de 2005). Fundamentos de la química. Barcelona-Bogota-Buenos Aires-Caracas-México: REVERTÉ, S.A. 7. Hafner, W., & Jira, R. (2004, 17 enero). Katalytische Umsetzungen von Olefinen an PI at i n m e ta I I-Ve r b i n d u n g e n. Wiley.Com. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.19590710503 8. Oxidación en fase líquida con oxígeno | Textos Científicos. (2019, 2 julio). textoscientificos.com.https://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/oxidacionfase-liquida-oxigeno 9. Luis, S. V., Azcárate, M. I. B., Benito, B. A., & Universitat Jaume I. Publicacions. (2016). Introducción a la química orgánica. Publicacions de la Universitat Jaume I. 10. Primo Yúfera, E., & ProQuest. (2018). Química orgánica básica y aplicada. Reverté. 11. Weininger, S. J., Stermitz, F. R., & Jorque, R. G. (2017). Química orgánica. Reverté. 12. Weissermel, K., & Arpe, H.-J. (2019). Química orgánica industrial : productos de partida e intermedios más importantes. Reverté. 13. Yúfera, E. P. (2018). Química orgánica básica y aplicada: de la molécula a la industria. vol. 1. Reverte. QUIMICA ORGANICA INDUSTRIAL 2021 Dra. Nancy Veloz PhD 2021 ¿Qué es la industria química? La industria química es el conjunto de actividades de índole económica que se centran en la obtención y transformación de materiales y compuestos, aplicando para ello procedimientos de naturaleza química. Incluye tanto la obtención de la materia prima para alimentar otras industrias (químicas o no), como el procesamiento de componentes químicos para obtener compuestos útiles determinados. Por lo tanto, se trata de una industria tanto del primer sector como del segundo sector de la cadena productiva. Forman parte de las industrias de transformación y no sólo representan, en su conjunto, uno de los principales rubros de la economía de una nación, sino que también se consideran un índice de desarrollo tecnológico de una sociedad Las sociedades avanzadas tienen industrias químicas, llevan a cabo producciones sofisticadas, mientras que las sociedades más atrasadas tecnológicamente tienen, como mucho, industrias extractivas o de baja tecnología IMPORTANCIA DE LA INDUSTRIA QUÍMICA La industria química es una de las más potentes e importantes del mundo contemporáneo. Su complejidad y vastedad refleja el dominio que el ser humano ha aprendido a tener sobre la materia y sus leyes fundamentales. Así, transformando un compuesto en otro o descomponiéndolo en sus elementos compositivos, la industria química es capaz de suministrar materiales nunca antes sospechados siquiera, o materiales sintéticos, que no existen en ningún rincón de la naturaleza. Por si fuera poco, la industria química en mundo alimenta el 6,1% del comercio global. el CLASIFICACIÓN DE LA INDUSTRIA QUÍMICA ◼ Dicho de otro modo, la industria química emplea materiales de origen animal o mineral como fuente de químicos, para su extracción y potencial recombinación, empleando las tecnologías que el ser humano ha creado para manipular la materia a nivel molecular. Dependiendo del destino que tengan dichos materiales, podemos distinguir tres tipos de industria química, que son • Industria química de base • Industria química secundaria (de transformación) • Química fina INDUSTRIA QUÍMICA DE BASE Se ocupa de la transformación de las materias primas de origen natural, sobretodo minerales y petróleo, en sustancias fundamentales para las otras industrias y producen globalmente un reducido número de productos, aunque en grandes cantidades. Dado que estos productos se caracterizan por un bajo costo adicional por unidad, las industrias que los producen, tienen reducir al máximo el costo de la producción, por lo que es más conveniente instalar estas industrias en aquellos países donde existe un acceso más fácil a las materias primas y en el que la mano de obra es de bajo costo. INDUSTRIA QUÍMICA DE BASE Algunos productos típicos de estas industrias son: ◼ Acetileno ◼ Acido clorhídrico ◼ Acido fosfórico y fosfatos ◼ Ácido nítrico ◼ Ácido sulfúrico ◼ Amoníaco ◼ Butadieno ◼ Combustibles ◼ Etileno ◼ Hidróxido de sodio ◼ Metales ◼ Metanol INDUSTRIAS QUÍMICAS SECUNDARIAS Las industrias químicas secundarias usan como materia prima productos químicos que son transformados para realizar productos más complejos que aquellos de las industrias químicas de base. Generalmente los productos de este grupo de industrias son destinados directamente al mercado de los consumidores finales; en algunos casos, sin embargo, son transformados ulteriormente en las industrias de la química fina. INDUSTRIAS QUÍMICAS SECUNDARIAS Ramas de la industria química •Industria petroquímica, preocupada no por la extracción del petróleo, sino por su transformación en otros materiales y la obtención de sustancias refinadas, como la gasolina, el gasoil, el benceno, etc. •Industria farmacéutica, que encara los elementos químicos desde una perspectiva bioquímica y médica, para fabricar así medicamentos de consumo humano y animal INDUSTRIAS QUÍMICAS SECUNDARIAS Ramas de la industria química •Industria de los fertilizantes, que suministra materiales a la agricultura mayormente. •Industria de los solventes, para fabricar disolventes, limpiadores, detergentes. INDUSTRIAS QUÍMICAS SECUNDARIAS Ramas de la industria química •Industria de los pesticidas, que elabora sustancias tóxicas para combatir plagas y pestes agrícolas, o insecticidas y otras sustancias de uso doméstico. •Industria de los plásticos, que se ocupa de la producción de los distintos materiales plásticos a partir de cadenas de polímero QUÍMICA FINA La química fina (fine chemical) es capaz de proporcionar productos sofisticados del punto de vista de la realización productiva y de la investigación previa a la producción. ◼ Los productos de este tipo de industria son vendidos a un precio que sirve principalmente a cubrir los propios gastos de investigación y de la tecnología utilizada más que cubrir el gasto de las materias primas utilizadas. ◼ OBTENER PRODUCTOS QUÍMICOS DE PROPIEDADES EXACTAMENTE DEFINIDAS ◼ La interdependencia de las actividades de una sociedad puede observarse mejor si la economía se divide en industrias específicas o grupos de industrias. La economía requieren de varios componentes para poder funcionar. Esto se conocen en general como los recursos de la producción. ECONOMÍA RECURSOS DE LA PRODUCCÓN TRABAJO TIERRA CAPITAL ECONOMÍA BIENES ◼ ALIMENTACÓN SEGURIDAD SERVICIOS CONSUMIDOR FINAL SATISFACCÓN DE LAS NECESIDADES BÁSICAS SERVICIOS DE SALUD VESTIDO ALOJAMIENTO Principales sectores de una economía desarrollada ECONOMÍA CLASIFICACIÓN VALOR AGREGADO Agricultura, forestales y pesca 01-09 54,8 Minería 10-14 37,6 Construcción 15-17 66,5 Manufactura 20-39 346 Transporte, comunicación, gas, electricidad, sanidad 40-49 132,2 Comercio al mayoreo 50-51 272,4 Comercio al menudeo 52-59 209,4 Finanzas, seguros y propiedades 60-67 181,8 Otros servicios, incluyendo ,medicina, educación, diversiones 70-97 200,6 Gobierno y empresas del gobierno 98 15 VALOR AGREGADO= VALOR DE LAS VENTAS – COSTOS DE LOS MATERIALES, ABASTECIMIENTOS, RECIPIENTES, COMBUSTIBLES, ELECTRICIDAD, TRABAJO CONTRATADO + EL CAMBIO NETO EN PRODUCTOS TERMINADOS, ASÍ COMO EL TRABAJO EN PROGRESO (INVENTARIADO). ◼ INDUSTRÍA QUÍMICA INDUSTRÍA QUÍMICA ORGÁNICA (Aísla o Sintetiza Productos Químicos INDUSTRÍAS CONEXAS (Modifican, formulan y empacan productos basados en la Industria Química) La química orgánica es llamada con razón la química del carbono, pues en todas las combinaciones que pertenecen a ella, figura como constituyente el elemento carbono. La técnica química orgánica en su sentido actual, es el de “transformar sustancias orgánicas dadas con el empleo de medios físicos y químicos o de obtener por síntesis sustancias orgánicas a partir de materias primas inorgánicas”. ECONOMÍA INTEGRADA EN LA INDUSTRIA QUÍMICA ◼ Uno de los sectores industriales de crecimiento más rápido en una economía desarrollada es la industria química y, dentro de ésta, destaca la industria Química Orgánica (IQO). La característica más llamativa de la Industria Química Orgánica (IQO) es su gran diversidad. Esta diversidad se debe a varios aspectos, entre los que destacan: ECONOMÍA INTEGRADA EN LA INDUSTRIA QUÍMICA El tipo y finalidad de sus productos: desde abonos hasta perfumes. ◼ A la capacidad de producción: desde millones de toneladas de etileno hasta pocas decenas de kilogramos de algunos medicamentos. ◼ A la extensa variedad de estructuras químicas que se sintetizan industrialmente. ◼ A los procesos de síntesis desarrollados para fabricar dichas estructuras químicas. ◼ Los productos obtenidos en la IQO se utilizan bien como intermedios para otros procesos industriales o bien para consumo directo (medicamentos, plásticos…). Estos últimos, es decir, los productos orgánicos industriales utilizados para consumo directo pueden englobarse en dos grandes grupos: ◼ Aquellos que se producen a gran escala, toneladas por año, y su precio por kilogramo es moderado. Como son los plásticos, abonos, detergentes, plaguicidas… ◼ Aquellos que se fabrican en cantidades pequeñas, pero su precio es muy alto y, por tanto, el volumen de sus ventas, en dinero, también lo es. La fabricación de estos productos constituye la llamada Industria Química Orgánica fina. La IQO fina en la actualidad es la IQO que posee mayor competencia, mayor gasto en investigación y mayor velocidad de cambio. Los productos químicos se fabrican en: • Grandes cantidades: su precio es moderado Plásticos, Cauchos, Disolventes, Detergentes • Pequeñas cantidades: precio volumen ventas, en dinero gastos en investigación competencia velocidad de cambio Medicamentos, Perfumes, Reactivos para Análisis A partir del petróleo y del gas natural se obtienen los hidrocarburos en las refinerías tras un proceso de separación y purificación. ◼ Ellos constituyen el punto de partida para los toluenos, xilenos) que de ellos se obtienen por síntesis. ◼ El etileno, acetileno, propileno los butilenos y los aromáticos BTX son la base de los polímeros plásticos y de numerosos productos químicos intermedios que en muchos casos se tienen que clorar para transformarlos en productos finales farmacéuticos, colorantes, impulsores de aerosoles, insecticidas y disolventes. ◼ TRABAJO – TIERRA - CAPITAL Fuente de recursos naturales Abastece al ser humano de las materias y energía que necesita para su desarrollo. Algunas son renovables, se debe evitar un uso anárquico que conduzca a una situación irreversible. Utilización de recursos, atendiendo las tasas asumibles por el medio Soporte de actividades Hay una mayor o menor capacidad de acogida para las actividades que se desarrollan en él. Situar las actividades en territorios y en ecosistemas con una alta capacidad de acogida para aquellas Receptor de efluentes Debe considerarse la capacidad de asimilación del MA ( dispersión atmosférica, autodepuración del agua, filtración del suelo, etc.). La emisión de efluentes para una actividad no debe sobrepasar la capacidad de recepción o asimilación del MA End of Pipe, Cleaning Technology LRV ◼ Air treatment Energy, resources Products Waste treatment Waste water treatment . ....... ....... ... .. . . ..... ............ ... . . . .. . . .. Cleaner Production Reutilisation and recycling Ecologically sound products Energy and resources Wastes El tipo de reacción química, el cambio de energía que ella produce y las vías especiales de transporte de gases, líquidos y sólidos hacen necesario en la industria química reunir muchas instalaciones de producción aisladas, coordinándolas entre si de acuerdo con las condiciones químicas y técnicas dadas. Tal es el caso de la construcción de una fábrica de alcohol etílico, exige simultáneamente la de una instalación para CO2, y otra para biogas. ◼ La ventaja radica en el aprovechamiento óptimo de las materias primas y en la revaloración de los productos secundarios resultantes para obtener productos finales valiosos. Además de esta forma es posible construir centros de producción ecológicamente aceptables. ◼ TODA LA EMPRESA? O ALGUNOS PROCESOS ? Entre las industrias químicas de tipo orgánico existentes en el Ecuador cabe citar: ◼ Industria de Refinación de Petróleo ◼ Industria de Productos Plásticos ◼ Industria Maderera (Papel) ◼ Industria del Caucho (neumáticos) ◼ Industria Química Farmacéutica ◼ Industria Oleica ◼ Industria de Tensoactivos ◼ Industria Textil PRODUCTOS QUÍMICOS MÁS IMPORTANTES Número de orden 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Producto químicos Ácido sulfúrico Cal Amoniaco, anhidro Oxígeno, alta y baja pureza Etileno Nitrógeno, alta y baja pureza Cloro, gas Hidróxido de sodio Carbonato de sodio Ácido fosfórico, total Ácido nítrico Nitrato de amonio Propileno Benceno Dicloruro de etileno Urea, solución primaria Tolueno, todos los grados Etilbenceno Producción (miles de millones de libras) 68.80 37.78 32.35 31.86 24.65 24.04 21.30 21.00 15.97 15.60 14.77 13.97 12.56 11.25 10.48 8.99 7.73 7.30 PRODUCTOS QUÍMICOS MÁS IMPORTANTES Número de orden Producto químicos 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Estireno Metanol, sintético Formaldehído, al 37% (peso) Xileno, todos los grados Cloruro de vinilo Ácido clorhídrico Ácido terftálico Dióxido de carbono, todas sus formas Oxido de etileno Sulfato de amonio Negro de humo Etilén glicol Butadieno (,3-), grado para hule p-xileno Cumeno Ácido acético, sintético Sulfato de sodio Cloruro de calcio Fenol, sintético Sulfato de aluminio Ciclohexano Acetona Oxido de propileno Alcohol isopropílico Ácido adípico Acrilonitrilo Acetato de vinilo Silicato de calcio Anhídrido acético Dióxido de titanio Tripolifosfato de sodio Etanol, sintético Producción (miles de millones de libras) 6.82 6.46 6.08 6.05 5.81 5.13 5.01 4.45 4.42 3.82 3.48 3.47 3.19 3.02 2.64 2.58 2.51 2.42 2.38 2.32 2.24 2.14 1.90 1.87 1.85 1.64 1.60 1.56 1.50 1.36 1.30 1.30 QUIMICA ORGANICA INDUSTRIAL DRA. NANCY VELOZ PHD 2021 PETRÓLEO La transformación química el petróleo permite obtener una enorme diversidad de productos muy valiosos: los petroquímicos. La palabra petróleo es una castellanización del latín petroleum (de petra piedra y oleum aceite). La formación del petróleo se entiende hoy como una serie compleja de procesos geoquímicos ocurridos a lo largo de unos cien a doscientos millones de años. PETRÓLEO Su origen se debe a la lenta descomposición de la materia orgánica acumulada en cuencas marinas y lacustres, en un pasado remoto. El proceso de sedimentación y enterramiento propició los procesos químicos a altas presiones y temperaturas que dieron como resultado el aceite crudo y el gas natural, dentro de un ambiente rocoso. PETRÓLEO Los componentes esenciales del petróleo son los hidrocarburos. Reciben el nombre genérico de hidrocarburos las sustancias químicas compuestas solamente por dos tipos de átomos: carbono e hidrógeno. A pesar de esta limitante, el número de los hidrocarburos existentes es enorme. Son los compuestos orgánicos más sencillos. Debido a que están constituidos por esos dos elementos, su fórmula general puede escribirse como: CnH m COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO Las cadenas lineales de carbono asociadas a hidrógeno, constituyen las parafinas; cuando las cadenas son ramificadas se tienen las isoparafinas; al presentarse dobles uniones entre los átomos de carbono se forman las olefinas; las moléculas en las que se forman ciclos de carbono son los naftenos, y cuando estos ciclos presentan dobles uniones alternas (anillo bencénico) se tiene la familia de los aromáticos. Además hay hidrocarburos con presencia de azufre, nitrógeno y oxígeno formando familias bien caracterizadas, y un contenido menor de otros elementos. COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO Relacionándolo • • • • con su gravedad API el American Petroleum Institute clasifica el petróleo en “liviano”, “mediano”, “pesado” y “extrapesado”: Crudo Liviano o ligero: tiene gravedades API mayores a 31,1 °API Medio o mediano: tiene gravedades API entre 22,3 y 31,1 °API. Pesado: tiene gravedades API entre 10 y 22,3 °API. Crudo extra pesado: gravedades API menores a 10 °API. CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO Clasificación según su composición PETRÓLEO DE BASE PARAFÍNICA Predominan los hidrocarburos saturados o parafínicos. Son muy fluidos de colores claros y bajo peso específico (aproximadamente 0,85 kg/L). Por destilación producen abundante parafina y poco asfalto. Son los que proporcionan mayores porcentajes de nafta y aceite lubricante. CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO PETRÓLEO DE BASE ASFÁLTICA O NAFTÉNICA Predominan los hidrocarburos etilénicos y diétilinicos, cíclicos ciclánicos (llamados nafténicos), y bencénicos o aromáticos. Son muy viscosos, de coloración oscura y mayor peso específico (aproximadamente 0,950 kg/L). Por destilación producen un abundante residuo de asfalto. Las asfaltitas o rafealitas argentinos fueron originadas por yacimientos de este tipo, que al aflorar perdieron sus hidrocarburos volátiles y sufrieron la oxidación y polimerización de los etilénicos. CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO PETRÓLEO DE BASE MIXTA La composición de bases intermedias, formados por toda clase de hidrocarburos: Saturados, no saturados (etilénicos y acetilénicos) y cíclicos (ciclánicos o nafténicos y bencénicos o aromáticos). La mayoría de los yacimientos mundiales son de este tipo. COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO El petróleo está formado por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados hidrocarbonados de azufre, oxígeno y nitrógeno. Cantidades variables de gas disuelto y pequeñas proporciones de componentes metálicos. También puede contener, sales y agua en emulsión o libre. Sus componentes útiles se obtienen por destilación fraccionada en las refinerías de petróleo. Los componentes no deseados, como azufre, oxígeno, nitrógeno, metales, agua, sales, etc., se eliminan mediante procesos físico-químicos. CURVAS DE DESTILACIÓN Ensayos normalizados (ASTM, TBP) de acuerdo al tipo de producto. Ejemplos de ensayos: Crudos: TBP (True Boiling Point) Naftas, Kerosene y Gasoil Liviano: ATSM D86 Gasoil pesado, Crudo reducido: ASTM D1160 Se determina % vaporizado a distintas temperaturas Y Curva de destilación CURVAS DE DESTILACIÓN CURVAS DE DESTILACIÓN Para obtener productos útiles, las diversas sustancias líquidas y sólidas disueltas de las que está compuesto el petróleo crudo tienen que ser separadas El método principal para lograrlo es la destilación fraccionada. El petróleo crudo es calentado en un horno hasta 350°C aproximadamente, y sus vapores pasan a la parte inferior de una columna de fraccionamiento, una torre cilíndrica de unos 50 metros de altura, dentro de la cual hay unas treinta bandejas perforadas a intervalos regulares. A medida que los vapores ascienden por la columna, la temperatura disminuye. Los componentes del petróleo con grados de ebullición muy altos, por ejemplo los aceites lubricantes, se condensan en la parte inferior de la columna; en cambio, las fracciones que hierven a temperaturas más bajas, por ejemplo la gasolina, siguen subiendo hasta alcanzar un nivel suficientemente frío para poder condensarse. CURVAS DE DESTILACIÓN FASES EN LA PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO 1. Extracción del petróleo La exploración y explotación son las primeras actividades de la cadena de hidrocarburos. Primero será necesario encontrar la ubicación de los yacimientos de petróleo. Después, realizar pozos para confirmar la presencia del petróleo y la magnitud de ese yacimiento. Toda esta etapa también conlleva realizar estudios sísmicos y de otras clases. 2. Fase de perforación La siguiente fase de los proyectos petroleros es la perforación de pozos o agujeros. Se trata de una operación completa, en la que las rocas son perforadas por una estructura de metal llamada taladro rotativo. En esta parte del proyecto también aparecen las torres de sondas de los pozos petroleros. Son grandes estructuras de metal, que a veces llega a 90 metros de altura, cuya función principal es guiar a los equipos de perforación, de modo permanezca en posición vertical. La perforación puede ser marítima o terrestre. FASES EN LA PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO 3. Producción y procesamiento del petróleo Terminada la etapa de perforación del pozo y comprobada la existencia de acumulaciones de hidrocarburos se procede a la extracción del recurso. Se inicia con la adecuación y revestimiento de la tubería por la cual se transportará el petróleo hasta la superficie. Posteriormente se procede a perforar la tubería en los sitios donde se encuentra el yacimiento, a fin de permitir que los hidrocarburos fluyan hacia su interior. Dentro del revestimiento se instala otra tubería de menor diámetro que se conoce como “tubing” o tubería de producción, que es en definitiva por la que se conducen los hidrocarburos a la superficie. FASES EN LA PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO 4. Fase de refinación Una vez extraído, el petróleo crudo tendrá que refinarse. Sólo mediante es proceso, es posible obtener diferentes productos. El petróleo puede ser procesado así para producir las variedades de productos deseables, tales como el aceite combustible y la gasolina. Esta fase es de gran importancia y complejidad dentro del proyecto. 5. Transporte y almacenamiento Normalmente, los pozos petrolíferos se encuentran en zonas muy alejadas de los lugares de consumo. Por ello, el transporte del crudo se convierte en un aspecto fundamental de la industria petrolera, que exige una gran inversión, tanto si el transporte se realiza mediante oleoductos, como si se realiza mediante buques. Es decir, los denominados “petroleros”. FASES EN LA PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO 6. Distribución y almacenamiento del petróleo Una vez que el petróleo crudo ha sido refinado y transformado en combustibles, lubricantes y otros productos, éstos deben comercializarse y distribuirse a clientes comerciales y de venta minorista. El comercio de almacenamiento de petróleo ocurre en el mercado de futuros, también conocido como contango. Se trata de una estrategia de mercado en la que las grandes compañías petroleras, que a menudo son empresas integradas verticalmente, compran petróleo para entrega inmediata y almacenamiento cuando el precio del petróleo está bajo y lo guardan hasta que el precio del petróleo aumenta. EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO El proceso de extracción del petróleo, consiste en ubicar los yacimientos petroleros, estos yacimientos pueden ser, yacimientos marinos y yacimientos en tierra, una vez elegida el área con mayor posibilidad, para esto se realizan pequeñas explosiones en la superficie, con el fin de que estas emitan ondas sísmicas, dichas ondas tienden a regresar a la superficie después de un tiempo determinado. Lo cual permite saber a la distancia de encuentra el gas natural y el petróleo, luego se realiza el proceso del levantamiento de la torre de perforación, la instalación de la maquinaria, y la perforación del yacimiento. EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO Se comienza por construir altas torres metálicas de sección cuadrada, con refuerzos transversales, de 40 m a 50 m de altura, para facilitar el manejo de los pesados equipos de perforación y el subsuelo se taladra con un trépano que cumple un doble movimiento: avance y rotación, en el proceso de perforación a veces se llega a considerables profundidades como 6000m. EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO Frecuentemente, la parte superior del entrampamiento está ocupada por los hidrocarburos gaseosos más ligeros, el denominado gas natural. La composición es variable, metano (70 y 90%), seguido del etano (5 y 20%) y del propano (5 y 1%). El aceite líquido por debajo del gas natural está formado por hidrocarburos que tienen entre 5 y 20 o más átomos de carbono. Extrapesado Densidad ( g/ cm3) >1.0 Densidad grados API 10.0 Pesado 1.0 - 0.92 10.0 - 22.3 Mediano 0.92 - 0.87 22.3 - 31.1 Ligero 0.87 - 0.83 31.1 - 39 Superligero < 0.83 > 39 Aceite Crudo QUIMICA ORGANICA INDUSTRIAL DRA. NANCY VELOZ PHD 2021 REFINACIÓN El petróleo, cuando se extrae de los pozo, no es un componente útil prácticamente. Para ello es fundamental sepáralo en diferente fracciones para aprovechar sus características. A dicho proceso se le llama refino del petróleo. La industria del refino tiene como finalidad obtener del petróleo la mayor cantidad posible de productos de calidad bien determinada, que van desde los gases ligeros, como el propano y el butano, hasta las fracciones más pesadas, fuel óleo y asfaltos, pasando por otros productos intermedios como las gasolinas, el gasoil y los aceites lubricantes. REFINACIÓN Una refinería es una instalación industrial en la que se transforma el petróleo crudo en productos útiles para las personas. El conjunto de operaciones que se realizan en las refinerías para conseguir estos productos son denominados “procesos de refinamiento”. Los procesos de refino dentro de una refinería se pueden clasificar, por orden de realización y de forma general, en destilación, conversión y tratamiento. REFINACIÓN • • Para entender en qué consiste el refinado del petróleo es necesario tener en cuenta sus distintos procesos. Estos pueden dividirse en dos grandes grupos: Separación: Consiste en la separación del crudo en diferentes fracciones de petróleo, de acuerdo con su temperatura de ebullición. Para ello se emplean procesos físicos como destilación atmosférica y destilación al vacío. Conversión: Este proceso consiste en transformar unos componentes del petróleo en otros. Esto se realiza mediante reacciones químicas, por acción del calor y en general, con el uso de catalizadores. REFINACIÓN • • • • • • Los procesos de conversión son los destinados a modificar las moléculas para obtener otras. Existen diversos procesos de conversión, entre los que podemos destacar los siguientes: El craqueo, que produce gasolina y gas propano. La desintegración catalítica. Para obtener gas de refinería, alimentación para la alquilación, gasolina de alto octanaje, etc. La alquilación, utilizada para obtener una gasolina de alto octanaje: el alquilato. La desintegración con hidrógeno. La reformación o aromatización. Suyo objetivo es mejorar el octanaje de las naftas y obtener aromáticos de alta calidad. La coquificación, del que se obtiene el coque que puede usarse como combustible. Tras la fase del refinado de petróleo se pasa a la de almacenamiento y transporte. Y, posteriormente, a la distribución y comercialización de los hidrocarburos. REFINACIÓN Para empezar, se eliminan los sólidos térreos suspendidos en el crudo y de inmediato se envía éste a la refinería. Allí el primer paso es la destilación del crudo. En este proceso se aprovecha que cada compuesto tiene una temperatura característica de ebullición. En el laboratorio bastan un mechero, un matraz y un refrigerante para separar una mezcla por destilación. Sin embargo, en la industria se requieren enormes equipos que se denominan torres de destilación. El diagrama de una torre de destilación primaria se muestra en la figura. REFINACIÓN Antes de su ingreso a la torre, el petróleo crudo es precalentado en hornos que queman gas natural. La temperatura cambia a lo largo de la torre. En la parte superior se tiene la más baja, donde se encuentran en equilibrio los componentes más ligeros (y de menor punto de ebullición). Por el contrario, en la parte inferior la temperatura es mucho más alta y lo es también la proporción de los componentes pesados y menos volátiles. Como se colocan diversas salidas laterales en la torre, el petróleo crudo logra separarse en varias fracciones, cada una con un diferente intervalo de temperaturas de ebullición e hidrocarburos de diferente número de carbonos en su cadena TABLA. FRACCIONES DEL PETRÓLEO QUE ABANDONAN LA TORRE DE DESTILACIÓN Nombre Intervalo de temperatura de ebullición (°C) Número de carbonos Uso Gas incondensable Éter de petróleo menor de 20 1a4 combustible 20 - 80 5a7 disolvente Gasolina 35 - 220 5 a 12 Querosina 200 - 315 12 a 16 Aceite ligero 250 - 375 15 a 18 combustible de autos combustible de aviones combustible diésel mayor de 350 16 a 20 lubricante 20 a 30 velas Asfalto sólido que funde entre 50 y 60 sólido viscoso ----- pavimento Residuo sólido ----- combustible Aceite lubricante y grasas Cera CADENA PRODUCTIVA Cada uno de estos procesos posteriores a la destilación proporciona mayor valor agregado a los productos del petróleo y los transforma en bienes mucho más aprovechables directamente por la población. La industria del petróleo consiste en un frondoso árbol cuyo tronco es el petróleo (crudo más gas natural), sus ramas principales son los efluentes de la destilación primaria, y cada una de éstas se deriva hacia diversos procesos ulteriores. CADENA PRODUCTIVA Así, el largo camino que parte del petróleo en el pozo y que llega hasta la camisa que usamos, consta de toda una secuencia de pasos, conocida como cadena productiva. Se entiende por cadena productiva una estructura eslabonada de productos petroquímicos que, con base en los productos básicos de la refinería, establece una secuencia genealógica que pasa por los petroquímicos intermedios y llega a los de uso final, que sirven como materia prima de multitud de bienes de consumo CADENA PRODUCTIVA La cronología de la introducción de los diversos procesos se recoge en el siguiente grafico: PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA La petroquímica trata de la utilización de la materia prima que es petróleo (principalmente hidrocarburos saturados e insaturados C2, C3 y C4) en el campo de la síntesis orgánica. El cracking consiste en romper o descomponer hidrocarburos de elevado peso molecular (combustibles como el gas oil y fuel oil), en compuestos de menor peso molecular (naftas). En el proceso siempre se forma hidrógeno y compuestos del carbono. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Es muy importante en las refinerías de petróleo como un medio de aumentar la producción de nafta a expensas de productos más pesados y menos valiosos, como el querosene y el fuel oil. Existen dos tipos de cracking, el térmico y el catalítico. El primero se realiza mediante la aplicación de calor y alta presión; el segundo mediante la combinación de calor y un catalizador. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA En el Cracking térmico y catalítico se produce una rotura de una molécula de parafina genera una molécula de olefina y una de parafina que contiene un átomo menos de carbono del producto de partida. C10H22 → C4H6 + C6H14 PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Simultáneamente ocurre una deshidrogenación de la olefina con el mismo número de átomos de carbono del producto inicial. C6H14 → C6H12 + H2 PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Cracking térmico Desarrollados por vez primera en 1913, se basan en la destilación por calor de combustibles y aceites pesados, bajo presión, en grandes tambores, hasta que se rompen (dividen) en moléculas más pequeñas con mejores cualidades antidetonantes. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Características del crackeo catalítico Reduce el peso molecular Produce olefinas Trazas en alimentos Mejoramiento Muy importante Capacidad 35 – 40% Grandes volúmenes de gasolina PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Tipos de craqueo catalítico 1.- Lecho fijo 2.- Líquidos 3.- Lecho móvil 4.- Thermofor 5.- Fluidizado PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA B. Reformado térmico y catalítico: El reformado es un proceso donde se deshidrogenan alifáticos tanto de cadena abierta como cíclicos para obtener aromáticos, principalmente benceno, tolueno y xilenos (BTX), empleando catalizadores de platino-rhenio-alúmina. Es la reacción más empleada para refinación. Es de gran importancia para elevar el octanaje de gasolinas que no contienen plomo. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Reformado Catalítico Su objetivo es aumentar el número de octano de la nafta pesada obtenida en la destilación atmosférica del crudo. Esto se consigue mediante la transformación de hidrocarburos parafínicos y nafténicos en isoparafínicos y aromáticos. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Reformado Catalítico Materias Primas • Las parafinas se isomerizen y en cierto grado se convierten en naftenos. Los naftenos se convierten posteriormente en aromáticos. • Las olefinas se saturan para formar parafinas. que luego reaccionan como en la primera. • Los naftenos se convierten en aromáticos • Los aromáticos permanecen esencialmente sin cambio. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Reformado Catalítico Materias Primas • Las parafinas se isomerizen y en cierto grado se convierten en naftenos. Los naftenos se convierten posteriormente en aromáticos. • Las olefinas se saturan para formar parafinas. que luego reaccionan como en la primera. • Los naftenos se convierten en aromáticos • Los aromáticos permanecen esencialmente sin cambio. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Durante el reformado catalítico para la obtención de fracciones de gasolina de alto octanaje y aromáticos se tiene lugar las siguientes reacciones: a. Deshidrogenación del ciclohexano y sus homólogos para transformarse en hidrocarburos aromáticos. - 3H2 PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA b. Isomerización de los homólogos ciclopentano a ciclohexano con consecuente aromatización. CH3 - 3H2 del su PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA c. Isomerización de los alcanos CH3 CH3 (CH2) 4 CH3 CH3 CH (CH2) 2 CH3 PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA d. Craqueo por hidrogenación de las partículas con bajo octanaje lo que conlleva a su gasificación, quedando en la fase líquida hidrocarburos aromáticos de alto octanaje. Inicialmente tiene lugar el craqueo en los centros ácidos del catalizador y seguidamente la hidrogenación de los alquenos formados en los centros de oxidación-reducción del metal. CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 + CH4 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 + CH3 2 CH3 CH2 CH3 H2 CH3 PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA e. Ciclización por hidrogenación de las parafinas, olefinas y alquilaromáticos. Mediante la deshidrociclación los alcanos se convierten en arenos, los que elevan el octanaje del producto líquido hasta 100. R R - 3H2 PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Por deshidrociclación de los alcanos se forman homólogos del benceno y naftaleno. CH3 CH3 H3C CH3 CH3 CH2 CH2 CH CH2 CH2 CH3 CH3 H3C H3C CH2 CH3 PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA PROCESO DE REFORMADO Preparación de la alimentación Control de Temperatura Los Reactores Recuperación de productos PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA C. Desintegración: Desintegración térmica: Proceso para convertir productos saturados como el etano o el propano en etileno y propileno. La versión moderada del proceso se llama también desintegración con vapor Desintegración catalítica: Proceso para obtener moléculas con 5 a 12 átomos de carbono a partir de moléculas de mayor tamaño. Facilita la formación de moléculas aromáticas y de cadena ramificada. Hidrodesintegración: Emplea catalizadores e hidrógeno para evitar envenenamiento del catalizador y transforma los compuestos de azufre, nitrógeno y oxígeno en H2S, NH3 volátiles y H2O. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Gas natural Gas de refinería Gasóleo Naftas y gasolinas Reformación catalítica Desintegración Desintegración Benceno: Etileno: CH CH 2 2 CH3 Tolueno: Propileno: CH3 CH CH2 CH3 Fracción C4: esto es, CH CH CH CH , 3 3 CH2 CH CH2 CH3, Xilenos: CH3 CH3 butilenos CH3 , CH3 CH3 PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA Mecanismo de Desintegración En la desintegración catalítica participan iones carbonio, pero en la desintegración térmica, más empleada en la industria química, se efectúa una reacción por radicales libres, como los pasos que se ilustran a continuación: PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA a) CH3 CH2 (CH2)6 CH2 CH3 calor 2 CH3 (CH2)3 CH2. n- decano b) (1) CH3 (CH2)3 CH2. CH3 CH2 CH2. + CH2 CH2 Etileno (2) c) d) CH3 CH2 CH2. CH3. + CH3. CH4 + R + RH CH3 CH2 (CH2)4 CH2 CH2 . . CH CH2 CH3 CH3 (CH2)3 CH2. + CH2 CH CH2 CH3 1-Buteno e) CH3 CH2. f) CH2. + .CH2 CH2 CH2 + H. CH2 CH2 PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA REACCIONES POR LA FCC: EFECTUADAS POR DESINTEGRACIÓN CATALÍTICA: PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA REACCIONES POR LA FCC: EFECTUADAS POR DESINTEGRACIÓN CATALÍTICA: PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA D. Polimerización Es la combinación de dos o más moléculas de olefinas de bajo peso molecular para producir en olefinas de mayor peso molecular o transformarlas en moléculas de rango de las de las gasolinas, empleando como catalizadores: H2SO4 o H3PO4. Se emplea poco. Las olefinas de bajo peso molecular que se producen en el proceso de desintegración dimerizan y se trimerizan a productos que pueden emplearse como gasolina. Más recientemente empleado para la producción del trímero y tetratímero de propileno, para conversión a alquilbencenos, que a su vez se convierten a detergentes por sulfonación. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA E. Alquilación En este proceso se combina una olefina con una parafina (por ejemplo propileno con isobutano) para obtener moléculas de cadena ramificada. Es muy importante para elevar el octanaje en gasolinas que no contienen plomo. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA E. Alquilación El la polimerización participan dos moléculas de olefinas, pero ésta se ha sustituido por una reacción más compleja, la de alquilación entre una mol de parafina y una mol de olefina. Se usa una olefina, como el isobuteno, para alquilar un hidrocarburo de cadena ramificada, como isobutano, en presencia de catalizadores de Friedel y Craftts, como ácido sulfúrico o HF. PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA CH3 CH3 C CH2 + CH3 CH3 C CH3 CH3 CH3 C CH2 C CH3 CH3 CH3 2,2,4-Trimetilpentano ("isooctano") PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA El octanaje de un combustible se define en términos de sus características de detonación prematura en relación con el n-heptano e isooctano, a los que se ha asignado arbitrariamente los valores de 0 y 100, respectivamente. El octanaje de un combustible dado es el porcentaje en volumen de isooctano mezclado con n-heptano que tenga las mismas características de detonación prematura con el combustible problema de un motor normal. METANO Y GAS DE SÍNTESIS DRA. NANCY VELOZ 2020 GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS GAS DE SÍNTESIS QUIMICA ORGANICA INDUSTRIAL DRA. NANCY VELOZ PHD 2021 DERIVADOS DE HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS ETILENO El etileno es la materia prima orgánica de mayor consumo en la industria química. La producción mundial es de aproximadamente 100x106 Tm anuales. Más del 30% de la industria petroquímica deriva del etileno. El mayor consumo (aproximadamente el 78%) es para la producción de plásticos, bien directamente para polietileno (PE), bien como materia prima para monómeros del PVC, poliacetato de vinilo (PAV) y poliestireno y también como copolímero para cauchos. DERIVADOS DE HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS DERIVADOS DE HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS DERIVADOS DE HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS Derivados del Etileno A continuación se examinan los procesos asociados, empezando por eI etileno, no sólo porque su estructura es la más sencilla, sino porque es el más importante en términos de toneladas. Aproximadamente el 60% del etileno que se produce se destina a la fabricación de polímeros como se puede observar en la figura DERIVADOS DE HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS REACCIONES DEL ETILENO Las reacciones del etileno abarcan la polimerización y oligomerización del etileno. De las reacciones de polimerización se deduce que existen dos tipos de polietileno. El polietileno de baja densidad se obtiene por polimerización a altas presiones (aproximadamente 1200 atm y 200°C) con oxígeno o catalizador de peróxido y por mecanismo de radicales libres. CLORURO DE VINILO El cloruro de vinilo es un gas incoloro. Se incendia fácilmente y es inestable a altas temperaturas. Tiene un olor levemente dulce. Es una sustancia manufacturada y no ocurre naturalmente. Se puede formar por la descomposición de otras sustancias tales como el tricloroetano, tricloroetileno y el tetracloroetileno. El cloruro de vinilo se usa para fabricar cloruro de polivinilo (PVC). El PVC se usa para fabricar una variedad de productos plásticos, incluyendo tuberías, revestimientos de alambres y cables y productos para empacar. El cloruro de vinilo es conocido también como cloroeteno, cloroetileno y monocloruro de etileno. CLORURO DE VINILO El cloruro de vinilo es el monómero del cloruro de polivinilo. Originalmente se obtuvo por adición de cloruro de hidrógeno a acetíleno, CHCH + Acetileno HCL CH2=CHCl Cloruro de vinilo CLORURO DE VINILO La cloración del etileno produce 1,2-dicloroetano (dicloruro de etileno), el cual se deshidrohalogena mediante base o por acción del calor con piedra pómez o carbón vegetal para formar cloruro de vinílo, CH2=CH2 + Cl2 ClCH2CH2Cl etileno 1,2-dicloroetano CH2=CHCl + HCl cloruro de vinilo CLORURO DE VINILO El subproducto constituía un problema porque el HCl es muy corrosivo y difícil de embarcar. A menos que pueda emplearse en el sitio en que se produce, su valor es bajo, Deshacerse de él representa problemas económicos. Además, en este proceso la mitad del cloro (obtenido por electrólisis, lo cual requiere de energía eléctrica costosa) se desperdiciaba como cloruro de hidrógeno. CLORURO DE VINILO Una solución fue hacer reaccionar el subproducto HCl con acetileno, este modo, sólo se empleaba la mitad del acetileno, más costoso. Sin embargo, para ello era necesario tener dos tipos de equipo, uno para la reacción con etileno y otro para la del acetileno. Cuando el precio del etileno disminuyó, se hizo atractivo un proceso en el que se emplease exclusivamente etileno. CLORURO DE VINILO CHCH + HCl CH2=CHCl + Cl2 Cloruro de vinilo ClCH2CHCl2 tricloroetano El problema se solucionó recurriendo a un proceso muy antiguo. En 1858; Deacon había demostrado que el HCl puede oxidarse a cloro con aire en presencia de un catalizador cúprico: 4HCI + O2 CuCl2 2H20 + 2Cl2 CLORURO DE VINILO El problema era que había un paso adicional para la obtención del cloruro de vinilo. Era necesario aislar y oxidar el HCl y recircular el cloro. Por tanto, se desarrolló otro proceso similar llamado oxicloración. En los Estados Unidos aproximadamente la mitad del dicloro etileno que se produce se obtiene por oxicloración. El proceso de oxicloración es característica de los procesos petroquimicos modernos. La siguiente meta para producción de cloruro de vinilo es desarrollar un proceso en el cual se pueda efectuar toda la reacción sin aislar el intermediario dicloroetileno. ACETATO DE VINILO Propiedades químicas El acetato de vinilo es un líquido incoloro, volátil e inflamable con un olor descrito como dulce. Generalmente contiene un inhibidor, hidroquinona, para su almacenamiento. El acetato de vinilo polimeriza cuando se expone a la luz. Usos más frecuentes Se usa para fabricar emulsiones de acetato de polivinilo y alcohol polivinílico. El principal uso de sus polímeros es en pegamentos, pinturas, textiles y productos de papel. Sus copolímeros se han usado en baldosas para suelos de vinilo y en discos fonográficos. ACETATO DE VINILO Características También conocido como VAM, es un líquido transparente e incoloro. Tiene un aroma de frutas dulce y agradable, pero su olor puede ser fuerte e irritante para ciertas personas. Es posible oler fácilmente el acetato de vinilo cuando la sustancia se encuentra a concentraciones en el aire de alrededor de 0,5 ppm (una parte de acetato de vinilo en 2 millones de partes de aire). Esta sustancia química se evapora rápidamente en el aire y se disuelve fácilmente en el agua. El acetato de vinilo es inflamable y puede incendiarse debido a la acción del calor, las chispas o las llamas. ACETATO DE VINILO Identificadores Químicos del Acetato De Vinilo Inflamabilidad: Líquidos y sólidos que pueden encenderse en casi todas las condiciones de temperatura ambiental. Salud: Materiales bajo cuya exposición intensa o continua puede sufrirse incapacidad temporal o posibles daños permanentes a menos que se dé tratamiento médico rápido. Inestabilidad: Materiales inestables que pueden sufrir cambios químicos violentos pero que no detonan. También debe incluir aquellos materiales que reaccionan violentamente al contacto con el agua o que pueden formar mezclas potencialmente explosivas con agua. ACETATO DE VINILO La mayor parte de la producción de acetato de vinilo se obtiene mediante el llamado proceso Wacker, haciendo reaccionar etileno, oxígeno y ácido acético en presencia de un catalizador de paladio: ACETATO DE VINILO Existen dos vías más para la obtención del acetato de vinilo: ACETATO DE VINILO ACETATO DE VINILO Se polimeriza espontáneamente dando lugar al poliacetato de vinilo o acetato de polivinilo (PVA) cuya fórmula es la siguiente: De este polímero se derivan otros como el alcohol polivinílico y el copolímero poli(acetato de vinilo-co-alcohol vinílico). Estos productos constituyen la base de muchos adhesivos y pinturas de emulsión de agua. CLORURO DE ETILO Descripción El Cloroetano o monocloroetano, comúnmente conocido por su antiguo nombre cloruro de etilo, es un compuesto químico con la fórmula C2H5Cl, usado alguna vez en la producción de tetraetilo de plomo, un aditivo de la gasolina. Es un gas incoloro e inflamable, o un líquido refrigerado con un olor ligeramente dulce. CLORURO DE ETILO CLORURO DE ETILO Usos Se utiliza en la fabricación de plomo tetraetilo, etilcelulosa, insecticidas, como disolvente de fósforo, azufre, grasas, aceites, resinas y ceras, refrigerante, reactivo analítico y en la industria farmacéutica en anestésicos. Propiedades farmacológicas ▪ El cloruro de etilo es un gas que, cuando se comprime ligeramente a la presión y temperatura ambiente, se condensa en un líquido incoloro, volátil, inflamable, explosivo y de olor a éter. Por su rápida evaporación y alta volatilidad, cuando se aplica sobre la piel baja la temperatura a -20°C, por lo que produce insensibilidad de las terminaciones nerviosas y anestesia local por enfriamiento. Su efecto se inicia en 0.5 a 2 min y persiste por unos 30 s. Cuando se aplica en forma local sobre la piel no se absorbe, pero sí lo hace fácilmente a través de las vías pulmonares. ACETALDEHIDO Etanal o acetaldehído, es un importante producto intermedio para la obtención de numerosos productos orgánicos básicos. Entre ellos se encuentra el acético, anhídrido acético, cetenadicetena, acetato de etilo, aldehído crotónico, n -butanol, 2etilhexanol, pentaeritrita, cloral, piridinas y muchos más. En la obtención de acético y su anhídrido se consume la mayor parte de la producción total de acetaldehído, a la vez que es la que aumenta más. ACETALDEHIDO Obtención En el laboratorio se puede obtener poroxidación de etanol. Se forma por ejemplo con dicromato de potasio, reacción que es utilizada en la detección del etanol en el aire expirado. ACETALDEHIDO Actualmente el 85% de la producción mundial de acetaldehído se realiza mediante el proceso WackerHoechst ACETALDEHIDO Como pasos parciales más importantes en el mecanismo están la formación de un complejo π (complejo de transferencia de carga), el reordenamiento a un complejo σ y su disociación a los productos finales: ACETALDEHIDO Aplicaciones En presencia de ácidos el acetaldehido forma oligómeros. El trímero (paraldehido) ha sido utilizado de somnífero. El tetrámero se utiliza como combustible sólido. El etanal es producto de partida en la síntesis de plásticos, pinturas, lacas, en la industria del caucho, de papel y la curtición del cuero. Incluso se utiliza como conservante en la industria alimentaria. ACETALDEHIDO ESTIRENO Estireno Se trata de un hidrocarburo aromático líquido amarillo e incoloro que se evapora fácilmente y tiene un olor dulce. Se utiliza como materia prima para la producción de numerosos tipos de homopolímeros y copolímeros con propiedades excepcionales empleados en una gran variedad de industrias. ESTIRENO Características Líquido incoloro, transparente, de olor dulce y apariencia aceitosa, insoluble en agua: soluble en alcohol y éter. Fácilmente polimeriza cuando es expuesto al calor, luz o catalizadores de peróxido. La polimerización es exotérmica y puede dar riesgo de explosión. Es inflamable e inestable, se maneja inhibido, moderadamente tóxico por ingestión e inhalación. ESTIRENO Usos y aplicaciones Copolímero de estireno ABS SAN Fibras Láminas de bras de vidrio Poliestireno cristal Poliestireno expansible Poliestireno impacto Resinas Resinas poliéster Sistemas de aislamiento Tableta electrónicas ESTIRENO Obtención 1.1- ETILBENCENO (Tb = 136 °C, Tf = -95 °C). El etilbenceno se obtiene principalmente por reacción del benceno con etileno. La producción mundial de este producto es de 25x106 Tm. La alquilación del benceno con etileno se realiza, actualmente, según dos procesos de fabricación (ΔH = - 113 kJ/mol): ESTIRENO Obtención 1.2 PREPARACIÓN DE ESTIRENO DESDE ETILBENCENO. El etilbenceno se emplea, casi exclusivamente, para la obtención de estireno, líquido incoloro, monómero del poliestireno. La producción mundial de estireno es de 23,3x106 Tm. La mayor parte de estireno se obtiene por deshidrogenación catalítica de etilbenceno (ΔH = -121 kJ/mol). Como catalizador se emplea un sistema de tres componentes: ZnO-Al2O3-K2CO3. La adición de agua es para disminuir la presión parcial del etilbenceno y desplazar el equilibrio a la derecha. La conversión del proceso es del 65% y la selectividad del 90%. ESTIRENO Una cantidad importante de estireno se obtiene por deshidratación del metilfenilcarbinol, obtenido como subproducto de la oxidación de propeno a óxido de propeno (por cada kg de propeno oxidado se obtienen 2,5 kg de estireno). El estireno, una vez obtenido, se enfría rápidamente, se le adiciona un inhibidor, se destila a vacío y se guarda en la oscuridad para evitar polimerizaciones. ESTIRENO OXIDO DE ETILENO El producto químico más importante derivado del etileno, que no es precursor de polímeros, es el óxido de etileno. El OE es un gas tóxico a temperatura ambiente, de Tb = 10,7 °C y Tf = -112 °C que forma mezclas explosivas con el aire. Es soluble en agua en todas proporciones. Es un compuesto tóxico, inflamable y se maneja líquido en recipientes a presión. OXIDO DE ETILENO La producción mundial de este compuesto es de unos 14,5 millones de Tm/año. Actualmente el proceso de fabricación consiste en la oxidación directa del etileno con una corriente de oxígeno utilizando catalizadores de plata. El oxígeno se obtiene mediante una planta de fraccionamiento de aire. El catalizador contiene hasta un 15% en peso de plata, depositada en forma de capa fina sobre un soporte inerte y poroso de alúmina (Al2O3). OXIDO DE ETILENO Usos El óxido de etileno, como tal, sólo se utiliza como fumigante para graneros e invernaderos, como esterilizante y como inhibidor de la fermentación. La importancia del Oxido de etileno radica en la elevada reactividad del anillo de oxirano. Las transformaciones del óxido de etileno se realizan por apertura del ciclo de tres eslabones con reactivos nucleófilos tales como agua, alcoholes, fenoles, amoniaco, aminas, ácidos carboxílicos o mercaptanos. OXIDO DE ETILENO OXIDO DE ETILENO ETILENGLICOL De los diversos productos secundarios derivados del óxido de etileno el más importante es el etilenglicol. Es un líquido de Tb = 198 °C y Tf = -12 °C, soluble en agua en todas proporciones. Es muy tóxico porque en el organismo se metaboliza a ácido oxálico (HOOC-COOH). La producción mundial de etilenglicol es de 13,6x106 Tm. Se obtiene por adición de agua al óxido de etileno. ETILENGLICOL Elaboración En el proceso industrial de fabricación se hace reaccionar el OE con agua en exceso para evitar la formación de polímeros (10 veces en exceso molar). ETILENGLICOL Usos El etilenglicol tiene dos campos de aplicación principales: como anticongelante del circuito de refrigeración de los motores (la mezcla glicol-agua en proporción 1:1 congela a -35 ºC) y como diol para la obtención de diversos polímeros. Los más importantes son los poliesteres obtenidos por reacción de etilénglicol con un diácido. La fibra de poliéster más utilizada es el tereftalato de etilenglicol (fibra de poliéster). DERIVADOS DEL PROPILENO Después del etileno, el más importante de los alifáticos empleados como materia primas es el propileno. El equivalente del propileno es el polipropileno, pero no se puede obtener mediante el proceso de alta tensión y radicales libres que se emplea para polietileno de baja densidad debido a la reactividad de los átomos de hidrógeno alílicos del propileno. En ves de ello se sigue un proceso análogo al de polietileno de alta densidad. Primero, se “dulcifica” la mezcla en la Merichem en la cual de separan componentes tales como Anhídrido carbónico o Mercaptanos. Luego, se separan los componentes livianos en una columna de destilación “Deetanizadora”, tales como Metano, Etano o Nitrógeno. Después de esto llega el paso más complejo, que es el de separar el Propileno del Propano, los cuales poseen un peso específico muy similar, por lo tanto se necesita una columna de destilación “Splitter” muy larga con gran cantidad de platos y con un sistema muy complejo de reflujo de condensado. DERIVADOS DEL PROPILENO nCH2=CHCH3 El CH3 - -CH2 – C - H n polipropileno se prepara utilizando catalizadores de tipo Ziegler-Natta. El polipropileno guarda muchas semejanzas con el polietileno de baja presión si bien su punto de fusión es más elevado. Del propileno se derivan algunos polímeros y productos químicos. DERIVADOS DEL PROPILENO La oligomerización del propileno a dímeros, trímeros y tetrámeros olefínicos, se efectúa en presencia de catalizadores de Frieldel-Crafts como el ácido sulfúrico CH2=CHCH3 Dímero de propileno C6H12 Trímero de propileno C9H18 Tetrámero de propileno C12H24 DERIVADOS DEL PROPILENO El propileno da también reacciones de oxidación para obtener ácido acrílico y acrilonitrilo O2 CH2=CHCH3 CH2=CH-CHO 425-500 C Acroleina Ctalizador óxido metálico o CH2=CH-COOH Acido acrílico O2,NH3 CH2=CHCH3 o 425-510 C Fosfomolibtado de bismuto CH2 =CHCN OBTENCIÓN DEL ACRILONITRILO El acrilonitrilo es producido en cantidades comerciales casi exclusivamente por un método desarrollado en fase vapor en el que se produce la oxidación del propileno y amoníaco con catalizadores. C3H6 + NH3 + 3/2O2 catalizador C3H3N + 3H2O OBTENCIÓN DEL ACRILONITRILO El proceso comercial utiliza un reactor de lecho fluido en el cual el propileno el amoníaco y el aire se ponen en contacto con un catalizador sólido a una temperatura de 400 a 510 °C y una presión entre 0.5 y 2 atmósferas. Es un proceso de una sola pasada y por cada 1.1 Kg. de propileno se obtiene 1 Kg. de acrilonitrilo. OBTENCIÓN DEL ACRILONITRILO DERIVADOS DEL PROPILENO ACETONA La ruta peroxidación del cumeno a fenol y acetona fue uno de los procesos petroquímicos verdaderos. Se realiza una alquilación del benceno con propileno, en presencia de un catalizador de Friedel Crafts, produce cumeno, se hace burbujear aire en el cumeno, y el átomo de carbono terciario, cuya reactividad es mayor que anillo aromático cercano se oxida para dar peróxido de cumeno, este se descompone con facilidad mediante una pequeña cantidad de ácido sulfúrico a 45-46oC en fenol y acetona. DERIVADOS DEL PROPILENO O2 C6H6 + CH2=CHCH3 C6H5CH(CH3)2 Benceno propileno Cumeno C6H5 CH3 H C O O+ CH3 H CH3 HO C O C6H5 CH3 CH3 C6H5 C Desplazamiento O+ HO fenílico CH3 H C O+ CH3 + CH3 H+ CH3 C6H5 C O OH CH3 hidroperóxido de cumeno C H2O O C6H5 -H+ CH3 CH3 C6H5 C6H5OH CH3 Fenol + H -H+ CH3 + HOC+ C=O CH3 CH3 Acetona DERIVADOS DEL PROPILENO A partir de la acetona se puede obtener algunos de los siguientes compuestos: CH3 NaOH CO CH3 Acetona (CH3)2CCH2COCH3 -H2O (CH3)2C=CHCOCH3 OH Alcohol diacetnico (empleados en l1quidos hidráulicos, tintas de imprenta y como disolvente), Oxido de mesitilo DERIVADOS DEL PROPILENO CH3 NaOH CO -H2O (CH3)2CCH2COCH3 CH3 (CH3)2C=CHCOCH3 OH Acetona Alcohol diacetnico (empleados en líquidos hidráulicos, tintas de imprenta y como disolvente), NaOH (Trimerización) Oxido de mesitilo (CH3)2COHCH2CHOHCH3 Hexilenglicol (agente coalescente en pinturas, reductor de viscocidad en dispersiones y líquidos de frenos. -H2O + H2 CH2 CO H2 (CH3)2C CH CH2 C CH2 Isoforona (disolvente cetónico De alto punto de ebullición. (CH3)2CHCH2COCH3 Metilisobutilcetona (disolvente para nitroce Lulosa y resinas vinílicas) (CH3)2CHCH2CHOHCH3 Metilisobutilcarbinol DERIVADOS DEL PROPILENO OXIDO DE PROPILENO Se obtiene a partir de la ruta de oxidación directa empleando diversos hidroperóxidos de t-butilo, proveniente de la oxidación del isobutano. El t-butanol es un subproducto, tanto de su formación como de la oxidación. DERIVADOS DEL PROPILENO CH3 2CH3-CH-CH3 + CH3 3/2 O2 CH3 CH3 –C - CH3 + CH3- C- OH OOH Isobutano CH3 Hidroperóxido t-butanol t-butanol CH3CH=CH2 CH3 CH3CH CH2 \ + H3C - C - OH / CH3 Oxido de propileno t-butanol O DERIVADOS DEL PROPILENO Se ha dicho que se está utilizando comercialmente un proceso para producir óxido de propileno y metacrilato de metilo con ácido perisobutírico, el cual se obtiene a su vez de isobutiraldehído, como indican las siguientes ecuaciones: H O2 H CH3 - C - CHO CH3 - C - COOH CH3 CH3 Aldehído isobutirico Acido perisobutírico DERIVADOS DEL PROPILENO H CH3 – C - COOH + CH2 = CH - CH3 CH3 CH - CH3 + CH3 CH3CHCOOH CH3 Propileno O Oxido de propíleno H CH3 –C- COOH H2 CH2 = C - COOCH3 + CH3 Acido isobutírico Metacrilato de metilo H2O Acido perisobutírico DERIVADOS DEL BUTILENO • Los butenos se obtienen en las refinerías en la producción de carburantes y en los diferentes procesos de craqueo de butano, nafta, gasoil, necesariamente como subproductos en grandes cantidades. • La fracción C4 no se puede separar económicamente en sus componentes por simple destilación fraccionada debido a la gran proximidad de sus puntos de ebullición. Por tanto, sólo se pueden emplear procesos de separación físicos más efectivos y selectivos, y además también procesos químicos. La elaboración de la fracción C4 comienza con el aislamiento del butadieno. DERIVADOS DEL BUTILENO • Los butenos se obtienen en las refinerías en la producción de carburantes y en los diferentes procesos de craqueo de butano, nafta, gasoil, necesariamente como subproductos en grandes cantidades. • La fracción C4 no se puede separar económicamente en sus componentes por simple destilación fraccionada debido a la gran proximidad de sus puntos de ebullición. Por tanto, sólo se pueden emplear procesos de separación físicos más efectivos y selectivos, y además también procesos químicos. La elaboración de la fracción C4 comienza con el aislamiento del butadieno. DERIVADOS DEL BUTILENO • Después de la extracción de la mayor parte y la eliminación del butadieno residual, por ejemplo, por Hidrogenación selectiva (Hidrogenación en frío BAYER o Hidrogenación selectiva según JFP), se obtiene una mezcla cuyos componentes principales son i – buteno, n-butenos, y butano, que se denomina refinado C4 y que posee la siguiente composición típica: DERIVADOS DEL BUTILENO COMPONENTES VOLUMEN % i – Buteno l – Buteno 2 – Buteno (trans – cis) n – Butano i – Butano 44 – 49 24 –28 19 – 21 6–8 2 –3 La alta reactividad relativa del i – buteno se aplica para su separación química. Prácticamente han dado resultado 3 procesos: DERIVADOS DEL BUTILENO COMPONENTES VOLUMEN % i – Buteno l – Buteno 2 – Buteno (trans – cis) n – Butano i – Butano 44 – 49 24 –28 19 – 21 6–8 2 –3 La alta reactividad relativa del i – buteno se aplica para su separación química. Prácticamente han dado resultado 3 procesos: DERIVADOS DEL BUTILENO Hidratación de i – buteno en presencia de ácido mineral diluido con formación de terbutanol y su consiguiente desdoblamiento de nuevo en i – buteno y agua: CH3 CH3 C = CH2 CH3 + H2O [H+] CH3 C CH3 OH DERIVADOS DEL BUTILENO Oligomerización del i – buteno por catalísis ácida preferentemente a di- i buteno, es decir, una mezcla de isómeros en el doble enlace el 2,4,4 – trimetil penteno: CH3 CH3 CH2 C = CH2 CH3 + CH3 – C CH3 CH2 C CH3 CH2 - C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C CH3 CH = C CH DERIVADOS DEL BUTILENO Polimerización del i – buteno en presencia de un catalizador ácido de Lewis para obtener poli – i – buteno: CH3 CH2 C = CH2 n CH3 [cat] – C – CH2 – CH3 n ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS CARRERA:QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL Nombre: Eliana Guamán Código: 386 Fecha: 11/11/2021 Semestre: Séptimo “A” Docente: Dra. Nancy Veloz Tema: Derivados de hidrocarburos aromáticos, benceno y xileno A. DERIVADOS DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS Los hidrocarburos aromáticos y sus derivados son compuestos cuyas moléculas están formadas por una o más estructuras de anillo estables del tipo antes descrito y pueden considerarse derivados del benceno de acuerdo con tres procesos básicos (Sanz, 2021): • por sustitución de los átomos de hidrógeno por radicales de hidrocarburos alifáticos, • por la unión de dos o más anillos de benceno, ya sea directamente o mediante cadenas alifáticas u otros radicales intermedios, • por condensación de los anillos de benceno. Derivados del tolueno A temperatura y presión ambiente el tolueno es un líquido transparente, volátil e inflamable que forma mezclas explosivas con el aire. (Bragas et al., 2019)Es un hidrocarburo de la serie aromática. Posee olor dulce e irritante característico en compuestos con anillos bencénicos. El tolueno, se obtenía a partir del carbón y en la actualidad se deriva en su mayoría del petróleo. Se produce en cantidades excesivas en la fracción BTX como producto de la reformación catalítica y en cantidades menores en la fracción de gasolina de pirólisis que se produce en el proceso de desintegración al vapor de naftas. El tolueno es considerado el producto petroquímico que ocupa cuarto lugar de importancia después del etileno, benceno y propileno. 1 El tolueno se usa como disolvente, principalmente para recubrimientos. Es materia prima para obtener la mezcla de diisocianato de 2,4 y 2,6-tolileno (diisocianato de tolueno, TDI), empleado para resinas de poliuretano. El tolueno puede obtenerse con facilidad mediante hidrodesalquilación a benceno, desproporcionamiento a benceno y mezcla de xilenos se efectúa a menor escala, las conversiones a fenol y caprolactama son otras aplicaciones, así como la conversión a estireno y a ácido tereftálico (Wittcoff, Reuben, 2002). 1. Hidrodesalquilación a benceno. Esta reacción puede ser térmica o catalizada por metales u óxidos metálicos en soporte. Las condiciones normales de reacción son 550-620°C, sobre catalizador de cromo-alúmina o platino-alúmina, en presencia de hidrógeno. 2. Desproporcionamiento a benceno y mezcla de xilenos. El desproporcionamiento es importante como fuente de mezcla de xilenos de los cuales el isómero para, puede aislarse. Dos moléculas de tolueno reaccionan para dar una de benceno y otra de mezcla de xilenos. La reacción se efectúa en fase gaseosa en presencia de un catalizador de metal no noble. La ventaja del proceso es que el efluyente del reactor está libre de etilbenceno, por lo cual la separación de los isómeros del xileno se simplifica. Aunque la reacción es tediosa, la demanda de p-xileno la ha hecho económica (Tacoronte et al., 2005). 3. Reacción de desproporcionamiento para obtener más D-xileno o transalquilación. El tolueno se hace reaccionar con trimetilbenceno, el cual se forma durante la reformación catalítica. Un grupo metilo migra de la molécula de trimetilbenceno a la molécula de tolueno produciendo dos moléculas de mezcla de xilenos. En la práctica también se produce benceno, pero puede mantenerse a volúmenes bajos empleando una proporción alta de trimetilbenceno con respecto a tolueno. 4. Desproporcionamiento del isómero para. Inicia con benzoato de potasio, que se obtiene por oxidación de tolueno a ácido benzoico y su neutralización. El benzoato de potasio se desproporciona a benceno y tereftalato de potasio a temperaturas superiores a 400°C y presiones de 10-15 atmósferas de CO2. Entre los catalizadores empleados se encuentra benzoato de cadmio. 5. Conversión de tolueno a estireno. Depende del deshidroapareamiento de tolueno a estilbeno, seguido por metátesis, al reaccionar con etileno. El primer paso se efectúa a 600°C en presencia de catalizador de plomo y aluminato de magnesio y el segundo a 500°C con catalizador de óxido de calcio y óxido de tungsteno sobre sílice. 2 6. Obtención de TDI. Se fabrica por dinitración de tolueno seguida por reducción de los grupos nitro a grupos amino. Estos reaccionan con fosgeno para producir el diisocianato de tolueno (Textos Científicos, 2005). El dinitrotolueno se emplea como agente gelatinizante y a prueba de agua para la fabricación de explosivos. Otra nitración produce trinitrotolueno (TNT), explosivo empleado con fines militares. 7. Cloración del tolueno. Produce cloruro de benzoílo, el cual se puede usar para cuaternizar aminas terciarias, como la lauril dimetilamina, para dar compuestos empleados como germicidas. Su principal aplicación con materia prima es para el plastificante PVC, ftalato de butilbencilo (Cornejo, 2014). La dicloración de tolueno produce cloruro de benzal que es un intermediario para benzaldehído, ingrediente de los sabores y perfumes. El benzaldehído también se puede fabricar por oxidación directa del tolueno. Los clorotoluenos también son intermediarios en la manufactura de colorantes. La sulfocloración del tolueno a ácido toluenclorosulfónico constituye una ruta para la obtención de la sulfonamida correspondiente, materia inicial para la obtención de sacarina. 8. Oxidación del tolueno. Produce ácido benzoico, es una etapa intermedia en uno de los procesos de fabricación de fenol, pero el ácido benzoico tiene pocas aplicaciones. El dibenzoato de dietilenglicol es un plastificante que no mancha y de gran utilidad para pisos de PVC (Ataman Kimya A.Ş., 2015). El benzoato de bencilo es ingrediente de los perfumes. El ácido benzoico es un intermediario en la síntesis de caprolactama y en un nuevo proceso para la producción de ácido tereftálico. 3 B. DERIVADOS DEL BENCENO El benceno es un líquido claro, incoloro, y volátil, con un olor aromático característico, procede de la reformación catalítica de la nafta ligera o nafta pesada, lo que produce una mezcla de benceno tolueno y xileno. Es un subproducto volátil obtenido de la conversión de carbón coque. El benceno de alquitrán de hulla contiene impurezas, como tiofeno, que solo se puede eliminar difícilmente y que no permiten aplicarlo en diversos usos (Sanz, 2021). La reformación catalítica produce una mezcla de BTX que contiene aproximadamente 50% de tolueno y 35 a 45% de xileno y solo 10 al 15% de benceno. • Fenol Los principales métodos de preparación del fenol son (Wittcoff, Reuben, 2002): 1. Sulfonación de benceno a ácido sulfónico seguida por fusión del ácido con álcali. 2. Cloración directa del benceno a clorobenceno, que se hidroliza a fenol mediante carbonato de sodio o hidróxido de sodio. El proceso de clorobenceno resulta costoso porque emplea cloro y álcali y debe operarse a gran escala para que sea económico. 3. Proceso Raschig de regeneración se preparaba clorobenceno a partir de HCl, oxígeno y benceno y se hidrolizaba va con vapor en fase gaseosa. En el proceso Raschig no se emplea cloro ni álcali como en la del clorobenceno, pero las conversiones en cada etapa son bajas y por tanto los costos de capital son más elevados. Además, las temperaturas elevadas y condiciones ácidas provocan problemas de corrosión, 4 y las altas presiones elevan el costo de operación; este proceso se ha considerado obsoleto desde 1971. 4. El proceso de cumeno-fenol mediante una peroxidación. La alquilación del benceno con propileno con un catalizador de Friedel y Crafts, produciendo cumeno, se oxida para dar hidroperóxido de cumeno, se descompone mediante ácido sulfúrico en fenol y acetona. El proceso del cumeno tiene muchos factores a su favor, ya que no se desperdician productos costosos como cloro, NaOH o H2SO4; las condiciones son suaves; y el costo del equipo es bajo. El único inconveniente es que debe haber demanda para los subproductos que se producen. 5. El tolueno se oxida en fase líquida a acido benzoico. El ácido benzoico fundido reacciona con oxígeno y vapor, en presencia de benzoato cúprico, empleando como catalizador benzoato de magnesio. El fenol volátil se separa por destilación. en el mecanismo puede formarse el intermediario acido p-hidroxibenzoico, que sufre una descarboxilación a fenol. La principal aplicación del fenol, o sea la manufactura de resina fenol-formaldehídica El fenol puede condensarse con acetona para obtener difenol A, el cual reacciona con epiclorhidrina para dar resinas epóxicas, con fósgeno o difenilcarbonato para dar policarbonatos y con diversas sulfonas complejas para dar resinas polisulfónicas. Para resinas epóxicas se puede emplear una mezcla de isómeros orto y para. El fenol también puede alquilarse con trímero de propileno u otras olefinas para dar pnonilfenol para conversión a detergentes, ya sea por sulfonación o etoxilación. Estos detergentes casi no son biodegradables pero los productos etoxilados tienen características de baja producción de espuma. 5 El nonilfenol constituye la base para oxidantes de hules y plásticos. Otros alquilfenoles se usan para la formación de resinas fenólicas. El fenol también se emplea como materia prima para obtener el herbicida, ácido 2,4diclorofenoxiacético. • Nylon El benceno es la fuente de los dos tipos de nylon mas importantes, el nylon 6,6 y el nylon 6. El nylon 6,6 es el polímero que se forma cuando el ácido adípico se condensa con etilendiamina. El nylon 6, es el producto de deshidratación del ácido 6-aminocaproico (6-aminohexanoico). El nylon 6,6 se obtiene mediante las siguientes reacciones (Wittcoff, Reuben, 2002): 1. Obtención de ácido adípico a partir de benceno mediante la hidrogenación de benceno a ciclohexano. El ciclohexano se puede oxidar directamente a ácido adípico con ácido nítrico o con oxígeno, sobre acetato de cobalto pero el rendimiento es bajo. La obtención de subproductos sin valor es alta y se consumen grandes cantidades de ácido nítrico. En vez de ello se sigue un proceso en dos etapas. a. La oxidación inicial sobre naftenato de cobalto u octoato de cobalto de ciclohexanol/ciclohexanona. La proporción de ciclohexanol puede aumentarse empleando ácido bórico, el cual forma un éster que evita la subsiguiente oxidación a ciclohexanona. 6 b. El ciclohexanol y ciclohexanona se puede oxidar a ácido adípico con ácido nítrico y un sistema de catalizadores como limaduras de cobre con vanadato de amonio. En general, las oxidaciones industriales se efectúan con oxígeno. El fenol también puede servir para la hidrogenación catalítica, obteniéndose una mezcla de ciclohexanol y ciclohexanona. Con catalizador de paladio sobre carbón se produce la cetona, y con níquel, el alcohol. Como el fenol es más costoso que el benceno, se emplea poco para nylon 6,6 pero tiene ciertas ventajas en la producción de nylon 6. 2. Obtención de ácido adípico a partir de tetrahidrofurano. Debido al desperdicio de cloro y empleo de cianuro de sodio que es costoso y venenoso, este proceso es poco atractivo. El tetrahidrofurano se deriva del furfural. Una vez obtenido el ácido adípico, el monómero restante para el nylon 6,6, es HMDA. El nylon 6, se fabrica a partir de benceno y existen varios métodos (Wittcoff, Reuben, 2002): 1. Reacción de ciclohexanol/ciclohexanona se deshidrogena para obtener ciclohexanona, la cual reacciona con hidroxilamina para dar la oxima de la ciclohexanona. Las oximas sufren transposición de Beckman; el tratamiento con ácido sulfúrico produce sulfato de caprolactama que se convierte mediante amoniaco en caprolactama y sulfato de amonio. La gran cantidad de sulfato de amonio que se obtiene como subproducto, tanto en la etapa final como en la producción de hidroxilamina, saturó con rapidez el mercado de los fertilizantes (aunque esto ha cambiado hace poco) impulsó la investigación de métodos alternativos. Uno de ellos abarca el empleo de ácido fosfórico en vez de ácido sulfúrico para efectuar la transposición de Beckman, porque el fosfato de amonio tiene mayor valor como fertilizante. 2. Reacción de ciclohexano con cloruro de nitrosilo y cloruro de hidrógeno bajo luz actínica para obtener directamente el clorhidrato de la oxima. El principal problema en el desarrollo de esta síntesis fue el diseño de una fuente adecuada de energía. Esta misma reacción puede efectuarse con ciclododecano para obtener el monómero para nylon 12. 7 3. Nitración de ciclohexano a nitrociclohexano. Este puede reducirse con catalizador de zinc-cromo a la oxima de la ciclohexanona, precursor de la caprolactama. La producción de hidroxilamina y de la mitad del sulfato de amonio se evita por este método. El paso de nitración es parecido a la nitración del propano a nitroparafina. 4. Obtención de caprolactama emplea ácido peracético (proveniente de acetaldehído y oxígeno) para convertir la ciclohexanona en caprolactona, la cual, al reaccionar con amoniaco, forma caprolactama. 5. Reacción del tolueno para obtención de caprolactama. El ácido benzoico, preparado por la oxidación de tolueno, se hidrogena a ácido hexahidrobenzoico; éste se trata con ácido nitrosilsulfúrico, producto de reacción del NH3 adsorbido en H2SO4. Tal vez éste sea el proceso más económico de todos. • Clorobenceno y anilina La aplicación más importante del benceno además de la fabricación de polímeros es para detergentes. El clorobenceno es un intermediario para obtener fenol en un proceso anticuado y se condensa con el cloral para dar bis(clorofenil) triclorometilmetano (DDT), insecticida. 1. La nitración con ácidos mixtos (H2SO4/HNO3) produce nitrobenceno, el cual se reduce a anilina. La síntesis de anilina se basa en la reacción directa de benceno con amoniaco. Se emplea catalizador de níquel y una cantidad de óxido de níquel, el cual se reduce a níquel debido al hidrógeno que se forma durante la condensación. Los óxidos de metales raros se emplean en cantidades muy pequeñas en el sistema de catálisis. 2. La condensación con formaldehído permite obtener bis (aminofenil) metano así como también dímeros y trímeros. La reacción de estos compuestos con fosgeno produce los isocianatos como el difenilmetilisocianatos (MDI). Los dímeros y trímeros de los MDI se emplean más que el monómero, en especial para espumas rígidas. La anilina era antiguamente una de las sustancias básicas para la industria de los colorantes, pero en la actualidad se emplea más como intermediario para hules sintéticos, y otra aplicación importante es para isocianatos. C. DERIVADOS DEL XILENO El xileno es un líquido incoloro, volátil, inflamable y con un olor dulce característico a temperatura ambiente. Se producen principalmente por reformación catalítica. Se extraen cantidades ente el 1-2% de la producción total del destilado de alquitrán de hulla. También se 8 aíslan cantidades pequeñas de la gasolina de pirólisis que se obtiene por desintegración al vapor de nafta. Los xilenos se emplean como disolventes, en la industria de las pinturas y el excedente se devuelve al tanque de gasolina (Fisher Scientific, 2021). La separación de xilenos se realiza mediante los siguientes métodos (Bragas et al., 2019): 1. Absorción selectiva y clatración. El isómero p-xileno tiene mayor demanda pero suele tener menor volumen en el reformado. La isomerización se emplea para convertir la mezcla de m y o-xilenos y etilbenceno de la que se extrae p-xileno, desproporcionamiento y transalquilación intervienen en este proceso. 2. Oxidación de xilenos. El p-xileno produce ácido tereftálico; el m-xileno produce ácido isoftálico; y el o-xileno produce anhídrido ftálico. 3. Oxidación de naftaleno petroquímico o de alquitrán de hulla. Se obtiene el anhídrido ftálico con un catalizador de pentóxido de vanadio. La pérdida de dos átomos de carbono como dióxido de carbono parece indicar que este proceso no es conveniente, pero como los rendimientos de la oxidación del xileno son relativamente bajos, la reacción del naftaleno sigue aplicándose. Aproximadamente la mitad de la producción del anhídrido ftálico se emplea en plastificantes. La cuarta parte se emplea para resinas alquídicas y otra cantidad igual para poliésteres no saturados. Es probable que el empleo en resinas alquídicas permanezca constante, pero que aumente su aplicación en poliésteres. 9 El ácido isoftálico no se emplea en gran escala y la mayor parte del m-xileno se regresa al tanque de gasolina. Las principales aplicaciones del ácido isoftálico son en resinas alquídicas y resinas de poliéster no saturadas, ya que mejora la resistencia a disolventes y a álcalis. Reacciona con la m-fenilendiamina para dar un polímero especial, Nomex, que tiene propiedades de resistencia a altas temperaturas (Alva-Astudillo, Saldaña-Saavedra, 2015). El ácido tereftálico no sólo es la materia prima para fibras de poliéster como dacrón, sino también para una resina de moldeo que se produce en cantidades mucho menores, tereftalato de polibutileno y se obtiene por condensación de ácido tereftálico con 1,4,butanodiol (Mariano, 2011). 10 REFERENCIAS Alva-Astudillo, M., & Saldaña-Saavedra, S. (2015). Síntesis de aroiltiouretanos derivados de los ácidos isoftálico y tereftálico de potencial aplicación en hidrometalurgia de menor impacto ambiental. In Año (Vol. 11). https://revistas.unitru.edu.pe/index.php/PGM/article/download/1149/1088 Ataman Kimya A.Ş. (2015). Dibenzoate de dipropylène glycol . https://www.atamanchemicals.com/fr/products/dibenzoate-de-dipropylene-glycol-1405.html Bragas, B., Lloret, G., Cabrera, A., Cabrera, S., & Perticarolli, G. (2019). Obtención de pxileno a partir de la desproporción selectiva de tolueno. Cornejo, M. de L. (2014). PROPIEDADES DEL BENCENO Y SUS USOS EN LA INDUSTRIA. https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa3/n7/m7.html Fisher Scientific. (2021). https://www.fishersci.es/es/es/products/I9C8K403/xylenes.html Mariano, A. (2011). Tecnología de https://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/05/pet.html Xilenos. los Plásticos. Sanz, A. (2021). Productos derivados de los hidrocarburos aromáticos. Química Orgánica Industrial. https://www.eii.uva.es/organica/qoi/tema-09.php Tacoronte, J., Cabrera, M. T., & Coll, F. (2005). Oxidación de hidrocarburos aromáticos en condiciones de catálisis por transferencia de fase. Revista CENIC. https://www.redalyc.org/pdf/1816/181620581009.pdf Textos Científicos. (2005, November 5). Diisocianato https://www.textoscientificos.com/quimica/tdi de Tolueno (TDI) . Wittcoff, H. A., & Reuben, B. G. (2002). Productos químicos orgánicos industriales I (Vol. 1). Limusa. 11 12 TIPOS DE PLÁSTICOS DRA. NANCY VELOZ 2021 TIPOS DE PLÁSTICOS TIPOS DE PLÁSTICOS Existen tres grandes tipos de plásticos: Los termoestables, que sufren un cambio químico cuando se moldean y, una vez transformados por la acción del calor, no pueden ya modificar su forma. Por ejemplo, las resinas epoxídicas, las resinas fenólicas y amídicas y los poliuretanos. Los termoplásticos, que no sufren cambios en su estructura química durante el calentamiento. Se pueden calentar y volver a moldear cuantas veces se desee. Por ejemplo, el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno (PS), el poliestireno expandido (EPS), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato de etilenglicol (PET), etc. Los elastómeros son polímeros amorfos que se encuentran sobre su temperatura de transición vítrea (Tg), lo que explica esa considerable capacidad de deformación. A temperatura ambiente, las gomas son relativamente blandas (E~3MPa) y deformables PLÁSTICOS TERMOESTABLES PLÁSTICOS TERMOESTABLES Son polímeros fusibles e insolubles. Esto se debe a que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. Se reblandecen con el calor adquiriendo la forma deseada, la cual se conserva al enfriarse. El proceso de calentamiento y enfriamiento pueden repetirse cuantas veces que se quieran sin que se enpropeen, por eso son plásticos fáciles de reciclar. Ejemplos: PLÁSTICOS TERMOESTABLES El PVC: empleado para tuberías, guantes, trajes impermeables POLIESTIRENO: Para embijes y aislamiento METACRILATO: para el forro de los coches, ventanas, mesas, etc. Tienen mejor resistencia al impacto, a los solventes y a las temperaturas extremas con respecto a los termoplásticos. Es muy grágil Son muy rígidos Gras estabilidad física y mecánica Muy difícil de soldar PLÁSTICOS TERMOPLÁSTICOS Son polímeros infusibles e insolubles. Esto se debe a que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. Tienen las siguientes propiedades: Se deforman con el calor Se solidifican al enfriarse Son reciclables pues pueden ser procesados varias veces sin perder sus propiedades Son polímeros solubles en algunos disolventes orgánicos Presentan un buen conjunto de propiedades mecánicas: fáciles de procesar, son reciclables, bastantes económicos El principal problema, es que su temperatura de fusión es muy baja, por lo que al fundir, pierden sus propiedades mecánicas Bajo la acción del calor reblandecen y pueden moldearse fácilmente, al enfriarse recupera la consistencia inicial y conserva la nueva forma. Ejemplo Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables POLIETILENO Se obtiene de la polimerización del etileno (de fórmula química CH2=CH2 Se representa con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n. POLIETILENO POLIETILENO Polietileno de alta densidad (HDPE) El HDPE está definido por una densidad mayor o igual a 0,941 g/cm3. El HDPE tiene un bajo grado de ramificación y por lo tanto fuertes fuerzas intermoleculares y resistencia a la tracción. El HDPE puede ser producido por catalizadores cromo/sílica, catalizadores de Ziegler-Natta o catalizadores de metaloceno. La falta de ramificación se asegura por una elección apropiada de catalizador (por ejemplo, catalizadores de cromo o catalizadores de Ziegler-Natta) y condiciones de reacción. POLIETILENO Polietileno de alta densidad (HDPE) El HDPE está definido por una densidad mayor o igual a 0,941 g/cm3. El HDPE tiene un bajo grado de ramificación y por lo tanto fuertes fuerzas intermoleculares y resistencia a la tracción. El HDPE puede ser producido por catalizadores cromo/sílica, catalizadores de Ziegler-Natta o catalizadores de metaloceno. La falta de ramificación se asegura por una elección apropiada de catalizador (por ejemplo, catalizadores de cromo o catalizadores de Ziegler-Natta) y condiciones de reacción. POLIETILENO POLIETILENO Polietileno de baja densidad (LDPE) El LDPE se define por un intervalo de densidad de 0,910-0,940 g/cm3. El LDPE tiene un alto grado de ramificaciones en la cadena polimérica, lo que significa que las cadenas no se empaquetan muy bien en la estructura cristalina. Por lo tanto, las fuerzas de atracción intermoleculares son menos fuertes. Esto se traduce en una menor resistencia a la tracción y el aumento de ductilidad. POLIETILENO Características del polietileno de baja densidad Buena resistencia térmica y química. Puede soportar temperaturas de 80 °C de forma continua y 95 °C durante un corto período de tiempo. Buena resistencia al impacto Es de color lechoso, puede llegar a ser trasparente dependiendo de su espesor. Es más flexible que el polietileno de alta densidad Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él Características del polietileno de alta densidad Mala resistencia termica, pero buena resistencia química. Muy buena resistencia al impacto. Es sólido, incoloro, translúcido, casi opaco. Es más rígido que el polietileno de baja densidad. Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él. Es muy ligero. No es atacado por los ácidos, se considera una resistencia máxima de 60°C de trabajo para los líquidos, pues a mayor temperatura la vida útil se reduce. POLIETILENO La principal diferencia entre LDPE y el HDPE es que el primero es más flexible debido a que la cadena polimérica tiene numerosas ramificaciones con dos o cuatro átomos de carbono, mientras que en el HDPE las cadenas que los constituyen casi no tienen cadenas laterales lo que les permite estar más empacadas y por lo tanto el polímero es más rígido. APLICACIONES LDPE HDPE Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificación, congelados, industriales, Películas para agropecuaria. Envasado automático de alimentos y productos industriales: leche, agua, plásticos, etc. Cajones para pescados, gaseosas, cervezas; Envases para pintura, helados, aceites; Tambores; Base para pañales desechables. Bolsas para suero; Contenedores herméticos domésticos; Tubos y pomos: cosméticos, medicamentos y a limentos; Tuberías para riego; Tuberías para gas, telefonía, agua potable, minería, láminas de drenaje y uso sanitario; Biberones para bebé; Juguetes; Cubos. POLIPROPILENO PROPIEDADES Material ligero: 0.895 y 0.92 g/cm3. Estructura cristalina: Alta resistencia mecánica Excelente aislante eléctrico Baja absorción de humedad agentes ácidos y alcalinos además a la acción de detergentes y sustancias electrolíticas. Resistente POLIPROPILENO plástico muy duro temperatura de transición vítrea entre -10 y -20 ºC. Termoplástico POLIPROPILENO HOMOPOLIMERO temperatura de transición vítrea entre -10 y -20 ºC. COPOPOLIMERO POLIPROPILENO APLICACIONES TIPOS DE POLIPROPILENO POLIMEROS DE POLIPROPILENO • Pegajosas, amorfas y bajo peso molecular. • Plastificante, reduciendo la cristalinidad del polipropileno. • Propiedades mecánicas: rendimiento a bajas temperaturas, elongación, propiedades de procesabilidad y ópticas Atáctico • Mas importante. • Aunque el incremento de la cristalinidad del polipropileno hace al material menos duro que le polietileno. • Propileno isotáctico es la estructura más stereo-regular del polipropileno alto grado de cristalinidad. Isotáctico • Comercial, los radicales metilo, están alternados a lo largo de la cadena de manera ordenada estereoquímicamente Sindiotáctico POLIPROPILENO OBTENCIÓN Polimerización de polipropileno 1 El polipropileno, pertenece al, es una cadena larga de polímero, hecha del monómero de propileno. Después de la exposición del propileno al calor y a la presión con un catalizador activo metalico 2 OBTENCION POLIPROPILENO INDUSTRIAL En solución Suspension (Slurry) Fase gas Con disolvente hidrocarbonado a una temperatura de fusión superior a la del polímero. Entre sus ventajas han contado con la fácil transición entre grados, gracias a la pequeña dimensión de los reactores empleados tenga lugar en un hidrocarburo líquido, en el que el polipropileno es insoluble, y a una temperatura inferior a la de fusión del polímero ausencia de disolvente en el reactor de polimerización. Tienen la ventaja de poderse emplear con facilidad en la producción de copolímeros con un alto contenido en etileno POLIPROPILENO PROCESO LIPP Cargas Colorantes Estabilizantes Ignifugantes Modificadores de impacto Refuerzos Es el adoptado por Petroken S.A. para la producción de Homopolímeros. Consiste en hacer reaccionar el propileno junto con Hidrógeno y el catalizador en un reactor. Luego de terminado este paso, se separa el polipropileno de residuos de la reacción, como monómeros, catalizador, etc., POLIPROPILENO Las ventajas Fácil de moldeo Y colorear; químicamente inerte, esterilizable Barato Lorem Ipsum Resistente a la fatiga y flexión Industria alimentaría (es inodoro y no tóxico) Es un excelente aislante eléctrico POLIPROPILENO Las ventajas Fácil de moldeo Y colorear; químicamente inerte, esterilizable Barato Lorem Ipsum Resistente a la fatiga y flexión Industria alimentaría (es inodoro y no tóxico) Es un excelente aislante eléctrico POLIPROPILENO Las ventajas Fácil de moldeo Y colorear; químicamente inerte, esterilizable Barato Lorem Ipsum Resistente a la fatiga y flexión Industria alimentaría (es inodoro y no tóxico) Es un excelente aislante eléctrico POLIPROPILENO Las ventajas Fácil de moldeo Y colorear; químicamente inerte, esterilizable Barato Lorem Ipsum Resistente a la fatiga y flexión Industria alimentaría (es inodoro y no tóxico) Es un excelente aislante eléctrico POLIESTIRENO • Bajo punto de fusión • Se derrite en contacto con el calor • Es muy toxico Generalidades Usos • Platos, vasos, bandejas de carne, envases de aspirina, cajas de Cd • Claro, fácilmente coloreado, transparente, buenas propiedades mecánicas y térmicas, resistencia a ácidos y bases Propiedades POLIESTIRENO TERMOPLÁSTICOS Poliestireno: La forma rígida se utiliza para fabricar utensilios del hogar, juguetes, pilotos de automóvil… La forma espumada se emplea para la fabricación de aislantes térmicos y como elemento de protección para embalajes. Es el denominado corcho blanco. Obtención del poliestireno Proceso de polimerización, es la unión de muchas moléculas pequeñas para lograr moléculas muy grandes. Polimerización por radicales libres, adición de bloques de monómeros de estireno Pueden formarse por moléculas iniciadoras (peróxido de benzoilo), propagación y terminación El radical se unirá dando lugar a un nuevo radical e iniciando una reacción en cadena. Polimerización poliestireno por vía radicales: mecanismo para Iniciación: ruptura homolitica del iniciador y ataque del radical al monómero. Propagación: el monómero radical ataca a otro monómero. Terminación: colapso de dos radicales para formar un enlace. Polimerización poliestireno por vía radicales: mecanismo para POLICLORURO DE VINILO(PVC) El Policloruro de Vinilo (PVC) es un moderno, importante y conocido miembro de la familia de los termoplásticos. Es similar al polietileno, con la diferencia que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está sustituido por un átomo de cloro. Se trata de un homopolímero de cloruro de vinilo lineal. Las cadenas macromoleculares de PVC son poco ramificadas. Los grupos cloro laterales están estéricamente desordenados a lo largo de la macromolécula, dando lugar a un polímero polar. Cabe mencionar que es un polímero por adición y además una resina que resulta de la polimerización del cloruro de vinilo o cloroeteno. POLICLORURO DE VINILO(PVC) por ser dúctil y tenaz; buena resistencia eléctrica y a la llama. El PVC se caracteriza reciclable resistencia ambiental. En la industria existen dos tipos: POLICLORURO DE VINILO(PVC) RÍGIDOS: para envases, ventanas, tuberías, las cuales han reemplazado en gran medida al hierro y muñecas antiguas. FLEXIBLES: cables, juguetes y muñecas actuales, calzados, pavimentos, recubrimientos, techos tensados.. POLICLORURO DE VINILO(PVC) PROPIEDADES GENERALES POLICLORURO DE VINILO(PVC) PROPIEDADES QUIMICAS Resistencia a los ácidos: Tiene muy buena resistencia a los ácidos débiles y buena para los fuertes. Resistencia a los álcalis: Tiene muy buena resistencia a los álcalis fuertes y débiles. Resistencia a los disolventes orgánicos: Tiene una resistencia media a los disolventes orgánicos. Absorción de agua: Su resistencia frente a la oxidación a 500 ºC es muy pobre. Otros: Tiene muy buena resistencia al agua, tanto dulce como salada. Se trata de un material inflamable. Su resistencia a la radiación UV es muy buena, tanto el PVC rígido como el flexible. -LA OBTENCIÓN DEL CLORO Partiendo de materias primas tan básicas como la sal común y la energía eléctrica, y mediante un proceso de electrolisis, se obtienen una serie de productos fundamentales para la industria: cloro, sosa cáustica, hidrógeno, hipoclorito sódico y ácido clorhídrico. -LA OBTENCIÓN DE CLORURO DE VINILO La obtención y fabricación de cloruro de vinilo por vía petroquímica se realiza por cracking térmico del dicloroetano. Las materias primas utilizadas en su fabricación son: el cloro, el etileno y el oxigeno. -LA OBTENCIÓN DEL PVC La reacción de polimerización del cloruro de vinilo se desarrolla mediante la unión de millares de unidades monoméricas en una cadena. POLIMETACRILATO DE METILO 1928, W. Bauer Su duración es mayor que la del poliéster. derivados del ácido acrílico. elevado costo Termoplástico Gránulos→procesos de fabricación. la construcción, en muebles, en señalizaciones, el automóvil, en electrodomésticos, en aparatos de laboratorio… POLIMETACRILATO DE METILO Propiedades • Transparencia (92%). • Gran facilidad de mecanización y moldeo • Alta resistencia al impacto (10-20 veces la del vidrio). • Se protege su superficie film de polietileno para evitar que se raye al manipularlo. • Resistente a la intemperie y a los rayos UV. • • No hay una envejecimiento apreciable (10 años) • Excelente aislante térmico y acústico. • Ligero en comparación con el vidrio (1/2) • De dureza similar a la del aluminio • De fácil combustión, (olor afrutado y crepita al arder) No produce gas tóxico. Es atacado por otros ciertos compuestos: Acetato de etilo, acetona, ácido acético glacial, alcohol amílico, benzol, butanol, diclorometano, triclorometano (cloroformo), tolueno. Moldeo por inyección y extrusión Polimerización por radicales libres Iniciacion: molécula llamada iniciador el par de electrones del enlace que se rompe, se separa. 2 fragmentos de iniciador cada uno con un electrón desapareado→radicales libres. Los electrones desapareados tratarán de unirses Propagación El doble enlace C-C de un monómero vinílico, tiene un par electrónico susceptible de ser fácilmente atacado por un radical libre roba uno de ellos para aparearse Polimerización por radicales libres Terminacion Desproporción→ los extremos de dos cadenas en crecimiento se acercan, el electrón desapareado en lugar de unirse al electrón desapareado de la otra cadena, busca un compañero en cualquier parte. Encuentra uno en el enlace C-H del átomo de carbono vecino al otro carbono radical. De modo que nuestro electrón desapareado no sólo toma uno de los electrones de este enlace, sino también el átomo de hidrógeno. Ahora, nuestra primera cadena no tiene electrones desapareados y la otra formara un doble enlace en su cadena. Para unir las 2 cadenas resultaste se utilizaran aditivos Proceso de obtención del PMMA POLIURETANO COMBINADAS CON ISOCIANATOS CODENSACION DE BASES HIDROXILICAS POLIMERO QUE SE OBTIENE MEDIANTE LOS POLIURETANOS SE CLASIFICAN EN: POLIURETANOS TERMOESTABLES POLIURETANOS TERMOESTABLES POLIURETANOS TERMOESTABLES POLIURETANOS TERMOPLASTICOS Es un polímero elastómerico lineal No requiere vulcanización para su procesado Este elastómero puede ser conformado por los procesos habituales para termoplásticos como moldeo por inyección, extrusión y soplado. POLIURETANOS TERMOPLASTICOS El poliuretano termoplástico se caracteriza por: ALTA RESISTENCIA A LA ABRASION DESGASTE, DESGARRE, OXIGENO OZONO Y BAJAS TEMPERATURAS. Esta combinación de propiedades hace del poliuretano termoplástico un plástico de ingeniería; por esta razón, se utiliza en aplicaciones especiales. POLIURETANOS TERMOPLASTICOS ESTRUCTURA QUIMICA : Los polioles de cadena lineal y larga, así como los dioles de cadena lineal y corta, reaccionan con los diisocianatos para formar un polímero semicristalino de estructura lineal (por eso es termoplástico), en el cual la unión de los polioles a los diisocianatos componen la parte amorfa (segmento flexible), y la unión de los dioles de cadena corta con los diisocianatos dan lugar a la parte cristalina (segmento rígido). POLIURETANOS TERMOPLASTICOS El Poliuretano Termoplástico se puede producir a partir de dos familias de polioles: a. Polioles de base poliéster. b. Polioles de base poliéter. POLIURETANOS TERMOPLASTICOS Dependiendo de las familias de materias primas que se utilicen, los TPU tienen las siguientes características generales: Polioles de poliéster a. Muy buenas propiedades mecánicas. b. Resistencia a la temperatura. c. Resistencia a los aceites minerales y a los líquidos hidráulicos. Polioles polieter a. Mayor resistencia a la hidrólisis. b. Mayor flexibilidad a bajas temperaturas. c. Resistencia a los microorganismos. POLIURETANOS TERMOPLASTICOS PROPIEDADES: ✓ Alta resistencia al desgaste y a la abrasión. ✓ Alta resistencia a la tracción y al desgarre. ✓ Muy buena capacidad de amortiguación. ✓ Muy buena flexibilidad a bajas temperaturas. ✓ Alta resistencia a grasas, aceites, oxígeno y ozono. ✓ Excelente recuperación elástica, especialmente cuando se ha reticulado con aditivivos específicos (reticulantes). ✓ Solidez a la luz (alifáticos). El policarbonato, es un grupo de termoplásticos, fácil de trabajar, moldear y termoformar, y es utilizado ampliamente en la manufactura moderna. El nombre policarbonato se basa en que se trata de un polímero que presentan grupos funcionales unidos por grupos de carbonato en una larga cadena molecular. Hermann Schnell, investigador de Bayer AG, experimenta con poliéster y fosgeno gaseoso. A mediados de 1953 descubre el policarbonato en el laboratorio de la factoría de Uerdingen. Ese material fue registrado bajo el nombre comercial de Makrolon®, nombre que mantiene hoy en día. En 1953, Daniel W. Fox, un científico que trabajaba en la General Electric Co. buscando un material que sirviera como recubrimiento de cables eléctricos, descubrió una resina de policarbonato tenaz y resistente al calor, sintetizada igualmente a base de éster de ácido carbónico. General Electric enseguida se dio cuenta de que el producto podía tener un buen futuro y lo registro con el nombre de Lexan®. SÍNTESIS Las dos moléculas principales que intervienen en la síntesis del policarbonato son el bisfenol A y el fosgeno. El primer paso para obtener un policarbonato es tratar el bisfenol A con NaOH. El grupo hidroxilo va a cumplir la función que cumplen los álcalis, tomando un protón del bisfenol A. Cuando esto sucede, el grupo hidroxilo se transforma en una molécula de agua y el bisfenol A, que es un alcohol, se encontrará en su forma de sal disódica. Luego, sobre el grupo alcohol del bisfenol A, ocurre la misma reacción otra vez. El cloroformato puede ser atacado por otra molécula de bisfenol A, tal como lo hizo el fosgeno. Y una segunda molécula de bisfenol A puede atacar tal como lo hizo la primera. Ventajas • Resistencia al impacto extremadamente elevada. • Gran transparencia. • Resistencia y rigidez elevadas. • Elevada resistencia a la deformación térmica. • Elevada estabilidad dimensional, es decir, elevada resistencia a la fluencia. • Buenas propiedades de aislamiento eléctrico. • Elevada resistencia a la intemperie, con protección contra rayos ultravioleta. Desventajas • Resistencia media a sustancias químicas. • Sensibilidad al entallado y susceptibilidad a fisuras por esfuerzos. • Sensibilidad a la hidrólisis. USOS • Sistema de tuberías • Cristales de seguridad • Juguetes de alta resistencia • Piezas de vehículo • Bidones y garrafas • Repostería • Discos compactos • Cascos de protección • biberones RAZON DE USO Es un material transparente que posee una elevada rigidez y gran resistencia a los golpes. Es uno de los plásticos que mayor resistencia opone a deformarse por altas temperaturas. Las temperaturas de uso cotidiano suelen ser entre 120 y 150 °C • Transmisión de luz uniforme • Resistencia contra impactos • Flexibilidad y ligereza • Capacidad aislante • Durabilidad y estabilidad • Protección anti-inflamable METODOS DE FABRICACION TIPOS DE PLÁSTICOS DRA. NANCY VELOZ 2021 TIPOS DE PLÁSTICOS TIPOS DE PLÁSTICOS Existen tres grandes tipos de plásticos: Los termoestables, que sufren un cambio químico cuando se moldean y, una vez transformados por la acción del calor, no pueden ya modificar su forma. Por ejemplo, las resinas epoxídicas, las resinas fenólicas y amídicas y los poliuretanos. Los termoplásticos, que no sufren cambios en su estructura química durante el calentamiento. Se pueden calentar y volver a moldear cuantas veces se desee. Por ejemplo, el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno (PS), el poliestireno expandido (EPS), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato de etilenglicol (PET), etc. Los elastómeros son polímeros amorfos que se encuentran sobre su temperatura de transición vítrea (Tg), lo que explica esa considerable capacidad de deformación. A temperatura ambiente, las gomas son relativamente blandas (E~3MPa) y deformables PLÁSTICOS TERMOESTABLES PLÁSTICOS TERMOESTABLES Son polímeros fusibles e insolubles. Esto se debe a que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. Se reblandecen con el calor adquiriendo la forma deseada, la cual se conserva al enfriarse. El proceso de calentamiento y enfriamiento pueden repetirse cuantas veces que se quieran sin que se enpropeen, por eso son plásticos fáciles de reciclar. Ejemplos: PLÁSTICOS TERMOESTABLES El PVC: empleado para tuberías, guantes, trajes impermeables POLIESTIRENO: Para embijes y aislamiento METACRILATO: para el forro de los coches, ventanas, mesas, etc. Tienen mejor resistencia al impacto, a los solventes y a las temperaturas extremas con respecto a los termoplásticos. Es muy grágil Son muy rígidos Gras estabilidad física y mecánica Muy difícil de soldar PLÁSTICOS TERMOPLÁSTICOS Son polímeros infusibles e insolubles. Esto se debe a que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. Tienen las siguientes propiedades: Se deforman con el calor Se solidifican al enfriarse Son reciclables pues pueden ser procesados varias veces sin perder sus propiedades Son polímeros solubles en algunos disolventes orgánicos Presentan un buen conjunto de propiedades mecánicas: fáciles de procesar, son reciclables, bastantes económicos El principal problema, es que su temperatura de fusión es muy baja, por lo que al fundir, pierden sus propiedades mecánicas Bajo la acción del calor reblandecen y pueden moldearse fácilmente, al enfriarse recupera la consistencia inicial y conserva la nueva forma. Ejemplo Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables Proceso de obtención de plásticos biodegradables POLIETILENO Se obtiene de la polimerización del etileno (de fórmula química CH2=CH2 Se representa con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n. POLIETILENO POLIETILENO Polietileno de alta densidad (HDPE) El HDPE está definido por una densidad mayor o igual a 0,941 g/cm3. El HDPE tiene un bajo grado de ramificación y por lo tanto fuertes fuerzas intermoleculares y resistencia a la tracción. El HDPE puede ser producido por catalizadores cromo/sílica, catalizadores de Ziegler-Natta o catalizadores de metaloceno. La falta de ramificación se asegura por una elección apropiada de catalizador (por ejemplo, catalizadores de cromo o catalizadores de Ziegler-Natta) y condiciones de reacción. POLIETILENO Polietileno de alta densidad (HDPE) El HDPE está definido por una densidad mayor o igual a 0,941 g/cm3. El HDPE tiene un bajo grado de ramificación y por lo tanto fuertes fuerzas intermoleculares y resistencia a la tracción. El HDPE puede ser producido por catalizadores cromo/sílica, catalizadores de Ziegler-Natta o catalizadores de metaloceno. La falta de ramificación se asegura por una elección apropiada de catalizador (por ejemplo, catalizadores de cromo o catalizadores de Ziegler-Natta) y condiciones de reacción. POLIETILENO POLIETILENO Polietileno de baja densidad (LDPE) El LDPE se define por un intervalo de densidad de 0,910-0,940 g/cm3. El LDPE tiene un alto grado de ramificaciones en la cadena polimérica, lo que significa que las cadenas no se empaquetan muy bien en la estructura cristalina. Por lo tanto, las fuerzas de atracción intermoleculares son menos fuertes. Esto se traduce en una menor resistencia a la tracción y el aumento de ductilidad. POLIETILENO Características del polietileno de baja densidad Buena resistencia térmica y química. Puede soportar temperaturas de 80 °C de forma continua y 95 °C durante un corto período de tiempo. Buena resistencia al impacto Es de color lechoso, puede llegar a ser trasparente dependiendo de su espesor. Es más flexible que el polietileno de alta densidad Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él Características del polietileno de alta densidad Mala resistencia termica, pero buena resistencia química. Muy buena resistencia al impacto. Es sólido, incoloro, translúcido, casi opaco. Es más rígido que el polietileno de baja densidad. Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él. Es muy ligero. No es atacado por los ácidos, se considera una resistencia máxima de 60°C de trabajo para los líquidos, pues a mayor temperatura la vida útil se reduce. POLIETILENO La principal diferencia entre LDPE y el HDPE es que el primero es más flexible debido a que la cadena polimérica tiene numerosas ramificaciones con dos o cuatro átomos de carbono, mientras que en el HDPE las cadenas que los constituyen casi no tienen cadenas laterales lo que les permite estar más empacadas y por lo tanto el polímero es más rígido. APLICACIONES LDPE HDPE Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificación, congelados, industriales, Películas para agropecuaria. Envasado automático de alimentos y productos industriales: leche, agua, plásticos, etc. Cajones para pescados, gaseosas, cervezas; Envases para pintura, helados, aceites; Tambores; Base para pañales desechables. Bolsas para suero; Contenedores herméticos domésticos; Tubos y pomos: cosméticos, medicamentos y a limentos; Tuberías para riego; Tuberías para gas, telefonía, agua potable, minería, láminas de drenaje y uso sanitario; Biberones para bebé; Juguetes; Cubos. POLIPROPILENO PROPIEDADES Material ligero: 0.895 y 0.92 g/cm3. Estructura cristalina: Alta resistencia mecánica Excelente aislante eléctrico Baja absorción de humedad agentes ácidos y alcalinos además a la acción de detergentes y sustancias electrolíticas. Resistente POLIPROPILENO plástico muy duro temperatura de transición vítrea entre -10 y -20 ºC. Termoplástico POLIPROPILENO HOMOPOLIMERO temperatura de transición vítrea entre -10 y -20 ºC. COPOPOLIMERO POLIPROPILENO APLICACIONES TIPOS DE POLIPROPILENO POLIMEROS DE POLIPROPILENO • Pegajosas, amorfas y bajo peso molecular. • Plastificante, reduciendo la cristalinidad del polipropileno. • Propiedades mecánicas: rendimiento a bajas temperaturas, elongación, propiedades de procesabilidad y ópticas Atáctico • Mas importante. • Aunque el incremento de la cristalinidad del polipropileno hace al material menos duro que le polietileno. • Propileno isotáctico es la estructura más stereo-regular del polipropileno alto grado de cristalinidad. Isotáctico • Comercial, los radicales metilo, están alternados a lo largo de la cadena de manera ordenada estereoquímicamente Sindiotáctico POLIPROPILENO OBTENCIÓN Polimerización de polipropileno 1 El polipropileno, pertenece al, es una cadena larga de polímero, hecha del monómero de propileno. Después de la exposición del propileno al calor y a la presión con un catalizador activo metalico 2 OBTENCION POLIPROPILENO INDUSTRIAL En solución Suspension (Slurry) Fase gas Con disolvente hidrocarbonado a una temperatura de fusión superior a la del polímero. Entre sus ventajas han contado con la fácil transición entre grados, gracias a la pequeña dimensión de los reactores empleados tenga lugar en un hidrocarburo líquido, en el que el polipropileno es insoluble, y a una temperatura inferior a la de fusión del polímero ausencia de disolvente en el reactor de polimerización. Tienen la ventaja de poderse emplear con facilidad en la producción de copolímeros con un alto contenido en etileno POLIPROPILENO PROCESO LIPP Cargas Colorantes Estabilizantes Ignifugantes Modificadores de impacto Refuerzos Es el adoptado por Petroken S.A. para la producción de Homopolímeros. Consiste en hacer reaccionar el propileno junto con Hidrógeno y el catalizador en un reactor. Luego de terminado este paso, se separa el polipropileno de residuos de la reacción, como monómeros, catalizador, etc., POLIPROPILENO Las ventajas Fácil de moldeo Y colorear; químicamente inerte, esterilizable Barato Lorem Ipsum Resistente a la fatiga y flexión Industria alimentaría (es inodoro y no tóxico) Es un excelente aislante eléctrico POLIPROPILENO Las ventajas Fácil de moldeo Y colorear; químicamente inerte, esterilizable Barato Lorem Ipsum Resistente a la fatiga y flexión Industria alimentaría (es inodoro y no tóxico) Es un excelente aislante eléctrico POLIPROPILENO Las ventajas Fácil de moldeo Y colorear; químicamente inerte, esterilizable Barato Lorem Ipsum Resistente a la fatiga y flexión Industria alimentaría (es inodoro y no tóxico) Es un excelente aislante eléctrico POLIPROPILENO Las ventajas Fácil de moldeo Y colorear; químicamente inerte, esterilizable Barato Lorem Ipsum Resistente a la fatiga y flexión Industria alimentaría (es inodoro y no tóxico) Es un excelente aislante eléctrico POLIESTIRENO • Bajo punto de fusión • Se derrite en contacto con el calor • Es muy toxico Generalidades Usos • Platos, vasos, bandejas de carne, envases de aspirina, cajas de Cd • Claro, fácilmente coloreado, transparente, buenas propiedades mecánicas y térmicas, resistencia a ácidos y bases Propiedades POLIESTIRENO TERMOPLÁSTICOS Poliestireno: La forma rígida se utiliza para fabricar utensilios del hogar, juguetes, pilotos de automóvil… La forma espumada se emplea para la fabricación de aislantes térmicos y como elemento de protección para embalajes. Es el denominado corcho blanco. Obtención del poliestireno Proceso de polimerización, es la unión de muchas moléculas pequeñas para lograr moléculas muy grandes. Polimerización por radicales libres, adición de bloques de monómeros de estireno Pueden formarse por moléculas iniciadoras (peróxido de benzoilo), propagación y terminación El radical se unirá dando lugar a un nuevo radical e iniciando una reacción en cadena. Polimerización poliestireno por vía radicales: mecanismo para Iniciación: ruptura homolitica del iniciador y ataque del radical al monómero. Propagación: el monómero radical ataca a otro monómero. Terminación: colapso de dos radicales para formar un enlace. Polimerización poliestireno por vía radicales: mecanismo para POLICLORURO DE VINILO(PVC) El Policloruro de Vinilo (PVC) es un moderno, importante y conocido miembro de la familia de los termoplásticos. Es similar al polietileno, con la diferencia que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está sustituido por un átomo de cloro. Se trata de un homopolímero de cloruro de vinilo lineal. Las cadenas macromoleculares de PVC son poco ramificadas. Los grupos cloro laterales están estéricamente desordenados a lo largo de la macromolécula, dando lugar a un polímero polar. Cabe mencionar que es un polímero por adición y además una resina que resulta de la polimerización del cloruro de vinilo o cloroeteno. POLICLORURO DE VINILO(PVC) por ser dúctil y tenaz; buena resistencia eléctrica y a la llama. El PVC se caracteriza reciclable resistencia ambiental. En la industria existen dos tipos: POLICLORURO DE VINILO(PVC) RÍGIDOS: para envases, ventanas, tuberías, las cuales han reemplazado en gran medida al hierro y muñecas antiguas. FLEXIBLES: cables, juguetes y muñecas actuales, calzados, pavimentos, recubrimientos, techos tensados.. POLICLORURO DE VINILO(PVC) PROPIEDADES GENERALES POLICLORURO DE VINILO(PVC) PROPIEDADES QUIMICAS Resistencia a los ácidos: Tiene muy buena resistencia a los ácidos débiles y buena para los fuertes. Resistencia a los álcalis: Tiene muy buena resistencia a los álcalis fuertes y débiles. Resistencia a los disolventes orgánicos: Tiene una resistencia media a los disolventes orgánicos. Absorción de agua: Su resistencia frente a la oxidación a 500 ºC es muy pobre. Otros: Tiene muy buena resistencia al agua, tanto dulce como salada. Se trata de un material inflamable. Su resistencia a la radiación UV es muy buena, tanto el PVC rígido como el flexible. -LA OBTENCIÓN DEL CLORO Partiendo de materias primas tan básicas como la sal común y la energía eléctrica, y mediante un proceso de electrolisis, se obtienen una serie de productos fundamentales para la industria: cloro, sosa cáustica, hidrógeno, hipoclorito sódico y ácido clorhídrico. -LA OBTENCIÓN DE CLORURO DE VINILO La obtención y fabricación de cloruro de vinilo por vía petroquímica se realiza por cracking térmico del dicloroetano. Las materias primas utilizadas en su fabricación son: el cloro, el etileno y el oxigeno. -LA OBTENCIÓN DEL PVC La reacción de polimerización del cloruro de vinilo se desarrolla mediante la unión de millares de unidades monoméricas en una cadena. POLIMETACRILATO DE METILO 1928, W. Bauer Su duración es mayor que la del poliéster. derivados del ácido acrílico. elevado costo Termoplástico Gránulos→procesos de fabricación. la construcción, en muebles, en señalizaciones, el automóvil, en electrodomésticos, en aparatos de laboratorio… POLIMETACRILATO DE METILO Propiedades • Transparencia (92%). • Gran facilidad de mecanización y moldeo • Alta resistencia al impacto (10-20 veces la del vidrio). • Se protege su superficie film de polietileno para evitar que se raye al manipularlo. • Resistente a la intemperie y a los rayos UV. • • No hay una envejecimiento apreciable (10 años) • Excelente aislante térmico y acústico. • Ligero en comparación con el vidrio (1/2) • De dureza similar a la del aluminio • De fácil combustión, (olor afrutado y crepita al arder) No produce gas tóxico. Es atacado por otros ciertos compuestos: Acetato de etilo, acetona, ácido acético glacial, alcohol amílico, benzol, butanol, diclorometano, triclorometano (cloroformo), tolueno. Moldeo por inyección y extrusión Polimerización por radicales libres Iniciacion: molécula llamada iniciador el par de electrones del enlace que se rompe, se separa. 2 fragmentos de iniciador cada uno con un electrón desapareado→radicales libres. Los electrones desapareados tratarán de unirses Propagación El doble enlace C-C de un monómero vinílico, tiene un par electrónico susceptible de ser fácilmente atacado por un radical libre roba uno de ellos para aparearse Polimerización por radicales libres Terminacion Desproporción→ los extremos de dos cadenas en crecimiento se acercan, el electrón desapareado en lugar de unirse al electrón desapareado de la otra cadena, busca un compañero en cualquier parte. Encuentra uno en el enlace C-H del átomo de carbono vecino al otro carbono radical. De modo que nuestro electrón desapareado no sólo toma uno de los electrones de este enlace, sino también el átomo de hidrógeno. Ahora, nuestra primera cadena no tiene electrones desapareados y la otra formara un doble enlace en su cadena. Para unir las 2 cadenas resultaste se utilizaran aditivos Proceso de obtención del PMMA POLIURETANO COMBINADAS CON ISOCIANATOS CODENSACION DE BASES HIDROXILICAS POLIMERO QUE SE OBTIENE MEDIANTE LOS POLIURETANOS SE CLASIFICAN EN: POLIURETANOS TERMOESTABLES POLIURETANOS TERMOESTABLES POLIURETANOS TERMOESTABLES POLIURETANOS TERMOPLASTICOS Es un polímero elastómerico lineal No requiere vulcanización para su procesado Este elastómero puede ser conformado por los procesos habituales para termoplásticos como moldeo por inyección, extrusión y soplado. POLIURETANOS TERMOPLASTICOS El poliuretano termoplástico se caracteriza por: ALTA RESISTENCIA A LA ABRASION DESGASTE, DESGARRE, OXIGENO OZONO Y BAJAS TEMPERATURAS. Esta combinación de propiedades hace del poliuretano termoplástico un plástico de ingeniería; por esta razón, se utiliza en aplicaciones especiales. POLIURETANOS TERMOPLASTICOS ESTRUCTURA QUIMICA : Los polioles de cadena lineal y larga, así como los dioles de cadena lineal y corta, reaccionan con los diisocianatos para formar un polímero semicristalino de estructura lineal (por eso es termoplástico), en el cual la unión de los polioles a los diisocianatos componen la parte amorfa (segmento flexible), y la unión de los dioles de cadena corta con los diisocianatos dan lugar a la parte cristalina (segmento rígido). POLIURETANOS TERMOPLASTICOS El Poliuretano Termoplástico se puede producir a partir de dos familias de polioles: a. Polioles de base poliéster. b. Polioles de base poliéter. POLIURETANOS TERMOPLASTICOS Dependiendo de las familias de materias primas que se utilicen, los TPU tienen las siguientes características generales: Polioles de poliéster a. Muy buenas propiedades mecánicas. b. Resistencia a la temperatura. c. Resistencia a los aceites minerales y a los líquidos hidráulicos. Polioles polieter a. Mayor resistencia a la hidrólisis. b. Mayor flexibilidad a bajas temperaturas. c. Resistencia a los microorganismos. POLIURETANOS TERMOPLASTICOS PROPIEDADES: ✓ Alta resistencia al desgaste y a la abrasión. ✓ Alta resistencia a la tracción y al desgarre. ✓ Muy buena capacidad de amortiguación. ✓ Muy buena flexibilidad a bajas temperaturas. ✓ Alta resistencia a grasas, aceites, oxígeno y ozono. ✓ Excelente recuperación elástica, especialmente cuando se ha reticulado con aditivivos específicos (reticulantes). ✓ Solidez a la luz (alifáticos). El policarbonato, es un grupo de termoplásticos, fácil de trabajar, moldear y termoformar, y es utilizado ampliamente en la manufactura moderna. El nombre policarbonato se basa en que se trata de un polímero que presentan grupos funcionales unidos por grupos de carbonato en una larga cadena molecular. Hermann Schnell, investigador de Bayer AG, experimenta con poliéster y fosgeno gaseoso. A mediados de 1953 descubre el policarbonato en el laboratorio de la factoría de Uerdingen. Ese material fue registrado bajo el nombre comercial de Makrolon®, nombre que mantiene hoy en día. En 1953, Daniel W. Fox, un científico que trabajaba en la General Electric Co. buscando un material que sirviera como recubrimiento de cables eléctricos, descubrió una resina de policarbonato tenaz y resistente al calor, sintetizada igualmente a base de éster de ácido carbónico. General Electric enseguida se dio cuenta de que el producto podía tener un buen futuro y lo registro con el nombre de Lexan®. SÍNTESIS Las dos moléculas principales que intervienen en la síntesis del policarbonato son el bisfenol A y el fosgeno. El primer paso para obtener un policarbonato es tratar el bisfenol A con NaOH. El grupo hidroxilo va a cumplir la función que cumplen los álcalis, tomando un protón del bisfenol A. Cuando esto sucede, el grupo hidroxilo se transforma en una molécula de agua y el bisfenol A, que es un alcohol, se encontrará en su forma de sal disódica. Luego, sobre el grupo alcohol del bisfenol A, ocurre la misma reacción otra vez. El cloroformato puede ser atacado por otra molécula de bisfenol A, tal como lo hizo el fosgeno. Y una segunda molécula de bisfenol A puede atacar tal como lo hizo la primera. Ventajas • Resistencia al impacto extremadamente elevada. • Gran transparencia. • Resistencia y rigidez elevadas. • Elevada resistencia a la deformación térmica. • Elevada estabilidad dimensional, es decir, elevada resistencia a la fluencia. • Buenas propiedades de aislamiento eléctrico. • Elevada resistencia a la intemperie, con protección contra rayos ultravioleta. Desventajas • Resistencia media a sustancias químicas. • Sensibilidad al entallado y susceptibilidad a fisuras por esfuerzos. • Sensibilidad a la hidrólisis. USOS • Sistema de tuberías • Cristales de seguridad • Juguetes de alta resistencia • Piezas de vehículo • Bidones y garrafas • Repostería • Discos compactos • Cascos de protección • biberones RAZON DE USO Es un material transparente que posee una elevada rigidez y gran resistencia a los golpes. Es uno de los plásticos que mayor resistencia opone a deformarse por altas temperaturas. Las temperaturas de uso cotidiano suelen ser entre 120 y 150 °C • Transmisión de luz uniforme • Resistencia contra impactos • Flexibilidad y ligereza • Capacidad aislante • Durabilidad y estabilidad • Protección anti-inflamable METODOS DE FABRICACION ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS- CARRERA DE QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL Integrantes: Apupalo Michelle Araujo Jennifer Barroso Andrea Bautista Gina Cisneros Paola Escudero Ligia Guato Ericka Poli Metacrilato de Metilo (PMMA) Metacrilato Es un material plástico formado por polímeros del metacrilato de metilo, éster del ácido metacrilato. Su nombre técnico es polimetilmetacrilato, también conocido por sus siglas PMMA. El metacrilato es una alternativa óptima al vidrio, se lo conoce también como vidrio acrílico y es uno de los materiales plásticos de mayor consumo. Pero, a diferencia del vidrio, es irrompible, muy flexible y más transparente (su coeficiente de transparencia es de 0,93, mientras que el del vidrio va de 0,80 a 0,90). Diferencias entre acrilato y metacrilato ● El poli(acrilato de metilo) es un caucho blanco a temperatura ambiente, pero el poli(metacrilato de metilo) es un plástico duro, resistente y transparente. La flexibilidad o rigidez de un polímero a una dada temperatura están determinadas por lo que llamamos la movilidad de cadena, es decir, cuán eficientemente las cadenas del polímero se deslizan entre sí. Cuanto más puedan moverse, más flexible será el polímero. Diferencias entre acrilato y metacrilato ● El poli(metacrilato de metilo) al tener esos grupos metilo hacen que las cadenas tengan poca movilidad. La ausencia de esos grupos metilo permite que sus cadenas se deslicen ampliamente unas sobre otras. Si las cadenas pueden hacer ésto, toda la masa del polímero podrá fluir más fácilmente. Para simplificar, si un polímero tiene facilidad de movimiento, será flexible, mientras que si no tiene, será rígido. Características ● Es un termoplástico lineal, sindiotáctico en un 70-75 %. Debido a carecer de una estereorregularidad completa y a sus voluminosos grupos laterales, es amorfo. ● El polimetacrilato de metilo es resistente a muchos reactivos inorgánicos acuosos, incluidos los ácidos y álcalis diluidos. ● Es bastante resistente a la saponificación alcalina, por contraste con los poliacrilatos. Sufre pirolisis casi completa a monómero por reacción en cadena. ● La propiedad más sobresaliente del polimetacrilato de metilo es su transparencia óptica y su ausencia de color. ● La transparencia de este plástico está comprendida entre el 85 y el 92%, por lo que deja pasar casi todos los rayos UV y su poder de difusión es casi nulo. Tiene una gran opacidad a las radiaciones nocturnas del suelo. Características ● Las propiedades mecánicas y térmicas de este polímero son también buenas. La resistencia a la tracción llega hasta las 10.000 psi. La resistencia al impacto es aproximadamente igual a la de los copolimeros de estireno resistentes al impacto. ● Las temperaturas de flexión térmica son mayores de 90 ºC para las calidades resistentes al calor de polimetacrilato de metilo. ● Es un material ligero con una densidad de 1.19 kg/m3 presenta buena resistencia mecánica y estabilidad. A pesar de su ligereza puede soportar una sobrecarga de 70 kg/m2 ● La facilidad de fabricación es bastante buena; para el moldeo del polimetacrilato de metilo se precisan temperaturas solo ligeramente superiores a las del poliestireno. El polimetacrilato de metilo es menos susceptible al cuarteamiento que el poliestireno. Estructura química El polimetacrilato de metilo (PMMA) o plexiglás es un polímero vinílico, formado por polimerización vinílica de radicales libres a partir del monómero metil metacrilato Se fabrica en un proceso llamado Polimerización donde los combustibles de hidrocarburos se combinan con un catalizador para producir plástico y es 100% reciclable. PROCESO DE OBTENCIÓN Proceso de Obtención Polimerización en masa La polimerización en masa del metacrilato de metilo, permite la fabricación de bloques y planchas gruesas. Una vez hecho esto, se vierte entre planchas metacrílicas de pulido perfecto, donde se deja polimerizar. El calor de la reacción se evacua mediante refrigeración de agua o de aire. Los metacrilato de metilo por su pesos moleculares no es posible fundirlos sin descomposición. Para fabricar masas de moldeo capaces de fundir, se recurre a la polimerización en masa con iniciadores apropiados. La reacción se interrumpe con reguladores en un peso molecular relativamente bajo, siendo el máximo de 150000. Proceso de Obtención Polimerización en suspensión La polimerización en suspensión se suele realizar con polimerización de perlas, de tamaño de partícula muy uniforme y situado entre 0.1 y 0.5 mm. Una gran ventaja de este proceso es la rápida evacuación del calor de reacción, que se cede al agua. Los termoplásticos obtenidos, con peso molecular inferior a 150000, son también susceptibles de fundir. Entre 120 y 180 ºC adquiere consistencia elástica y puede moldearse. A partir de 180 C se convierte en líquido viscoso (inyectable, moldeable). La dilatación térmica es media. La absorción de agua es próxima al 0.3%. Ventajas Desventajas Peso: El metacrilato pesa la mitad que el vidrio Dureza: El cristal es mucho más duro que el metacrilato. Las rayas que se producen en otros plásticos y también en el metacrilato son difíciles de encontrar en los objetos realizados con vidrio. No obstante existen formulas de metacrilato con una dureza mucho más alta que el metacrilato estándar. Ventajas permitiendo un transporte y manejo más sencillo y económico. Fragilidad: Al ser el metacrilato un material más flexible que el vidrio (incorrectamente llamado cristal) la rotura del mismo es muy inferior a la del vidrio. Mecanización y moldeo: El vidrio es un material que presenta grandes dificultades para ser mecanizado y el moldeo del mismo requiere grandes temperaturas y precisión. Además el metacrilato puede ser extrusionado para realizar planchas de metacrilato, tubos, perfiles o barras como se hace con el aluminio u otros plásticos. Moldeo: El metacrilato permite ser moldeado por los métodos de extrusión, compresión o inyección Resistencia UV: Al contrario que al metacrilato y otros plásticos el vidrio no es afectado por los rayos ultravioleta. Además el vidrio tampoco se deteriora por los cambios de temperatura, humedad, calor, etc. provenientes de los cambios climáticos a los que está sometido cualquier material expuesto a la intemperie. Resistencia al fuego: Aunque el metacrilato aguanta altas temperaturas no puede competir con la altísima resistencia del vidrio. Aplicaciones ● ● ● ● ● ● ● ● ● PARABRISAS DEL COCHE FABRICACIÓN DE GAFAS LÁMPARAS DE DISEÑO EXPOSITORES PARA COSMÉTICOS. RÓTULOS DE PUBLICIDAD ESPEJOS EN ESCUELAS Y GIMNASIOS. ATRIL PARA EXPOSICIONES PIEZAS DE BISUTERÍA PORTAFOTOS Gracias Estrada Nereyda Gallegos Julio Vicuña Kerlyn Godoy Karina Ñauñay Johana Jarrin Henry Año Descubrimiento Autor 1835 Sinterización de Cloruro de Vinilo Justus Von Liebig (Alemania) 1839 Describe la formación de un polvo blanco cuando una ampolleta de cristal sellado de cloruro de vinilo liquido se exponía al sol. Victor Regnault (Francia) 1860 Publicación de un informe sobre la obtención de poli bromuro de vinilo Roald Hoffman(Polonia) 1872 Relato como se convertía el VCM en una masa solida blanca no siendo afectada por disolventes ni por ácidos. Eugene Baumann(Alemania) 1912 Estableció los principios de la fabricación industrial. Fritz Klatte(Alemania) 1928 Extiende una parecida a un caucho en la mesa de laboratorio. El solo estaba buscando un adhesivo sintético para la marca B.F Goodrich Waldo Semon(EUA) 1932 desarrollan una formulación de PVC plastificado para utilizarlo como aislante eléctrico en cable alambre B.F. Goodrich y General 1938 Se inicia la producción de PVC a gran escala. 1950 Cinco compañías Principales competía en la fabricación de PVC. 1980 20 Compañías producían PVC. Se da el mayor desarrollo tecnológico de comercialización de PVC a nivel mundial El Policloruro de Vinilo (PVC) es un polímero termoplástico resultante de la asociación molecular del monómero Cloruro de Vinilo. Estructuralmente, el PVC es un polímero vinílico. Es similar al polietileno, con la diferencia que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está sustituido por un átomo de cloro. Es producido por medio de una polimerización por radicales libres del cloruro de vinilo. Suspensión ❑Se mezcla el monómero con un catalizador y entonces se dispersa como una suspensión en el agua. ❑se emplean como agentes de suspensión la gelatina, los derivados celulósicos y el alcohol polivinílico, en un medio acuoso de agua purificada o de aereada, en algunos casos se utiliza agua desmineralizada. ❑Los catalizadores clásicos son los peróxidos orgánicos. ❑Se obtienen homopolímeros y copolímeros y es el más empleado, correspondiéndole cinco octavas partes del mercado total. Emulsión ❑Se mezcla el monómero con un catalizador y entonces se dispersa como una suspensión en el agua. ❑se añade un emulsor para dispersar el monómero en partículas muy pequeñas. ❑se obtienen las resinas de pasta o dispersión, las que se utilizan para la formulación de plastisoles. Las resinas de pasta pueden ser homopolímeros o copolímeros; ❑ El mercado de esta resina es de dos octavos del total de la producción mundial. Masa ❑se caracteriza por ser de “proceso continuo”, donde sólo se emplean catalizador y agua. ❑en ausencia de agentes de suspensión y emulsificantes, lo que da por resultado una resina con buena estabilidad. ❑el control del proceso es muy crítico y por consiguiente la calidad variable. ❑Su mercado va en incremento, contando en la actualidad con un octavo del mercado mundial total. Solución ❑La polimerización de las resinas tipo solución se lleva a cabo precisamente en solución. ❑este método se producen resinas de muy alta calidad para ciertas especialidades ❑ su volumen de mercado es bajo. Rango General del PVC Rango de temperatura de trabajo -15ºC +60ºC. Resistencia, rigidez y dureza mecánicas elevadas Buen aislante eléctrico Elevada resistencia a sustancias químicas Autoextingible Impermeable a gases y líquidos Mínima absorción de agua Resistente a la acción de hongos, bacterias, insectos y roedores Fácil de pegar y soldar Resistente a la intemperie (sol, lluvia, viento y aire marino) Procesamiento Industriales del PVC ➢Calandreo ➢Extrusión ➢Inyección ➢Soplado ➢Compresión ➢Recubrimiento ➢Vaciado ➢Moldeo rotacional ➢Sinterizarían ➢Lecho fluidizado ➢Aspersión Calandreo El calandrado es un proceso importante en la industria para la fabricación de láminas de Policloruro de Vinilo PVC, partiendo de formas en bruto (termoplástico o elastómero) o bien por una cinta extruida, en cuyo caso la extrusora está dispuesta directamente en la alimentación de la calandria. Extrusión La extrusión se refiere al proceso industrial de fundir y moldear el plástico a flujo constante de presión y fuerza, para obtener la forma deseada de cierto polímero para su aplicación final. Inyección El moldeo por inyección de plásticos es el proceso de fundir gránulos de plástico (polímeros termoestables o termoplásticos) que, cuando están lo suficientemente fundidos, se inyectan a presión en la cavidad de un molde, que rellenan y solidifican para crear el producto final. Soplado El proceso es utilizado en la fabricación de formas huecos tales como, contenedores, botellas y productos estructurales. gracias a la expansión del material. Esto se consigue por medio de la presión que ejerce el aire en las paredes de lo preformo, en el caso del método de inyección-soplo, o del parison, en el caso de extrusión-soplo. Procesamiento Industriales del PVC Compresión El PVC fue uno de los primeros termoplásticos en ser moldeado por compresión de una manera similar a lo de los termofijos. El proceso consiste en colocar el compuesto directamente o un molde caliente de metal, el plástico se ablando y se adapte a la forma del molde. Recubrimiento Mediante un proceso similar, pero usando papel siliconado (transfer) y el soporte seccionado, se puede producir el recubrimiento espumado para tapicería de muebles y automotriz. Vaciado Mediante este proceso el molde caliente es llenado y vaciado formando una película de espesor dependiente de la temperatura del molde. Posteriormente se eleva la temperatura para que la película cure adecuadamente. Moldeo rotacional Es el proceso de transformación empleado para producir formas huecas. donde generalmente se consideran a los plastisoles y organosoles. Al molde frío se le agrego el plastisol y se cierra herméticamente. Se coloca dentro de un horno, donde el artículo se forma por medio de aplicación de color y rotación al molde. Procesamiento Industriales del PVC Sinterización Se utiliza para la producción de separadores de batería, en donde las partículas de resina se unen por fusión calórica en sus puntos de contacto, formando una lámina delgada de buena flexibilidad de gran porosidad. Este es un proceso único donde el PVC no se formula como compuesto y no requiere de estabilizador sino que sólo se emplean resinas de suspensión ypasta. Procesamiento Industriales del PVC Lecho fluidizado Es un proceso muy especializado que se utiliza para recubrir objetos metálicos empleando energía calorífica para lograr la adherencia al metal y formar una película protectora. Se usa normalmente resina de masa estabilizada. Procesamiento Industriales del PVC Aspersión Se aplica mediante pistolas parecidas a las de pintura por aspersión, como películas protectoras de metal. En este proceso se emplea principalmente la resina de masa estabilizada. Aplicaciones Industriales del PVC Empaque y embalaje Ingeniería y construcción Industria Automotriz Industria Eléctrica Productos de consumo Salud Empaque y embalaje En la industria de empaque y embalaje las resinas de PVC son utilizadas en la manufactura de sello tapas, envases farmacéuticos, cosméticos donde se requieren excelentes propiedades organolépticas y resistentes a las altas temperaturas en procesos de esterilización. Las resinas de PVC Etinox y Solvin con peso molecular alto o medio son utilizadas en películas encogibles para alimentos, películas termo formadas así como las cintas adhesivas. Ingeniería y construcción Resinas de PVC que proporcionen buenas propiedades contra los agentes químicos y excelentes propiedades mecánicas para tuberías hidráulicas y sanitarias así como en conexiones. También en paneles de torres de enfriamiento o bien en mallas plásticas. En las manufacturas de marcos para puertas y ventas, canaletas para transportación de agua. Industria Automotriz Resinas de PVC utilizadas son del tipo suspensión o emulsión fabricándose desde cables, perfiles decorativos, sellantes automotrices, hasta tela plástica. Resinas de PVC con alto peso molecular son requeridas en la fabricación de plastisoles que se utilizan en la manufactura de filtros de aire automotriz. Industria Eléctrica El uso de resinas de PVC de alto peso molecular proporcionan en la manufactura de recubrimiento de cables un buen aislamiento y resistencia al fuego, agua, aceite y otros hidrocarburos. Otras manufacturas son poliductos , accesorios eléctricos como cajas, enchufes. Productos de consumo Las resinas de PVC utilizadas en la manufactura de bienes de consumo es muy amplia va desde ropa de moda, zapatos, mobiliario exterior, mangueras de riego hasta la manufactura de juguetes y tarjetas de crédito. Salud Las resinas de PVC con peso molecular alto son utilizadas en la fabricación de venoclisis, bolsas de sangre y diálisis, por sus excelentes propiedades mecánicas. Dentro de la gama de productos para el cuidado de la salud los guantes quirúrgicos son manufacturados con resinas de PVC emulsión. En la manufactura de diferentes tipos de "blister packs" para medicinas las resinas de PVC con bajo peso molecular son las más recomendadas. No es biodegradable. ❑La biodegradación produce gases perjudiciales para el medio ambiente, tales como: ◦ CO2 (Anhídrido Carbónico), ◦ metano. ◦ Entre otros Gases, son responsables del efecto invernadero. ◦ Además para que se produzca la biodegradación es necesario la presencia de aire y líquidos. Es amigo de la naturaleza. ❑Su empleo en perfiles para recubrimientos, puertas y ventanas ayuda a minimizar el corte de árboles de manera indiscriminada. ❑Reduce el uso de pinturas ya que no requieren mantenimiento. http://www.textoscientificos.com/polimeros/pvc http://www.aniq.org.mx/provinilo/pvc.asp http://www.comercializadorafolgueiras.com/resinas/copolimeros.htm http://www.compoflex.com http://www.aniq.org.mx/estudios/CiclodeVidaPVC.pdf http://www.pvc.org/Media-Centre/Videos Martín, M. (2018). Policloruro de vinilo - PVC. Textoscientificos.Com. https://www.textoscientificos.com/polimeros/pvc Hernandez. (2019). Moldeo por inyección de plásticos. Protolabs.Es. https://www.protolabs.es/servicios/moldeo-por-inyeccion/moldeo-por-inyeccion-de-plasticos/ GRACIAS POLIURETANO David Espin Eliana Guaman Estefania Vergara Genesis Palacios Johana Jerez Michelle Torres Adriana Cisneros POLIURETANO El descubrimiento del poliuretano se remonta al año 1937, gracias a las investigaciones desarrolladas por Otto Bayer. Se empezó a utilizar en la década de los 50, ya que hasta entonces no existieron máquinas capaces de procesarlo. Los sistemas de poliuretano, hoy en día, son muy versátiles y permiten una gama amplísima de aplicaciones que forman parte de nuestra vida. Su uso se extiende, por ejemplo, a: Las materias primas proceden de dos productos: el petróleo y el azúcar, para obtener, después de un proceso químico de transformación, dos componentes básicos, llamados genéricamente ISOCIANATO y POLIOL. 2 INTRODUCCIÓN La formulación de los poliuretanos depende de su aplicación, pero proceden básicamente de dos productos: el azúcar y el petróleo, para obtener a partir de un proceso químico de transformación dos componentes líquidos llamados genéricamente poliol e isocianato. En su composición química el poliol, caracterizado por los grupos hidroxilos (OH), está mezclado con los agentes espumantes expansivos y otros aditivos, como aminas, siliconas, agua y catalizadores organometálicos e ignifugantes. La combinación de estas adiciones condiciona la reacción, y da lugar a una estructura con más del 90 %: de celdas cerradas, además de influir en la apariencia y coloración final de la espuma. El componente isocianato, determinado por su contenido de grupos funcionales (NCO), formulado como Difenil Metano de Disisocianato (MDI), aporta estabilidad térmica, resistencia a la combustión e influye directamente en el proceso de reactividad y adherencia de la espuma. 3 PROPIEDADES • Mediante equipos apropiados se realiza su aplicación "in situ" lo cual permite una rápida ejecución de la obra consiguiéndose una capa de aislación continua, sin juntas ni puentes térmicos. • Su duración, debidamente protegida, es indefinida. • Tiene una excelente adherencia a los materiales normalmente usados en la construcción sin necesidad de adherentes de ninguna especie. • Tiene una alta resistencia a la absorción de agua. • Muy buena estabilidad dimensional entre rangos de temperatura desde -200 ºC a 100 ºC. • Refuerza y protege a la superficie aislada. 4 ¿COMO SE OBTIENE? CONDENSACIÓN DE BASES HIROXILICAS ESPUMA RÍGIDA DE POLIURETANO 5 La mezcla de los dos componentes POLIOL e ISOCIANATO, que son líquidos a temperatura ambiente, produce una reacción química exotérmica. Esta reacción química se caracteriza por la formación de enlaces entre el poliol y el isocianato, consiguiendo una estructura sólida, uniforme y muy resistente. Si el calor que desprende la reacción se utiliza para evaporar un agente hinchante, se obtiene un producto rígido que posee una estructura celular, con un volumen muy superior al que ocupaban los productos líquidos. Es lo que denominamos espuma rígida de poliuretano, o PU. ESPUMA RIGIDA DE POLIURETANO La espuma rígida de poliuretano es un material sintético duroplástico, altamente reticulado espacialmente y no fusible. En las densidades habituales, para aislamiento térmico, la espuma contiene solamente una pequeña parte del volumen de materia sólida (con una densidad de 35 kg/m³, sólo el 3% del volumen es materia sólida). 6 CONDENSACIÓN DE BASES HIROXILICAS El poliuretano (PU, también denominado PUR) es un polímero que se obtiene mediante condensación de bases hidroxílicas combinadas con disocianatos (en general se utiliza TDI o MDI). 7 CLASIFICACIÓN 8 TERMOPLASTICOS • Poliuretanos termoplásticos (TPU), polímeros de gran versatilidad • Los poliuretanos termoplásticos (TPU) son una categoría única de plásticos que se sintetiza cuando ocurre una reacción de poliadición entre grupos funcionales diisocianato y uno o más dioles 9 TERMOESTABLES • Son cadenas de polímeros con enlaces altamente cruzados que forman una estructura de red tridimensional. • Los poliuretanos termoestables más habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes térmicos y como espumas resilientes. • Son altamente: • Resistentes • Rigidos • Duros 10 •Poliésteres TPU Este tipo de poliuretanos son compatibles con PVC y otros plásticos polares. Los poliésteres de TPU no son afectados por aceites ni sustancias químicas, por lo que ofrecen valor añadido al tener propiedades mejoradas. También proporcionan excelente resistencia a la abrasión, ofrecen un buen balance de propiedades físicas y son perfectos para uso en mezclas con otros polímeros. •Poliéteres TPU Tienen una gravedad específica ligeramente menor que los grados de poliéster y policaprolactona. Ofrecen flexibilidad a baja temperatura y buena resiliencia, así como fuerza contra la abrasión y el rasgado. Son durables contra ataques microbianos y proporcionan excelente resistencia a la hidrólisis, lo que les hace adecuados para aplicaciones donde el agua puede ser una variable a considerar. • Policaprolactonas TPU • Poseen una tenacidad y una resistencia inherentes a los TPUs basados en poliéster, pero combinadas con desempeños a baja temperatura y una resistencia relativamente alta a la hidrólisis. Son una materia prima ideal para sellos hidráulicos y neumáticos. 11 POLIURETANO EN LA INDUSTRIA • Aislante para neveras y congeladores. • Productos aislantes para construcción. • Acolchado para muebles. • Colchones. • Componentes de automóviles. • Recubrimientos y adhesivos. • Rodillos y ruedas. • Paneles de madera compuesta APLICACIONES Material de construcción Laminados Adhesivos Lacas, pinturas y esmaltes ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS – QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL INTEGRANTES: • Carlos Guashpa • Paola Guadalupe • Pablo Pérez • Wilson Quishpe • Carla Tacuri • Nathaly Maza GRUPO 5 Page 1 POLICARBONATO Tecnología de Materiales Page 2 Policarbonato ORIGEN Los primeros estudios sobre este material datan de 1928 cuando el investigador químico E. I. Carothers de la mercantil DuPont, realizando un estudio sistemático sobre las resinas de poliéster, buscando un polímero para la producción de nuevos tejidos, empezó a examinar los policarbonatos alifáticos. Sin embargo, el origen real y registrado del policarbonato se puede atribuir a una doble autoría, pues su descubrimiento se obtuvo prácticamente a la par a ambos lados del Atlántico a mediados del s.XX. . Tecnología de Materiales Page 3 Policarbonato ¿QUÉ ES EL POLICARBONATO? El policarbonato es un grupo de termoplásticos que son fáciles de trabajar ,moldear y termoformar, y son utilizados ampliamente en la construcción civil. Polímeros Tecnología de Materiales Unidos por Grupos carbonatos En una larga cadena molecular Page 4 Policarbonato DESCRIPCION Tecnología de Materiales Page 5 Policarbonato OBTENCIÓN DEL POLICARBONATO Page 6 Page 7 Page 8 Page 9 Page 10 Page 11 Page 12 Page 13 Page 14 Page 15 Page 16 Page 17 CARACTERISTICAS ✓Versátil ✓Liviano ✓De fácil instalación ✓Rapidez de ejecución ✓Costos y tiempos ✓Durabilidad y vida útil ✓Transportable Tecnología de Materiales Page 18 Policarbonato PROPIEDADES ✓ Alta durabilidad ✓ Resistencia a la fragmentación ✓ Transparencia ✓ Ligereza ✓ Termo estabilidad ✓ Protección uv. Tecnología de Materiales Page 19 Policarbonato USOS DEL POLICARBONATO Esta combinación de características ha conducido a muchas aplicaciones benéficas, durables y únicas en la industria de la construcción ,en el sector electrónico, aplicaciones domésticas, equipos de oficina, ingeniería automotriz, envases de alimento y bebida, dispositivos médicos y equipos de seguridad, entre otros. - Eléctrico y Electrónica: teléfonos celulares, computadoras, máquinas de fax, cajas de fusibles, interruptores de seguridad, enchufes, enchufes de alto voltaje. - Medios Ópticos: discos compactos (CD’s), DVD’s y C-Rom. - Automotriz: cubiertas del espejo, luces traseras, direccionales, luces de niebla y faros. Tecnología de Materiales Page 20 Policarbonato -Seguridad: cascos de protección personal ligeros, gafas de sol,, visores resistentes, cubiertas de binoculares y brújulas, lentes de uso común, lentes de ciclismo. - Botellas y empacado: biberones, botellas de agua y leche, recipientes para microondas. - Médico y cuidado de la salud: incubadoras plásticas, dializadores de riñón, oxigenadores de sangre, conexiones de tubos, unidades de infusión, lentes para una visión correcta, tubo respirador. Tecnología de Materiales Page 21 Policarbonato USOS DEL POLICARBONATO EN LA CONSTRUCCIÓN ✓ Fachadas translúcidas, decorativas y funcionales ✓ Fachadas y paredes translúcidas con un alto aislamiento térmico ✓ Cubiertas ✓ Lucernarios ✓ Ventanales ✓ Marquesinas Tecnología de Materiales Page 22 Policarbonato TIPOS DE POLICARBONATO PARA LA CONSTRUCCION ✓ Planchas de policarbonato acanalado ✓ Planchas de Policarbonato alveolar ✓ Planchas de policarbonato compacto liso Tecnología de Materiales Page 23 Policarbonato PLANCHAS DE POLICARBONATO ACANALADO Las cubiertas de policarbonato ondulado son ideales para aplicaciones donde se desea incorporar iluminación natural combinando la resistencia, durabilidad y estética del policarbonato. ❑ Policarbonato acanalado Roma ❑ Policarbonato acanalado Perfil 4 ❑ Policarbonato acanalado Gran Onda Beneficios: • Alta transmisión de luz • Altamente resistente y ligera • Excelente desempeño y durabilidad • Facilidad y rapidez de instalación • Auto-extinguible • Protección vs Rayos UV Tecnología de Materiales Page 24 Policarbonato BIBLIOGRAFIA Durán, J. (2001). Placa de policarbonato para el invernadero moderno. HORTICULTURA, 19(5), 90-91. Gorni, A. A. (2003). Introdução aos plásticos. Revista plástico industrial, 10(9). Liñán, L. M. (2010). Policarbonato de bisfenol A como precursor de adsorbentes carbonosos. Editorial de la Universidad de Granada. Kyriacos, D. (2017). Polycarbonates. In Brydson's Plastics Materials (pp. 457-485). ButterworthHeinemann. Page 25 GRACIAS Tecnología de Materiales Page 26 Policarbonato ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA CARRERA: Química. SEMESTRE: Séptimo NOMBRE: Evelyn Esthefania Vergara Yugsi TRABAJO INDIVIDUAL CELULOSA Y DERIVADOS PLASTIFICANTES 1 Celulosa Es el compuesto orgánico más abundante y el mundialmente más utilizado, como el mayor constituyente conocido de las plantas. En su estado natural, este importante material ha sido objeto de una enorme cantidad de investigaciones (1). Es el polisacárido estructural de todo el reino vegetal por ser considerado el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza y constituir una fuente de glucosa prácticamente inagotable. Los herbívoros son los únicos capaces de aprovechar la celulosa en su metabolismo; para el organismo humano, la celulosa es parte de la fibra cruda, por lo que se elimina en las heces sin haber sido aprovechada. La celulosa se encuentra en las frutas, hortalizas y los cereales como constituyentes estructurales de las paredes celulares, y también la producen ciertos microorganismos (1). Ilustración 1. Celulosa 1.1.1 Origen El nombre de celulosa es dado a una substancia cuyos orígenes son muy diversos como algodón, la madera, las algas, la túnica de ciertos animales marinos, las membranas formadas por diversas bacterias en la superficie del medio de cultivo (1). Según su origen las celulosas presentan un aspecto diverso y son más o menos atacables por diversos reactivos, aunque todas tienen la misma composición su fórmula es C6H10O5 además producen los mismos derivados de sustitución y los mismos productos de hidrolisis de degradación (1). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA 1.1.2 Estructura La celulosa es un homopolisacárido lineal de unidades de D-glucopiranosas, pero con la diferencia de que los monómeros se unen mediante enlaces glucosídicos β (1,4) (1). La celulosa tiene una estructura lineal fibrosa, en la que se establecen múltiples puentes de hidrogeno entre los grupos hidroxilo de glucosa, originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales (1). La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa, la madera un 50%, mientras que el ejemplo más puro de la celulosa es el algodón, con un porcentaje mayor al 90% (1). Ilustración 2. Estructura poli (1,4 β-D glucopiranosido, 1.1.3 Características químicas y físicas ̶ Es insoluble en agua. ̶ Su peso molecular llega a ser hasta de varios millones. ̶ Tiene una alta resistencia mecánica y química debido a que las cadenas paralelas se alinean sobre un ejem longitudinal y establecen un gran número de puentes de hidrogeno ̶ intermoleculares, lo que da origen a microfibras altamente estructuradas. Pueden ser hidrolizada a residuos de D-glucosa por la acción de ácidos como el sulfúrico y ̶ el clorhídrico a una temperatura de más de 125°C. No tiene sabor, es inolora, hidrofilia, insoluble en la mayoría de solventes orgánicos, es quiral ̶ y biodegradables La celulosa tiene una estructura lineal, entre sus unidades enlazan por puente de hidrogeno entre los grupos hidroxilos esto la hace insoluble al agua, esta logra formar una cadena ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA extendida que permite la interacción con otras cadenas paralelas, de este modo se construye 2 una trama o red muy resistente originando estructuras muy compactas constituyendo así las paredes celulares de los vegetales ̶ La celulosa no se encuentra de forma pura en la naturaleza sino en estructuras formadas por ella como las fibras de algodón, madera y otros (1). 1.1.4 Usos La celulosa constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales. Se utiliza en la fabricación de explosivos (nitrocelulosa), celuloide, seda artificial, barnices y se utiliza como aislamiento térmico y acústico, como producto derivad del papel reciclado triturado (1). 1.1.5 Obtención de la celulosa La obtención de la celulosa puede hacerse por diversas rutas, dependiendo del material de partida y el proceso químico, entre ellas se pueden mencionar: química, mecánica, quimiotermo mecánica y a partir de desechos agroindustriales (2). ̶ Celulosa química. Se obtiene haciendo un tratamiento de la biomasa con productos químicos a elevadas condiciones de temperatura y presión. Estas celulosas se caracterizan por ser más resistentes, debido a que en el proceso no se producen modificaciones (2). ̶ Celulosa mecánica. Esta es obtenida desfibrando la materia prima a altas temperaturas y presiones. Se caracteriza por ser menos resistentes que la celulosa química ya que sufren un cambio en su proceso de fabricación (2). ̶ Celulosa quimio-termo mecánica. Utiliza los dos procesos anteriores. La celulosa resultante de estos procesos tiene la forma de una pasta (con un alto contenido de agua) y tiene aún una proporción importante de lignina, ésta le da una tonalidad color café, similar al color natural de la madera (2). Dado que uno de los principales usos finales de la celulosa es la producción de papeles blancos, es necesario blanquear la pasta mediante tratamiento con productos químicos con el propósito de extraer la lignina, resinas, iones metálicos y otras sustancias que perjudicarían la fabricación del papel; una vez blanqueada, la celulosa mantiene la forma de pasta, con un alto contenido de agua (2). El estudio, caracterización, formas de recolección, purificación, explotación e interacción con el ambiente de los materiales vegetales, así como otros relacionados, han adquirido una elevada ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA prioridad en todos los escenarios de investigación, desarrollo e innovación tecnológica desde finales del siglo XX (2). En procesos separadores, las tecnologías de membranas son consideradas, por la mayor parte de los expertos en medio ambiente, como las técnicas más prometedoras en aplicaciones medioambientales, en cuestiones de tecnologías limpia y limpiadora (2). Además de ser tecnología limpia, su integración dentro de los procesos productivos va a ser capaz de crear nuevos procesos que aprovechen los recursos con más eficiencia, al permitir la reutilización de compuestos de desecho. Estas nuevas tecnologías están demostrando ser más eficaces y rentables económicamente que otras utilizadas anteriormente (2). 1.2 Proceso de fabricación de la celulosa Kraft. Las astillas procedentes de la pila de acopio se llevan hacia la tolva de astillas, donde se impregna con vapor de agua para eliminar su contenido de aire (vaso impregnador de alta presión). Es en esta etapa donde comienza a agregarse una disolución acuosa de sosa (NaOH) y sulfuro de sodio (Na2S) denominada licor blanco o lejía blanca. Esta mezcla se introduce en el digestor continuo que es como una gran olla a presión con forma de cilindro, dentro del cual las astillas se someten a cocción con la lejía blanca. El rango de temperatura de cocción varía entre 130 y 170 °C, siendo más alta en la etapa inicial (parte superior del digestor). El tiempo de cocción oscila de 1 a 2 horas dependiendo de sí la materia prima es una madera frondosa (eucalipto, chopo) o conífera (pino, picea) (3). Continuamente, a través de las diversas secciones del digestor, se agregan y se retiran líquidos de cocción. A medida que la mezcla de astillas va descendiendo dentro del cilindro, se van liberando las fibras de celulosa y se forma una pasta compuesta por fibras de celulosas y lejía negra que es una mezcla de licor blanco y lignina disuelta. Terminada la cocción la pasta obtenida se separa de la lejía residual, que se dirige al horno de recuperación (3). La pasta de celulosa obtenida se somete a una etapa de lavado a altas temperaturas dentro del digestor, en el cual flujos a contracorriente de agua van eliminando el licor negro de la pasta. La operación de lavado es crítica, ya que un lavado ineficaz deja en la pasta restos de lejías negras que consumirán más reactivos en la etapa posterior de blanqueo. Además, una buena eficacia en el lavado permite recuperar más reactivos de cocción, y disminuye la cantidad de estos que es necesario introducir en ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA el sistema para mantener constante su concentración a lo largo del tiempo en cada ciclo de cocción. Se puede lograr una eficacia del 99% en la etapa de lavado (3). A continuación, la pasta se hace pasar por un estanque de soplado, cuya función es reducir la presión dentro del digestor con objeto de soltar las fibras aún compactas (3). El proceso de soplado se realiza a menores temperaturas, razón por la cual se inyecta agua fría a la pasta para bajar la temperatura al rango de 75-80 °C. Más tarde la pasta sigue varias etapas de lavado para eliminar el resto de licor negro y luego pasa al clasificador de nudos (astillas que no alcanzaron una cocción completa). Los nudos son devueltos al digestor continuo y las fibras clasificadas pasan sucesivamente etapas de clasificación y lavado, obteniéndose finalmente la celulosa Kraft sin blanquear (pasta café) que posee todavía altos niveles de lignina. El contenido de lignina que queda en la pasta de celulosa así obtenida se mide por el índice de kappa. Intervalos usuales de i.k. son de 15-20 (2,4-3,3% de lignina) para pastas de especies frondosas y de 20-30 (3,3-5% de lignina) para pastas de coníferas (3). % LIGNINA = 0,165 x i.k. Una característica ventajosa de este proceso es la recuperación de los reactivos de la cocción. El proceso de recuperación consiste en la concentración de la lejía negra por evaporación y posterior combustión en calderas recuperadoras para producir vapor y energía eléctrica, usados para los diversos procesos productivos de la planta. Las sales minerales resultantes (cenizas) se recuperan después del proceso de combustión por disolución y adición Na2CO3 y Na2SO4 para compensar las pérdidas habidas en el proceso de cocción. El Na2SO4 adicionado, que da nombre al proceso, se transforma en Na2S por las condiciones reductoras del horno de recuperación (3). El proceso Kraft es un procedimiento muy eficaz si bien presenta la desventaja de los malos olores producidos por la emisión de tioles y sulfuros. La pulpa que se obtiene es muy blanca. El agua del proceso contiene SO2 y un pH entre 8 y 9. La celulosa química, así obtenida, se caracteriza por tener un bajo porcentaje de lignina y por su resistencia, ya que las fibras de celulosa quedan intactas, son fáciles de blanquear y poco propensas a perder sus cualidades en el tiempo. El rendimiento del proceso es bajo ya que sólo entre un 40 y un 60% del material original (madera) queda retenido en el producto final (fibras de celulosa) (3). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA Ilustración 3. Proceso de fabricación de la celulosa Kraft. 1.3 Blanqueo La pasta, una vez clasificada y lavada, se somete a varias etapas de blanqueo que buscan eliminar el remanente de lignina contenida en la pasta, proceso ya iniciado en la etapa de cocción, sin producir una merma en la resistencia de las fibras. Generalmente se realizan de 3 a 5 etapas de blanqueo por tratamientos sucesivos con agentes oxidantes y extracciones con hidróxido de sodio acuoso. Así, la lignina y otras sustancias responsables del color de la pasta se transforman en compuestos solubles en agua y se eliminan por sucesivos lavados (3). Los productos químicos utilizados para blanquear y los símbolos que los representan son los siguientes: C: Cloro (Cl2), al combinarse con la lignina, forma los compuestos clorados que se disuelven en disoluciones de sosa. Por motivos medioambientales, el uso de Cl2 se ha eliminado prácticamente (3). D: Dióxido de cloro (ClO2). Su acción es similar a la del Cl2, pero su efecto sobre las fibras es menos dañino, y desde el punto de vista ambiental genera hasta un 40% menos de residuos organoclorados (1 kg. de ClO2 equivale en poder oxidante a 2.63 kg. de Cl2). Actúa oxidando las moléculas de lignina y rompiendo sus cadenas. El 90% de los compuestos clorados generados son de pesos moleculares elevados y, por tanto, no tóxicos. El dióxido de cloro se produce generalmente dentro de la planta, ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA debido a su carácter explosivo. Su obtención se produce mediante reducción del clorato de sodio (NaClO3), el cual puede ser comprado externamente o generado internamente mediante electrólisis de la sal (NaCl) (3). No obstante, las presiones medioambientales de los últimos años han hecho que se desarrollen cada vez más los blanqueos totalmente libres de cloro o TCF (Totally Chlorine Free) donde los derivados clorados se han sustituido por el oxígeno y sus derivados. Así, las plantas de celulosas más modernas cuentan en esta etapa con un proceso adicional de deslignificación con oxígeno (O2), el cual consiste en aplicar altas dosis de oxígeno a la pasta café para producir la oxidación de la lignina, previo a las etapas de blanqueo (3). Con ello se reduce sustancialmente el consumo de agentes químicos de blanqueo. El proceso consiste en introducir, después de la cocción y antes del blanqueo, una o dos etapas de deslignificación con oxígeno en medio alcalino (3). El poder oxidante del O2 es 4.4 veces al del Cl2. Es el agente menos contaminante y más barato. El proceso se realiza a presión para aumentar la solubilidad del oxígeno en el medio de reacción y a temperaturas próximas a los 100 ºC. Se consiguen descensos del índice kappa de aproximadamente 6 puntos, en pastas frondosas, y de hasta 10 puntos en pasta de coníferas (3). Su principal inconveniente deriva de su tendencia a reaccionar formando radicales libres que son muy reactivos tanto con la lignina como con la celulosa. Así las moléculas de lignina se rompen y se solubilizan, pero también disminuye el grado de polimerización de la celulosa, disminuyendo la resistencia de la pasta. Por ello el O2 sólo se utiliza con pastas de celulosa que tienen un contenido en lignina igual o superior al 60%. Al no generarse compuestos clorados se pueden usar las aguas residuales para la generación de energía eléctrica (los cloruros producen problemas de corrosión en las calderas) (3). P: Peróxido de hidrógeno (H2O2). Se usa tanto en el blanqueo de pastas químicas como mecánicas y recuperadas. Las condiciones más favorables para que el peróxido reaccione con la lignina y no con la celulosa es un medio básico de NaOH. Tiene las mismas ventajas medioambientales que el oxígeno, pero presenta el inconveniente de ser caro e inestable. Hay que añadir cationes metálicos y agentes quelantes para estabilizarlo. El problema de estos últimos radica en que son difíciles de eliminar de las aguas residuales (3). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA Z: Ozono. Es un oxidante muy enérgico que se genera a partir de aire seco o de oxígeno por la aplicación de altos voltajes en dos electrodos separados por el gas. Reacciona con la lignina a temperatura ambiente y presión atmosférica y es menos agresivo que el oxígeno (3). Ilustración 4. Proceso de blanqueo A través de los avances recientes, los niveles de residuos en los efluentes líquidos de las plantas de celulosa han bajado continuamente. El proceso de blanqueo ECF (Elemental Chlorine Free), basado en dióxido de cloro, se ha impuesto largamente en la industria de la celulosa como el más aceptado, en reemplazo de las antiguas plantas de blanqueo basado en cloro elemental (3). 1.4 Secado y embalado Ilustración 5. Proceso de secado y embalado ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA La pasta procedente de la planta de blanqueo es preparada para su secado. El porcentaje de fibras contenida en la pasta a la entrada de la máquina secadora (consistencia inicial), es de aproximadamente 1 a 2%. Desde la caja de entrada, la pasta es distribuida uniformemente sobre el fourdrinier o mesa formadora de lámina, máquina que es accionada por varios rodillos que sacan el agua de la pulpa, dándole forma a la lámina (4). La lámina, que a estas alturas posee una consistencia de aproximadamente un 46%, entra a los presecadores, grandes cilindros en cuyo interior circula vapor a altas temperaturas (4). Luego pasa a los secadores principales, que por dentro están equipados de diversos rodillos calientes que conducen la lámina a través de calentadores por convección y radiadores infrarrojos. A la salida de esta área, la lámina posee una consistencia de 87-92% seco (4). Finalmente, la lámina pasa por la cortadora, que la deja en forma de pliegos, los que se apilan, se prensan, se embalan en forma de units y se pesan antes de almacenarlos en las bodegas. También existe la posibilidad de embobinar la lámina de celulosa, en cuyo caso se prescinde de su paso por la cortadora (4). 1.5 Recuperación de energía Ilustración 6. Proceso de recuperación de energía El proceso de producción de celulosa está diseñado y programado para la recuperación y reutilización de los distintos componentes que intervienen en las 4 primeras fases, estructurándose así un sistema de autoalimentación de energía para el funcionamiento de la planta industrial en su conjunto. Así, la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA Fase Recuperación y Energía, si bien no se relaciona directamente con la celulosa en sí, alimenta su proceso de producción a través de la generación de energía que la planta requiere (4). Cortezas de rollizos, aserrines y astillas subdimensionadas, son transportados a las calderas de poder para ser aprovechados como combustible y generar vapor (4). El licor negro -compuesto principalmente de material orgánico disuelto (lignina) y sales residuales del licor blanco-, sigue un proceso de concentración mediante evaporadores de múltiples efectos. El proceso de concentrado consiste en flujos de vapor aplicados en contracorriente con el licor negro, bajo diferentes condiciones de temperatura y presión en cada una de las etapas (además de extraer el agua del licor negro, en los evaporadores se retiran -en forma de gases- algunos compuestos de TRS, metanol y trementina, los cuales son condensados, tratados y recuperados para distintos usos). Una vez concentrado, el licor negro entra a la caldera recuperadora con una consistencia de entre 60 y 70%; al quemarse su parte orgánica se produce energía para generar vapor, y las cenizas resultantes se recuperan para producir el licor verde (4). El licor verde proviene, básicamente, de la ceniza originada por la combustión del licor negro; sus principales compuestos químicos son sulfito de sodio (Na 2 S) y carbonato de sodio (Na 2 CO 3) mezclado con agua, el cual, luego de justificarse y agregársele componentes químicos (principalmente cal viva –CaO) se regenera como licor blanco. Éste se filtra, se almacena en estanques especiales y posteriormente será utilizado en la fase (4). 1.5.1 Cocción. Del proceso de filtrado del licor blanco se retiran los compuestos no disueltos, formándose los lodos (CaCO 3), a los cuales se les extrae la humedad para luego ser quemados en hornos de cal junto con la caliza, transformándolos, así, en cal viva, la que servirá posteriormente para la conversión del licor verde a licor blanco (4). El vapor generado en la caldera recuperadora y las calderas de poder es conducido hacia un turbo generador, a través del cual se genera energía eléctrica para los procesos de la planta industrial; luego, el vapor -a más baja presión y temperatura- es usado en diferentes áreas de la industria (4). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA 1.6 Tratamiento de Efluentes Los residuos líquidos provenientes de las distintas fases de la producción de celulosa son llevados a la planta de tratamiento primario, donde existe un clarificador o piscina de decantación, cuya función es retirar los sólidos suspendidos (4). Las fibras son llevadas a la superficie del agua con la ayuda de burbujas de aire inyectadas en el fondo, y son retiradas por rebalse a través de los bordes superiores de la piscina (4). Los sólidos más pesados, una vez decantados, son retirados desde el fondo por rastrillos rotatorios, los que posteriormente, junto con las fibras, son prensados para retirarles las aguas sobrantes y depositadas en vertederos especialmente habilitados, o para ser quemados en calderas de poder (4). El efluente continúa hacia una etapa de neutralización, donde se le agregan aditivos químicos neutralizantes para que los residuos finales no sean ácidos ni alcalinos. Cumplida esta última etapa, el efluente está en condiciones de ser devuelto al río sin riesgo de alteración del medio ambiente fluvial (4). Ilustración 7. Tratamiento de efluentes ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA Algunos parámetros relevantes para medir las descargas de efluentes líquidos son: ̶ TSS: Total de Sólidos Suspendidos. ̶ BOD: Demanda Bioquímica de Oxígeno, que mide el grado en que el material biológico consume el oxígeno disuelto en las aguas de descarga. Usualmente es medido después de 5 días, por lo que se conoce como BOD5. 1.7 ̶ AOX: mide la concentración de compuestos orgánicos clorados. ̶ pH: debe aproximarse a neutro (7) (4). Derivados de la celulosa 1.7.1 Carboximetilcelulosa También llamada CMC es un compuesto orgánico derivado de la celulosa, compuestos por grupos carboximetil, enlazados a algunos grupos hidroxilos presentes en polímeros de glucopiranosa. Se obtiene mediante el tratamiento de la celulosa del algodón o de maderas, también además se produce como subproducto de cloruro de sodio y glicolato de sodio, los cuales se separan y se obtiene la CMC (1). Ilustración 8. Estructura de Carboximetilcelulosa 1.7.1.1 Importancia Es fabricada por muchas compañías alrededor del mundo, destaca su producción en Europa y América (1). La producción de CMC es más simple que la de otros éteres de celulosa debido a que todos los reactivos que se emplean son sólidos o líquidos y permiten trabajar a presión atmosférica. A causa de su versatilidad como espesante, formador de películas, coloide protector y agente retenedor de agua, la CMC ha llegado a ser el principal éter de la celulosa producido industrialmente (1). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA 1.7.1.2 ̶ Aplicaciones Helados y cremas: Agente estabilizador, evita la sinéresis retarda la cristalización de azucares y agua mejorando la textura de producto final. ̶ Bebidas y leches ácidas: Espesante, estabilizador de proteínas ̶ Salsas y condimentos líquidos: espesante, estabilizador de emulsión, agente de suspensión ̶ Jarabes y almibares: Espesantes ̶ Pastas dentales: ligante, espesante, estabilizante ̶ Lociones y suspensiones: Viscosificantes y agente de suspensión ̶ Embutidos: Ligante, retenedores de agua, mejora el corte, facilitador de inserción en la tripa. 1.7.2 Hidroxietilcelulosa La hidroxietilcelulosa (HEC) es un polímero de celulosa y etileno, que forma un gel viscoso soluble en agua y etanol, se puede usar en sustitución del CMC, cumpliendo una función similar. Es utilizado ampliamente en las zonas como la exploración petrolera, revestimiento, construcción, medicamento, alimentación, fabricación del papel y la polimerización de macromoléculas (1). Ilustración 9. Adición de grupos óxidos en una molécula de celulosa La celulosa se hace reaccionar inicialmente con hidróxido sódico y al alcalicelulosa resultante se le adiciona óxido de etileno para dar la hidroxietilcelulosa (1). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA Una de las dificultades es conseguir que la adición del óxido de etileno se realice de manera homogénea (1). 1.7.2.1 Aplicaciones ̶ Podemos utilizarlo como el gel hidrófilo, el material de refuerzo como un tipo de esqueleto. ̶ Es retardador de látex en la industria de pinturas ̶ Agente de recubrimiento y adhesivo de pasta de dientes en la industria cerámica ̶ Se utiliza como agente para aumentar la viscosidad y además como recubrimiento de pastillas y agente endurecedor y suspensor. Presente en preparaciones lubricantes para ojos resecos, cuidado de lentes de contacto y para la sequedad bucal (1). Incompatible con medios alcalinos, alcohol etílico (en más del 30%), y con electrolitos a saturación. Es parcialmente compatible con caseína, almidón, metilcelulosa alcohol polivinílico y gelatina, es incompatible con zeína (proteína del maíz) (1). 1.7.3 Hidroxietilpropilcelulosa La hidroxietilpropilcelulosa (HPMC) es una metilcelulosa que ha sido modificada por tratamiento con álcali y oxido de propileno, por lo cual se considera una modificación sintética de un polímero natural, la celulosa (1). Es un polvo blanco o casi blanco, con forma de gránulos o de dinas fibras y que se hincha en el agua formando soluciones coloidales viscosas (1). La viscosidad de la HPMC se relaciona directamente con los grupos metoxi que contiene, a mayor concentración de estos grupos su viscosidad será mayor (1). No se digiere por el intestino human y tampoco puede ser fermentada por la flora intestinal, por lo tanto, se considera una fibra dietética no fermentable (1). ̶ 1.7.3.1 Importancia La glucogenomia postprandial es la elevación de las concentraciones de glucosa en sangre después de comer. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA ̶ La HPMC causa una disminución de la respuesta glucémica postprandial, debido a que genera soluciones viscosas en el tracto intestinal. ̶ La razón por la que las fibras dietéticas producen este efecto parece ser el retraso del vaciamiento gástrico. ̶ Las fibras solubles HPMC, especialmente en grados de alta viscosidad, puede disminuir significativamente los niveles de colesterol total y LDL plasmáticos (1). 1.7.3.2 Como funciona El mecanismo por el cual el HPMC tiene efecto hipocolesteroidismo es que al formar geles viscosos dificulta el contacto entre la pared intestinal y el contenido luminal. Así de la misma forma que otras fibras solubles, la HPMC podría reducir o disminuir la absorción de colesterol, ácidos biliares e hidratos de carbono (1). 1.7.3.3 Usos y aplicaciones La Autoridad de Seguridad Alimentaria (ESFA), indica que la cantidad necesaria para producir el efecto beneficioso debe ser de 4gr por comida, en el caso de la disminución de la respuesta glucémica postprandial y de 5gr por día repartidos en dos o más servicios, para el caso del mantenimiento de los niveles plasmáticos adecuados de colesterol (1). 2 Plastificantes Los plastificantes se han estado utilizando durante miles de años para hacer ciertos materiales flexibles y maleables. El agua se ha utilizado para ablandar la arcilla y se sabe que algunos aceites se han utilizado desde hace siglos para plastificar el alquitrán empleado en la impermeabilización de los barcos (5). Los plastificantes modernos son parecidos y diferentes al mismo tiempo. Son líquidos orgánicos incoloros e inodoros que no pueden ser tratados simplemente como aditivos de relleno o pigmentos, ya que los plastificantes representan una amplia gama de substancias químicas y moléculas con innumerables aplicaciones de alto rendimiento, seguras y sostenibles (5). Son materiales de baja volatilidad que se agregan a un polímero para aumentar su flexibilidad, elasticidad y fluidez en estado fundido. Los beneficios secundarios incluyen una mayor resistencia al impacto y suavidad. La mayoría de los plastificantes son líquidos orgánicos de alto punto de ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA ebullición. Los plastificantes funcionan reduciendo la temperatura de transición vítrea del plástico a un punto por debajo del punto en el que se utilizará en una aplicación real. Esto da como resultado una disminución de la fragilidad en las condiciones de servicio (6). Los plastificantes también pueden funcionar como vehículos para plastisoles y organosoles y como portadores para pigmentos y otros aditivos. Algunos plastificantes ofrecen estabilización al calor y la luz, así como retardancia a la llama (6). 2.1 Derivados Plastificantes 2.1.1 Celofán. El celofán es un polímero natural derivado de la celulosa; tiene el aspecto de una película fina, transparente, flexible y resistente a esfuerzos de tracción, pero muy fácil de cortar y su principal característica es que parece una película plástica, pero se comporta como una hoja de papel: si la doblo permanecerá doblada y esta propiedad es de mucha utilidad cuando se requiere envolver algo (7). 2.1.1.1 Fabricación El proceso de fabricación consiste en disolver fibras de madera, algodón cáñamo en un álcali para hacer una solución llamada viscosa, la cual luego es extruida a través de ranura y sumergida en un baño ácido que la vuelve a convertir en celulosa (7). Por medio de un proceso similar, utilizando un orificio en lugar de una ranura, se produce una fura llamada rayón, aunque difieren en su proceso de extrusión ya que el celofán pasa a través de una ranura mientras que el rayón pasa por un orificio. Uno de los datos interesantes, es que el celofán fue inventado como idea para impermeabilizar las telas, aunque su creador no logro dicho experimento, descubrió que la capa impermeabilizante que había creado se podría desprender de la tela. A esta capa se le dio el nombre de celofán (7). El celofán se comenzó a emplear por una compañía estadounidense de golosinas. Esta compañía empleaba el celofán como envoltorio para sus dulces. Con el paso del tiempo el celofán se fue comercializando como un material útil dentro de la industria alimenticia (7). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA 2.1.1.2 Características ̶ Transparente ̶ Brillante ̶ Relativamente elástica ̶ Resistente al calor ̶ Insoluble en agua y grasas ̶ Biodegradable ̶ No proporciona sabor ni aroma al alimento ̶ Puede pigmentarse 2.1.1.3 Principales usos Se utiliza principalmente como envoltorio, para envolver y adornar regalos y ramos florales (dado que además de incoloro también se fabrica en colores transparentes), aunque también fue muy utilizado en la elaboración de cintas adhesivas, siendo sustituido en gran medida otros polímeros de cualidades más apropiadas para tal uso. Además de su uso como envoltorio de alimentos, también tiene usos industriales, tales como cintas autoadhesivas y membranas semipermeables utilizadas por cierto tipo de baterías (7). Para algunos usos se le aplican recubrimientos para complementar o modificar sus propiedades. Con el tiempo, el término celofán se ha generalizado, y se usa comúnmente para referirse a diversas películas plásticas, aún aquellas que no están hechas con celulosa. (aun así, la mayoría están hechas de dicho material (7). Actualmente el celofán ha sido sustituido por el polipropileno, que es un derivado del petróleo ya que por que por costos de fabricación ha sido más práctico. A tal grado que prácticamente todo lo que conocemos popularmente como celofán en realidad es polipropileno (7). Ilustración 10. Aplicaciones del celofan ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA 2.1.1.4 Propiedades 2.1.1.4.1 Permeabilidad Celofán sin tratar es semipermeable, y se utiliza en diversos procedimientos científicos para filtrar y compuestos separados en una solución. A prueba de humedad celofán, tratado con una capa impermeable de laca, tiene una muy baja tasa de difusión, permitiendo sólo 270 mg de vapor de agua por metro cuadrado por hora a la temperatura de transición de 100 grados Fahrenheit. Los materiales se hicieron populares como un populares como un paquete de cigarrillos y cigarros a prueba de humedad. También 'una barrera eficaz contra los microorganismos (7). 2.1.1.4.2 Fuerza El celofán se introdujo en el siglo 20 como una alternativa al material de envolver papel. Fue considerado para ser para ser superior, tanto por su transparencia y su fuerza - tiene celofán resistencia a la tracción superior a la de papel para escribir todo trapo utilizado en la época, y la resistencia al estallido comparable al papel de la más alta calidad disponible. Está disponible en espesores de 9/10, 000 pulgadas a 7/1, 00 pulgadas a 7/1, 000 centímetros (7). 2.1.2 Acetato de celulosa. Es uno de los derivados más importantes de la celulosa, que pueden ser producidos a través de rutas heterogéneas y homogéneas. El acetato de celulosa es utilizado en fibras y textiles, marcos de anteojos, herramientas y telas absorbentes, entre otros usos (8). El acetato de celulosa es uno de los ésteres más importantes de la celulosa debido a su fuente renovable, biodegradabilidad, no toxicidad, bajo costo y muy baja propiedad de inflamabilidad. Se desarrolló durante la Primera Guerra Mundial ante la necesidad de sustituir un material altamente explosivo como lo era el nitrato de celulosa (8). Las primeras investigaciones se realizaron al estudiar los acabados de las alas de las avionetas, pero fue preparado por primera vez por Schutzeberger en 1865 calentando algodón con anhídrido acético a altas temperaturas (entre 130-140 °C). En 1894, Cross y Bevan, descubrían un proceso más práctico donde la acetilación se llevaba a cabo a presión atmosférica utilizando ácido sulfúrico o cloruro de zinc como catalizadores (8). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA 2.1.2.1 Propiedades físicas Dependen de la longitud de la cadena de la molécula de celulosa, el grado de acetilación y de la cantidad y el tipo de plastificantes empleados (9). ̶ Resistencia a la luz y la intemperie: los materiales celulósicos en general son bastantes resistentes a la exposicion a la luz especialmente en uso normal. ̶ Buena resistencia a solventes tales como: ácidos diluidos, grasas, aceites halógenos e hidrocarburos aromáticos. ̶ Brillo profundo ̶ Alta transparencia ̶ Sensación agradable al tacto (8) 2.1.2.2 ̶ Aplicaciones Fibras textiles: Las fibras de acetato de celulosa son usadas para textiles y vestidos por muchos de los diseñadores más importantes. Los factores que hacen este material apropiado para estas aplicaciones incluyen el hecho de que es confortable, permeable y absorbente. ̶ Vendas ̶ Productos de higiene personal ̶ Telas absorbentes y limpiones ̶ Papeles especiales ̶ Marcos de anteojos (9) 2.1.3 Propionato de celulosa El propionato de acetato de celulosa (CAP) o propionato de celulosa, es un éster de celulosa elaborado por la acción del ácido propiónico y su anhídrido sobre la celulosa purificada. Se utiliza como base de material de moldeo termoplástico (10). El propionato de acetato de celulosa es un polvo de flujo libre y de bajo olor. Es especialmente adaptable para su uso en tintas de impresión y barnices de sobreimpresión transparentes debido a su amplia solubilidad en disolventes de tinta, compatibilidad con otras resinas utilizadas en tintas de impresión y alto punto de fusión (10). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA 2.1.3.1 Características • Es hipoalergénico, es decir, no puede dar ningún tipo de alergia • Tiene más brillo y transparencia que el resto de materiales plásticos • Su envejecimiento y deterioro con el tiempo es prácticamente nulo • Es muy fuerte, ligero y flexible • Tienen un bajo coeficiente de fricción y destaca por su resistencia a los golpes • Soporta grandes oscilaciones de temperatura y de presión • Extrema ligereza y ergonomía • Gran elasticidad, no se deforman, siempre mantienen su forma y posición original • Permite distintos acabados en su superficie, incluyendo el acabado “soft touch” que es muy agradable para el contacto con la piel (10). 2.1.3.2 Aplicaciones ̶ Accesorios de iluminación ̶ Gafas de seguridad ̶ Cubiertas de motor ̶ Mangos de cepillo ̶ Protectores faciales ̶ Volantes (10). Tiene excelentes propiedades antibloqueo, su resistencia a la grasa es superior a la de muchos otros formadores de película. En tintas y recubrimientos, a menudo reduce los defectos de la superficie, como poros y cráteres, y generalmente mejora la humectación, la adhesión, la resistencia al bloqueo y la liberación de solventes, permite velocidades de impresión y recubrimiento más rápidas (10). 2.1.4 Nitrato de celulosa. Fue sintetizado por primera vez en el año 1845 por Schönbein. Es un sólido parecido al algodón, o un líquido gelatinoso ligeramente amarillo o incoloro con olor a éter. Se emplea en la elaboración de explosivos, propulsores para cohetes, celuloide (base transparente para las emulsiones de las películas fotográficas) y como materia prima en la elaboración de pinturas, lacas, barnices, tintas, ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA selladores y otros productos similares. Es famoso su uso tradicional, como laca nitrocelulósica aplicada como acabado sobre la madera en guitarras eléctricas de calidad (11). 2.1.4.1 Fabricación Se sintetiza a base de algodón, nítrico y sulfúrico, los mismos utilizados en la nitroglicerina. De esta manera, forma principalmente nitrato de celulosa (11). Para obtenerlo se hace una mezcla de 1 volumen de ácido nítrico (HNO3) y tres 3 volúmenes de ácido sulfúrico (H2SO4), pues la reacción de la celulosa con el ácido nítrico, además de formar la nitrocelulosa, produce agua, la cual diluye rápidamente al ácido nítrico. Al ser el ácido sulfúrico higroscópico, éste toma el exceso de agua en la reacción sin diluir al ácido nítrico (11). Cuando la mezcla de ambos ácidos está fría, se introduce el algodón y deja durante unos 15 minutos estabilizando la temperatura (enfriando, ya que la reacción es muy exotérmica), después de lo cual se lava en acetona y se seca. Opcional al lavado con acetona es un lavado rápido con agua y bicarbonato de sodio (NaHCO3), que eliminará posibles residuos de ácido; aunque hará que la nitrocelulosa obtenida se seque más lentamente, ya que el agua es menos volátil que la acetona (11). Una vez fabricada conserva el aspecto de algodón ordinario, aunque la nitrocelulosa es más áspera al tacto. La obtención descrita anteriormente genera una nitrocelulosa altamente explosiva y peligrosa, con un grado altísimo de pureza; por lo que se recomienda variar las proporciones con respecto al ácido sulfúrico si se desea hacer demostraciones sencillas. Cuanto menos ácido sulfúrico sea usado (Con respecto a la proporción 1HNO3:3H2SO4), menor grado de pureza tendrá la nitrocelulosa (11). Una vez seco, es soluble en el dietiléter, acetona y el éter acético. Se enciende a 120 ºC. Al arder produce dióxido de carbono, monóxido de carbono, agua y nitrógeno (11). La nitrocelulosa se obtiene, a nivel industrial, por nitración de alfa-celulosa de algodón o pulpa de madera (11). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA 2.1.4.2 Propiedades Es uno de los explosivos plásticos más baratos. Es rígido y resistente al impacto. Admite técnicas finales de corte y mecanizado (evitando sobrecalentamiento). No es un buen aislante eléctrico. El celuloide se disuelve en acetona y acetato de amilo. Es atacado por los ácidos y bases (poca resistencia química). Se endurece al envejecer y es atacado por la radiación solar. Es inflamable, con deflagración. Los productos emitidos en la degradación térmica son tóxicos (11). Es muy estable en comparación de la nitroglicerina, incluso es más estable que la pólvora. Los magos e ilusionistas lo utilizan para crear ilusiones con fuego (11). 2.1.5 Polímeros generados a partir de lignina. la lignina se considera como el material orgánico de origen natural más abundante en el planeta. El contenido en masa de la misma depende del origen de la especie vegetal. En la madera, su contenido varía entre 19 y 35%. La lignina es un polímero tridimensional altamente ramificado con una gran variedad de grupos funcionales que proporcionan centros activos para interacciones químicas y biológicas. La lignina disponible en el mercado procede de una serie de procesos, mayoritariamente de la obtención de papel, lo cual provoca que en su caracterización pueden aparecer grupos funcionales distintos a los nativos. Los principales grupos funcionales en la lignina incluyen los hidroxilos fenólicos, hidroxilos alifáticos, metoxilos, carbonilos, carboxilos y sulfonatos (12). Ilustración 11. Unidades y monómeros básicos de la lignina ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA La lignina se extrae utilizando diferentes técnicas de pulpeo y, recientemente, en el proceso de producción de bioetanol, como un subproducto de bajo precio en grandes cantidades. Las ligninas técnicas se distinguen en dos categorías. Por un lado, ligninas comerciales con azufre en su contenido que incluyen los lignosulfonatos y la lignina Kraft existentes desde ya hace mucho tiempo y cuya producción es la más elevada (12). 2.1.5.1 Propiedades físicas Las ligninas son polímeros insolubles en ácidos y solubles en álcalis fuertes como el hidróxido de sodio, que no se digieren ni se absorben y tampoco son atacados por la microflora del colon. Pueden ligarse a los ácidos biliares y otros compuestos orgánicos (por ejemplo, colesterol), retrasando o disminuyendo la absorción en el intestino delgado de dichos componentes. El grado de lignificación afecta notablemente a la digestibilidad de la fibra. La lignina, que aumenta de manera ostensible en la pared celular de la planta con el curso de la maduración, es resistente a la degradación bacteriana, y su contenido en fibra reduce la digestibilidad de los polisacáridos fibrosos (12). 2.1.5.2 Propiedades químicas La lignina es el polímero natural más complejo en relación a su estructura y heterogeneidad. Por esta razón no es posible describir una estructura definida de la lignina; sin embargo, se han propuesto numerosos modelos que representan su estructura. La molécula de lignina presenta un elevado peso molecular, que resulta de la unión de varios ácidos y alcoholes fenilpropílicos (cumarílico, coniferílico y sinapílico). El acoplamiento aleatorio de estos radicales da origen a una estructura tridimensional, polímero amorfo, característico de la lignina (12). 2.1.5.3 Usos La utilización de la lignina en el tratamiento de diferentes patologías es una tendencia mundial que se ha consolidado en la última década. En cuba se ha desarrollado un derivado de la lignina de bagazo el LIGMED-A registrado para el tratamiento de las diarreas en el cerdo cría y otras especies animales. El LIGMED-A no es tóxico, presenta una efectividad terapéutica comparable con la de otros fármacos usados en el tratamiento anti-diarreico, no se requieren condiciones para su conservación, presenta actividad germicida frente a microorganismos y capacidad atrapadora de radicales superóxidos. Actualmente se complementan los estudios con vistas a la introducción en el tratamiento del síndrome diarreico en humanos y se diversifican los usos de este (12). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA REFERENCIAS 1. Rodirgues, S - Perez A. Celulosa Y Sacarosa. 2019 [Internet]. 1:12. Available from: https://es.scribd.com/doc/259964811/Investigacion-Celulosa-y-Derivados 2. Benavidez M. TR. Síntesis y caracterización de membranas de acetato de celulosa, obtenidas a partir de desechos agroindustriales. Univ El Salvador [Internet]. 2014;100. Available from: http://ri.ues.edu.sv/id/eprint/8518/1/19201000.pdf 3. Tejedor AS. Química Orgánica Industrial. 2018 [Internet]. :4. Available from: https://www.eii.uva.es/organica/qoi/tema-03.php 4. Gonzales E. Celulosa. 2014;45. Available from: https://fdocuments.ec/document/trabajofinall-celulosa.html 5. Platicisers E. GRAN VARIEDAD & ALTO RENDIMIENTO MUCHOS USOS & CONTROLES EXHAUSTIVOS. 2017;2. Available from: https://www.plasticisers.org/wpcontent/uploads/2017/07/EP_Factsheet_2017_ES_V2.pdf 6. Hermida É. Capítulo 9: Polímeros. Colección Mater y Mater primas [Internet]. 2011;2:70. Available from: http://www.inet.edu.ar/wp-content/uploads/2012/11/09_Polimeros.pdf 7. Guaman P. Celofan. 1384;12. Available from: file:///C:/Users/DELL/Downloads/dlscrib.com-pdf-celofan-1dl_424fecbe0a539cbabea9f06e8a99b999.pdf 8. Stefanny K, Gonzalez C. Obtención de acetato de celulosa a partir de papel reciclado : una alternativa para la producción de acetato de celulosa en Colombia Obtaining cellulose acetate from recycled paper : an alternative for the production of cellulose acetate in Colombia. 2020;1–9. 9. Basantes H. Acetato de Celulosa. 2000; Available from: https://es.scribd.com/document/376723213/Aplicaciones-Acetato-de-Celulosa 10. Fonseca PE. Propionato de acetato de celulosa. 2020;1–15. Available from: https://www.mexpolimeros.com/cap.html 11. Palacios MIP. Nitrocelulosa. 2019; Available from: https://www.ecured.cu/Nitrocelulosa 12. El Mansouri N. Despolimerización de lignina para su aprovechamiento en adhesivos para producir tableros de partículas [Internet]. 2007. Available from: https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/8538/TesisNourEddineElMansouriTDX1.pdf?s equence=1 FIBRAS TEXTILES Dra. Nancy Veloz M. PhD. 2021 Definición Las fibras textiles son unidades de materia de longitud muy superior a su diámetro, a partir de las cuales se preparan materiales empleados en la fabricación de tejidos. Varias fibras textiles unidas constituyen un hilo, los cuales forman, a su vez, tejidos. Clasificación por su origen: Fibras vegetales Fibras animales Fibras minerales Químicas o manufacturadas por el hombre Fibras artificiales Obtenidas a partir de fibras naturales que el hombre ha modificado mediante procesos químicos de transformación Fibras sintéticas Por poliadición Origen vegetal • Rayon • Viscosa • Acetato • Vícara • Salón Origen animal •Fibrolane •Lanital Origen mineral •Fibra de vidrio •Fibra de carbono Por policondensación Polivinílicas Poliamidas Polietilénicas Poliésteres Polipropileínicas Poliuretano Clasificación por su longitud Discontinuas Filamentos o continuas • Longitud determinada entre 0,5 y25 cm • Pertenece a las fibras de origen vegetal • Su longitud es ilimitada • Pertenece a las fibras manufacturadas Clasificación por su composición Propiedades Las propiedades están determinadas por la naturaleza de la estructura externa, composición química y estructura interna (forma en su sección transversal). Longitud Propiedades Físicas • Es la distancia en mm o in que pueden tener mayoría de fibras contenidas en un lote determinado. Diámetro, tamaño o Denier • El tamaño ayuda a determinar el funcionamiento y el tacto del tejido. • La finura debe ser de 1-1000 mm. Propiedades mecánicas Resistencia a la abrasion: Capacidad de soportar el frote Resistencia a la tracción Capacidad de soportar un esfuerzo Propiedades mecánicas Resiliencia: Capacidad de recuperarse después de sufrir una compresión. Elongación Maximo estiramiento hasta el punto de rotura. Propiedades mecánicas Recuperación elástica Capacidad de recuperar su longitud original después de estirarse Peso especifico o densidad. Relación de peso de un volumen determinado de fibra a un volumen igual de agua Propiedades Quimicas Reactividad Química El efecto producen los ácidos, álcalis, agentes oxidantes y disolventes sobre la fibra. Resistencia a la luz solar Resistencia de las fibras a la degradación y amarillamiento por efecto de los rayos solares. Propiedades Quimicas Tasa legal de humedad Capacidad para absorber las fibras humedad Estructura interna o molecular Forma y Sección Forma de unos tubos más o menos cilíndricos, también parecen cintas más o menos aplanadas y por lo general irregulares en su forma Sección transversal La forma de un filamento individual cuando es cortado en ángulos rectos a su eje Identificación Inspección visual Se basa en el aspecto y tacto de la fibra. Prueba de combustión Prueba de solubilidad Se utiliza para comprobar su composición química Se emplean para identificar las fibras artificiales. FIBRAS NATURALES •Las fibras naturales se pueden subdivider en fibras animales (lana, mohair y seda), que son proteínas complejas; fibras vegetales (algodón, lino y yute), que son polímeros de celulosa y fibras, como el asbesto, que son inorgánicas. El algodón y la lana se usan principalmente en ropa de vestir. •Las fibras como el yute, el sisal y el cáñamo se denominan "industriales“ y se emplean en cuerdas, sogas, en esteras y cerdas y como refuerzo para papel. Los principals polímeros naturales modificados químicamente son el rayon (celulosa regenerada), el acetate de celulosa y el triacetato de celulosa. FIBRAS NATURALES: VEGETALES • La mayoría de las fibras vegetales se clasifican fácilmente, de acuerdo con su estructura y disposición en la planta, en los grupos siguientes: I.Fibras de células largas o múltiples Son las fibras duras o foliares, de contexture dura o rígida, que se extienden a lo largo de los tejidos carnosos de las hojas largas o del pecíolo de plantas monocotiledóneas o endógenas (que crecen hacia adentro), a saber el henequén, fique, abacá, sisal, la piteira, yuca, pitafloja, y las fibras procedentes de ciertas palmeras que hemos considerando en está publicación. FIBRAS NATURALES: VEGETALES • Fibras suaves o liberianas, de contexture suave y flexible, que atraviesan la corteza interior de los tallos o del tronco principal de plantas dicotiledóneas o exógenas (que crecen hacia afuera), a saber: el lino, yute, ramio y cadillo. II.Fibras cortas o unicelulares, que existen en ciertas semillas a las que se producen en el interior del fruto capsular, a saber: el capoc, pochote, palo borracho y samuhú. III.Las raíces y los tallos del zacatón y de la barba de palo o musgo negro. TIPOS DE FIBRAS Las fibras pueden dividirse en tres clases: fibras naturales, fibras celulósicas hechas por el hombre (obtenidas por modificación química de polímeros naturales) y fibras no celulósicas (polímeros sintéticos obtenidos de productohechas por el hombre s químicos). ALGODÓN INTRODUCCIÓN. El algodón es un cultivo que ha aumentado a gran escala y de él se obtiene la fibra destinada para la industria textil y algunos aceites extraídos de sus semillas. La planta de algodón tiene una nascencia muy débil por lo que necesita de muchos cuidados para su desarrollo. INTERÉS DEL CULTIVO. El cultivo del algodón va encaminado hacia el consumo de la fibra textil donde la industria textil se divide en: producción de fibra, producción de hiladura y producción final textil. ALGODÓN INTRODUCCIÓN. El algodón es un cultivo que ha aumentado a gran escala y de él se obtiene la fibra destinada para la industria textil y algunos aceites extraídos de sus semillas. La planta de algodón tiene una nascencia muy débil por lo que necesita de muchos cuidados para su desarrollo. INTERÉS DEL CULTIVO. El cultivo del algodón va encaminado hacia el consumo de la fibra textil donde la industria textil se divide en: producción de fibra, producción de hiladura y producción final textil. ALGODÓN DIAGRAMA DE PROCESAMIENTO DE TEXTILES ALGODÓN Cuadros Procesamiento de Textiles FIBRAS NATURALES: ANIMALES TIPOS DE FIBRAS: Lana Mohair Seda LA LANA La importancia de la lana para su comercialización varia según la cantidad y la calidad que produce un ovino, claro esta que el hombre interviene en el cuidado del vellón para beneficio de este, por que mayor calidad y cantidad mejor precio en el mercado textil. En estas diapositivas se va a explicar los procesos que sufre la fibra de lana para lograr un vellón de calidad tomando el factor de sanidad como condicionador de la calidad en el cual el hombre también interviene de manera productiva eliminando parásitos, alimentándolo, etc. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA LANA • Diámetro El diámetro es la característica mas importante, ya que determina los usos finales de la lana. • Largo El largo es la segunda característica en orden de importancia, luego del diámetro, representando 15-20% del precio, según investigaciones en U.S.A. su importancia radica en que determina el destino que llevara la lana durante el proceso industrial. • Resistencia. La lana sea lo mas resistente posible a la tracción. • Color El color de la lana sucia es importante para el comprador de lana, ya que puede predecir cuales coloraciones pueden ser eliminadas por el lavado y cuales no. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA LANA • Extensibilidad Es la propiedad que le permite a la lana estirarse en gran proporción, antes de romperse. • Elasticidad Esta propiedad, íntimamente relacionada con el interior, se refiere al hecho que la lana regresa a su largo natural, luego de estirarse, dentro de ciertos limites, ya que llega un momento en que, al romperse los enlaces químicos, la lana que no vuelve a su largo original • Higroscopicidad Todas las fibras naturales absorben la humedad de la atmósfera, y entre ellas, la lana es la que lo realiza en mayor proporción; la lana es higroscópica, es decir que absorbe vapor de agua en una atmósfera húmeda y lo pierde en una seca PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA LANA • Efecto de los álcalis La proteína de la lana, que recibe el nombre de queratina, es particularmente susceptible al daño de álcalis • Efecto de los ácidos La lana es resistente a la acción de los ácidos suaves o diluidos, pero en cambio los ácidos minerales concentrados, como por ejemplo, el sulfúrico y el nítrico provocan desdoblamiento y descomposición de la fibra • Efecto de los solventes orgánicos La mayoría de los solventes orgánicos usados comúnmente para limpiar y quitar manchas de los tejidos de lana, son seguros, en el sentido que no dañan las fibras de lana PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA LANA • Microorganismos La lana presenta cierta resistencia a las bacterias y los hongos; sin embargo, estos microorganismos pueden atacar las manchas que aparecen en la lana • Insectos Desde el momento que la lana es una proteína, y que por lo tanto puede ser considerada un producto alimenticio modificado, presenta una fuente de alimento para distintos tipos de insectos PROCESO Y ELABORACIÓN PROCESO Y ELABORACIÓN PROCESO Y ELABORACIÓN Tejidos ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA TEMA: FIBRAS, FIBRAS SINTÉTICAS INTEGRANTES: Eliana Guaman Johana Jerez David Espin Estefania Vergara Michelle Torres Tahis Palacios Adriana Cisneros FIBRAS • Las fibras son producidas sinteticamente y se clasifican en dos grandes grupos: Fibras totalmente sintéticas Utilizando a menudo materias inorgánicas. • Las fibras totalmente sintéticas son materiales macromoleculares que se estructuran a partir de micromolécula orgánicas básicas. Se ha convenido en llamar fibras sintéticas a las obtenidas mediante el tratamiento químico de derivados del petróleo. Precisamente es la procedencia de la materia prima lo que las diferencia de los otros dos grandes grupos de fibras: las naturales, obtenidas a partir de materias de origen animal o vegetal, y las artificiales, obtenidas por modificación química de fibras celulósicas naturales. FIBRAS SINTÉTICAS Se caracterizan por ser económicos, versátiles, durables, resistentes y de fácil cuidado, lo cual brinda una mayor libertad a la hora de confeccionar. Por el número de componentes pueden ser: MONOCOMPONENTES BICOMPONENTES MICROFIBRAS Poliéster Poliamida o Nylon Polietileno Acrílicas Compuestas por macromoléculas con mínimo 85% de acrilonitrilo Usos: Alfombras, jerseys, faldas, calcetines, ropa infantil, mantas,… Buena rigidez y elasticidad Resistente a la abrasión, humedad, hongos,… Inflamables a la llama Tienden a encoger Tipos de fibras sintéticas Modacrílicas Contienen entre 35% y 85% de acrilonitrilo. Otros monómeros utilizados: Cloruro de vinilo, de vinilideno y cianuro de vinilideno Buena resistencia térmica y al fuego Prendas suaves, calientes y elásticas Poca tendencia al pilling Baja absorbencia Poliuretano Otras fibras Polipropileno Contiene como mínimo 85% de monómero que tenga un carbono de cada dos con un grupo metilo, en disposición isotáctica Usado ampliamente en la industria textil Muy económicas Elásticas y resistentes Difícil de teñir Mala percepción al tacto Polipropileno Poliéster Modacrílicas Acrílicas Poliuretano TIPOS DE FIBRAS SINTÉTICAS Polietileno Contiene como mínimo un 85% de etileno Características similares al polipropileno diferenciándose en que éste sí resiste bien a la luz Poliamida o Nylon Fibra más resistente de todas Usos: medias, ropa interior, alfombras, prendas impermeables,… Hidrófobas, elásticas y resistentes No requiere planchado Alta durabilidad Sensación de frío Costo elevado Problemas de pilling Se degrada con luz UV (amarillea) Mala percepción al tacto Otras fibras Tipos: 11z: ropa impermeable 12Z: ropa interior 427:imita la seda NOMEX: prenda contra el fuego Polipropileno Modacrílicas Polietileno Tipos de fibras sintéticas Acrílicas Poliéster Poliuretano Compuestas por un mínimo de 85% de un éster de dial y ácido tereftálico. Spandex, copolímero. Importante: tereftalato de polietileno. Usos: cinturones, ropa interior, traje de baño, almohadas,… Utilización diluída Usos: faldas, camisas, ropa interior,… Ligera, elástica, suave. Recupera su forma original. Resistente: estirado y encogido Resistente a desodorantes, o2 y o3. Fácil de teñir y secar. Imitan fibras naturales Sensación de frío Propensas a electricidad estática. Costosas y pilling Sensible a tª, productos químicos y luz Poliamida o Nylon Otras fibras Clorofibras Fluorofibras Policarbamidas Aramidas… PROPIEDADES DE LAS FIBRAS SINTÉTICAS Son sensibles al calor: en menor o mayor grado. Son resistentes a agentes químicos: propiedad que se aprovecha para la confección de prendas técnicas. Ligereza de peso: aunque varía sus densidades de una a otra. En comparación a las fibras naturales que a causa de su elevado carácter polar tienden a degradarse sin fusión Son resistentes a agentes orgánicos u microorganismos por lo que son usadas en confección de prendas de uso diario e industrial. Excelente resistencia a la luz solar FIBRAS DE POLIAMIDA Fibra sintética que tiene la propiedad de formar hilos que se estiran bastante sin romperse. Se pueden usar para hilar y hacer tejidos, el más representativo es el nylon. Se funden a temperaturas elevadas en el rango de 210 a 280º C dependiendo del tipo de poliamida y el grado Algunas de las características del nylon son: Son muy higroscópicos, el grado de absorción de agua disminuye con el incremento de hidrocarburos en la longitud de la cadena del polímero. Se caracterizan por su resistencia química a la mayoría de los solventes y son muy aplicados para materiales que están expuestos a aceites, grasas y gasolinas. Producción de poliamidas (NYLON) 1. Poli condensación de ácidos dicarboxílieos y diaminas (nylon 66). Este tipo de polimerización es el utilizado en la producción de nylon se prepara mediante la reacción de condensación de cantidades equimolares de hexametilendiamina y ácido adípico empleando metanol acuoso como disolvente. 2. Poli condensación de ácidos aminocarboxílicos que contiene más de cuatro grupos -CH2 (Nylon 11). En la policondensación de ácidos amino-carboxílieos, que encierran más de cinco grupos -CH„ el método es directo. La poli condensación se produce mediante un ligero calentamiento por debajo del punto de fusión del sistema 3. Polimerización de lactamas que encierran más de seis términos en el cielo (Nylon 6 y 12) Se prepara por polimerización térmica de caprolactama en una atmósfera inerte a temperaturas de hasta 270º C. Kevlar Kevlar es un polímero de tipo poliamida que se emplea en la elaboración de hilos con prestaciones de resistencia extraordinarias y cuya mecanización (rotura), resulta muy difícil. Su síntesis se lleva a cabo en una solución de Nmetil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una polimerización por pasos. Producción La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n- metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una polimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y el dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo FIBRAS POLIÉSTER El. anillo bencénico permite la obtención de tres diádicos isómeros denominados ácidos ftálicos, de fórmula C6H4(COOH)2. Se sintetizan de manera similar a las poliamidas condesando un ácido y un alcohol orgánico o de hidroxiácido. Producción: Los poliésteres pueden obtenerse por la combinación de ácidos orgánicos dibásicos y glicoles en una reacción de condensación que produce agua como subproducto y otras reacciones de esterificación. Obtención de Poliéster con p-xileno: De los tres xilenos isómeros el de mayor demanda comercial es el p-xileno (Tb = 138 °C) que se usa fundamentalmente para fabricar tereftalato de dimetilo que es un intermedio valioso para fibras y películas de poliester. El Dacron El dacrón es blanco, según la cantidad de pigmento deslustrante añadido al polímero, puede variar de lustroso a semilustroso, mate u opaco. Las fibras son redondas de sección transversal con superficie lisa las cuales se emplean para hacer uniformes, pantalones deportivos, camisas, blusas, suéteres, calcetines, ropa, blanca, hilos para coser, bandas transportadoras, hasta cordelería y mangueras contra incendios. Los tres tipos principales de dacrón son los tipos de hilaza de filamento brillante 5,100 y 5,500, hilaza de filamento semimate tipo 5,600 y fibras semimate del tipo 5,700 cortada y para cuerdas. La reacción es: Características del Dacrón Las fibras de poliéster, dacrón, tienen una densidad de 1.38 g/mL a la temperatura ambiente, funde a 250º C. Sus propiedades físicas de mayor importancia son: tenacidad y alargamiento, reversibilidad del estirado y resistencia a la torsión, son resistentes a bases débiles y poco resistentes a bases fuertes a temperaturas ordinarias, resistentes a agentes oxidantes y no se degradan por tratamientos normales de blanqueo. FIBRAS POLIACRILONITRILICAS (PAC) Casi todas las resinas de poliacrilonitrilo son copolímeros fabricados a partir de mezclas de monómeros con acrilonitrilo como componente principal. Es un polímero versátil utilizado para producir gran variedad de productos incluyendo membranas de ultra filtración, fibras huecas para ósmosis inversa, fibras para textiles. Las fibras del PAN son el precursor químico de la fibra de carbono de alta calidad. Producción a partir de acetileno El acetileno y el ácido cianhídrico, en rana relación molar de 10 a 1, alimentan a un reactor, lleno en sus dos terceras partes de catalizador en solución. La solución acuosa contiene un 26% de cloruro cuprosa Proceso a partir del propileno Tiene una selectividad del 70%. El propileno (40 a 90% de pureza), el amoníaco y el aire en proporción de tina parte de propileno, una de amoníaco y dos de aire, se mezclan e introducen en un reactor de lecho catalítico fluidizado. Un kilo de propileno produce1,61% de acrilonitrilo. La reacción es la siguiente: Diagrama de reactores para la producción de poliacrilonitrilo por propileno es: ORLON El orlón se fabrica mediante la polimerización de acrilonitrilo. Los polímeros blanco-marfil son disueltos en disolventes orgánicos. Por ejemplo, bromuro de litio o sulfocianuro de sodio, el hilado se realiza utilizando el proceso en seco o en húmedo Su principal aplicación es en la elaboración de prendas textiles. La reacción es: FIBRAS ELASTOMÉRICAS Seca rápidamente SPANDEX O ELASTANO Se trata de una fibra sintética conocida por su elasticidad. Es fuerte, pero menos duradero que. Es un copolímero de poliuretano-poliurea Gran elasticidad que fue inventado en 1959 por los químicos CL Sandquist y Joseph. En el Laboratorio Benger de DuPont en Waynesboro, Virginia. Cuando se introducído por primera vez, cambio muchas áreas de la industria del vestido. Es resistente al lavado en seco y a la abrasión. Es confortable y flexible, ligera y resistente. PRODUCCIÓN DE SPANDEX Una gran variedad de materias primas se utiliza para producir fibras spandex. Esto incluye prepolímeros que producen la columna vertebral de la fibra, estabilizantes que protegen la integridad del polímero, y colorantes. Hay dos tipos de prepolímeros se hacen reaccionar para producir el polímero de la fibra spandex. Uno de ellos es un macroglicol flexible, y otro diisocianato rígido. El macro-glicol puede ser un poliéster, poliéter, policarbonato, policaprolactona o alguna combinación de estos, son polímeros de cadena larga, que tienen grupos hidroxilo (-OH) en ambos extremos. La característica importante de estas moléculas es que son largas y flexibles. Esta parte de la fibra de spandex es responsable de su característica de estiramiento. INDUSTRIALMENTE SE SIGUEN LOS SIGUIENTES PASOS: El primer paso en la producción de spandex es la producción del prepolímero. La solución de hilado se bombea en una célula de hilatura cilíndrica donde se cura y se convierte en fibras. Se trabaja en atmosferas de nitrógeno y temperatura Ya que las fibras salen de la célula, una cantidad específica de los hilos sólidos se juntan para producir el espesor deseado Las fibras se tratan después con un agente de acabado que impiden que las fibras se peguen entre sí y ayudan en la fabricación de textiles. FIBRAS POLIOLEFÍNICAS Textiles Cerdas para cepillos de diente Se denomina poliolefinas a todo aquel obtenido mediante polimerización de olefinas. En estas fibras cada polímero debe estar conformado por almenas el 85% en peso de etileno, propileno u otras unidades de olefinas, exceptuando a las amorfas o no cristalinas Cerdas para cepillos Rafia para envases industriales y alimenticios Alfombras y carpetas Ropas hospitalarias POLIETILENO La reacción de polimerización es: Se obtiene por la polimerización del etileno. Es químicamente inerte lo que lo hace imputrefacible y presenta una gran resistencia a la abrasión y a productos químicos en general. Sin embargo, la luz solar lo desgasta. Tiene elevada resiliencia (no se arruga). Su peso específico lo convierte en la fibra más ligera y voluminosa. La fibra se encoge a partir de 70° C y se funde a 135° C. POLIPROPILENO Esta formado por la polimerización de propileno. Su naturaleza química no genera problemas alergénicos presenta buena resistencia a la abrasión, solo superada por las poliamidas. La fibra se encoge a partir de 70° C y se funde a 135°C. su grado de aislamiento térmico es el más bajo de las fibras textiles. Requiere precaución en el planchado y con disolventes orgánicos y es menos estable a la luz que el polietileno FIBRAS RESISTENTES A ALTAS TEMPERATURAS En la actualidad sólo se fabrica una fibra con resistencia a altas temperaturas en volúmenes del orden comercial. La necesidad de estas fibras tiene su origen tanto en la economía general como en los programas espaciales, donde se desean las características usuales de las fibras orgánicas, pero se requiere la alta resistencia a la temperatura de las inorgánicas. Nomex Es una fibra de meta-aramida resistente al calor y a las llamas que se utiliza en una amplia gama de aplicaciones y generalmente conocida como uno de los componentes fundamentales de los tejidos para elaborar vestimenta de protección. INNOVACIONES TEXTILES 4.1. Fibras ultra-hidrófobas Finalidad Producir fibras repelentes al agua y a la suciedad Tecnología basada en la naturaleza HOJAS DE LOTO Repelentes al agua e impecables Clave del efecto loto Superficie con protuberancias y sustancia hidrófoba Rugosidad de la superficie INNOVACIONES TEXTILES Polímeros con efecto memoria Son materiales inteligentes que, tras ser deformados, recuperan su estado inicial al estar sometidos por agentes externos como la temperatura. Ejemplos 1. Polímero sintetizado por técnicas comunes Forma permanente 2. Programación Deformación a una forma temporal (T más baja que la de sintetizado) Coolmax Thermax Protección frente al calor Protección frente al frío 3. Recuperación de la forma permanente al calentar SMPs Poliuretanos con componentes iónicos Aplicaciones Copolímeros de PET y PEO Copolímeros con PS Confort ante cualquier clima Fibras biodegradables Aitex Tecnología Biotex Utilización de fibras biodegrables en la hilatura Doble necesidad Alternativa al petróleo Vida media de los desechos muy alta Problemática Biopolímeros Modificación en investigación Completamente biodegradables Quitina Maíz Almidón Estos biopolímeros no pueden ser utilizados por sí mismos Soja Textiles en la ropa deportiva Goretex Ligero Impermeable, Protección agua, viento y frío Buena transpirabilidad Algunos ejemplos Windstopper Tecnología EXO Protección viento Transpirable No protege frente al agua Película externa microporosa: Comprime la musculatura Reduce la fatiga Favorece recuperación muscular Ligero Transpirable REFERENCIAS: • LANDI, S. (1985). THE TEXTILE CONSERVATOR´S MANUAL. LONDON: BUTTERWORTHS-HEINEMANN. • SEYMOUR, R.B & CARRAHER, C.E. (2002). 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CAUCHO QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL DRA. NANCY VELOZ M PhD 2021 INTRODUCCION Desde el punto de vista económico, los compuestos macromoleculares (artificiales y sintéticos) tienen gran importancia, así: La celulosa, las fibras sintéticas, los materiales plásticos, los cauchos, gomas, barnices, colas, cuero y pieles artificiales, películas y otros; son compuestos que poseen muchas propiedades excelentes: pueden ser elásticos o rígidos, duros o blandos, transparentes o no transparentes. Estas cualidades combinadas con facilidad de elaboración permiten fabricar piezas y diversas estructuras de cualquier forma y tamaño e incluso color. Clasificación de los compuestos macromoleculares Los compuestos macromolecular es (alto peso molecular) se dividen en: Artificiales.Obtenidos como resultado de la separación, depuración y transformación de polímeros naturales como la celulosa, proteínas, lignina, ácidos nucleicos, caucho natural, lana, seda, etc. Sintéticos.Obtenidos a partir de diferentes compuestos orgánicos micromoleculares (bajo peso molecular) POLIMEROS Y SUS APLICACIONES Nombre y formula Nombre y fórmula de los monómeros de los polímeros Cloruro de vinilo CH2=CH Cl Acetato de vinilo Cloruro de polivinilo -CH2-CHCl Acetato de polivinilo Producción y características Aplicaciones Polimerización en masa, en suspensión y emulsión. Polímero termoplástico rígido o flexible si se le adicionas plastificantes. Tipo rígido: tubos, válvulas, bombas, perfilados, planchas, fibras. Tipo flexible: tubos, botellas, revestimiento de cables eléctricos, planchas y láminas delgadas. Polimerización de emulsión. Sólido transparente e incoloro que se vuelve blanco y adquiere un aspecto lácteo Adhesivos, pinturas plásticas, auxiliar en la industria textil Nombre y formula de los monómeros Nombre y fórmula de los polímeros Estireno Etileno CH2=CH2 Producción y características Aplicaciones Poliestireno Polimerización en masa, en suspensión y emulsión. Polímero termoplástico duro, ligero, transparente, fácilmente coloreable y expandible Piezas moldeadas, aparatos de radio y teléfonos, revestimientos internos de frigoríficos, juguetes. Polietileno Polimerización en masa (a alta presión), en suspensión y en fase de gas (a baja presión) polímero amorfo y poco denso el que se obtiene a alta presión, cristalino, más denso y mecánicamente más resistente el que se obtiene a baja presión. Embalajes, bolsas para supermercados, sacos para abonos, envoltorios para vestidos, botellas, casetes, tuberías y empalmes, -CH2-CH2- Nombre y formula de los monómeros Nombre y fórmula de los polímeros Producción y características Aplicaciones Propileno Polipropileno Polimerización en suspensión y disolución. Eléctricamente aislante, ligero y de elevada resistencia química y mecánica Tubos, planchas, perfiles extrucionados, bañeras, recipientes para laboratorios químicos, contenedores de reactivos químicos, fibras y películas. Metacrilato de metilo Polimetilmetacrilato Polimerización en Vidrios irrompibles emulsión, en masa o y vidrios de óptica en disolución. (plexiglas). Polímero duro, rígido y transparente Nombre y formula de los monómeros Nombre y fórmula de los polímeros Producción y características Aplicaciones Copralactama Nylon 6 (policopralactama) Polimerización por ruptura hidrolítica del anillo de lactama. Polímero cristalino en forma de pequeñas escamas incoloras Piezas moldeables, engranajes, cojinetes y fibras Polidondensación en fase acuosa, polímero cristalino soluble en fenol, cresol y ácido fórmico Fibras, cepillos y pinceles, hilos para suturas médicas, láminas para embalajes pesados, artículos moldeados. Hexametilendiamina Nylon 6,6 y ácido adípico Nombre y formula de los monómeros Nombre y fórmula de los polímeros Producción y características Aplicaciones Glicoles y diisocianatos Poliuretanos Polimerización en masa o en disolución. Polímeros amorfocristalinos, termoplásticos, termoendurecibles y elastoméricos Barnices de elevada resistencia, expandidos rígidos utilizables como materiales de embalaje antirrobo y como aislante térmico. Expandidos flexibles para cojines, acolchonados para automóviles, fibras elastoméricas Bisfenol A, fosgeno Policarbonato Polidondensación en disolución. Polímero transparente, de óptimas propiedades mecánicas y eléctricas Estructuras soporte, calculadoras electrónicas, recipientes graduados de laboratorio, indicadores aeronáuticos. Nombre y formula de los monómeros Nombre y fórmula de los polímeros Producción y características Tetrafluoroetileno Politetrafluoroetileno Polimerización en suspensión o en emulsión. Polímeros de elevadas cristalinidad y resistencia química y mecánica Guarniciones, válvulas, tuberías, revestimientos protectores de cables aislantes, revestimientos de hilos de circuitos miniaturizados. Clorosilanos Siliconas (polisiloxanos) Dieléctricos, lubricantes, fluidos hidráulicos, compuestos hidrorrepelentes, abrillantadores para automóviles, aditivos para cosméticos. Policondensación en disolución. Polímeros con una elevada ramificación de las cadenas poliméricas. Aplicaciones Nombre y formula de los monómeros Nombre y fórmula de los polímeros Producción y características Aplicaciones Etileno, propileno Elastómeros etileno, propileno. Polimerización en suspensión o en disolución. Elastómero flexible de óptimas características mecánicas. Accesorios para automóviles, aislantes de cables eléctricos, revestimientos internos de depósitos para ácidos y para vertidos industriales ELASTÓMEROS Podemos representarnos la estructura de un elastómero del siguiente modo: Las cadenas están unidas entre sí mediante enlaces químicos verdaderos y no meras interacciones estéricas como en el caso de los polímeros termoplásticos. Un elastómero debe poseer, para ser aplicado, una temperatura de transición vítrea inferior a la ambiente (contrariamente a los termoplásticos). Es decir, la interacción estérica de las cadenas no debe estar presente y el único vínculo de unión entre estas cadenas debe ser suministrado por los puentes. ELASTÓMEROS Esta estructura peculiar es la que proporciona elasticidad al material. Las cadenas pueden ser deformadas ante un esfuerzo externo pero tenderán a volver a su estado inicial por acción de los cross-linkers. En los polímeros termoplásticos, al no existir estas uniones entre cadenas por encima de Tg el comportamiento es más bien plástico o viscoso. ELASTÓMEROS Un elastómero posee un alto grado de elasticidad que es característico del caucho: puede ser deformado considerablemente, para, sin embargo, volver a su forma original. Como en el caso de las fibras sus moléculas son alargadas y delgadas, y se alinean cuando se estira el material. La gran diferencia es esta: cuando se elimina la fuerza de estiramiento las moléculas de un elastómero no permanecen extendidas y alineadas; vuelven a sus conformaciones desordenadas originales. ELASTOMEROS Los elastómeros o hules son materiales que pueden ser deformados por aplicación de una tensión muy baja. Si bien se estiran con facilidad, en general resisten a la compresión. La deformación elástica es reversible y cuando la tensión se retira el hule se revierte con lentitud o rapidez, dependiendo de su estructura, a su forma original. ELASTOMEROS Los hules están formados por polímeros no cristalinos que tienen dobles enlaces, los cuales son puntos de reticulación, casi siempre por vulcanización con azufre. El grado de reticulación es pequeño; aproximadamente 10% máximo es la cifra típica. ELASTOMEROS Caucho.- Sustancia natural o sintética que se caracteriza por su elasticidad, repelencia al agua y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de color blanco llamado látex, que se encuentra en numerosas plantas. El caucho sintético se prepara a partir de hidrocarburos insaturados. ELASTOMEROS En estado natural, el caucho aparece en forma de suspensión coloidal en el látex de plantas productoras de caucho. Una de estas plantas es el árbol de la especie Hevea Brasiliensis, de la familia de las Euforbiáceas, originario del Amazonas. El caucho en bruto obtenido de otras plantas suele estar contaminado por una mezcla de resinas que deben extraerse para que el caucho sea apto para el consumo. Entre estos cauchos se encuentran la gutapercha y la balata, que se extraen de ciertos árboles tropicales. ELASTOMEROS Familia de las euforbiáceas Altura de 40 metros y una circunferencia hasta de 5 metros El caucho coagulado se procesa para obtener caucho bruto El látex contiene 30-36% de caucho Propiedades físicas y químicas El caucho bruto en estado natural es un hidrocarburo blanco o incoloro. El compuesto de caucho más simple es el isopreno o 2-metilbutadieno. A la temperatura del aire líquido, alrededor de -195 ºC, el caucho puro es un sólido duro y transparente. De 0 a 10 ºC es frágil y opaco, y por encima de 20 ºC se vuelve blando, flexible y translúcido. Propiedades físicas y químicas ✓ Al amasarlo mecánicamente, o al calentarlo por encima de 50 ºC, el caucho adquiere una textura de plástico pegajoso. A temperaturas de 200 ºC o superiores se descompone. El caucho puro es insoluble en agua, álcali o ácidos débiles, y soluble en benceno, petróleo, hidrocarburos clorados y disulfuro de carbono. Con agentes oxidantes químicos se oxida rápidamente, pero con el oxígeno de la atmósfera lo hace lentamente. Propiedades físicas y químicas El caucho natural ilustra los requisitos estructurales de un elastómero; cadenas largas y flexibles; fuerzas intermoleculares débiles y enlaces intermoleculares ocasionales. Propiedades físicas y químicas El caucho es cis-1,4-poliisopreno. Al no tener sustituyentes fuertemente polares, la atracción intermolecular queda limitada a las fuerzas de Van Der Waals, débiles por la configuración cis en todos los dobles enlaces. La figura que se encuentra a continuación compara las cadenas extendidas del caucho con la de su isómero trans. Apreciamos que la configuración trans permita cadenas extendidas muy regularmente zigzagueantes que pueden juntarse bien, cosa que no es posible para la configuración cis. El estereoisómero totalmente trans se encuentra en la naturaleza en forma de gutapercha; es altamente cristalino y carece de elasticidad. Estructura Química Polimerización de dienos por radicales libres Al igual que los etilenos sustituidos, los dienos conjugados también pueden polimerizarse con radicales libres. Por ejemplo, del 1,3 butadieno se obtiene un polímero cuya estructura indica que sucede mayoritariamente la adición 1.4: CH2=CH-CH=CH2 [-CH2-CH=CH-CH2-]n Estructura Química En el caucho natural tiene una estructura muy semejante a la de estos polidienos sintéticos. Podemos considerarlo un polímero del dieno conjugado 2 metíl 1,3 butadieno, o isopreno. Estructura Química • Los dobles enlaces de la molécula del caucho son de gran importancia porque permiten su vulcanización -aparentemente proporcionando hidrógenos alílicos reactivos-; es decir la formación de puentes de azufre entre cadenas diferentes. •Estos enlaces cruzados endurecen y dan mayor resistencia al caucho, y eliminan la pegajosidad del caucho no tratado. La polimerización de dienos para obtener sustitutos del caucho fue la precursora de la desarrollada industria actual de plásticos. El policloropreno (Neoprén, Duprén) fue el primer sustituyo del caucho de éxito comercial en Estados Unidos. PROCESO DE EXTRACCIÓN DEL LÁTEX PROCESO DE EXTRACCIÓN DEL LÁTEX PROCESO DE EXTRACCIÓN DEL LÁTEX Tratamiento sistemático de "sangrado", realizar un corte con un ángulo de 33° Recoger en una pequeña vasija el latex colgada en el árbol. El látex contiene 30-36% del hidrocarburo del caucho El % de caucho decrece del tronco a las ramas y hojas Para evitar la coagulación se le añaden bactericidas y conservadores En las plantaciones se suele colocar una pequeña cantidad de amoniaco acuoso. El látex fresco es transformado en caucho seco. Se cuela por un tamiz de lámina perforada. PROCESO DE EXTRACCIÓN DEL LÁTEX Diluye de su concentración a 12% Deja el látex en reposo un corto tiempo para que las impurezas se sedimenten Coagulación con ácido fórmico Los coágulos de látex y se dejan en unas cajas especiales en las que son madurados de 20 a 30 días Caucho Sintético El caucho sintético es toda sustancia elaborada artificialmente que se parezca al caucho natural. Se obtiene por reacciones químicas, conocidas como condensación o polimerización, a partir de determinados hidrocarburos insaturados. Caucho Sintético Los compuestos básicos del caucho sintético llamados monómeros, tienen una masa molecular relativamente baja y forman moléculas gigantes denominadas polímeros. Después de su fabricación, el caucho sintético se vulcaniza. Monómero Butadieno / estireno Estructura H C H H C H C H Nombre del producto H C x H C H H C y Buna S Caucho Sintético •El objetivo de la polimerización es tomar polímeros derivados de butadieno y estireno con el peso molecular deseado. •La polimerización tiene un iniciador que es el persulfato de potasio y el peso molecular se regula por medio de un mercaptano. •El papel del mercaptano en esta polimerización tiene una importancia especial, pues su tipo y concentración regulan el peso molecular del polimero y determinan sus características de procesamiento Caucho Sintético A continuación se muestra las reacciones químicas que se verifican en la polimerización por emulsión en caliente. (1) K2S2O8 + C12H25SH Persulfato de potasio + mercaptano C12H25S mercaptilo Caucho Sintético (2) C12H25S + CH2=CHCH=CH2 C12H25SCH2CH=CHCH2 Butadieno Radical monomerico (3) C12H25SCH2CH=CHCH2 + n(CH2=CHCH=CH2) Butadieno C12H25S(CH2CH=CHCH2) n+1 Radical de homopolimero y/o (4) m(C6H5CH=CH2) C12H25S(CH2CH=CHCH2)(CH2CH)m Estireno Radical de copolimero (5) C12H25S(CH2CH=CHCH2)n+1 + C12H25SH + C12H25S C12H25S(CH2CH=CHCH2) n+1 Polimero BUTADIENO ESTIRENO SOLUCIÓN DE CATALIZADO R SOLUCIÓN DE JABÓN MODIFICADOR REACTOR A PRESIÓN CON CHAQUETA DE ENFRIAMIENTO AGENTE DE TERMINACIÓN COLUMNA DE SEPARACIÓN ALMACENAMIENTO DE LÁTEX COAGULACIÓN SECADOR MONOMERO SIN REACCIONAR EMPAQUE Caucho Sintético Las reacciones químicas de la polimerización en frío (4 °) son: ROOH (1) + Fe+++ Hidroperóxido de cilisopropilbenceno (2) RO. + Iniciación + RO. Ion ferroso CH2=CHCH=CH2 Fe+++ Radical libre peroxilo Ion férrico + ROCH2CH=CH=CH2 Butadieno Radical menomérico (3) ROCH2CH=CH=CH2 + n(CH2=CHCH=CH2 ) Propagación + Butadieno RO(CH2CH=CH=CH2)n+1 Radical de homopolimero y/o m(C6H5CH=CH2) Estireno (4) RO(CH2CH=CH=CH2)n+1 Terminacion RO(CH2CH=CH=CH2)(CH2CHC6H5)m Radical de copolimero + RSH RO(CH2CH=CH=CH2)n+1 H Caucho Sintético Copolímeros de butadieno–acrilonitrilo nCH2=CH-CN + mCH2=CHCH=CH2 Acrilonitrilo Butadieno (- CH2-CH = CH – CH2 – CH2 – CHCN - )n+m Polímero de butadieno–acrilonitrilo Las características notables de los cauchos de acrilonitrilo son su resistencia a los aceites, grasas y disolventes en general, y su funcionamiento a temperaturas altas y bajas ( 60 a 150 °C). Caucho Sintético Copolímeros de butadieno–acrilonitrilo HC CH + CH3CCH3 cat. CH3 HC C C OH O Isopreno + H2 cat. CH3 H2C CH3 CH C CH3 -H2O CH3 H2C CH C CH2 (7) OH En primera fase se hacen reaccionar la acetona y el acetileno a 10-40ºC y 20 bars en amoniaco líquido como disolvente y en presencia de KOH como catalizador para dar metilbutinol, que tras hidrogenación selectiva a metilbutenol y deshidratación de éste a 250-300ºC a presión normal y sobre AI2O3 Métodos de Producción del Caucho SBR Procesos de Emulsión en Frío temperatura de 5ºC y una presión de 1 a 4 bares para mantener el butadieno en estado líquido. El tiempo de polimerización es de 10h. FABRICACION DE NEUMATICOS La fabricación de neumáticos constituye una de las mayores actividades de la industria del caucho, debido al incremento del tránsito motorizado que conlleva el aumento del uso de cubiertas, cámaras, macizos (llantas que se usan para el transporte pesado, tractores, etc). Cada cubierta, según su uso, tiene características especiales referentes a sus cualidades, a la presión interior que debe soportar, a la velocidad a la que es sometida y al peso de acarreo. FABRICACION DE NEUMATICOS Los neumáticos, sobre todo los empleados en los vehículos pesados y especiales, pueden suponer desembolsos económicos considerables. Por eso, existe una cierta tendencia a aprovechar al máximo su rendimiento y evitar gastos de mantenimiento FABRICACION DE NEUMATICOS Las ruedas mantienen el contacto del vehículo con el suelo, y ejercen las siguientes funciones: ➢ Contribuyen al confort, para ello participan en cierta medida en la amortiguación. Soportan el peso del vehículo. De ahí que todos los vehículos no deben llevar el mismo tipo de neumáticos, en especial, los flancos deben diferenciarse puesto que son los receptores directos de la carga. Quizás sea una de las cuestiones menos presentes a la hora de controlar el estado del neumático y sin embargo como veremos una de las más transcendentes. FABRICACION DE NEUMATICOS Transmiten los esfuerzos de tracción. Dirigen el vehículo y lo mantienen en la trayectoria requerida por el conductor. Son los que transmiten la fuerza de deceleración o frenado, transformando en rozamiento dicha energía frenante. Participan en la sujeción del vehículo ante la tendencia del mismo a salirse en las curvas debido a la fuerza centrífuga. FARDOS DE CAUCHO CALENTAMIENTO DESMENUZADO NEGRO DE HUMO AZUFRE, ANTIOXIDANTES, ABLANDADORES, OXIDO DE CINC, OXIDOS GRASOS PESAJE DE MATERIALES MEZCLADO ALMACENAMIENTO CORTADO RESTOS DE CAUCHO EXTRUSION DISOLVENTE O AGUA AGUA RESIDUAL ENGOMADO MONTAJE DE TALON MONTAJE DE CUBIERTA CONFIGURACIÓN VAPOR PRESIÓN TEMPERATURA VULCANIZADO ACABADO REUTILIZACIÓN DESECHOS DE CAUCHO DISPOSICIÓN FINAL DRA. NANCY VELOZ M PhD 2021 NEUMÁTICO Un neumático es básicamente un elemento que permite a un vehículo desplazarse en forma suave a través de superficies lisas. Consiste en una cubierta principalmente de caucho que contiene aire el cual soporta al vehículo y su carga. Su invención se debe al norteamericano Charles Goodyear quién descubrió, accidentalmente en 1880, el proceso de vulcanización, con el que se da al caucho la resistencia y solidez necesaria para fabricarlo. Introducción a la vulcanización • La vulcanización es un proceso químico para la conversión del caucho o polímeros relacionados en materiales más duraderos a través de la adición de azufre u otros equivalentes "curativos". Estos aditivos modifican el polímero mediante la formación de enlaces cruzados (puentes) entre las distintas cadenas de polímeros. El material vulcanizado es menos pegajoso y tiene propiedades mecánicas superiores. Una amplia gama de productos se fabrican con caucho vulcanizado incluidos los neumáticos, suelas de zapatos, mangueras y discos de hockey • Se dice que fue descubierto por Charles Goodyear en 1839 por accidente, al volcar un recipiente de azufre y caucho encima de una estufa. Esta mezcla se endureció y se volvió impermeable, a la que llamó vulcanización en honor al dios Vulcano (Dios romano del fuego). • El caucho duro vulcanizado a veces se vende bajo las marcas ebonita o vulcanita, y se utiliza para fabricar artículos duros como bolas de boliche y piezas bucales de los saxofones. Vulcanización del caucho • El caucho natural sin curar es pegajoso, se deforma fácilmente cuando está caliente, y es frágil cuando está frío. En este estado, es un material pobre cuando un alto nivel de elasticidad es necesario. La razón de la deformación elástica de caucho vulcanizado puede ser encontrada en su estructura química. El caucho está compuesto por largas cadenas poliméricas. Estas cadenas se pueden mover de forma independiente entre sí, lo que le permite, al material, cambiar de forma. Proceso • La vulcanización es generalmente irreversible, al igual que otros procesos de los plásticos termoestables y en contraste con los termoplásticos (el proceso de fusión y solidificación) que caracterizan el comportamiento de la mayoría de los polímeros modernos. El entrecruzamiento se hace generalmente con azufre, pero otras tecnologías son conocidas, incluyendo sistemas basados en peróxido orgánico. Los principales polímeros sometidos a vulcanización son poliisopreno (caucho natural) y caucho estireno-butadieno (SBR) • La técnica y conjuntos de compuestos de curado (paquete de cura) se ajusta específicamente para el sustrato y la aplicación. Los sitios de reacción (sitios de cura), son los átomos de hidrógeno alílicos. Estos enlaces CH están al lado de enlaces doble carbono-carbono. Durante la vulcanización, algunos de estos enlaces CH son reemplazados por cadenas de átomos de azufre que enlazan con un sitio de cura de otra cadena de polímero. Estos puentes contienen entre uno y ocho átomos de azufre Métodos de vulcanización • Existe una variedad de métodos para la vulcanización. El método económicamente más importante (vulcanización de neumáticos) utiliza alta presión y temperatura. Una temperatura de vulcanización típica de un neumático es de 10 minutos a 170°C. Este tipo de vulcanización utiliza el denominado moldeo por compresión. El artículo de goma es forzado a adoptar la forma del molde. • Otros métodos, por ejemplo, para hacer perfiles para puertas de automóviles, usa la vulcanización por aire caliente o vulcanización por calentamiento por microondas (ambos son procesos continuos) Hay varios tipos de sistemas de curado de uso común en cauchos. Entre ellos: - Los sistemas de azufre - Peróxidos - Óxidos metálicos - Acetoxisilano - Entrecruzamiento con aminas - Compuestos difuncionales Vulcanización con azufre • El azufre, por sí mismo, es un agente de vulcanización lento y no vulcaniza poliolefinas sintéticas. Incluso con caucho natural, grandes cantidades de azufre, así como altas temperaturas y largos períodos de calentamiento son necesarios y se obtiene una eficiencia de entrecruzamiento insatisfactorio con propiedades de resistencia y de envejecimiento insuficiente Vulcanización con peróxidos • Los peróxidos orgánicos son utilizados en la vulcanización de varios polímeros. Presenta la ventaja de poder producir también entrecruzamientos en polímeros que no presentan dobles enlaces carbono-carbono por lo que son ampliamente utilizados en los cauchos de etileno-polipropileno (EPM). Para poder realizar un curado con azufre a los cauchos etileno-polipropileno se les adiciona un tercer monómero con insaturación (EPDM), un dieno como por ejemplo el norboneno. Entre los peróxidos utilizados se encuentran el peróxido di(2,4diclorobenzoilo), peróxido de benzoilo, tbutil perbenzoato, peróxido de dicumilo, etc Vulcanización de policloropreno • La vulcanización de neopreno o policloropreno (caucho CR) se lleva a cabo usando óxidos metálicos (en particular MgO y ZnO, a veces PbO) en lugar de compuestos de azufre que se utilizan actualmente con muchos cauchos naturales y sintéticos. Los aceleradores utilizados para el cloropreno pueden acarrear ciertos problemas. El más importante acelerador para el curado del caucho CR (tiourea de etileno o ETU), que, a pesar de ser un excelente acelerador para policloropreno, ha sido clasificado como tóxico para la reproducción. La industria del caucho Europea ha iniciado un proyecto de investigación (SafeRubber) para desarrollar una alternativa más segura para el uso del ETU. Vulcanización con siliconas Las siliconas de vulcanización a temperatura ambiente (RTV: Room Temperature Vulcanizing) están constituidos de aceite reactivo del polímero base junto con cargas minerales para fortalecimiento. Hay dos tipos de silicona de vulcanización a temperatura ambiente: RTV-1 (sistemas de un componente) RTV-2 (sistemas de dos componentes) ❑ Las RTV-1 se endurecen debido a la acción de la humedad ❑ Los elastómeros RTV-2 son productos de dos componentes atmosférica, un catalizador y acetoxisilano. que, cuando se mezcla, cura a temperatura ambiente para ❑ El acetoxisilano, cuando es expuesto a condiciones de dar un elastómero sólido, un gel o una espuma flexible. Las humedad se forma ácido acético. RTV-2 se mantienen flexibles de -80°C a +250°C. ❑ El proceso de curación comienza en la superficie externa y ❑ Se descomponen a temperaturas superiores a 350°C avanza hacia su núcleo. dejando un depósito de sílice inerte que no es inflamable y ❑ El producto está envasado en cartuchos herméticos y ni combustible. puede estar en forma líquida o en pasta. ❑ Pueden ser utilizados para el aislamiento eléctrico debido a ❑ Las siliconas RTV-1 tienen una buena adherencia, sus propiedades dieléctricas. Las propiedades mecánicas elasticidad y durabilidad. son satisfactorias. ❑ Tienen una excelente resistencia al envejecimiento debido a la mayor resistencia a la radiación UV y a la intemperie. Los productos RTV-1 industrial se conocen como CAF. Entrecruzamiento con aminas Compuestos disfuncionales • Los cauchos fluoroelastómeros (FKM) • Ciertos componentes bifuncionales son y los poliacrilatos (ACM) no son vulcanizados con azufre, debido a que contienen una pequeña cantidad de monómero reactivo que reacciona con las aminas. El azufre puede ser añadido solamente como un retardador de la vulcanización. usados para llevar a cabo el entrecruzamiento formando puentes entre las cadenas del caucho. Los componentes de este tipo son: pquinona dioxima, la cual es oxidada a pdinitrisobenzeno para formar el puente con los dobles enlaces del caucho, se usa en el caucho butilo; la resina epoxi para el caucho nitrilo y la resina fenólica también se puede aplicar para el caucho butilo y EPDM. RECICLAJE Y VULCANIZACIÓN • La industria del automóvil consume aproximadamente el 79% del caucho virgen y el 57% del caucho sintético • El proceso de reciclado de caucho comienza con la trituración. Después de que el acero y el refuerzo de fibras se extraen, y de una molienda secundaria, el polvo de caucho resultante está listo para la remanufactura de productos. • En el proceso de reciclaje de caucho, la desvulcanización comienza con la desvinculación de las moléculas de azufre de las moléculas de caucho, lo que facilita la formación de nuevos enlaces cruzados. • Se han desarrollado dos procesos de reciclaje de caucho: el proceso de aceite modificado y el proceso de agua-aceite. Con cada uno de estos procesos, el aceite y un agente de recuperación se añaden al polvo de caucho regenerado, que se somete a altas temperaturas y presión durante un largo período de tiempo (5-12 horas) en un equipo especial y también requiere un extenso post-procesamiento mecánico. GRACIAS!!! Escuela Superior Politécnica del Chimborazo Carrera de Química Química Orgánica Industrial Trabajo de Investigación formativa Tema: TIPOS DE PLAGUICIDAS Integrantes: David Espin Adriana Cisneros Eliana Guamán Johana Jerez Génesis Palacios Michelle Torres Esthefanía Vergara 1 PLAGUICIDAS O PESTICIDAS. La agricultura depende, en gran medida, de la Industria Química Orgánica, a través de la producción de fertilizantes nitrogenados, plaguicidas y reguladores del crecimiento vegetal. Los fertilizantes están basados fundamentalmente en productos inorgánicos (amoniaco, nitrato de amonio y sulfato de amonio) aunque incluyen también productos orgánicos como la urea. Los reguladores del crecimiento, que se utilizan para mejorar el enraizamiento y el volumen de las plantas, constituyen sólo una pequeña parte de los productos agroquímicos. En cuanto a los plaguicidas constituyen la parte más importante de la Industria Agroquímica (1). La Industria de los plaguicidas está integrada por un reducido número de multinacionales que hacen la síntesis de los productos activos, y un gran número de industrias formuladoras que preparan los productos adecuados para su aplicación en el campo como emulsiones, polvos para suspender en agua, polvos para espolvoreo en seco, gránulos, etc. Estos productos permiten aplicar dosis pequeñas, en mucho volumen, para su buena distribución sobre las plantas (1). La Industria de los plaguicidas es muy competitiva en tecnología. La aparición de un producto más eficaz contra una plaga, desplaza, en poco tiempo, a otro establecido porque la relación coste/rendimiento es decisiva para el agricultor. Además, la aparición, en las plagas, de razas resistentes a un producto hace necesario el desarrollo de otros. El uso masivo de plaguicidas ha dado lugar a residuos nocivos en alimentos y contaminación progresiva del medio ambiente. Según su toxicidad los plaguicidas se clasifican en tres clases A, B y C, de menor a mayor; este dato debe figurar en el envase. Además se exige un intervalo mínimo de tiempo entre la última aplicación y la recolección (1). El plaguicida orgánico más antiguo es el DDT (diclorodifeniltricloroetano) que fue sintetizado por Müller en 1939, por lo que recibió el Premio Nobel en 1948. Su uso permitió combatir grandes epidemias (tifus transmitido por los piojos y malaria por mosquitos). Actualmente su uso está restringido debido a que su elevada persistencia causa graves daños ecológicos (1). Los productos agroquímicos pueden dividirse en dos grupos: plaguicidas que matan a los destructores de las cosechas como son insectos y hierbas, y nutrientes vegetales y reguladores del crecimiento. Los plaguicidas se subdividen en insecticidas, fungicidas, herbicidas, rodenticidas, nematócidos y fumigantes (1). Los insecticidas destruyen las plagas como son escarabajos, moscas, pulgones, saltamontes y más de 10,000 insectos destructores. Un producto, el endosulfano, tiene un espectro de actividad lo bastante amplio como para matar 400 insectos. Este alcance en la actividad no es poco usual (1). Los herbicidas destruyen malezas terrestres y acuáticas, cardos y abrojos, así como 1,800 hierbas más. Los rodenticidas matan los roedores, en especial las ratas. Los fungicidas protegen las plantas de los hongos y los nematócidos de los nematodos o gusanos que atacan sus raíces. Los fumigantes son productos químicos que emiten vapores venenosos que se utilizan para controlar los insectos que infestan el suelo y para proteger las cosechas almacenadas, de los insectos, roedores y microorganismos (1). Los nutrientes vegetales son principalmente fertilizantes inorgánicos, pero incluye productos orgánicos como la urea. Otro producto orgánico, el metano, también es la materia prima del amoniaco, en el cual se basan los fertilizantes nitrogenados. Los reguladores de crecimiento de las plantas, u hormonas vegetales, son materiales que intervienen en los cambios fisiológicos que se producen durante la vida de una planta (1). 1.1 Clasificación Para efectos de esta norma, los plaguicidas de uso agrícola se clasifican en (2): 1.1.1 Por su origen: Naturales. Sintéticos. 1.1.2 Por su naturaleza química: Inorgánicos. Orgánicos. 1.1.3 Por su clasificación toxicológica: Categoría Ia: Extremadamente peligroso (Rojo pantone 199-C) (2). Categoría Ib: Altamente peligroso (Rojo pantone 199-C) (2). Categoría II: Moderadamente peligroso (Amarillo pantone- C) (2). Categoría III: Ligeramente peligroso (azul pantone-293- C) (2). Categoría U: Improbable que presente peligro agudo (verde pantone 347-C) (2). La categoría U incluye a los plaguicidas biológicos, productos afines de uso agrícola que probablemente no presentan riesgos en condiciones normales de uso (2). Se toma como referencia la última clasificación toxicológica de plaguicidas que haya sido recomendada por la Organización Mundial de la Salud (2). 1.2 Tipos de formulaciones Los tipos de formulaciones son: Aerosol (AE). Formulación en la cual el ingrediente activo está disuelto en un gas licuado a presión y que es accionado por una válvula (3). Aceite formador de película (AFP). Formulación diseñada para formar una capa superficial en aplicación con agua (3). Bote fumígeno (BF). Formulación especial para generar humo (3). Barrita fumígena (BAF). Formulación especial para generar humo (3). Candela fumígena (CFU). Formulación especial para generar humo (3). Cartucho fumígeno (CF). Formulación especial para generar humo (3). Cebo en bloques (CB). Formulación singular en forma de cebo (3). Cebo en gránulos (CGR). Formulación particular en forma de cebo (3). Cebo en plaquitas (CP). Formulación particular en forma de cebo (3). Cebo troceado (CT). Formulación particular en forma de cebo (3). Cebo envenenado (CV). Formulación que además del ingrediente activo contiene substancias atrayentes para la plaga a combatir (3). Cebo preparado (CPD). Formulación destinada para atraer y ser consumido por las plagas (3). Concentrado emulsionable (CE). Formulación líquida homogénea para ser aplicada como una emulsión estable después de ser diluida en agua (3). Concentrado dispersable (CD). Formulación líquida homogénea para ser aplicada como una dispersión del ingrediente activo después de su dilución en agua (3). Concentrado soluble (CS). Formulación líquida homogénea para ser aplicada como una solución del ingrediente activo después de su disolución adecuada (3). Concentrado pastoso (CPA). Formulación sólida, para ser aplicada como un gel o pasta, después de ser diluida en agua (3). Emulsión aceite en agua (EA). Formulación fluida, heterogénea constituida por la dispersión en una fase acuosa continúa de glóbulos de aceite conteniendo el plaguicida (3). Emulsión agua en aceite (EAA). Formulación fluida, heterogénea compuesta por una solución de plaguicida en agua, dispersada como glóbulos finos en una fase continua líquida orgánica (3). Emulsión para tratamiento de semilla (Emulsión para semillas) (ETS). Es una emulsión estable para ser aplicada directamente a la semilla o después de su dilución (3). Gel emulsionable (GE). Formulación homogénea gelatinosa para ser aplicada como una emulsión después de diluirse en agua (3). Gel hidrosoluble (GH). Formulación homogénea, gelatinosa para ser aplicada como una verdadera solución después de diluirla en agua (3). Fumigante (FM). Formulación en la que el producto libera gas por una reacción química (3). Floable (FL). Formulación líquida formada por partículas finas del ingrediente activo suspendidas en un líquido (3). Floable seco (DF). Formulación sólida, en forma de esferas cuyo interior es hueco y se dispersa fácilmente en agua (3). Granulado (GR). Producto sólido de tamaño y proporción definido listo para ser usado (3). Granulado fino (GRF). Formulación en la que el tamaño de las partículas esta comprendido entre 300 y 2 500 micras (3). Gránulos dispersables en agua (GDA). Producto consistente de flóculos conteniendo el ingrediente activo que se libera lentamente luego de su dispersión en agua (3). Granulado soluble en agua (GRS). Es una formulación compuesta de gránulos para ser aplicada como una verdadera solución del ingrediente activo después de ser diluida en agua, pero que puede contener ingredientes inertes insolubles (3). Gránulos encapsulados (GRE). Producto sólido con un protector o una cubierta para controlar la salida del ingrediente activo (3). Granulado fumígeno (GRO). Formulación especial para generar humo (3). Granos de cebo (GC). Formulación particular en forma de cebo (3). Grasa (GS). Formulación viscosa, a base de aceite, solvente y grasa (3). Laca (LA). Formulación a base de solvente, que forma una capa (3). Liquido (L). Formulación particular de la materia, en el que ésta se deforma fácilmente, adoptando la forma del envase que la contiene (3). Líquido cargable eléctricamente (LCE). Formulación líquida especial para ser pulverizada electrostáticamente (electrodinámica) (3). Líquido gasificable (LG). Formulación líquida envasada a presión (3). Líquido soluble (LS). Formulación soluble en agua (3). Líquido miscible en aceite para ser diluido con solventes orgánicos (OL). Formulación líquida para ser aplicada como un líquido homogéneo después de ser diluido en un líquido orgánico (3). Microencapsulado (MEN). Suspensión estable de microcápsulas en un fluido (3). Macrogranulado (MGR). Formulación en la que el tamaño de las partículas está comprendido entre 2 500 y 6 000 micras (3). Microgranulado (MIGR). Formulación en la que el tamaño de las partículas está comprendido entre 100 y 600 micras (3). Pasta fluida (PF). Formulación viscosa del plaguicida que mezclada con agua produce una suspensión (3). Pellet (PEL). Formulación sólida, en la que el tamaño de la partícula, es mayor de 0,6 cm de diámetro, para ser aplicada sin la utilización de líquidos (3). Polvo mojable (PM). Formulación en polvo para ser aplicada como una suspensión en agua (3). Polvo ligero (PL). Formulación compuesta de polvo muy fino, para aplicación neumática o mecánica en invernaderos (3). Polvo para espolvoreo (PE). Formulación compuesta de polvo liviano para aplicación en seco (3). Polvo soluble en agua (PS). Formulación en polvo para ser aplicada como una solución del ingrediente activo después de ser diluido en agua (3). Polvo soluble para desinfección de semillas por vía húmeda (PSS). Formulación compuesta de polvo para ser disuelto en agua antes de ser aplicada a la semilla (3). Polvo Mojable para la formación de papilla desinfectante de semillas (PMS). Es una formulación en polvo para ser dispersada en alta concentración en agua, antes de ser aplicada como papilla a la semilla (3). Polvo dispersable en aceite para ser diluido con solventes orgánicos (PDA). Formulación en polvo para ser aplicada como una suspensión después de su dispersión en un líquido orgánico (3). Producto difusor de vapores (PDV). Formulación que contiene uno o más ingredientes volátiles, en la cual los vapores se desprenden en el aire (3). Producto fumígeno (PFU). Formulación combustible, generalmente sólida, que bajo ignición libera el ingrediente activo en forma de gas y humo (3). Producto para aplicación a Ultra Bajo Volumen (PUBV). Formulación líquida homogénea lista para ser aplicada con equipo ultra bajo volumen (3). Polvo para tratamiento en seco de semillas (PTS). Formulación en polvo para ser esparcida en seco directamente a las semillas (3). Producto para nebulización en caliente (PNC). Formulación para ser aplicada con equipo para producir neblina caliente directamente o después de su dilución (3). Producto para nebulización en frío (PNF). Formulación para ser aplicada con equipo para producir neblina fría, directamente o después de ser diluida (3). Solución desinfectante de semillas vía húmeda (SDS). Formulación en solución para ser aplicada directamente a la semilla o después de su dilución (3). Suspensión concentrada o Concentrado floable (SC). Formulación en suspensión estable del ingrediente activo en un fluido, destinada para ser diluida con agua antes de usarse, puede contener otros ingredientes activos disueltos (3). Suspensión concentrada para ser diluida con solventes orgánicos (SCD). Formulación en suspensión estable del ingrediente activo en un líquido destinado para dilución en un líquido orgánico antes de ser usado (3). Suspensión concentrada para tratamiento de semilla por vía húmeda (SCS). Formulación en suspensión estable para ser aplicada directamente a la semilla o después de su dilución (3). Suspensión de cápsulas (SCA). Formulación en suspensión estable de cápsulas en un fluido, normalmente destinada para ser diluida con agua antes de usarse (3). Suspoemulsión (SP). Formulación fluida heterogénea compuesta de una dispersión estable de ingrediente activo en forma de partículas sólidas y glóbulos finos en una fase continua de agua (3). Suspensión para aplicación a Ultra Bajo Volumen (SUBV). Formulación en suspensión lista para ser usada con un equipo ultra bajo volumen (3). Tabletas (TB). Formulación sólida que se presenta en forma de pequeños platos lisos, para su dilución en agua (3). 1.3 Nomenclatura de plaguicidas según las normas INEN Tabla 1. Nomenclatura de plaguicidas normas INEN. Fuente: (3). AB Tipo de formulación o denominación Cebo en granos AE Aerosol Formulación en un envase, la cual es dispersada generalmente por un propelente como partículas finas bajo la acción de una válvula. AL Líquido de aplicación directa Cualquier formulación líquida sin código, para aplicarse sin dilución. AP Polvo de aplicación directa Para designar temporalmente un polvo que aún no tiene un código específico que va a ser aplicado sin ser diluido o después de una dilución con otros. BB Cebo en bloques BR Bloque de liberación controlada o briquetas Bloque sólido diseñado para una liberación controlada del ingrediente activo en el agua. CB Cebo concentrado Sólido o líquido para diluirse antes de su empleo como cebo. CF Cápsulas en Suspensión estable de cápsula en un fluido para ser aplicado a Código Descripción Forma especial de cebo. Forma especial de cebo. Tabla 2. Nomenclatura de plaguicidas normas INEN. Fuente: (3). Código CG Tipo de formulación o denominación Suspensión para tratar semillas Descripción Las semillas, ya sea directamente o después de una dilución. Gránulo con una cubierta protectora o gránulo con cubierta para Granulado encapsulado liberación controlada. CL Líquido o gel de contacto Formulación insecticida o rodenticida bajo la forma de líquido o gel para aplicación directa o después de dilución en el caso del gel. CP Polvo de contacto Rodenticida o insecticida de contacto en forma de polvo, formulado para ser aplicado directamente (antes conocida como polvo tracking TP). CS Cápsula en suspensión Suspensión de cápsulas en un líquido diluible en el agua antes de su uso. DC Concentrado dispersable Formulación líquida homogénea para ser aplicada como dispersión sólida, después de diluirse en agua. DP Polvo seco Polvo fluible para ser aplicado en espolvoreos. DS Polvos para tratar semillas en seco DT Tableta de aplicación directa Formulación en forma de tabletas para ser aplicada individualmente en silos y acopios, sin la reparación de una solución o dispersión. EC Concentrado emulsionable Formulación líquida homogénea para ser aplicada como una emulsión después de diluirse en agua. ED Polvo para ser aplicado directamente a las semillas secas. Líquido electrocargable Formulación líquida especial para aspersión electrostática. EG Gránulos emulsionables Formulación granular para ser aplicada como una emulsión de aceite en agua del ingrediente activo, después de la desintegración en el agua, la cual puede contener algunas sustancias insolubles. EO Emulsión, agua en aceite Formulación fluida heterogénea constituida por una dispersión de glóbulos finos de plaguicida en agua, en una fase líquida orgánica continua. EP Polvo emulsionable Una formulación en polvo que puede contener formantes insolubles en agua, para ser aplicados como una emulsión aceite en agua del ingrediente activo después de la dispersión en agua. ES Emulsión para tratar semillas Emulsión estable para ser aplicada ya sea directamente o después de la dilución en las semillas. EW Emulsión, aceite en agua Formulación fluida heterogénea que consta de finos glóbulos de una solución de plaguicida en un líquido orgánico, dispersa en una fase acuosa continua. FD Lata generadora de humo Forma especial de generador de humo. FG Gránulos finos FK Bengala generadora de humo FR Cartucho generador de humo Barra generadora de humo FS Suspensión concentrada para tratar semilla FT Tableta generadora de humo FP Un gránulo con tamaño de partícula entre (300 y 2500) µm. Forma especial de generador de humo. Forma especial de generador de humo. Forma especial de generador de humo. Suspensión estable para aplicar directamente o después de la dilución en las semillas. Forma especial de generador de humo. Tabla 3. Nomenclatura de plaguicidas normas INEN. Fuente: (3). Tipo de formulación o denominación Descripción FU Generador de humo Formulación combustible, generalmente sólida, que bajo combustión libera los ingredientes activos en forma de humo. Formas especiales de fumígenos: Aplicación en bengala FK Aplicación en cartucho FP Aplicación en pellets FW Aplicación en bastones FR Aplicación en tabletas FT Aplicación en latas FD FW Píldora generadora de humo Forma especial de generador de humo. GA Gas GB Cebo en gránulos GE Producto generador de gas Formulación que genera un gas por reacción química. GF Gel para tratar semillas Formulación gelatinosa directamente a las semillas. GG Macrogránulos Gránulo con un tamaño de partícula entre 2 500 µm y 6 000 µm. GL Gel emulsionable Formulación gelatinosa para ser aplicada como una emulsión en agua. GP Polvo fino Polvo espolvoreable muy fino para aplicación neumática en invernaderos. GR Granulado Producto sólido fluible de un rango de tamaño de gránulo definido listo para su uso. GS Grasa GW Gel hidrosoluble Formulación gelatinizada para ser aplicada como una solución acuosa. HN Nebulizable al calor Formulación para ser usada con la ayuda de un equipo de nebulización al calor, directamente o después de su dilución. Código Gas envasado en botella o reservorio bajo presión. Forma especial de cebo. homogénea para aplicarse Formulación muy viscosa a base de aceite o grasa. KK Empaque mixto sólido/líquido Formulación de un sólido y un líquido, envasada por separado, pero presentada junto, entendiéndose que se aplican simultáneamente en una mezcla de tanque. KL Empaque mixto líquido/líquido Formulación de dos líquidos, envasados por separado, pero presentados juntos, entendiéndose que se aplican simultáneamente en una mezcla de tanque. KN Concentrado nebulización en frío Formulación para ser aplicada con la ayuda de un equipo de nebulización en frío directamente o después de su dilución. KP Empaque mixto sólido/sólido Formulación de dos sólidos, envasados por separado, pero presentados juntos, entendiéndose que se aplican simultáneamente en una mezcla de tanque. LA Laca LS Solución para el tratamiento de semillas Una solución para la aplicación a las semillas directamente o después de una dilución. MC Mosquito coil Un coil que arde sin producir una llama y libera el ingrediente activo dentro de una atmósfera local como vapor o humo. ME Microemulsión Formulación líquida clara u opalescente de aceite en agua, para ser aplicada directamente o después de una dilución en agua, cuando pueda formar una microemulsión diluida o una emulsión convencional. MG Microgránulo; Gránulo con un tamaño de partícula entre 100 μm y 600 μm. Dispersión oleosa Una suspensión estable de ingrediente(s) activo(s) en un fluido no miscible en agua, que puede contener otro ingrediente(s) Activo(s) disuelto(s) destinado(s) para la dilución con agua antes del uso. OD OF Formulación a base de disolventes, formadora de película. Suspensión miscible en Suspensión líquida estable de un ingrediente activo para ser Tabla 4. Nomenclatura de plaguicidas normas INEN. Fuente: (3). Código Tipo de formulación o denominación Descripción TK Concentrado técnico Preparación líquida o sólida a base de un producto técnico destinado exclusivamente a la elaboración de formulaciones. UL Líquido para aplicar a ultra bajo volumen (UBV) Líquido homogéneo listo para usarse mediante equipo ultra bajo volumen (UBV). VP Emisor de vapores Formulación que contiene uno o más ingredientes volátiles, cuyos vapores son liberados en el aire. La tasa de evaporación es controlada por el envase o la formulación. WG Gránulos dispersables en agua Formulación compuesta de gránulos para ser aplicados en forma de suspensión después de su desintegración y dispersión en agua. WP Polvo mojable Formulación en polvo para aplicar como una suspensión después de su dispersión en agua. WS Polvo dispersable para tratar semillas Polvo para aplicar a las semillas bajo la forma de una lechada acuosa concentrada. WT Tabletas mojables Formulación en forma de tabletas para usarse individualmente formando una suspensión del ingrediente activo después de su desintegración en agua. XX Otros Caracterización temporal para todas las formulaciones no indicadas anteriormente. ZC Formulación mezclada de CS y SC Una suspensión fluida estable de cápsulas e ingrediente(s) activo(s), normalmente destinada para diluirse en agua antes del uso. Formulación mezclada de CS y SE Una formulación fluida, heterogénea, que consiste de una dispersión estable de ingrediente(s) activo(s) en la forma de cápsulas, partículas sólidas y finos glóbulos en una fase acuosa continua, normalmente destinada para dilución con agua antes de uso. Formulación mezclada de CS y EW Una formulación fluida heterogénea, consistente en una dispersión estable de ingrediente(s) activo(s) en forma de cápsulas y finos glóbulos en una fase acuosa continua, normalmente destinada para la dilución con agua antes de su uso. ZE ZW 2 TIPOS DE PLAGUICIDAS 2.1 Clasificaciones más importantes de los plaguicidas 2.1.1 Naturales o sintéticos A los plaguicidas, como a muchas sustancias o grupos de sustancias, se les puede clasificar en naturales y sintéticos. Aquí se tratarán principalmente los plaguicidas de origen sintético, debido a la importancia actual de su producción, uso y consumo; se mencionarán también los plaguicidas naturales que tengan una importancia especial. En el siguiente cuadro se presentan algunos ejemplos de ambos grupos de plaguicidas (4). Tabla 5. Plagicidas naturales y sintéticos. Fuente: (4). ALGUNOS PLAGUICIDAS NATURALES Y SINTÉTICOS NATURALES SINTÉTICOS Nicotina DDT Piretrinas 2,4 –D Rotenona Malation 2.1.2 Según el tipo de organismo que se desea controlar: Otra forma común de clasificar a los plaguicidas se basa en la plaga a la que atacan. Así, a las sustancias que impiden o retrasan el desarrollo de los hongos se les llama fungicidas, a las que controlan o eliminan a los insectos, insecticidas; a las que controlan a los ácaros, acaricidas, etc. (véase cuadro 3). Pese a su popularidad, esta clasificación puede causar confusiones, ya que en muchos casos una sustancia puede ser, por ejemplo, insecticida y nematicida a la vez; además, esa clasificación no permite correlacionar la estructura de la sustancia y sus efectos tóxicos, su mecanismo de acción, la prevención de riesgos en su uso, el tratamiento médico, su comportamiento ambiental y otros puntos igualmente importantes (4). Tabla 6. Clasificación de los plaguicidas. Fuente: (4) CLASIFICACIÓN DE LOS PLAGUICIDAS SEGÚN LA PLAGA QUE ATACAN PLAGUICIDA ATACA A: Insecticida Insectos Fungicida Hongos Molusquicida Moluscos Ovicida Huevecillos Herbicida Malezas Acaricida Ácaros Rodenticida Roedores Nematicida Nemátodos 2.1.3 Según grupo químico del principio activo Compuestos organofosforados, compuestos carbamatos, compuestos organoclorados, piretroides, derivados del bipiridilo, triazinas, tiocarbamatos, derivados del ácido fenoxiacético, derivados de la cumarina, derivados del cloronitrofenol, compuestos organomercuriales, entre otros (4). 2.1.4 Según su persistencia al medio ambiente: Otra forma de clasificar a los plaguicidas es con base en su persistencia en el ambiente; así, hay plaguicidas no persistentes, moderadamente persistentes, persistentes y permanentes. En el cuadro 4, se presenta un ejemplo de cada uno de estos grupos y el correspondiente intervalo de vida media. Esta clasificación es útil pero, para estudiar un grupo tan grande y diverso como los plaguicidas como ocurre con las anteriores clasificaciones- no permite agrupar la información sobre una base concreta y uniforme, ya que cada grupo incluye sustancias de muy diversa naturaleza química y de comportamiento toxicológico y ambiental muy variado (4). La toxicidad es otro parámetro útil para clasificar a los plaguicidas. Conforme a ella los plaguicidas se agrupan en tres clases: los que tienen efectos a corto plazo, a mediano y largo plazo. Esta clasificación es muy útil en el manejo y en el seguimiento epidemiológico de las intoxicaciones con estos compuestos, pero tiene las mismas deficiencias que las clasificaciones antes citadas. Una clasificación derivada es la de la Organización Mundial de la Salud (OMS) que agrupa a los plaguicidas según su dosis letal media y los asigna a un grupo específico conforme a su peligrosidad (4). 2.1.5 Según su toxicidad aguda (O.M.S.): Esta se basa principalmente en la toxicidad por vía oral en ratas y ratones. Usualmente la dosis se registra como el valor DL50 (Dosis Letal Media) que es la dosis requerida para matar al 50% de la población de animales de prueba y se expresa en términos de mg/kg del peso del cuerpo del animal (4). Tabla 7. Clasificación de los plaguicidas según toxicidad aguda expresada en DL50. Fuente: (4) Clase Por vía oral Sólidos Líquidos Ia Sumamente tóxico 5 ó menos 20 ó menos Por vía dérmica Sólidos Líquidos 10 ó menos 40 ó menos Ib Muy tóxico 5 – 50 20 – 200 10 – 100 40 – 400 II Moderadamente tóxico III Poco tóxico 50 – 500 200 - 2000 100 – 1000 400 – 4000 Más de 500 Más de 2000 Más de 1000 Más de 4000 2.2 Plaguicidas de enzima colinesterasa 2.2.1 Acetilcolina. Neurotransmisor endógeno, a nivel de la sinapsis y las uniones neuroefectoras colinergicas en los sistemas nervioso central y periférico. La acetilcolina media el cambio de potencial de membrana para la transmisión de impulsos nerviosos. La acetilcolina es metabolizada por la enzima acetilcolinesterasa con la consiguiente interrupción de la transmisión del impulso nervioso, la acción de la acetilcolina debe ser muy rápida, cerca de 1/1500 segundos. Por lo cual la acetilcolinestasa hidroliza rápidamente en colina y ácido acético (5). 2.2.2 Tipos de colinesterasa. Las enzimas colinesterasas son de dos tipos: 2.2.2.1 La colinesterasa verdadera, acetilcolinesterasa, colinesterasa eritrocitaria, específica o de tipo e: Se encuentra unida a las membranas de las neuronas, en las sinapsis ganglionares de la estructura neuromuscular del organismo y en los eritrocitos (6). Figura 1. Esquema del Proceso Fisiológico Neuromuscular durante la Estimulación. Fuente: (6) 2.2.2.2 La pseudocolinesterasa o colinesterasa inespecífica: También denominada butirilcolinesterasa, colinesterasa plasmática o de tipo s, está presente generalmente en forma soluble en casi todos los tejidos principalmente hígado y plasma, pero en poca concentración en el sistema nervioso central y periférico. Dicha enzima es inhibida por los plaguicidas organofosforados y carbamatos, pero sin relación con la manifestación de síntomas clínicos. En algunos casos los organofosforados inhiben también la esterasa neuropática y esta inhibición junto con un incremento de calcio intracelular por alteración de la enzima calcio-calmodulina-quinasa II, parecen constituir el mecanismo de producción de la neuropatía retardada caracterizada por la desmielinización y degeneración axónica (6). 2.2.2.3 Plaguicidas inhibidores de la colinesterasa. Constituyen el grupo más numeroso de plaguicidas. La característica común de estos plaguicidas es que inhiben específicamente la acetilcolinesterasa a nivel de la sinapsis (6). Los plaguicidas inhibidores de las colinesterasas de los grupos organofosforados y carbámicos se usan a gran nivel a nivel mundial, sobre todo para reemplazar a los plaguicidas organoclorados persistentes. La toxicidad aguda de la gran mayoría de estos plaguicidas es muy alta y los casos de intoxicaciones humanas son frecuentes, además de las intoxicaciones agudas, los organofosforados también pueden causar efectos a largo plazo (6). 2.2.2.4 Mecanismos de acción de los plaguicidas inhibidores de la colinesterasa. Los compuestos organofosforados y carbamatos reaccionan con la enzima de manera similar a la acetilcolina es decir inhiben competitivamente la actividad colinesterásica comportándose como sustancias anticolinesterásicas (permitiendo así que la acetilcolina siga ejerciendo su actividad) (6). La enzima acetilcolinesterasa es la responsable de la destrucción y terminación de la actividad biológica del neurotransmisor acetilcolina, al estar esta enzima inhibida se acumula acetilcolina en el espacio sináptico alterando el funcionamiento normal del impulso nervioso. La acumulación de acetilcolina se produce en las uniones colinérgicas neuroefectoras (efectos muscarínicos), en las uniones mioneurales del esqueleto y los ganglios autónomos (efectos nicotínicos) así como en el sistema nervioso central (6). 2.3 Plaguicidas organofosforados 2.3.1 Usos. Se utilizan como insecticidas, nematicidas, herbicidas, fungicidas, plastificantes y fluidos hidráulicos (en la industria). También son utilizados como armas químicas (6). 2.3.2 Propiedades Liposolubles: Facilitan su absorción porque atraviesan fácilmente las barreras biológicas (piel, mucosas), también penetran en el Sistema (6). Nervioso Central. Algunos productos pueden almacenarse en tejido graso lo que puede provocar toxicidad retardada debido a la liberación tardía (6). Mediana tensión de vapor: Lo que hace que sean volátiles facilitando la absorción inhalatoria (6). Degradables: Sufren hidrólisis en medio alcalino en tierra y en líquidos biológicos, no siendo persistentes en el ambiente (6). 2.3.3 Presentaciones: Los insecticidas de uso doméstico que contienen compuestos organofosforados vienen en concentraciones muy bajas, generalmente del orden del 0.5% - 5%. Se presentan generalmente en forma de aerosoles y cintas repelentes (6). 3 LECTURA CRÍTICA DE TEXTOS. 3.1 PLAGUICIDAS: CLASIFICACIÓN, USO, TOXICOLOGÍA Y MEDICIÓN DE LA EXPOSICIÓN Los plaguicidas sintéticos surgen entre 1930 y 1940 como resultado de investigaciones enfocadas al desarrollo de armas químicas que originalmente fueron probadas en insectos. Uno de los primeros compuestos, el diclorodifeniltricloroetano (DDT) fue sintetizado por Zeidler en 1874, y sus propiedades insecticidas fueron descritas por Paul Müller hacia 1939. El DDT se utilizó por primera vez durante la segunda Guerra Mundial para proteger a los soldados estadounidenses contra enfermedades transmitidas por vector y se comercializó en los EE.UU. en 19451. La pujante industrialización, los intereses económicos de los grandes productores de plaguicidas, así como la necesidad de controlar químicamente las plagas, favoreció su fabricación y consumo a escala mundial. Se originó, a su vez, una carrera incesante en la búsqueda de compuestos análogos menos tóxicos al ser humano y más efectivos y selectivos con las plagas. Sin embargo, al paso de algunos años se han hecho evidentes los efectos indeseables de los plaguicidas sobre la salud del ser humano y sobre el medio ambiente. Independientemente de sus beneficios, es evidente que los plaguicidas son sustancias químicas deliberadamente tóxicas, creadas para interferir algún sistema biológico en particular y que carecen de selectividad real. Afectan simultáneamente, y en mayor o menor grado, tanto a la «especie blanco» como a otras categorías de seres vivos, particularmente al ser humano2-4. Actualmente, miles de productos se comercializan en todo el mundo, sin que sus efectos nocivos sean obstáculos que limiten su producción (7). 3.1.1 Clasificación Los plaguicidas se clasifican en función de algunas de sus características principales, como son la toxicidad aguda, la vida media, la estructura química y su uso (7). La capacidad del plaguicida de producir un daño agudo a la salud a través de una o múltiples exposiciones, en un período de tiempo relativamente corto (7). Por su vida media, los plaguicidas se clasifican en permanentes, persistentes, moderadamente persistentes y no persistentes (7). De acuerdo a su estructura química, los plaguicidas se clasifican en diversas familias, que incluyen desde los compuestos organoclorados y organofosforados hasta compuestos inorgánicos (7). Los organoclorados (OC) son los plaguicidas más ampliamente utilizados. Su estructura química corresponde a la de los hidrocarburos clorados1 , lo que les confiere una alta estabilidad física y química, haciéndolos insolubles en agua, no volátiles y altamente solubles en disolventes orgánicos en el ambiente (7). Los compuestos organofosforados (OF), que son ésteres, amidas o tioles derivados de los ácidos fosfórico, fosfónico y fosfortoico Se descomponen con mayor facilidad y se degradan por oxidación e hidrólisis, dando origen a productos solubles en agua, tentativamente menos persistentes y poco acumulables en el organismo humano (7). Los carbamatos (C) son otro grupo de plaguicidas que pueden ser de tres tipos principales: a) derivados de ésteres carbamatados, comúnmente usados como insecticidas; b) derivados del ácido tiocarbámico, utilizados como fungicidas, y c) carbamatos propiamente dichos, que se emplean como herbicidas (7). Las piretrinas (P) son plaguicidas obtenidos por secado, molienda y pulverización de la flor del crisantemo, cuyo polvo contiene del 1 al 3% del principio activo. Las principales piretrinas son las cinerinas I y II, las jasmolinas I y II, y las piretrinas I y II, consideradas estas últimas como las de efecto más potente. Tienen una relativa selectividad, por lo que su toxicidad es baja en organismos no blanco (7). Los piretroides son piretrinas sintéticas que surgen en los años cincuenta y se consideran más efectivos que aquellas. Químicamente, se dividen en dos tipos: a) sin grupo alfacyano, como el permetrín y resmetrín, y b) con grupo alfacyano, como fenvalerato, diametrín y cypermetrín (7). 3.1.2 Uso El uso dado a los plaguicidas ha sido múltiple y varia, lo que explica su ubicuidad. La agricultura es la actividad que más emplea este tipo de compuestos, consumiendo el 85% de la producción mundial, con el fin de controlar químicamente las diversas plagas que merman la cantidad y calidad de las cosechas de alimentos y de otros vegetales (7). Se usan también para el control de plagas en grandes estructuras como centros comerciales, edificios, aviones, trenes y barcos (7). 3.1.3 Fuentes y patrones de exposición El medio ambiente es una fuente primordial de exposición a plaguicidas, a partir de la actividad agrícola. Aproximadamente el 47% del producto aplicado se deposita en suelos y aguas colindantes o se dispersa en la atmósfera. Los vientos fuertes, las temperaturas altas y los terrenos poco estables favorecen el arrastre del producto, así como las presentaciones en polvo, aerosoles o humo y, por supuesto, las aplicaciones aéreas (7). Son diversos los tipos de plaguicidas que en períodos prolongados, desde múltiples fuentes y a dosis bajas penetran al organismo utilizando distintas vías. Las principales fuentes de exposición en la población son los alimentos de origen vegetal (frutas, verduras, cereales, leguminosas) o animal (carne bovina, porcina y sus derivados, pescado, productos lácteos, huevo, etc.) (7). 3.1.4 Aspectos toxicológicos Su biodisponibilidad en el organismo depende de su toxicocinética: absorción, distribución, metabolismo y eliminación. Estos procesos están influenciados tanto por factores externos relacionados con los patrones de exposición y con las sustancias químicas (tipo de empleo, temperatura ambiental, tipo de plaguicida, frecuencia, intensidad y duración de la exposición, etc.) (7). Hay dos tipos de reacciones por las que los plaguicidas se metabolizan en el organismo: las reacciones de primera fase (oxidación, reducción e hidrólisis), que generalmente son catalizadas por enzimas hepáticas, y las de segunda fase, que son la conjugación y la síntesis. Los metabolitos resultantes de la primera fase son ligados a moléculas endógenas, sintetizándose componentes solubles en agua y fácilmente eliminables por bilis y orina, como los metabolitos hidrosolubles de los piretroides. La biotransformación de los plaguicidas puede dar como resultado sustancias de reducida toxicidad o químicamente inactivas, como ocurre con el metabolito final del dimethoato. Por el contrario, pueden generarse sustancias tóxicamente más activas que el compuesto original, como es el caso del carbosulfán al transformarse en carbofurán, o del paratión que da origen al paraoxón, metabolitos con alta afinidad por el ADN y con capacidad mutágena importante (7). 3.1.5 Medición de la exposición La medición de la exposición y la posibilidad de establecer un gradiente dosis-respuesta son aspectos relevantes en los estudios sobre plaguicidas. Medir la exposición a plaguicidas en un individuo o en una población determinada es complejo, pues está influenciada por factores como la diversidad de productos comercializados, su uso indiscriminado, la multiplicidad de las fuentes de exposición y la variación en la intensidad y la duración de la exposición en un lapso de tiempo (7). 3.2 PLAGUICIDAS Y SALUD DE LA POBLACIÓN Plaguicida es el nombre genérico que recibe cualquier sustancia o mezcla de sustancias usada para controlar las plagas que atacan los cultivos o los insectos que son vectores de enfermedades. Los plaguicidas son el resultado de un proceso de industrial de síntesis química, y se han convertido en la forma dominante del combate a las plagas (8). La mayor parte de los plaguicidas son empleados principalmente en la agricultura y en la horticultura; o bien, en programas de salud pública para combatir los vectores, como es el caso del paludismo, en trabajos forestales y de producción animal. Sin embargo, el uso de los plaguicidas no sólo entraña beneficios, sino que también conlleva diversos riesgos para el medio, así como para la salud, tanto de los trabajadores expuestos como de la población en general. Entre los efectos adversos a la salud, se consideraban principalmente los de tipo agudo, debido a los aspectos médicos que representan y por su impacto directo en la morbi-mortalidad (8). 3.2.1 Compuestos organoclorados Los compuestos organoclorados, tales como DDT, aldrín, dieldrín, toxafeno y endrín, fueron los primeros insecticidas comercializados. Sin embargo, el uso de algunas de estas sustancias ya no está autorizado (8). Estos plaguicidas se absorben por la piel y los aparatos digestivo y respiratorio; el mayor riesgo se deriva de la absorción cutánea. La intoxicación aguda rara vez se presenta por exposición durante periodos cortos, pero por su gran solubilidad en las grasas se acumula, como ya se mencionó, en los tejidos grasos, incluyendo el componente graso de la leche materna, por lo que constituye un serio problema para la salud por acumulación (8). Figura 2. Plaguicidas Organoclorados. Fuente: (8) 3.2.2 Compuestos organofosforados Debido a la persistencia, tanto en el ambiente como en el cuerpo del ser humano, de los compuestos organoclorados fue necesario desarrollar otros tipos de plaguicidas, de los cuales los más importantes y más usados actualmente en nuestro país son los compuestos organofosforados. Casi todos estos plaguicidas son mucho más tóxicos y, por ende, su uso es más peligroso para el trabajador agrícola. Con todo, los compuestos organofosforados, que son principalmente ésteres del ácido fosfórico, se descomponen con mayor facilidad que los organoclorados, y además no se acumulan en el organismo (8). La estructura química de cada organofosforado tiene importancia en su efecto sobre la enzima, al aumentar o disminuir la competencia con el sustrato, es decir, influye sobre su toxicidad. Cuando la acetilcolinesterasa es inhibida en forma irreversible por un organofosforado, la restauración de la actividad enzimática dependerá exclusivamente de la síntesis de nuevas moléculas de enzima (8). Figura 3. Paratlon. Fuente: 3.2.3 Carbamatos Los carbamatos son otro grupo de insecticidas importantes y ampliamente usados en los jardines y en los hogares. Por su composición química son ésteres del ácido carbámico. Algunos ejemplos usados en la región de América Latina son el lannate, metomilo (sumamente tóxicos) y el carbarilo (moderadamente tóxico). Los carbamatos son relativamente inestables y no persisten por largo tiempo en el ambiente (8). Figura 4. Carbamatos. Fuente 3.2.4 Piretroides sintéticos El piretrum es un extracto refinado de la flor denominada crisantemo y que ha sido usado como plaguicida por más de 60 años. En adición, los piretroides pueden contener lactones de sesquiterpene, los cuales son ampliamente reconocidos por ocasionar alteraciones inmunológicas como la dermatitis de contacto y rinitis alérgicas (8). Figura 5. Piretroides. Fuente: 3.2.5 Tipos de intoxicación por exposición a plaguicidas Intoxicación aguda Se consideran, básicamente, dos tipos de intoxicaciones derivadas de la exposición a plaguicidas: la aguda y la crónica. Los efectos agudos suceden usualmente al cabo de unos minutos u horas de la exposición y pueden ser locales o sistémicos, mientras que los efectos crónicos pueden manifestarse incluso hasta años después de la exposición (8). Intoxicación crónica Durante muchos años, el análisis toxicológico de las sustancias se redujo a la determinación de la toxicidad aguda, y en muy pocas ocasiones a la toxicidad subaguda y a la crónica. El hecho de que una gran cantidad de productos estuviera clasificada en categorías de baja toxicidad aguda, que llegarán a producir efectos a largo plazo, no sólo en animales de experimentación, sino también en trabajadores y en poblaciones expuestas en general, puso de manifiesto, en la década de los setenta, la urgente necesidad de exigir estudios de efectos a largo plazo para todos los plaguicidas que fueran registrados; efectos tales como los de tipo oncogénico, mutagénico, teratogénico, neurotóxico, reproductivo, etcétera (8). 3.3 INTOXICACIÓN POR PLAGUICIDAS Los plaguicidas son una de las familias de productos químicos más ampliamente empleadas por el hombre. Se han usado sobre todo para combatir plagas por su acción sobre las cosechas o como vectores de enfermedades transmisibles. Los plaguicidas pueden clasificarse en función de su empleo (insecticidas, fungicidas, herbicidas, raticidas…) o de su familia química (organoclorados, organofosforados, carbamatos, piretoides, compuestos bipiridílicos, sales inorgánicas…). Todos ellos son biocidas lo que implica, habitualmente una alta toxicidad humana que ha sido motivo de preocupación desde mitad del siglo XX debido al amplio e indiscriminado empleo de estos productos. La exposición a los plaguicidas puede tener efectos agudos, crónicos y a largo plazo. Algunos compuestos organoclorados (como el DDT) fueron los primeros en ser empleado en fumigaciones masivas para combatir la malaria y han debido ser prohibidos debido a su capacidad de bioacumulación y persistencia medioambiental. El peligro representado por la generalizada presencia de estos agentes, se ha demostrado en los numerosos episodios de epidemias tóxicas humanas, productoras de alta morbimortalidad, descritas por casi todas las familias químicas: insecticidas y fungicidas organoclorados, insecticidas organofosforados y carbamatos, fungicidas organomercuriales y sales inorgánicas. Estos episodios se han producido sobre todo por vía alimentaria y en el terreno profesional. Otras causas de preocupación sanitaria son su capacidad carcinogénica y de ocasionar alteraciones reproductivas. Se presentan las principales características de algunas de las familias más relevantes (9). 3.3.1 Clasificación Dada la gran cantidad de familias químicas implicadas, la clasificación de los plaguicidas resulta difícil. Un recurso útil es clasificarlos en función de las plagas sobre las que se usan. Otra posibilidad es hacer una clasificación en relación con la familia química, que suministra mayor información sobre su toxicidad. En general, se tiende a hacer una clasificación mixta por ambos criterios (9). 3.3.1.1 Clasificación por plagas: Se clasifican en: insecticidas, fungicidas, molusquicidas, rodenticidas y acaricidas (9). 3.3.1.2 Clasificación por su naturaleza Pesticidas biológicos: Son los seres vivos o sus productos que se han demostrado eficaces para combatir los organismos nocivos. Constituyen un grupo heterogéneo parte del cual se encuentra en fase de experimentación. Entre ellos se cuentan especies que se comportan como enemigos naturales o depredadores, insecticidas virales, pesticidas bacterianos y fúngicos, hormonas de la metamorfosis y el crecimiento de los mismos insectos y feromonas que sirven entre los insectos como medio de comunicación y pueden ser manipulados (9). 3.3.1.3 Pesticidas químicos Naturales: la mayoría son extractos de plantas de tipo alcaloide (estricnina, nicotina) o no (piretrina, rotenona). En general, su uso ha disminuido frente a los productos de síntesis (9). Sintéticos: son los más utilizados en la actualidad y entre ellos hay que destacar una serie de familias (9). Compuestos inorgánicos y organometálicos: incluye compuestos de casi todos los metales. Especialmente importantes por su toxicidad son los derivados del As, Ag, Ta, Pb, P y Hg (9). Compuestos organoclorados (O-C): los representantes de sus grupos fundamentales son DDT, HCH, aldrín y toxafén. Entre los derivados del benceno y el fenol están el HCB, PCP y los ácidos 2,4-D y 3,4,5-T (9).. Compuestos organofosforados (O-P): es uno de los grupos más extensos y utilizados. Entre ellos hay que mencionar el paratión, malatión, diclorvós, mevinfos, diazinon y demetón (9). Se emplean como insecticidas, acaricidas, nematicidas y fungicidas. Algunos actúan como insecticidas de contacto y otros como insecticidas sistémicos. Los compuestos fosforados orgánicos que contienen nitrógeno cuaternario (fosforilcolina) son, no sólo potentes inhibidores de la colinesterasa, sino directamente colinérgicos. Algunos de ellos (soman, sarin, tabun) han sido utilizados como gases de guerra y se denominan gases nerviosos por ser ésta la diana fundamental de su acción (9). Carbamatos: entre ellos se distinguen los inhibidores de la colinesterasa utilizados como insecticidas como carbaryl y aldicarb y los que carecen de esa acción y son utilizados como fungicidas y herbicidas (9). Compuestos nitrofenólicos: constituyen un grupo de fenoles substituidos: mononitrofenoles, dinitrofenoles y halofenoles (9). Piretroides de síntesis: entre los que se distinguen los de función éster (aletrina, resmetrina, bioaletrina) y el grupo de piretroides fotoestables de síntesis posterior (permetrina, cipermetrina, decametrina) (9). Derivados bipiridílicos: paraquat, diquat (9). 3.3.2 Clasificación parecida a la de la OMS, que establece cuatro categorías según la DL 50 dérmica de los plaguicidas: "A", "B", "C" y "D" 3.3.2.1 Plaguicidas Clase "A" Son aquellos extremadamente tóxicos, por lo que se evitará todo contacto con la piel, boca o vías respiratorias. Su carga y descarga debe ser preferiblemente mecanizada, sus manipuladores deben usar aditamentos específicos y ropa adecuada para su manipulación y mantener una adecuada higiene personal (el baño y cambio de ropa) al terminar el trabajo (Ej.: ácido cianhídrico, el bromuro de metilo, dibromuro de etilo, acrilonitrilo y monofluoracetato de sodio o 1080, entre otros). Se incluirán en este grupo todos aquellos plaguicidas con una DL 50 dérmica inferior a 100 mg/kg (9). 3.3.2.2 Plaguicidas Clase "B" Son aquellos cuya incorrecta manipulación, preparación o aplicación puede también producir frecuentes intoxicaciones, por lo que deben utilizarse las mismas precauciones que para los de la clase "A" (Ej.: gusatión, asuntol, heptacloro, baygón, nitrobenceno y fluoruro de sodio). Además, se incluirán aquellos otros plaguicidas cuya DL50 dérmica oscile entre 101 y 300 mg/kg (9). 3.3.2.3 Plaguicidas Clase "C" Son productos de menos toxicidad que los anteriores. Debe tenerse cuidado de no ingerirlos y evitar su contacto con la piel y vías respiratorias. Para su manipulación es necesario el uso de botas, guantes y delantales impermeables, siendo importante también el aseo personal (Ej.: Bi-58 (rogor), toxafeno, nabam, clordano, lindano, BHC, diazinón, pentaclorofenol, oxalato de sodio, entre otros). También se incluyen aquellos plaguicidas cuya DL50 dérmica fluctúa entre 301 y 1 000 mg/kg de peso corporal (9). 3.3.2.4 Plaguicidas Clase "D" Son aquellos de más baja toxicidad, aunque para su manipulación se recomienda el uso de guantes y buenas normas de higiene personal (Ej.: DDT, aphidán, captán, baftol, ferbán, ziram, maneb, entre otros). También se incluyen los demás plaguicidas cuya DL 50 dérmica sea superior a 1 000 mg/kg de peso (9). 4 APLICACIONES En la actualidad existen diferentes métodos de aplicación de plaguicidas, los cuales se utilizan dependiendo de la formulación del plaguicida, la plaga y el área a tratar. 4.1 Aspersión Se utiliza principalmente para aplicaciones líquidas, este método es el que se asocia más con los controladores de plagas. Se utiliza para aplicar en grietas y hendiduras, bandeo en la superficie, ya sea en el perímetro de la propiedad o en áreas específicas. Se utiliza para la mayoría de los insectos rastreros; su uso dependerá de lo que indica la etiqueta del producto (10). 4.2 Cebado Consiste en utilizar algún insecticida o rodenticida que incluya un atrayente alimenticio, que haga el producto más atractivo para el insecto y que una vez que entre en contacto con el producto por medio de la ingestión se contamine. Algunos ejemplos de estos productos son el gel cucarachicida y los cebos rodenticidas (10). 4.3 Espolvoreo Consiste en la distribución del fitosanitario en forma de polvo, mediante la aplicación de una corriente de aire, que a su paso por el depósito de tratamiento arrastra parte del producto (10). Tabla 8. Ventajas e inconvenientes del espolvoreo. Fuente: (10). Ventajas Desventajas Mayor penetración de los productos en la masa Barrera de protección poco segura vegetal Permite los tratamientos fitosanitarios en Poca adherencia de los productos a la planta lugares con escasez de agua Mayor rapidez de ejecución Falta de homogeneidad en la distribución Hay que manejar mucho volumen de producto para la misma cantidad de materia activa Problemas de almacenaje (higroscopicidad) Apelmazamiento del polvo con la humedad Tratamiento incontrolado en días de viento, con la consiguiente invasión del producto a ligares próximos. 4.4 Pulverización Mediante este método la distribución de los plaguicidas se realiza en forma de líquido, que se deposita sobre las plantas en forma de pequeñas gotas. Los factores que influyen en la pulverización son (11): ̶ Lugar a tratar: suelo desnudo, cultivos bajos, entre líneas de cultivo, cultivos arbóreos, etc (11). ̶ Cantidad de producto: volumen normal, reducido o ultra bajo (11). ̶ Clase de producto: plaguicidas (herbicidas, insecticidas), fitorreguladores (aceleradores y retardadores del crecimiento, aclareo químico), fertilizantes líquidos (soluciones nitrogenadas, complejos claros y complejos en suspensión) (11). ̶ Características del producto: densidad, viscosidad, tensión superficial, agresividad, composición química, abrasivo, forma de absorción) (11). ̶ Agentes externos: temperatura, humedad relativa, viento, presión atmosférica (11). 4.5 Fumigación Consiste en utilizar ya sea polvos en suspensión, vapores, gases o humo para desinfectar algo o eliminar plagas. Generalmente es utilizada en el área agrícola o para el tratamiento de granos almacenados (11). Los fumigantes son diferentes de los humos (que son partículas sólidas dispersas en el aire) y de las nebulizaciones o aerosoles (que son partículas líquidas dispersas en el aire) (12). Las partículas y las gotas no penetran ni se difunden por el aire tan bien como los gases fumigantes. El producto es aplicado en forma de gas o vapor o que lo generen. Presenta la ventaja de una mayor facilidad de penetración. Es muy utilizado para la desinfección de suelos., locales o productos almacenados. Este tipo de tratamiento está reservado solo a personal especializado (fumigadores profesionales). Para su manipulación y aplicación es imprescindible disponer del carné oficial del nivel Fumigador (12). 4.6 Tratamiento vía riego Consiste en la aplicación de los tratamientos fitosanitarios a través del agua de riego, a ser posible localizado. Para una aplicación correcta y bien dosificada es necesario disponer en el cabezal de riego de un depósito de aportaciones especiales, el mismo se compone de un depósito y una bomba dosificadora de alta presión y poco caudal. Puede tener una programación automática o bien un sistema manual de aplicación (12). Es un método cada vez más frecuente en las explotaciones con sistemas de riego localizado, ya que ofrece una serie de ventajas económicas en comparación con los demás métodos convencionales (12).: ̶ Provee uniformidad en la aplicación de los químicos, permitiendo la distribución de estos en cantidades pequeñas justo cuando y donde son necesarios (12). ̶ Reduce la compactación del suelo y el daño químico a la cosecha (12). ̶ Reduce la contaminación del ambiente (12). ̶ Reduce los costes de labor, equipo y energía (12). ̶ Multiplica el aprovechamiento del agua y los productos químicos al aplicarlos sistemática y exactamente (12). ̶ Permite la aplicación de fertilizantes ahorrando tiempo, materiales y mano de obra (12). ̶ Provee a las plantas con agua limpia tras un proceso de filtrado y limpieza (12). ̶ Evita la posibilidad de crecimiento de hongos y otras enfermedades en las hojas y tallos de las plantas al mantenerlas secas todo el tiempo (12). 4.7 Aplicación en el suelo Consiste en la incorporación al suelo del plaguicida sólido en forma de gránulos, que una vez enterrados desprenden gases que se mezclan con el aire del suelo (12). 5 BIBLIOGRAFÍA. 1. Sanz A. La industria agroquímica [Internet]. Química Orgánica Industrial. 2017 [cited 2021 Dec 7]. Available from: https://www.eii.uva.es/organica/qoi/tema-12.php 2. INEN. PLAGUICIDAS DE USO AGRÍCOLA. DEFINICIONES Y CLASIFICACIÓN [Internet]. Quito; 2016 Aug [cited 2021 Dec 7]. Available from: https://www.normalizacion.gob.ec/buzon/normas/nte_inen_1838-2.pdf 3. INEN. PLAGUICIDAS Y PRODUCTOS AFINES. DEFINICIONES Y CLASIFICACIÓN [Internet]. Quito; 1998 Aug [cited 2021 Dec 7]. Available from: https://www.agrocalidad.gob.ec/wp-content/uploads/2020/05/inen1.pdf 4. Araujo, 2016. (n.d.). Según su persistencia al medio ambiente: Persistentes, poco persistentes, no persistentes. 50, 1–21. https://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/tesis/salud/milla_c_o/generalidades.pdf 5. MSP México. (2015). Clasificaciones Más Importantes De Los Plaguicidas. https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/26573/clasificaciones.pdf 6. Ramírez, J., & Lacasaña, M. (2001). 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Available from: https://www.micex.es/leccion/12-metodos-de-aplicacion-de-productos-fitosanitarios/ 1. INSECTICIDAS • Definición: substancias químicas que de diversas maneras ejercen un efecto letal sobre los insectos; se utilizan en el control de las especies que son nocivas para las plantas cultivadas y, directa o indirectamente, para el ser humano y los animales domésticos. 1. INSECTICIDAS • Los insectos son los que más plagas ocasionan. Escarabajos, orugas, moscas y mosquitos, y muchos otros tipos de insectos causan grandes daños en las cosechas y transmiten enfermedades. Más de la mitad de los pesticidas son del grupo de los insecticidas. 1. INSECTICIDAS • Desde hace milenios los hombres utilizan sustancias como cenizas, azufre, compuestos arsenicales, tabaco molido, cianuro de hidrógeno, compuestos de mercurio, zinc y plomo, etc. para luchar contra los insectos. Forman el grupo de los llamados insecticidas de la 1ª generación. Son productos en general muy tóxicos, poco efectivos en la lucha contra la plaga y muy persistentes en el ambiente (hasta 50 años). Hoy día se usan muy poco y bastantes de ellos están prohibidos por su excesiva toxicidad CLASIFICACION Se clasifican en: A. Insecticidas inorgánicos: • Derivados arsenicales; • Derivados sulfurados; • Derivados Fluorados; • Derivados mercuriales; • Derivados del silicio; • Cianuros CLASIFICACION • B. Insecticidas orgánicos: • De origen natural: nicotina; nomicotina; anabasina. En las raíces de algunas plantas, la rotenona, la cuasia y la rianodina, y el piretro (piretroideos). • De origen mineral: Los aceites de petróleo como el queroseno, los aceites estivales, llamados también blancos o ligeros más viscosos, y los aceites de uso invernal, denominados también obscuros o pesados • C. Insecticidas orgánicos de síntesis. OCH3 CH3O O O O O CH2 H Rotenona C CH3 O H3C CH3 C CH3 CH3 C C H CH2 CH O O H Piretrina típica CH3 CHCH CH2 OCH3 CH3O O O O O CH2 HC Rotenona CH3 H3C H3C C H3C CH2CH H C O CH3 C O O H Peritrina típica CH3 CHCH CH2 A. INSECTICIDAS ORGANOFOSFORADOS • Estos son los de mayor uso y de estos el metilparatión es el más importante , alcanzando un 50% de los organosfosforados que se venden • El metilparatión , O,Odimetil-O-pnitrofenilfosforotioato, se sintetiza por reacción del 4-nitrofenolato de sodio con O,Odimetilfosforoclorotioato. CH3O O P Cl + NaO CH3O NO2 CH3O O P O CH3O Metilparatión NO2 + NaOH A. INSECTICIDAS ORGANOFOSFORADOS • El O,O-dimetilfosforotioato se obtiene pentasulfuro como lo indica la ecuación del S P2S5 + 4 CH3OH 2 (CH3O)2 P SH + H2S S 2Cl2 2 (CH3O)2 P Cl + HCl + 2S A. INSECTICIDAS ORGANOFOSFORADOS • Otro organofosforado de gran uso como insecticida es el malatión el O,O- dimetilfosforoditioato de mercaptosuccinato de etilo. Se sintetiza condensando maleato de dietilo con ácido O,O-dimetilfosforoditioico CH3O S CH COOC2H5 P SH + CH3O CH COOC2H5 H O CH3O S P S C C O CH2CH3 CH3O H2C C O CH2CH3 O Malatión A. INSECTICIDAS ORGANOFOSFORADOS • El ácido ditioico se sintetiza a partir del pentasulfuro de fósforo y metanol: P2S5 + 4 CH3OH S CH O 3 2 CH3O P SH + H2S • Los plaguicidas organofosforados son en su mayoría ésteres del ácido fosfórico, ácido tiofosfórico o ácido ditiofofórico, en los cuales el azufre o el oxígeno están alquilados o arilados. Para aplicaciones específicas la producción de Metil-Azinfos requiere una síntesis en etapas múltiples , vía el intermediario anhídrido isatoico. COOH COCl2 -2 HCl NH2 Acido o-aminobenzoico O O O C C C O C NH3 - H2O NH NaOCl C N O O Anhidrido ftálico H Ftalimida O CO Anhídrido isatoico • La reacción de triazinona con formaldehído y ácido clorhídrico de un derivado clorometilado que alquila la sal de sodio del ácido O,O-dimetilditiofosfórico produciendo el Metil-Azinfos. O O C N C CONH2 O + NH3 - HNO2 CO2 CO N NH2 H O C NaCl + N S OCH S 3 N P S N CH2S P OCH3 N 3,4-Dihidrobenzo[d]-1,2,3-triazin-4-ona o-Aminobenzamida Anhídrido isatoico NH Na OCH3 OCH3 O C N Metil- Azinfos HCHO, HCl N CH2Cl N B. INSECTICIDAS ORGANOCLORADOS X CH Y X = H, Cl, R Y = Cl, F, CH3O, R CX3 DDT. (GEIGY 1.942) Las arañas fitófagas son insensibles al DDT, por el contrario fueron destruidos otros insectos que son enemigos de estas arañas. DL50= 250 mg/Kg. Peso B. INSECTICIDAS ORGANOCLORADOS Cl CH Cl CCl3 • dicloro-difenil-tricloroetano 1,1,1-tricloro-2,2-(4-clorofenil)etano O + 2 Cl Cl3CCH H2SO4 Cl CH Cl CCl3 cloral DDT Cl clorobenceno + H2SO4 HO3S Cl • Tecnología de la fabricación del DDT: Se produce en las siguientes etapas: - Condensación (cloral y clorobenceno), Neutralización o lavado con Na2CO3, - Concentración por destilación, - Recuperación de los productos secundarios. Insecticidas obtenidos por medio de la reacción de DIELS-ALDER • Una aplicación de la reacción de DielsAlder, se basa en utilizar como dieno el hexacloro ciclopentadieno. El uso se ha prohibido o restringido severamente. Estos incluyen el dieldrín, aldrín, Pertano y la Kepona. Insecticidas obtenidos por medio de la reacción de DIELS-ALDER Cl Cl Cl Cl Cl O H H Cl Cl Cl H H Cl Cl Cl Cl Cl Dieldrín H C2H5 Cl Cl Cl C Cl C H Cl Aldrín Pertano C2H5 1. Los insecticidas destruyan las plagas como son los escarabajos moscas pulgones saltamontes un producto es el endosulfano tiene un espectro de actividad lo bastante amplio como para matar 400 insectos. 2. Los herbicidas destruyen malezas terrestre acuáticas cardos , así como 1800 hierbas más. 3. Los rodenticidas matan los roedores en especial a las ratas Cl C Cl C Cl Cl - C Cl - C CH - CH2O C Cl Endosulfano Endosulfano CH - CH2O S O O CARBAMATOS • Dentro de los carbamatos se incluyen un grupo de pesticidas artificiales desarrollados principalmente para controlar las poblaciones de insectos plaga. • Los carbamatos son sustancias orgánicas de síntesis conformadas por un átomo de nitrógeno unido aun grupo lábil, el ácido carbámico. • Sus características principales son su alta toxicidad, su baja estabilidad química y su nula acumulación en los tejidos, característica ésta que lo posiciona en ventaja con respecto a los insecticidas organoclorados de baja degradabilidad y gran acumulación. CARBAMATOS • La estructura química de los carbamatos viene dada por el grupo químico de los carbamatos que corresponde a ésteres derivados de los ácidos N-metil o dimetil carbámico el mismo que comprende más de 25 compuestos que se emplean como insecticidas y algunos como fungicidas, herbicidas o nemáticidas. En la Figura siguiente se exponen de manera química su estructura. CARBAMATOS Los radiales (R1, R2, R3) realizan una función sustituyente que presenta diferentes acciones lo que da lugar a la formación de fungicidas, herbicidas o insecticidas como se muestra en la Tabla siguiente CARBAMATOS • Aldicarb (integrante de la llamada “docena sucia”), baygon, carbaryl, carbofuran, etc. son algunos de los carbamatos que han salido al mercado. • Los que tiene una toxicidad aguda intermedia el más importante es el carbarilo, 1-naftil-metilcarbamato, es el más importante se sintetiza por condensación del 1-naftol con isocianato de metilo. OH O C O + CH3NCO 1-Naftol Carbarilo H N CH3 • Otro insecticida importante es el Carbofurano 2,3dihidro-2,2-dimetil-7-benzofuranilmetilcarbamato. NO2 O CH C CH2 calor CH3 CH3 NO2 2 -Metilaliloxi-1 nitrobenceno CH3 OH O CH3 O 2,3-Dihidro-2,2dimetil-7-nitrobenzofurano CH3 NCO CH3 CH3 2,3-Dihidro-2,2- dimetilbenzofuran-7-ol O CH3 NH C O O Carbofurano CH3 • Carbamatos de N-metilo Los insecticidas de carbamato de N-metilo son muy utilizados en el hogar, jardines y agricultura. Éstos comparten con los organofosfatos, la capacidad de inhibir las enzimas colinesterásicas y por lo tanto comparten una sintomatología similar durante las exposiciones agudas y crónicas. Debido a la afinidad un tanto diferente a las colinesterasas, en comparación con los organofosfatos, estos envenenamientos son un poco más fáciles de tratar • Carbamatos de N-metilo Los carbamatos de N-metilo se absorben por inhalación, ingestión y algunos penetran por la piel, aunque esta última tiende a ser la ruta menos tóxica. Por ejemplo, el carbofurán tiene una DL50 por vía oral de 5 mg/kg en ratas, comparado con una DL50 dermal de 120 mg/kg, lo cual hace la ruta oral aproximadamente 24 veces más tóxica cuando es ingerido. Los carbamatos N-metilo son hidrolizados enzimáticamente por el hígado y los productos de degradación se excretan por los riñones y el hígado. • N-fenilcarbamatos los compuestos nitroaromáticos reaccionan con 3 equivalentes de monóxido de carbono en medio alcohólico para formar carbamatos. • Cherlina • 4 feniltetrahidroisoquinolínico • Carbamatos uso farmaceútico La reacción de un alcohol con un isocianato de alquilo proporciona un carbamato monosustituido en el átomo de nitrógeno. Si se utiliza ácido isociánico generado in situ a partir de un isocianato inorgánico y ácido, se obtiene un carbamato no sustituido en el átomo de nitrógeno. • Carbamatos uso farmaceútico Para la preparación de carbamatos disustituidos en el átomo de nitrógeno en método de nitrógeno implica la reacción de un alcohol con un cloruro de carbamoilo, como en la síntesis de (S)rivastigmina. • Carbamatos uso farmaceútico El Tercer método para obtener carbamatos a partir de alcoholes implica la reacción de un alcohol con un cloroformiato. El Camazepam se utiliza como ansiolítico. HERBICIDAS • Los herbicidas son sustancias químicas que permiten destruir las malas hierbas, o influir en su crecimiento de forma que no supongan un perjuicio para las otras plantas que interesa cultivar. Los primeros herbicidas que se emplearon fueron de origen mineral; se distinguen los de clorato de sodio, ácido sulfúrico, sulfato de hierro y sulfato de amonio. • Posteriormente se desarrollaron herbicidas orgánicos procedentes de sintetizar hormonas vegetales, las cuales pueden ser absorbidas por las hojas alterando su desarrollo. Otros herbicidas derivados de la urea tienen la propiedad de paralizar la fotosíntesis y destruir las raíces. HERBICIDAS La producción de herbicidas ocupa el primero o el segundo lugar, según los países entre los plaguicidas. Esto se debe a que las malas hierbas causan pérdidas de rendimiento de los cultivos agrícolas. Por ejemplo, algunas malas hierbas de los cereales consumen el doble de N, P y K que la propia cosecha y, además compiten por la luz y la humedad y favorecen muchas plagas. Se calcula que las malas hierbas disminuyen, actualmente, en más de un 15% la producción agraria. Los herbicidas pueden clasificarse atendiendo a su forma de actuar, a la acción biológica que inhiben o en función de su naturaleza química. HERBICIDAS Según su forma de actuar se clasifican en: •Herbicidas de contacto •Desfoliadores •Erradicantes •Sistemáticos y •Selectivos. HERBICIDAS Un herbicida de contacto destruye sólo la parte de la planta en la que se aplica. Un desfoliador hace que las hojas se caigan prematuramente, y un erradicante elimina la vegetación por completo. Los herbicidas sistemáticos son absorbidos por las raíces y transportados por la planta hasta los tejidos. Los herbicidas selectivos matan o atenúan las malas hierbas durante la germinación de las cosechas sin dañarlas. Teniendo en cuenta la acción biológica que inhiben hay inhibidores de la fotosíntesis, los que aceleran los procesos reguladores del crecimiento, los que inhiben la germinación de las semillas o los que interfieren en la respiración celular entre otros. • Siempre que puedas, es mejor evitar el uso de herbicidas. • Son productos químicos que contaminan y que tiene algún riesgo en su aplicación para las demás plantas, fauna y personas. • Sin embargo, son eficaces para malas hierbas perennes muy duras de matar. De una manera práctica, podemos clasificar a los herbicidas en: • 1. Herbicidas que se aplican sobre el suelo. • 2. Herbicidas que se aplican sobre las hojas: pueden ser de contacto o sistémicos. • De contacto: destruyen las hojas y tallos verdes donde cae. No llegan a las raíces. Ejs.: Paracuat (para Gramíneas) o Diquat (para hoja ancha). • Sistémicos: estos se aplican en las hojas, se absorben y la savia lo traslada a las raíces para que toda la mala hierba quede envenenada. Ejs.: Glifosato o Sulfosato. Son los que pueden con las malas hierbas perennes. Y dentro de los dos tipos anteriores, a su vez, pueden ser herbicidas totales o herbicidas selectivos. • Un herbicida total es aquel que mata todo tipo de plantas. • Un herbicidas selectivo es aquel que matan un tipo concreto de plantas principalmente. Por ejemplo, herbicidas para malezas de hoja ancha y herbicidas para malezas de hoja estrecha (Gramíneas). Aunque un herbicida total, a veces, puede convertirse en selectivo rebajando la dosis. O uno selectivo en total aumentando la dosis. • FENOXIÁCIDOS: El avance más importante se encontró hacia 1940 con el descubrimiento del ácido 2,4-diclorofenoxiacético, 2,4-D, el cual tiene todavía un amplio uso. Se trata de un herbicida selectivo que actúa acelerando los procesos reguladores del crecimiento de las hierbas de hoja ancha (dicotiledóneas) pero que es inocuo para las gramíneas (monocotiledóneas: arroz, trigo, cebada, avena, maíz). Se han descubierto otros fenoxiácidos de estructura análoga, con una eficacia similar, como el ácido 2-metil-4-clorofenoxiacético, MCPA. Los isómeros estructurales del 2,4-D y del MCPA con un número par de grupos metileno son inactivos. OH OCH2COOH Cl Cl Cl ClCH2COO -Na+ Cl • NITROFENOLES: Los primeros herbicidas orgánicos fueron nitrofenoles, como el dinitro-o-cresol, DNOC, y el dinitro-osec-butilfenol, Dinoseb. Su descubrimiento fue empírico, pero ahora se sabe que impiden la fosforilación celular y la síntesis de ATP (trifosfato de adenosina). Como este proceso celular es similar en plantas y mamíferos son herbicidas muy tóxicos y actualmente se utilizan muy poco. Sus análogos, las nitroaminas son menos tóxicos. HETEROCICLOS NITROGENADOS: Son fundamentalmente diazinas, triazinas y sus derivados. Inhiben la fotosíntesis y, por tanto, no son tóxicos para los mamíferos. Son estables y poco solubles en agua. La atrazina se usa en el cultivo del maíz. La alta resistencia que presenta el maíz a este herbicida se debe a que en el interior de la planta se produce la rotura del enlace C-Cl dando lugar a la destoxificación del herbicida. Cl Cl N N Cl (1) C2H5NH2 (2) (CH3)2CHNH2 N Cl Cloruro cianúrico N N CH3CH2NH N Atrazina NHCH CH3 CH3 ARILMETILUREAS: Actúan por absorción a través de las hojas o de las raíces bloqueando la acción de la clorofila (inhibición de la fotosíntesis, no tóxicos para mamíferos). Su acción es lenta y persistente ya que son compuestos muy estables. Se usan para la remolacha azucarera, guisantes y alcachofas entre otros. SALES CUATERNARIAS DE HETEROCICLOS: Herbicidas como el Paraquat y el Dibenzoquat destruyen el follaje verde con mucha eficacia. Se emplean para limpiar un campo inmediatamente antes o después de la siembra ya que se inactivan rápidamente. También se emplean para eliminar los rastrojos de invierno. Su uso está restringido por su elevada toxicidad para el hombre. SALES CUATERNARIAS DE HETEROCICLOS: H N Na/NH3 Piridina -N N H Ión radical O N N CH2Br 4,4´-Bipidilo H2/Ni + C 2H4Br2 + N N 2,2´-Bipidilo + H3C N N Paraquat + N H2C CH2 Diquat N CH3 2 Br 2 Br ÁCIDOS Y ESTERES HALOGENADOS: Otros herbicidas selectivos son ácidos y esteres halogenados como el ácido 2,2-dicloropropiónico, Dalapón. Se emplean para controlar las hierbas perennes y En particular el dalapón es útil para controlar las hierbas acuáticas. NITRILOS: Inhiben la germinación de las semillas como el Ioxinil. Actualmente hay herbicidas para la mayoría de los principales problemas de malas hierbas. Su toxicidad es muy variable si bien los más utilizados son los poco tóxicos. También se usan en cantidades razonablemente grande los llamados herbicidas amídicos de los cuales es típico el propanilo, 3`4`dicloropropionanilida. Estos se obtienes por reacción del ácido propionico con 3.4dicloroanilina. Cl Cl Cl O NH2 + C2H5COOH 3,4-Dicloroanilina Cl N C CH2 CH3 H Propanilo En proporción mucho menor se utilizan las dinitroanilinas , como la Trifluralina trifluoro-2,6dinitro-N,N-dipropil.p-toluidina. La síntesis de Trifluralina se inicia con el 1-cloro-4trifluorometilbenceno, que se nitra y se hace reaccionar con di-n-propalamina. NO2 NO2 F3C Cl HNO3 F3C Cl NO2 (n-C3 H7)2 NH -HCl F3C N(n - C3H7)2 NO2 Trifluralina • Sustancias de acción herbicida • El Bifenil • Es una sustancia utilizada como funguicida 2 200ºC • Pentacloro fenol • Sintetizado de hexaclorobenceno por hidrólisis con NaOH es un herbicida que se aplica antes del brote de los cultivos en grandes cantidades es un herbicida total o no selectivo. Cl OH Cl Cl Cl Cl Cl NaOH Cl Cl Cl Cl Cl • ACIDOS HALOGENOBENZOICOS Cl O COH N N OCH3 Cl Cl N NCH3CH2NH N N N NHCH2CH3 1,3,5-triacina Simazina Dicamba ácido 3,6-dicloro-2-metoxibenzóico 2-cloro-4.6-bis-etilamino-1,3,5-triacina O N N N N H H 1,2-diacina O Hidracina maléica • Los funguicidas mercúricos son los cloruros de mercúrico y mercurioso y los compuestos organometalicos como el acetato fenilmercúrico. O HgO C CH3 el oleato de fenilmercurio. O Hg O C (CH2)7CH CH(CH2)7CH3 FUNGICIDAS DRA. NANCY VELOZ PhD 2021 FUNGICIDAS Los fungicidas son sustancias químicas que se aplican para evitar las enfermedades de plantas, animales o humanas causadas por hongos y mohos. En el caso de un fungicida para planta, el agricultor deberá identificar de manera clara la causa de los daños a sus campos. Hongos Los hongos no son plantas ni animales. Son seres vivos multicelulares que absorben nutrientes de otros organismos y actúan como descomponedores. Los más comunes son los mohos, las levaduras y las setas. La primera es el ingrediente activo, es decir la sustancia responsable del efecto biológico. La segunda es el ingrediente aditivo o coadyuvante, sustancia que se adiciona para mejorar su eficacia aunque no tiene acción plaguicida por sí misma. La composición química de los fungicidas varía dependiendo del hongo al que está atacando, pues de éste depende el ingrediente activo Importancia de Fungicidas Para controlar una enfermedad durante el establecimiento y desarrollo de un cultivo. Para aumentar la productividad de un cultivo y reducir las imperfecciones. Para mejorar la vida de almacenamiento y la calidad de las plantas y productos cosechados. Modos de Aplicación de los Fungicidas Semilla, bulbos, raíces de trasplantes, entre otros. En el suelo o surco al plantar, mediante el riego por goteo o como un rocío dirigido alrededor de la base de la planta. Follaje y otras partes aéreas de las plantas por medio de un pulverizador. En el interior de los árboles mediante inyección en el tronco. Productos cosechados, como inmersión o aspersión en la empacadora. Tipos de fungicidas Fungicidas inorgánicos El cobre, los aceites y los bicarbonatos La Sal de Cobre El azufre Fungicida natural Los productos vegetales naturales son fuentes importantes de antifúngicos de baja toxicidad para los mamíferos y seguros para el medio ambiente que pueden servir como sustitutos de productos sintéticos. Incluso el control biológico usando microorganismos marinos se ha presentado como una alternativa fitosanitaria agrícola, es decir, un fungicida natural para plantas. Sistémicos Es un producto diseñado para proteger desde el interior. Una vez que el ingrediente activo es absorbido, se repartirá por tallos, hojas y raíces como una especie de exterminador que impedirá que el patógeno se instale. CLASIFICACIÓN DE LOS FUNGICIDAS Clase de fungicidas según el modo de acción Fungicidas protectores • los fungicidas protectores o también denominados como fungicidas de contactos suelen utilizarse antes de que la época de las esporas de hongos llegue. Fungicidas erradicadores • los fungicidas erradicadores o también denominados como fungicidas sistemáticos o sistémicos suelen utilizarse para el tratamiento de las plantas cuando ya están enfermas. Clases de fungicidas según la composición: Compuestos de cobre oxicloruro de cobre, el cloruro de cobre, carbonato de cobre, cromato de cobre,etc Ditiocarbamatos metilmetiram, zineb, tiram, vapam, maneb, bunema, nabam, metiram y ferbam. Compuestos de mercurio óxido mercúrico, el MEMC, el calomel, PMA, mercuram y lactato de mercurio. Compuestos organofosforados IBP/ kitazin, edifenfos. ditalinfos, pirazofos y Compuestos de estaño cloruro de fentina, el acetato de fentina, el plictran y el óxido de estaño de butilo. Compuestos de Zinc oleato de zinc, el cromato, el naftenato y el cloruro. Compuestos de azufre cal de azufre y el sofril. Carbamotos metiltiofanato y el tiofanato. Quininas benzoquinona, cloranil, ditianona y diclona. Aldehídos, óxidos y cetonas p- formaldehído, el óxido de propileno, el formaldehído, el óxido etileno, el alcohol alílico, entre otros. Compuestos metálico rizoctol, el permanganato potásico, el sulfato ferroso, el urbacid, el cloruro de cadmio y el naftaleno de cormo. Tiodiazoles milneb, dazomet terazol, entre otros. Extractos vegetales OMDF o fitofortificantes Anilidas carboxina, benodanil, salicilanilida, pirocarbolid, oxicarboxina, entre otros. Ftalimidas captan, clorotanolino, folpet, dimetakion, captafol, entre otros. Hidrocarburos halogenado 1,1-diclorometano, clorneb, pdiclorobenceno, bromuro dodecilamónico, isobac, tetracloruro de carbono, entre otros. Pirimidinas etirimol, bupirimato, dimetirimol, entre otros. Nitrocompuestos aromáticos DNOC, tecnaceno, dinocap, dinitrofenol, dinobuton, nitrodifenilo, entre otros. Aceites naftenato amónico y el antraceno, aunque existen diversos más. Otros compuestos heterocíclicos uinometionato y el tridemorf, entre otros. Isoxazolonas drazoxolon y el himexazol, entre otros. Compuestos de guanidina guzatina o la donina, entre otros. Antibióticos pilioxina, gliotoxina, validamicina, blasticidina, fitobacteriomicina, griseofulvina, kasigamicina, entre otros. Imidazoles carbendazin, gliodina, tiabendazol, bencmil, triflorina, entre otros. Clase de fungicidas según el campo de aplicación Utilización de revestimiento en las semillas. Utilización para la desinfectar el suelo. Aplicación en las plantas. Clase de fungicidas según el modo de acción Fungicidas protectores Este tipo de fungicidas solamente se aplica en la superficie de las plantas y actúa en ese mismo lugar para así poder evitar que los hongos se puedan introducir en la planta. Fungicidas erradicadores suelen utilizarse para el tratamiento de las plantas cuando ya están enfermas. Normalmente este tipo de productos se absorbe mediante las raíces o el follaje y se va desplazando por toda la planta. Clases de fungicidas según la composición Compuestos de cobre dentro de este grupo podemos encontrar el oxicloruro de cobre, el cloruro de cobre, el “caldo bordelés”, carbonato de cobre, cromato de cobre, quinolinolato de cobre -8, neftenato de cobre, oleado de cobre y sulfato de cobre. Mixtura de Burdeos también denominada como caldo bordelés que está compuesta por sulfato de cobre y cal muerta. La mixtura de Burdeos es destacada porque fue el primero fungicida que funcionó. Ditiocarbamatos Los compuestos ditiocarbamatos comprenden una serie de sustancias que tienen una estructura química relacion da con la de los insecticidas y herbicidas carbamatos, y su acción plaguicida se ejerce casi exclusivamente contra hongos. Grupos Bis-ditiocarbamatos, tales como el Thiram Metalo-bis-ditiocarbanatos: Ziram (contiene zinc). nabam (contiene sodio). ferbam (contiene hierro). Etileno-bis-ditiocarbamatos: Maneb (contiene manganeso), zineb (contiene zinc). Composición química Presentación comercial Ordinariamente se formulan como polvos, polvos mojables, gránulos, pastas o suspensiones acuosas, y se presentan comercialmente con estos Antracol, Arasan, Bavisitin, Dithane M-45 (Mancozeb), Ferbam, Manzate (Maneb), Manzin, Novazeb, Polygram Combi, Nombres de Polyram: DF. Vondozeb. Zineb, Ziram Vías de Absorción Los ditiocarbamatos son absorbidos en grados variables por el tracto digestivo, el tracto respiratorio y la piel intacta. Asf, por ejemplo, el thiram es absorbido rápidamente por la vía digestiva, mientras que el ziram se absorbe lentamente por la misma vía. De este tipo De fungicidas solamente se estudiará el clorotalonil, que es de gran uso en el control de la sigatoka negra del banano. Este grupo ha sido poco estudiado desde el punto de vista toxicológico FUNGICIDAS FTALONITRILOS (CLOROTALONI L) Vías de Absorción El clorotalonil se absorbe pobremente por la piel y la vía digestiva Composición química Presentación comercial Como polvos, gránulos dispersables en agua y polvos. Se le conoce como Bravo, Daconil, Termil FUNGICIDAS COMPUESTOS DE COBRE Entre los compuestos orgánicos de cobre están: Linoleato, fenilsalicilatoresinato, quinolinolato, naftenato y oleato de cobre. Entre los compuesto inorgánicos podemos citar: óxido cuproso, óxidocúprico; acetato, arsenito, carbonato. hidróxido, hidroxicloruro, suifatosilicato y sulfuro potásico de cobre. Presentación comercial Los compuestos insolubles se formulan como polvos humectables (imojables) y polvos. Las sales solubles se preparan como soluciones acuosas. Composición Química Se presenta la fórmula química básica de los compuestos de cobre, en las formas orgánica e inorgánica Toxicidad: Seres Humanos El metam-sodio, ziram y ferbam son conocidos por causar dermatitis de contacto, enfermedad crónica de la piel, alteraciones visuales, edema pulmonar y otros efectos. Algunos pueden ser fatales El químico captafol puede afectar a las personas con asma; y beber alcohol después de estar expuesto al tiram también puede causar reacciones adversas. Toxicidad: Naturaleza Muchos fungicidas, tales como el clorotalonil, son tóxicos para los animales, este es peligroso para los renacuajos, ostras y peces. La lluvia o irrigación pueden hacer que el fungicida se aplique a las plantas al correr hacia el agua o contaminar el agua subterránea. No sólo hace que daño a los animales en el agua, sino que también contamina el agua que otros animales pueden beber. Los fuertes vientos pueden soplar los químicos lejos de los cultivos enfermos hacia otras áreas no enfermas. QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL NEMATICIDAS ❖ DRA. NANCY VELOZ M PhD 2021 NEMATICIDA DEFINCIÓN Los nematicidas son productos químicos que se usan para controlar nemátodos que parasitan plantas, aumentando de esta forma los rendimientos y calidad de las cosechas. UTILIDAD • El principal uso de los nematicidas ha permitido realizar incrementos significativos en el crecimiento y producción de los vegetales, proveyendo una prueba irrefutable del rol de los nematodos como organismos parásitos y patógenos de los cultivos. la efectividad de los nematicidas oscila entre el 50-90 % en la reducción de las poblaciones de acuerdo con la concentración utilizada. los nematicidas quizá no maten los nematodos a ciertas dosis, pero alteran su comportamiento limitando su actividad parasítica. NEMATICIDA UTILIDAD Su uso se recomienda sólo en aquellos cultivos de rentabilidad alta. Para que un nematicida actúe con éxito debe poseer las siguientes cualidades: Penetrar fácilmente en el suelo, en los tejidos de las plantas y en el cuerpo de los nematodos. Moverse en forma rápida a través del suelo y la planta al lugar donde están los nematodos. No ser dañinos para las plantas. En caso contrario, deben ser de fácil degradación después de ser aplicados. No dejar residuos tóxicos en el suelo ni en la planta. INVENTARIO POR DÍA TIPOS DE NEMATICIDAS Fumigantes al suelo: metam sodio,metam potasio, bromuro de metilo, dicloropropeno. Nematicidas Químicos: Nemacur, carbofuran, oxamyl. Nematicidas biológicos y orgánicos. EJEMPLOS DE NEMATICIDAS • DAZOMET (3,5-dimetil-1,3,5-tiadiazinano-2- tiona) Se sintetiza a partir de disulfuro de carbono (CS2) y metilamina diluida (CH3NH2). después de agitar durante 1-2 horas, se forma una sustancia aceitosa, que es el ácido metilcarbamoditioico intermedio (HS2CNHCH3), a continuación, se añade formaldehído (CH2O) al intermedio para formar el dazomet. Es un fumigante del suelo que controla los nematodos. En el suelo húmedo actúa como un tratamiento con vapor, ya que se descompone en isotiocianato de metilo, formaldeido y otros compuestos. • Campo de aplicación: recomendado en el control de nematodo de los bulbos, nematodo dorado, nematodo de los nódulos de las raíces. • utilización: en el tratamiento de suelos de semilleros, suelos de viveros y terrenos para cultivos intensivos. • Metam-sodio y Metam-potasio: (Metilditiocarbamato de sodio) • tienen efecto nematicida. también se descomponen con la humedad del suelo en isotiocianato de metilo (materia activa). Tiene menos persistencia que el anterior, se puede sembrar 5 semanas después de aplicar el producto. • Utilización: en cultivos de hortalizas y frutillas. • 1,3 - DICLOROPROPENO Es un fumigante del suelo con propiedades nematicidas, se incorpora al suelo inyectándolo en presiembra o preplantación para lo cual el suelo debe estar mullido y en tempero (ni muy seco ni muy húmedo), con humedad adecuada. Utilizado: • En cultivos de fresa, berenjena, calabacín, cebolla, ornamentales, pepino, pimiento, tabaco y tomate. • CLOROPICRINA Cl3CNO2: es un fumigante del suelo con propiedades fungicidas y nematicidas. Es considerado menos agresivo que los anteriores. • La cloropicrina es fabricada por la reacción:del nitrometano con hipoclrito de sodio. ALDICARB (2-metil-2-(metiltio) propionaldehído-ometilcarbamoiloxima) • Es un derivado se los carbamatos. Su función principal es inhibir la actividad colinesterasa en los nematodos. • Utilización: es ampliamente aplicado sobre plantaciones de café, plátanos, fresas, soja para controlar las poblaciones y evitar plagas. • AVERMECTINA: se trata de compuestos de • UTILIZACIÓN: calabaza, tomate, melón, pepino, rosal. origen natural que se obtienen de los caldos de cultivo del hongo streptomyces avermitilis y tienen estructura de macrólido con un anillo de lactona de 16 eslabones y un grupo espiroacetal. EFECTOS EN LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENTE La contaminación ambiental por plaguicidas está dada fundamentalmente por: Aplicaciones directas en los cultivos agrícolas Lavado inadecuado de tanques contenedores Filtraciones en los depósitos de almacenamiento y residuos descargados y dispuestos en el suelo. Derrames accidentales EFECTOS EN LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENTE Nematicidas Los restos de estos plaguicidas se dispersan en el ambiente y se convierten en contaminantes para los sistemas biótico (animales y plantas principalmente) y abiótico (suelo, aire y agua) amenazando su estabilidad y representando un peligro de salud pública. EFECTOS EN LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENTE El uso cotidiano de esos químicos contribuye a la crisis de la agricultura que dificulta la preservación de los ecosistemas, los recursos naturales, y afecta la salud de las comunidades rurales y de los consumidores urbanos. EFECTOS EN LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENTE Productos químicos volátiles Fumigantes Se incluye: D-D y 1-3-D y los plaguicidas de uso general como bromuro de metilo, cloropicrina, y metilisocianato. Los productos químicos utilizados como nematicidas se incluyen en dos grupos: Compuestos no volátiles No fumigantes Incluyen los organofosforados como etoprofos y fenaminfos y los Carbamatos como aldicarb, carbofuran y oxamilo EFECTOS EN LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENTE El aldicarb es un inhibidor de la colinesterasa, lo que evita la degradación de la acetilcolina en la sinapsis. En caso de intoxicación grave, la víctima muere de insuficiencia respiratoria. Ya no está autorizado para su uso en la Unión Europea. DBCP era un nematicida utilizado como fumigante del suelo. Sin embargo, se prohibió su uso después de haber sido vinculado a la esterilidad en los trabajadores masculinos ¿Qué le sucede al 1,3-dicloropropeno cuando entra al medio ambiente? • EL 1,3-dicloropropeno se evapora rápidamente desde el agua y el suelo al aire donde es degradado por la luz solar, en el suelo, es probable que sea degradado por microorganismos. Puede moverse a través del suelo y alcanzar fuentes de agua subterránea. Los estudios en animales han demostrado que la mayor parte del 1,3-dicloropropeno es eliminado del organismo en aproximadamente 2 días. DAZOMET • Toxicidad en peces y organismos acuáticos: resulta ser muy tóxico para los organismos acuáticos pudiendo provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático. • Toxicidad en aves y abejas. • Toxico en los seres humanos: nocivo por ingestión, irrita los ojos. CLOROPICRINA • Puede ser perjudicial para los seres humanos, de hecho es posible que se absorba sistémicamente a través de la inhalación, la ingestión y la piel. En altas concentraciones es severamente irritante de las vías respiratorias, los ojos y mucosas. GRACIAS ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO Estrada Nereyda Gallegos Julio Vicuña Kerlyn Godoy Karina Ñauñay Johana Jarrin Henry QUE SON • Los rodenticidas son un conjunto de substancias utilizadas para combatir y exterminar a los roedores. De igual manera, los raticidas, por extensión, se suelen equiparar con los rodenticidas. Se han utilizado muchos tipos de sustancias como rodenticidas, algunas de ellas, como los derivados del talio, están actualmente prohibidas. TIPOS DE RODENTICIDAS • Rodenticidas de acción rápida Son llamados también de una sola dosis, químicos agudos, o convencionales. Estos preparados actúan rápida y drásticamente, desarrollando en ratas y ratones un temor inmediato o recelo contra el veneno, que puede durar mucho tiempo y trasmitirse hasta la siguiente generación. MECANISMOS DE ACCIÓN DE LOS PRINCIPALES RODENTICIDAS DE ACCIÓN RÁPIDA: • - Sales de talio: El talio se une a grupos SH de las proteínas, inhibiendo la respiración celular e interaccionando con la riboflavina y con el Ca++. • - Fósforo: Produce degeneración grasa y necrosis hepática, y edema y hemorragia pulmonar. • - Fluoroacetatos: Potentes tóxicos celulares por bloqueo en la etapa del citrato, con formación de fluoroacetil-CoA y ácido fluorotricarboxílico. • - Fluoruros: Inhiben el metabolismo celular y la hemostasia por bloqueo enzimático y formación de precipitados con el Ca++. • - Derivados de la urea: produce una destrucción de las células b del páncreas y de otras células. produce edema pulmonar y cerebral y alteraciones digestivas. RODENTICIDAS DE ACCIÓN LENTA O ANTICOAGULANTES • Estos son productos inhibidores de la coagulación de la sangre que provocan la muerte entre 10 y 15 días, sin "despertar" el sistema de advertencia altamente desarrollado por los roedores, lo que permite que éstos no se puedan defender contra la acción eficaz de esas sustancias al no percibir sus manifestaciones de intoxicación. Esta característica permite la utilización de estos productos cada vez que sean necesarios, alcanzar alta efectividad y con menor riesgo en su aplicación. CONSIDERACIONESGENERALES • Los anticoagulantes orales antagonistas de la vitamina K (AVK), está implicado en la prevención y el tratamiento antitrombótico. TIPOS(COMERCIALIZACIÓN) • Dosificación-administración individualizada • La dosificación se ajusta según el valor de IRN (Índice Internacional Normalizado), entre unos valores de INR de 2,0 y 3,5 según el cuadro clínico. RODENTICIDAS/RATICIDAS CUMARÍNICOS/DEPENDIENTES DE VITAMINAK. Los rodenticidas anticoagulantes son compuestos que actúan sobre la dinámica del tejido sanguíneo del roedor, impidiendo su normal coagulación y generalmente provocando la muerte del animal por shock hemorrágico entre las 48 y 96 horas posteriores a la ingesta de una dosis letal MECANISMO DEACCIÓN • Los antagonistas de vitamina K actúan sobre los factores de la coagulación dependientes de vitamina K (II, VII, IX y X), inhibiendo fundamentalmente la vía extrínseca y vía común de la coagulación. TOXICIDAD,ABSORCIÓN,ELIMINACIÓN (GENERALIDADES) Los anticoagulantes dependientes de vitamina K se metabolizan extensamente en el hígado. Warfarina (Aldocumar) • Administración: vía oral de absorciónrápida • Concentraciones plasmáticas máximas en 1a 9horas • Más del 97% de fármaco total se une a las proteínas en el espacio albuminar Acenocumarol (Sintrom) Se absorbe rápidamente por vía oral con una disponibilidad sistémica mínima del 60%. La concentración plasmática máxima de 0,3 ±10 de 12 0,05 mg/ml se alcanza al cabo de 1 a 3 horas después de una dosis única de 10mg. Rodenticidas Se absorben con facilidad en el estómago, duodeno y yeyuno, en menos de 6 h; circulan en un 99% unidas a la albúmina y son metabolizadas en el hígado. Síntomas hemorrágicos a las 36-48 h DIAGNÓSTICO YMANIFESTACIONES CLÍNICAS HISTORIA CLÍNICA • Cantidad ingerida • Indagar dosificación y producto rodenticida • Riesgo de muerte ante traumatismos o accidentes EXPLORACIÓN CLINICA PRUEBAS COMPLEMENTARIAS • Síntomas variados • Asintomáticos • taquicardia, hipotensión, alteraciones de la circulación periférica, náuseas, vómitos, diarrea y dolor abdominal. • Eventos hemorrágico • agua de rodenticidas causa nauseas y vómito, hemorragia nasal, encías, hematuria, equimosis severa a. Analítica sanguínea completa con hemograma, bioquímica y parámetros de coagulación b. Controles del tiempo de protrombina cada 12-24 h durante 48-72 h. c. Según clínica que presente el paciente pruebas complementarias dirigidas, pruebas de imagen. TRATAMIENTO • Sobredosificación en paciente anticoaguladopreviamente Si el TP o INR sobreexceden el nivel de anticoagulación deseado para su patología de base y no existe evento hemorrágico asociado Si presencia de evento hemorrágico que no cede o que provoca anemización independientemente de la cifra de INR, reversión de la coagulación con fitomenadiona 10 mg/IV. INR hasta 5 No dar dosis del día y control de IRN día siguiente Si diátesis importante o anemización marcada puede precisar de administración de Plasma Fresco Congelado (PFC) a razón de 10-15 ml/Kg, siempre y cuando no exista contraindicación o Concentrado de Complejo Protombínico (octaplex®) si riesgo u urgencia vital previa consulta con el servicio de hematología INR entre 5 administración de una ampolla a8 pediátrica 2 mg de vitamina K o 0.5 ampolla ( 5 mg) de vitamina Kde 10 mg por vía oral INR>8 administración de ampolla de fitomenadiona (Konakion®) 10 mg TRATAMIENTO • Intoxicación accidental u intento autolíticopor: Anticoagulantes orales: Rodenticidas: tratamiento con vitamina K, plasma fresco congelado si no existe contraindicación y complejo protrombínico si riesgo vital. Inicial administración de una ampolla de Fitomenadiona 10mg intravenosa (observación) Presencia de evento hemorrágico Plasma Fresco Congelado (PFC) a razón de 10-15 ml/Kg, cuando no exista contraindicación como edema agudo de pulmón, cardiopatía, datos de sobrecarga hídrica. Concentrado de Complejo Protombínico (octaplex®) si riesgo u urgencia vital previa consulta con el servicio de hematología. En la ingesta aguda se puede administrar carbón activado por vía oral, estando CONTRAINDICADOS los eméticos y el lavado gástrico. Observación durante 48-72 horas TRATAMIENTO VITAMINA K INTOXICACIÓN POR ACODS (ANTICOAGULANTES ORALES DEACCIÓN DIRECTA) ACODs aprobados para el tratamiento de la Fibrilación Auricular no Valvular (FANV), para el tratamiento y/o prevención secundaria de la Trombosis Venosa Profunda(TVP) y el Tromboembolismo Pulmonar (TEP). Apixaban Rivaroxaban Edoxaban Dagibatran PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS LA MAYOR PREOCUPACIÓN ANTE UNA INTOXICACIÓN AGUDA POR UN ACOD ES LA APARICIÓN DE UN EVENTO HEMORRÁGICO • Fármacos de comercialización reciente • Factor de riego importante con ingesta de otros fármacos • Asociado a traumatismos o accidentes por el consiguiente riesgo de sangrado activo. • CLÍNICA: Pude ser asintomático o presentar náuseas, dispepsia, mareo, etc. TRATAMIENTO • Historia clínica del paciente junto con exploración física. • Monitorización continua del paciente, realizar en todos los pacientes hemograma Bioquímica y coagulación, seguimiento de los parámetros de coagulación con análisis sanguíneo cada 2-3 horas. • Si la ingesta del ACOD ha sucedido en las últimas 4-6 horas se procederá a la administración de carbón activado, siempre y cuando no haya ninguna contraindicación para la toma de éste. • Sorbitol-efecto laxante • Observar y esperar INTOXICACIÓN PORAPIXABAN, EDOXABAN ORIBAROXABAN • Administrar concentrado de Complejo Protrombínico (“OCTAPLEX”) a razón de 30-50 UI/Kg • Reversión efecto anticoagulante INTOXICACIÓNDAGIBATRAN • monoclonal humano del factorFab. • Alta afinidad de unión específica para dagibatran (350 vecestrombina) • Administración:bolo intravenoso lento 5 g (2viales) • Hemodíalisis (40-50%) INHIBICIÓNDE LAFIBRINÓLISIS • Para ayudar a la inhibición de la fibrinólisis, pero no para revertir el efecto anticoagulante de los ACODs, en sangrados mayores, puede administrarse 1g intravenoso de Ácido Tranexámico(“Amchafibrin”). •GRACIAS DOCENTE: Dra. Nancy Veloz Son sustancias orgánicas segregadas por muchas especies de plantas y animales, las cuales utilizan diferentes aromas o mensajes químicos como medio de comunicación. Feromonas de agregación Feromonas de dispersión Feromonas de pista Formar agrupaciones. Mecanismo disuasorio Delimitar el camino. Feromonas de alarma Feromonas de oviposición Feromonas sexuales Existencia de peligro Territorio para ovipositar Aparearse Donde se encuentran Gusano de seda Interés en sintetizarla como alternativa a los pesticidas, pues usándola como trampa se podría aislar a los machos o liberándola al campo evitar el encuentro de machos y hembras, interrumpiendo así el ciclo reproductivo. Hormigas Abejas Usan las feromonas como señal de reclutamiento, reconocimiento, territorialidad y alarma. Las feromonas producidas por glándulas mandibulares que impregnan el cuerpo y son recogidas por las obreras con la lengua, y así las transmiten para generalizar el conocimiento de que la reina está presente. Actualmente se conocen un gran número de feromonas, sobre todo de las sexuales segregadas por las hembras. Se puede observar como cada especie segrega su propia feromona. . • LAS TRAMPAS DE FEROMONAS (SUSTANCIAS QUÍMICAS SECRETADAS POR MIEMBROS DE LA MISMA ESPECIE PARA DESENCADENAR RESPUESTAS ESPECÍFICAS) SON UNA TECNOLOGÍA QUE UTILIZA ESTAS SUSTANCIAS PARA ATRAER INSECTOS A UNA TRAMPA. EN LAS PLANTACIONES DE BANANO, LAS TRAMPAS DE FEROMONAS SE UTILIZAN PARA CONTROLAR EL PICUDO DEL BANANO (COSMOPOLITES SORDIDUS). LA TRAMPA SE CEBA CON UNA FEROMONA ESPECÍFICA PARA EL PICUDO Y ATRAE TANTO A LOS MACHOS COMO A LAS HEMBRAS DEL INSECTO. EL SEÑUELO LA DEMOSTRACIÓN DE QUE EL PICUDO MACHO SEGREGA UNA FEROMONA SE REMONTA A 19931 . POCO DESPUÉS, SE AISLÓ EL INGREDIENTE ACTIVO PRINCIPAL (C11H20O2), QUE SE DENOMINÓ SORDIDINA2 . LA SORDIDINA SINTETIZADA QUÍMICAMENTE (COMERCIALIZADA COMO COSMOLURE), QUE SE UTILIZA EN LAS TRAMPAS DE FEROMONAS, NORMALMENTE SE MEZCLA A CON ACETATO DE ISOAMILO. LA FEROMONA ATRAE A LOS PICUDOS ADULTOS, EN UN PERÍMETRO DE 10 A 20 METROS LAS TRAMPAS DE FEROMONAS TIENEN LA FUNCIÓN DE VIGILAR Y CONTROLAR LOS NIVELES DE POBLACIONES DE PICUDOS MEDIANTE LA CAPTURA MASIVA. ANTES DE SEMBRAR UNA NUEVA PARCELA, SE RECOMIENDA ATRAPAR A LOS PICUDOS RESISTENTES. Monitoreo Las trampas de feromonas se pueden utilizar para alertar a los productores sobre la presencia de la plaga y para controlar las poblaciones antes de que la infestación se vuelva grave. Captura masiva La captura masiva se utiliza para controlar los picudos en campos muy infestados, para lo cual se recomienda colocar 16 trampas por hectárea, a 20 m de distancia entre sí. Los programas de simulación muestran que colocar más de 16 trampas por hectárea no mejora el control Picudos parasitados por un hongo entomófago (foto: N. Fegeant, UGPBAN). Acompañamiento con agentes de control biológico Los científicos están experimentando con agentes de control biológico, tales como hongos entomopatógenos (beauveria bassiana y metarhizium anisopliae) y nematodos (steinernema carpocapsae y steinernema feltiae) para aumentar la eficiencia de las trampas. Los picudos entraban en la trampa a contaminarse para después salir y contaminar a otros • • • Hormonas de crecimiento Compuestos naturales que poseen la propiedad de regular procesos fisiológicos en concentraciones muy por debajo de la de otros compuestos. Estimuladoras de crecimiento: Auxinas, giberelinas y citoquininas Inhibidoras de crecimiento: Morfactinas y ácido abcísico Estas hormonas interactúan entre ellas por distintos mecanismos: Sinergismo. - La acción de una determinada sustancia se ve favorecida por la presencia de otra. Antagonismo. - La presencia de una sustancia evita la acción de otra. Balance cuantitativo. - La acción de una determinada sustancia depende de la concentración de otra. Fitohormonas Dentro de las que inhiben: el ácido abscísico, los inhibidores, morfactinas y retardantes del crecimiento, cada uno con su estructura particular y activos a muy bajas concentraciones dentro de la planta. Las hormonas que promueven ocurren en forma natural, exhiben fuertes propiedades de regulación del crecimiento en plantas. •SON SUSTANCIAS ORGÁNICAS SINTETIZADAS EN ALGUNA PARTE DE LA PLANTA, CAPACES DE TRANSLOCARSE A OTRA, DONDE EN CONCENTRACIONES MUY BAJAS CAUSAN UNA RESPUESTA FISIOLÓGICA. ACTUALMENTE ESTAS SE ENCUADRAN DENTRO DE UNA DENOMINACIÓN MÁS AMPLIA, LA DE “REGULADORES DE CRECIMIENTO VEGETAL”. Auxinas Las auxinas son hormonas que participan durante todo el ciclo de vida de las plantas y son particularmente interesantes ya que se distribuyen diferencialmente dentro de los tejidos lo que da lugar a diferentes procesos morfogenéticos. Los gradientes de auxinas se establecen, principalmente, por medio del transporte polar, la síntesis y la inactivación de formas bioactivas y la función de las mismas es el resultado de una regulación compleja que incluye: 1) La cantidad de auxina biológicamente activa dentro de los tejidos que está dada por la expresión diferencial de los genes, tanto en tiempo como en espacio, que codifican para receptores, transportadores y aquellos que participan en la síntesis de las auxinas; 2) La capacidad de formar tanto homo como heterodímeros de las proteínas que participan en la vía de transducción de señales lo cual aumenta la combinatoria de las mismas y, por lo tanto, la regulación de la expresión genética en respuesta a auxinas; 3) La localización dinámica y polar dentro de la membrana plasmática de algunos de los transportadores de auxinas lo cual permite que el flujo de las mismas se ajuste a diferentes condiciones de crecimiento; 4) Finalmente, la cantidad libre de auxinas que se modifica por conjugación y por compartamentalización. La comprensión de como estos procesos se acoplan para dar una respuesta diferencial de células y tejidos es uno de los principales retos actuales en el desarrollo de las plantas. Síntesis y degradación Aunque las auxinas se encuentran en todos los tejidos de la planta, una mayor concentración ocurre en las regiones que están en crecimiento activo. La síntesis de IAA ocurre principalmente en meristemos apicales, hojas jóvenes y frutos en desarrollo. Plántulas de Arabidopsis pueden sintetizar IAA en hojas, cotiledones y raíces, siendo las hojas jóvenes las de mayor capacidad sintética. Aunque se sabe que las plantas tienen varias rutas para sintetizar IAA, ninguna de estas rutas ha sido definida al detalle de conocer cada una de las enzimas e intermediarios. Las plantas usan dos rutas biosintéticas para producir IAA, una dependiente del triptófano (Trp) y otra independiente de él, siendo la primera la más importante y de la que se tiene más información. La síntesis de Trp es una de las más complicadas entre todos los aminoácidos, involucrando cinco pasos desde corismato. Las rutas de síntesis del IAA que se conocen hoy en día se basan en evidencias obtenidas a partir de la identificación de intermediarios, la actividad biológica de éstos y la identificación de enzimas capaces de convertir algún intermediario en IAA o algún precursor de éste. La síntesis de IAA puede derivar del triptófano por cuatro vías: (1) por descarboxilación para producir triptamina (TAM), (2) por oxigenación para originar indolacetamida (IAM); (3) por transaminación para producir ácido indol-3-pirúvico (IPA) y (4) por oxigenación para producir indol-3acetaldoxima (IAOx). Giberelinas Las giberelinas (GAs) son hormonas de crecimiento diterpenoides tetracíclicos involucrados en varios procesos de desarrollo en vegetales. A pesar de ser más de 100 el número hallado en plantas, sólo son unas pocas las que demuestran actividad biológica. Su descubrimiento en plantas se remonta a la época de los años 30, cuando científicos japoneses aislaron una sustancia promotora del crecimiento a partir de cultivos de hongos que parasitaban plantas de arroz causando la enfermedad del “bakanoe” o “subida de las plantas”. El compuesto activo se aisló del hongo Gibberella fujikoroi por Eichi Kurosawa en 1926 por lo que se denominó “giberelina”. El efecto del hongo sobre las plantas afectadas consistía en un notable incremento en altura aunque con fuerte merma en la producción de grano. El mayor crecimiento se debió al alto contenido de este factor de crecimiento producido por el ataque fúngico. Biosíntesis La biosíntesis de Gas en planas superiores se divide en tres etapas: síntesis de ent-kaureno a partir de geranilgeranildifosfato (DDDP), conversión de ent-kaureno a GA12 y síntesis de Gas de 19 y 29 carbonos a partir de GA12 Se forma por ciclación de unidades de kaureno, sintetizados en el camino metabólico del ácido mevalónico. Su síntesis se produce en todos los tejidos de los diferentes órganos y puede estar afectada por procesos internos y por factores externos. Etileno El etileno se produce en el mismo sitio u órgano en el que actúa el fruto, sin embargo el etileno se transforma libremente en la planta • Ablanda la textura de la fruta. • Hace las frutas comestibles, terminando con los compuestos tóxicos de las primeras fases de desarrollo. • Vuelve el fruto más sabroso gracias a la reducción en los niveles de ácido y almidón, así como al incremento de azúcares. • Mejora el aroma que desprenden los frutos y el color de la piel de estos. • • • • • • • • • COCTEL DE BIOESTIMULANTES Aminoácido Promotores del crecimiento, están indicados como vigorizantes en los periodos críticos de los cultivos. Extracto de algas, vegetales terrestres o semillas Pueden presentarse como polvos (o microgranulares) o como extractos líquidos de plantas o algas secas o frescas Ácido ascórbico (ABA) • Importante en la regulación del desarrollo de los frutos. • Se sintetiza fundamentalmente en los cloroplastos. Morfactinas Son sintéticas, derivan de un anillo de fluoreno con distintas sustituciones • Inhibitorias específicas • Inhiben el transporte del ácido indol-3- acético • Regula procesos relativos al estrés abiótico. Aplicaciones • El transporte del ABA es libre al interior de los vegetales, lo que parece lógico para una molécula destinada a la protección y no al crecimiento. • Inhiben la germinación de semillas. • Antagonizan con las giberelinas • Herbicidas no toxicas Retardantes de crecimiento • Retrasan la activación del meristema subapical responsable de la elongación de los tallos • Inhiben la síntesis de giberelinas Análogos de la colina (CCC) • Acortamiento y engrosamiento de entrenudos (trigo, avena, centeno). • Amarre de frutos (uva). • Mayor peso y tamaño de frutos (tomate). Ácidos succinámicos o maleamicos • Inducción de maduración uniforme (duraznero). • Aumento del número de tubérculos y rendimiento (papa). • Adelanta madurez y coloración del fruto (cerezo dulce). • Impide caída prematura de frutos (manzano) • 1 BUDENBERG, W.J., NDIEGE, I.O. AND KARAGO, F.W. 1993. EVIDENCE FOR VOLATILE MALE-PRODUCED PHEROMONE IN BANANA WEEVIL COSMOPOLITES SORDIDUS. JOURNAL OF CHEMICAL ECOLOGY 19(9):1905-1916. • 2 BEAUHAIRE, J., DUCROT, P.H., MALOSSE, C., ROCHAT, D., NDIEGE, I.O. AND OTIENO, D.O. 1995. IDENTIFICATION AND SYNTHESIS OF SORDIDIN, A MALE PHEROMONE EMITTED BY COSMOPOLITES SORDIDUS. TETRAHEDRON LETTERS 36:1043-1046. • 3 TINZAARA, W., TUSHEMEREIRWE, W. AND KASHAIJA, I. 1999. THE POTENTIAL OF USING PHEROMONE TRAPS FOR THE CONTROL OF THE BANANA WEEVIL COSMOPOLITES SORDIDUS GERMAR IN UGANDA. P.327-332. IN: FRISON, E.A., GOLD, C.S., KARAMURA, E.B. AND SIKORA, R.A. (EDS.). P ROCEEDINGS OF WORKSHOP ON BANANA IPM, NELSPRUIT (ZAF), 1998/11/23-28. MOBILIZING IPM FOR SUSTAINABLE BANANA PRODUCTION IN AFRICA: PROCEEDINGS OF A WORKSHOP ON BANANA IPM. INIBAP, MONTPELLIER (FRA). • 4 ● TIXIER, P., VINATIER, F., CABRERA CABRERA, J., CUBAS, A.P., OKOLLE, J.N., CHABRIER, C. AND GUILLON, M. 2010. INTEGRATED PEST MANAGEMENT OF BLACK WEEVIL IN BANANA CROPPING SYSTEMS. FROM SCIENCE TO FIELD BANANA CASE STUDY GUIDE. ENDURE, PARIS (FRA). 4P. • 5 DUYCK, P.F., DORTEL, E., VINATIER, F., GAUJOUX, E., CARVAL, D. AND TIXIER, P. 2012. EFFECT OF ENVIRONMENT AND FALLOW PERIOD ON COSMOPOLITES SORDIDUS POPULATION DYNAMICS AT THE LANDSCAPE SCALE. BULLETIN OF ENTOMOLOGICAL RESEARCH 102(5):583-588. • 6 RHINO, B., DOREL, M., TIXIER, P. AND RISÈDE, J.M. 2010. EFFECT OF FALLOWS ON POPULATION DYNAMICS OF COSMOPOLITES SORDIDUS: TOWARD INTEGRATED MANAGEMENT OF BANANA FIELDS WITH PHEROMONE MASS TRAPPING (P ). AGRICULTURAL AND FOREST ENTOMOLOGY 12(2):195-202. • 7 CONTROL OF RED RUST THRIPS OF BANANAS POSTED ON 18 NOVEMBER 2013 ON THE WAGENINGEN UR WEBSITE. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS- CARRERA DE QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL INVESTIGACION FORMATIVA: TENSIÓN SUPERFICIAL INTEGRANTES: Apupalo Michelle 285 Araujo Jeniffer 556 Barroso Andrea 289 Bautista Gina 555 Cisneros Paola 419 Escudero Ligia 421 Guato Ericka 299 CURSO: Séptimo “A” FECHA: 03/01/2022 DOCENTE: DRA. NANCY CECILIA VELOZ MAYORGA RIOBAMBA – ECUADOR CONTENIDO 1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 4 2 TEORÍA DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL .................................................................... 5 2.1 Propiedades ................................................................................................................ 6 2.2 Perspectiva molecular ............................................................................................... 6 2.3 Fuerzas cohesivas y adhesivas ................................................................................ 7 2.4 Capilaridad en líquidos .............................................................................................. 8 2.5 La tensión superficial del agua como variable en los procesos de imbibición. . 9 3 2.6 Métodos para medir tensión superficial ........................................................... 10 a. Placa de Wilhelmy................................................................................................ 10 MECANISMO DE DETERGENCIA .............................................................................. 10 3.1 Detergencia ............................................................................................................... 11 a. Elementos esenciales de la detergencia .......................................................... 11 3.2 Sustratos.................................................................................................................... 13 3.3 Suciedades ................................................................................................................ 14 3.4 Baños de lavado ....................................................................................................... 14 3.5 Mecanismo de la detergencia ................................................................................. 16 3.5 Mecanismos detersivos para artículos textiles. ................................................... 17 4 CLASIFICACIÓN DE LOS TENSOACTIVOS.............................................................. 19 4.1 Tensoactivos naturales ............................................................................................ 19 4.2 Tensoactivos no iónicos.......................................................................................... 20 4.3 Tensoactivos iónicos ............................................................................................... 20 Tensoactivos catiónicos ..................................................................................... 21 Tensoactivos aniónicos ...................................................................................... 21 Jabón ..................................................................................................................... 22 Tensoactivos anfóteros ...................................................................................... 23 Reacción de obtención ....................................................................................... 23 Aplicaciones de los tensoactivos anfóteros .................................................... 24 Otros tensoactivos ......................................................................................................... 24 Tensoactivos acetilénicos. ................................................................................. 24 Tensoactivos poliméricos. ................................................................................. 25 Tensoactivos fluorados. ..................................................................................... 25 Tensoactivos siliconados. .................................................................................. 26 5 TENSOACTIVOS CATIÓNICOS ...................................................................................... 27 5.1 Propiedades .............................................................................................................. 27 5.2 Ventajas y desventajas ............................................................................................ 28 5.3 Tipos de tensoactivos catiónicos ........................................................................... 28 Surfactantes catiónicos a partir del petróleo .............................................................. 30 Surfactantes nitrogenados con otro grupo hidrofílico .............................................. 31 Surfactantes catiónicos no nitrogénados ................................................................... 31 5.3 Aplicaciones .............................................................................................................. 32 5.4 Obtención .................................................................................................................. 33 6 CONCLUSIONES.............................................................................................................. 34 7 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................. 35 1 INTRODUCCIÓN Agnes Pockels descubrió la influencia que ocasionaban las impurezas en la tensión superficial de los líquidos. Para medir la tensión superficial, desarrolló lo que se conoció como la cubeta de Pockels, precursora de la de Langmuir. En 1891, junto con el físico Lord Rayleigh, logró publicar su primer trabajo conocido con el nombre de tensión superficial, la tensión superficial puede definirse como la fuerza que ejerce un líquido sobre una determinada superficie debido a la existencia de una atracción no compensada hacia el interior del mismo sobre las moléculas individuales de la superficie. Es la forma en que se refleja la cohesión entre moléculas en un líquido. El objetivo planteado en esta investigación se encuentra enfocado en la teoría de la tensión superficial que depende de la naturaleza del mismo, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se comprende ya que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido. También se describe el mecanismo de detergencia, clasificación de los tensoactivos catiónicos . En la presente investigación formativa se describen los tensoactivos, llamados también surfactantes o agentes de superficie activa, son especies químicas con una naturaleza o estructura polar-no polar, con tendencia a localizarse en la interfase formando una capa monomolecular adsorbida en la interfase que cambia el valor de la tensión superficial. Las soluciones de tensoactivos resultan ser activas al colocarse en forma de capa monomolecular adsorbida en la superficie entre las fases hidrofílicas e hidrofóbicas. Esta ubicación "impide" el tráfico de moléculas que van de la superficie al interior de líquido en busca de un estado de menor energía, disminuyendo así el fenómeno de tensión superficial. 2 TEORÍA DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL La tensión superficial implica que la materia en una superficie está en un estado tenso, es decir, estresado y depende principalmente de las fuerzas de atracción entre las partículas dentro del líquido dado y también del gas, sólido o líquido en contacto con él. Las moléculas de una gota de agua, por ejemplo, se atraen entre sí débilmente. Se puede pensar que las moléculas de agua que se encuentran dentro de la gota son atraídas por igual en todas las direcciones por las moléculas circundantes. Sin embargo, si las moléculas de la superficie pudieran desplazarse ligeramente hacia afuera desde la superficie, serían atraídas por las moléculas cercanas. La energía responsable del fenómeno de la tensión superficial puede considerarse aproximadamente equivalente al trabajo o la energía necesario para eliminar la capa superficial de moléculas en una unidad de área. La tensión superficial puede expresarse, por lo tanto, en unidades de energía (julios) por unidad de área (metros cuadrados). El agua tiene una tensión superficial de 0.07275 julios por metro cuadrado a 20°C (68 ° F) (1). En comparación, los líquidos orgánicos, como el benceno y los alcoholes, tienen tensiones superficiales más bajas, mientras que el mercurio tiene una tensión superficial más alta. Un aumento de temperatura reduce la fuerza neta de atracción entre las moléculas y, por lo tanto, disminuye la tensión superficial (1). La tensión superficial se afecta principalmente por la temperatura y la adición de agentes tensoactivos o surfactantes. Figura 1. Influencia de la temperatura sobre la tensión superficial del agua. Fuente: (2) 2.1 Propiedades La tensión superficial es > 0, ya que para lograr aumentar el estado del líquido en contacto se deben llevar más moléculas a la superficie, disminuyendo la energía del sistema. La tensión superficial va a depender de la naturaleza de las dos fases que están en contacto, generalmente un líquido y un sólido. Puede ser interpretada como una fuerza por unidad de longitud y se mide en N·m−1. El valor de la tensión superficial va a depender de la magnitud que tienen las fuerzas intermoleculares en el seno del líquido. Entre mayor sean las fuerzas de cohesión que tiene un líquido, mayor será su tensión. Para un líquido dado, el valor de la tensión superficial disminuye con la temperatura, esto porque al aumento de la agitación térmica, lo que excede en una menor intensidad efectiva de las fuerzas intermoleculares (2). 2.2 Perspectiva molecular En una muestra de agua, hay dos tipos de moléculas. Las moléculas interiores son atraídas por todas las moléculas que las rodean, mientras que las moléculas exteriores son atraídas solo por las otras moléculas de la superficie y por las que están debajo de la superficie. Esto hace que el estado energético de las moléculas del interior sea mucho menor que el de las moléculas del exterior. Debido a esto, las moléculas intentan mantener un área superficial mínima, lo que permite que más moléculas tengan un estado de menor energía. Esto es lo que crea lo que se conoce como tensión superficial. Se puede en la Figura 2. (2) Figura Nº2. Las moléculas en la superficie del agua experimentan una atracción a otras moléculas en el líquido. Fuente: (2). 2.3 Fuerzas cohesivas y adhesivas Las fuerzas cohesivas son aquellas que mantienen unido el cuerpo de un líquido con una superficie mínima y las fuerzas adhesivas son las que intentan hacer que un cuerpo de líquido se extienda. Debido a las fuerzas de cohesión, una molécula ubicada lejos de la superficie es empujada por igual en todas direcciones por moléculas de líquido vecinas, lo que da como resultado una fuerza neta de cero. Las moléculas de la superficie no tienen las mismas moléculas en todos sus lados y, por lo tanto, son atraídas hacia adentro. Esto crea algo de presión interna y fuerza a las superficies líquidas a contraerse al área mínima. También hay una tensión paralela a la superficie en la interfaz líquido-aire que resistirá una fuerza externa, debido a la naturaleza cohesiva de las moléculas de agua (2). Las fuerzas de atracción que actúan entre moléculas del mismo tipo se denominan fuerzas cohesivas, mientras que las que actúan entre moléculas de diferentes tipos se denominan fuerzas adhesivas. El equilibrio entre la cohesión del líquido y su adhesión al material del recipiente determina el grado de humectación, el ángulo de contacto y la forma del menisco. Cuando domina la cohesión, la humectación es baja y el menisco es convexo en una pared vertical (como el mercurio en un recipiente de vidrio). Por otro lado, cuando domina la adhesión (energía de adhesión más de la mitad de la energía de cohesión), la humectación es alta y el menisco similar es cóncavo (como en el agua en un vaso) (2). Figura Nº2. Interacción de fuerzas intermoleculares en el interior y en la superficie de un líquido. Fuente: (4) 2.4 Capilaridad en líquidos La acción capilar es el resultado de la adhesión y la tensión superficial. La adhesión del agua a las paredes de un recipiente, originará una fuerza hacia arriba sobre los bordes del líquido y como resultado su ascenso sobre la pared. La tensión superficial, actúa para mantener intacta la superficie del líquido, de modo que, en vez de solo moverse los bordes hacia arriba, toda la superficie entera del líquido es arrastrada hacia arriba. La acción capilar ocurre cuando la adhesión a las paredes es más fuerte que las fuerzas cohesivas entre las moléculas del líquido. La altura a la que la acción capilar, llevará al agua en un tubo circular uniforme, está limitada por la tensión superficial. Actuando alrededor de la circunferencia, la fuerza hacia arriba es Farriba=T2𝜋r (3) Figura Nº3. Acción capilar. Fuente: (4). 2.5 La tensión superficial del agua como variable en los procesos de imbibición. Los procesos de imbibición requieren que las características del solvente sean óptimas para garantizar una buena eficiencia durante su ejecución. Para el caso específico de la imbibición de bagazo de caña en la industria azucarera, el agua debe ser inmiscible con el bagazo (característica que evidentemente se cumple) y también debe ser afín al azúcar presente para poder disolverlo y así efectuar de manera consistente la extracción. Las variables que en el proceso se controlan para mantener una especificación adecuada son principalmente: la presión en los molinos, la agitación, el tamaño de la partícula de bagazo y la temperatura; siendo también variables que modifican al proceso la tensión superficial y la viscosidad del agua. Es conocido que una menor tensión superficial en el agua disminuye el ángulo de contacto entre superficies y por lo tanto facilita la mojabilidad o humectación de la fibra, con esto se promueve una mejor extracción del azúcar residual presente en el bagazo (2). Figura Nº4. Diferentes ángulos de contacto entre una gota y una superficie. Fuente: (4). 2.6 Métodos para medir tensión superficial a. Placa de Wilhelmy Este método fue desarrollado por Wilhelmy en 1863, y consiste en una placa de vidrio (o de platino y que debe ser muy delgada), la cual está suspendida de una balanza de torsión que mide el valor de la fuerza necesaria para arrancar la placa de la superficie del líquido en el cual se sumerge, una característica importante es que se requiere que el ángulo de contacto entre el líquido y la placa sea muy pequeño (aproximado a cero), por lo que la precisión de las medidas depende de la geometría de la placa (5). Figura Nº 5. Placa de Wilhelmy Fuente: (7) 3 MECANISMO DE DETERGENCIA La cadena hidrófoba del tensoactivo tiene afinidad preferente por las grasas (parte mayoritaria de la suciedad); así pues, la superficie de las partículas grasas adsorbe el tensoactivo. Este proceso de adsorción dura hasta que la partícula de grasa se recubre por una capa monomolecular de tensoactivo, orientado con sus grupos hidrófilos hacia el exterior. Los tensoactivos actúan formando micelas sobre las partículas lipídicas, desprendiéndolas del substrato sobre el que se hallan (2). El substrato de la grasa adquiere una capa eléctrica negativa en contacto con el agua, mientras que la grasa se carga positivamente. Este hecho explica la notable fuerza de adhesión de la suciedad al substrato (2). Las moléculas de detergente se introducen en los intersticios existentes entre el substrato y la grasa; tienden a recubrir completamente las partículas de grasa, impartiendo a su superficie una carga idéntica a la del substrato. Se consigue así una repulsión mutua entre la grasa y el substrato. El tensoactivo adsorbido sobre la superficie de la partícula de grasa hace disminuir la superficie de contacto grasa-substrato. Una vez producido el arranque parcial de la grasa del substrato, la eliminación de la misma puede conseguirse mecánicamente, por movimiento enérgico del agua y fricción del substrato (2). Hay que destacar que, si bien se asocia la presencia de espuma con la acción detergente, los dos fenómenos son simplemente concomitantes. Existen detergentes de gran eficacia que producen muy poca espuma y muchas sustancias espumógenas con acción detergente muy limitada (2). 3.1 Detergencia Se conoce bajo el término detergencia el proceso de eliminación de las sustancias indeseadas adheridas a objetos o a la piel de los seres vivos. El efecto de limpieza que se logra mediante la aplicación de un detergente no se debe tan solo a la acción del tensoactivo, sino a la adecuada combinación de distintos efectos que actúan sinérgicamente sobre el sustrato sucio. Habitualmente se utiliza también el termino deferencia para referirse a la eficacia del proceso detersivo (2). a. Elementos esenciales de la detergencia El material sólido que ha de limpiarse, al cual se designa como sustrato (3). Las materias extrañas unidas al sustrato que han de eliminarse durante el proceso detersivo, es decir, la suciedad (3). El medio que se utiliza para separar la suciedad del sustrato. Casi siempre este medio, llamado baño de lavado o simplemente baño, está formado por una o varias fases liquidas, a las cuales se incorpora, en ciertos casos, un sólido finamente dividido (3). Figura 5. Esquema resumido de un proceso detersivo, en el cual aparecen sus etapas básicas, junto con los principales factores que intervienen en el desarrollo del mismo (3). I (suciedad) S/sustrato) Solido geométricas Físicas Químicas S +I SI Ensuciado B (baño) Solida Líquida Sólida y Líquida Líquido Tensioactivos Grasa No grasa Aditivos Agua o disolvente S +B ⇋ SB Absorción I +B ⇋ IB Dispersión Estabilidad de SI Detergencia Fuerzas de Van der Waals Fuerzas de quimisorción Fuerzas eléctricas SI + B S+I+B Redeposición Fuerzas mecanicas Objetivos de B Mojar Separar suciedades evitar redeposición Condiciones físicas Enjaguado SUSTRATO LIMPIO Temperatura tiempo agitación 3.2 Sustratos Existen muchos tipos de sustratos cuya limpieza presenta interés práctico. Entre ellos se encuentran los siguientes: Los tejidos fisiológicos de humanos y animales, especialmente los epidérmicos y dérmicos. Los problemas de su limpieza presentan una elevada especificidad. En este tipo de sustrato pueden incluirse los tejidos vegetales, sobre todo los de productos destinados a la alimentación (3). Las fibras textiles naturales y sintéticas, así como los muy diversos tipos de artículos fabricados con las mismas. Estos artículos pueden considerarse como sustratos típicos, pues presentan todos los problemas básicos de la detergencia, at estar formados por entramados de fibras blandas, porosos y de geometría compleja, con capacidad de reaccionar químicamente (3). Las superficies metálicas, que presentan un comportamiento muy específico, debido a la formación de dobles capas eléctricas, así como a su capacidad para reaccionar con grupos anicónicos y complejantes (3). Las superficies de materias cuyos componentes esenciales son silicatos, tales como vajillas y suelos. AI ser impermeables al baño, los mecanismos detersivos requeridos para su limpieza son fundamentalmente interfaciales (3). Las superficies de los plásticos. El tipo de polimerización, la hidrofobicidad y la presencia de electricidad estática comunican a sus problemas de detergencia características muy particulares (3). Las superficies de los componentes de artificios electrónicos, de cuyo grado de limpieza antes de su acoplamiento, así como durante su funcionamiento y conservación, depende fundamentalmente su fiabilidad. Las superficies rocosas de los yacimientos petrolíferos. La recuperación asistida de los crudos es un problema de extraordinaria importancia en la actualidad. Un sustrato líquido que resulta indispensable limpiar lo antes posible es la superficie del mar cuan- do sobre la misma se ha extendido petróleo, como consecuencia de un accidente en un buque petrolero (3). 3.3 Suciedades Las suciedades generalmente están formadas por una o varias fases, sólidas pulverizadas y liquidas, frecuentemente mezcladas, inertes o reactivas frente al baño de lavado. Están retenidas sobre la superficie del sustrato por fuerzas de naturaleza y magnitud muy variables, siempre superiores a las gravitatorias e inerciales (3). El comportamiento de una sociedad solida pulverulenta depende mucho del tamaño de sus partículas, el cual suele ser muy variable. El comportamiento de una suciedad líquida viene condicionado por la forma, continua o discontinua, en que esta se encuentra retenida por el sustrato (3). Sobre los artículos textiles generalmente hay tres tipos de suciedades: Sólidas (grasas animales y minerales, polvos de la calle y de la casa, arcillas, hollín, restos de epidermis, polen) (3). Liquidas oleosas (aceites vegetales, acilgliceroles, ácidos grasos libres, hidrocarburos, etc., procedentes de la piel, los cabellos, los productos de tocador, los alimentos, las cocinas, los lubricantes, etc.) (3). Manchas (zumos vegetales, colorantes, productos azucarados, etc.) eliminables por oxidación, solubles en medios acuosos, o fácilmente dispensables en los mismos (3). En ciertos casos (industria textil, metalurgia, cosmética) suele presentarse la ventaja de que las suciedades a eliminar son conocidas y controlables, lo cual facilita mucho su posterior eliminación durante la operación detersiva (3). 3.4 Baños de lavado En la mayoría de los casos, los baños de lavado son disoluciones acuosas de un detergente. A veces llevan también productos en emulsión o en suspensión más o menos estabilizadas (3). Las sustancias presentes en el agua, a partir de la cual se preparan los baños de lavado y de enjuagado, presentan una gran influencia, habiendo casos en que pueden anular casi por completo la eficacia de un determinado tensioactivo, como sucede at emplear jabones con aguas duras. El pH del agua también puede afectar la eficacia de un proceso detersivo (3). La norma EN-ISO 862 antes citada define un detergente como «Producto especialmente formulado para la limpieza mediante un proceso que desarrolla fenomenos de detergencia. Un detergente contiene tensioactivos como componentes esenciales y generalmente componentes complementarios» (3). Los ingredientes más usados en las formulaciones detersivas comercializadas con destino al lavado doméstico de articuIos textiles, designadas en los documentos oficiales de la Unión Europea como Detergentes para ropa (Comisión de las Comunidades Europeas, 1995), son los siguientes: Ingredientes esenciales (materia activa), forma- dos generalmente por tensioactivos anionicos jabones, alquilbencenosulfonatos de cadena lineal, alfa-olefinsulfonatos, dialquilsulfosuccinatos, sales de ésteres metílicos de ácidos grasos alfa-sulfonados, alquilsulfatos, alquil-éter-sulfatos, etc.) y tensioactivos no iónicos (alcoholes etoxilados) (3). Coadyuvantes que exaltan o mantienen la eficacia detersiva de los tensioactivos. Su misión principal es reducir la dureza del agua. Entre los más usados se encuentran sales sádicas de aniones polivalentes (tripolifosfatos, pirofosfatos, citrato, carbonato, silicatos, polímeros con grupos carboxilatos, etc.) También se usan con gran frecuencia zeolitas en suspensión que eliminan la dureza cálcica del agua por intercambio de cationes (3). Además algunos coadyuvantes facilitan y mantienen la alcalinidad del baño, neutralizan las suciedades ácidas, actúan como tampones del pH, emulsionan suciedades oleosas y contribuyen a evitar la redeposición de suciedades (3). Auxiliares de lavado («laundry aids»), que con- tribuyen a la eficacia del proceso detersivo y desempeñan funciones especiales. Entre los más utilizados se encuentran perboratos, controladores de espuma, enzimas, agentes de antirredeposicion, perfumes, etc (3). La edad del baño, es decir, el tiempo transcurrido entre su preparación y su empleo, puede modificar significativamente su forma de actuación; pues son varios los factores dependientes de esta «edad» que suelen ejercer efectos desfavorables sobre la eficacia detersiva de un baño, tales como la hidrólisis de los tensioactivos que son sales de una base fuerte y un ácido débil, la floculación de materias coloidales dispersas, etc (3). 3.5 Mecanismo de la detergencia Es la propiedad más característica de los tensoactivos anicónicos y una consecuencia de sus excelentes caracteres globales de Superficie. Esta acción se basa en la teoría DLVO y las teorías subsecuentes que describen el avance de las fuerzas atractivas y repulsivas entre dos partículas sólidas ver figura 2 (4). Figura 6. Esquema del mecanismo de la detergencia. Fuente: (4). 3.5 Mecanismos detersivos para artículos textiles. Son numerosos los artículos de puesta al día sobre la química física de la detergencia (4). Consideraciones generales La dificultad de elaborar un mecanismo general unificado para todos los procesos detersivos domésticos que se aplican sobre artículos textiles radica en la gran variabilidad de los complejos «sustrato-suciedad» que han de tratarse en estos procesos. A esta variabilidad deben añadirse las que introducen en las operaciones de lavado la composición del baño y las diferentes formas de realizar estas operaciones (4). Como resultado de lo anteriormente expuesto, es necesario admitir que no existe un único mecanismo para la detergencia de artículos textiles, sino un número elevado de diferentes mecanismos, dependientes de las características del sustrato, de la suciedad y del baño, así como también de las interacciones existentes entre ellos (4). Procesos que intervienen en una operación detersiva En toda operación detersiva hay que considerar un proceso fundamental, así como dos procesos secundarios cuya intervención puede resultar decisiva en muchos casos (4). Proceso fundamental Su esquema ideal es el siguiente: Complejo «sustrato-suciedad» + Baño → Sustrato + Suciedad + Baño En la práctica doméstica, este proceso suele desarrollarse totalmente. En los ensayos de laboratorio, la fijación de la suciedad sobre el tejido estándar se hace de forma que resulte imposible la obtención de una eficacia detersiva del 100% (4). Como se ha indicado antes, el proceso fundamental es generalmente muy complicado, a causa de las numerosas interacciones que se establecen entre los factores que en el mismo intervienen (4). A este proceso se opone el conocido como redeposición, durante el cual ciertos componentes de la suciedad que ya se encontraban separados del sustrato y dispersos en el baño, vuelven a depositarse sobre aquel (4). Una redeposición no es, en el exacto sentido quimico-fisico del término, el proceso inverso de una detergencia, según se deduce fácilmente de las consideraciones siguientes: La suciedad que se redeposita tiene un comportamiento y, a veces, una composición muy distintos de los de la suciedad inicial. Es decir, la redeposición difiere muy acusadamente del ensuciado natural o artificial (4). La cinética de la detergencia depende de los procesos competitivos de retención sobre la superficie del sustrato, que tienen lugar entre los componentes de la suciedad y los componentes del baño. La cinética de la redeposición es completamente distinta (4). Ambos procesos opuestos, detergencia y redeposición tienen velocidades características, de cuyos valores, así como del momento en que se dé por terminada la operación de lavado, dependerá la eficacia del tratamiento con el baño (4). Procesos secundarios Son dos, los cuales pueden influir mucho sobre la eficacia del baño. Sus esquemas son los siguientes: (1) Suciedad + Baño → Complejo «suciedad- baño» (2) Sustrato + Baño → Complejo «sustrato-baño» Las características del complejo «suciedad-baño» pueden tener gran importancia cuando este complejo actúa como una nueva suciedad con tendencia a redepositarse. Si este complejo queda adecuadamente estabilizado por el resto del baño, el sustrato puede quedar completamente limpio (4). La presencia de un complejo «sustrato-baño» puede alterar la marcha del proceso fundamental en los casos en que la superficie del sustrato adsorba algún componente activo del baño reduciendo demasiado su concentración, así como cuando se produzca una reacción química entre el sustrato y alguno de los componentes del baño. Estos efectos suelen ser mucho más importantes de to que, en principio, cabe suponer (4). Enjuagado o aclarado Las operaciones de lavado terminan casi siempre por uno o varios enjuagados. Durante los mismos, un nuevo tipo de baño, generalmente agua o disoluciones acuosas, se pone en contacto con el sustrato. El enjuagado tiene por misión eliminar del sustrato los componentes del baño de lavado que hayan quedado retenidos, así como los que forman la suciedad redepositada. El enjuagado debe cuidarse at máximo, pues las sustancias que permanecen en contacto con la superficie del sustrato después de su secado pueden influir mucho sobre las futuras etapas de ensuciado y lavado (4). 4 CLASIFICACIÓN DE LOS TENSOACTIVOS Las moléculas anfifílicas tienen la propiedad de disminuir la tensión superficial en una interfase aire-agua o grasa-agua; estas moléculas reciben el nombre de sustancias tensoactivas. Es necesario considerar que la molécula no sea ni demasiado hidrófila ni demasiado hidrófoba. Según el carácter del extremo hidrófilo las moléculas tensoactivas se clasifican en iónicas, no iónicas y anfóteras o de origen natural. (5). 4.1 Tensoactivos naturales Cuando la fuente o materia prima utilizada para la fabricación u obtención del tensoactivo es renovable de origen natural hablamos de surfactantes o tensoactivos naturales. El conocimiento de los surfactantes naturales y sus propiedades físico-químicas contribuye a conocer mejor los procesos biológicos y los aspectos medioambientales en los que las sustancias tensoactivas naturales están implicadas (6). Los Poliglucósidos de alquilo es un nombre dado a un conjunto de tensoactivos biodegradables. Estos tensoactivos son únicos, ya que son no irritantes ni tóxicos y son compuestos de alto rendimiento. Son de origen vegetal y natural , utilizados en muchos tipos de tensoactivos y se pueden encontrar en los detergentes, cosméticos y actúan como agentes emulsionantes (6). 4.2 Tensoactivos no iónicos Son tensoactivos que no se disocian en disolución acuosa. Su hidrofilia proviene de la hidratación de los grupos polares presentes en la molécula (grupos hidroxi, aminas o amida, éteres), siendo su solubilidad función de la relación existente entre el número de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos. Cuando el número de grupos polares es suficientemente alto en la en la molécula, su solubilidad en agua es comparable a la de los tensoactivos iónicos por formación de puentes de hidrógeno (7). Figura 7. Principales familias de tensoactivos no iónicos. Fuente: (7). 4.3 Tensoactivos iónicos Los tensoactivos iónicos se dividen de acuerdo a su carga iónica neta en aniónicos, catiónicos y anfóteros: Tensoactivos catiónicos Los tensoactivos catiónicos, presentan en su extremo lipofílico una cadena de 8 a 25 átomos de carbono, derivados de un ácido graso o un derivado petroquímico y en la porción hidrofílica, una carga positiva proporcionada por un nitrógeno, el cual por lo general es un derivado del ion amonio (NH3)en forma de sales de amonio cuaternario. En solución acuosa dan iones tensoactivos cargados positivamente, p.ej. derivados de amonio Cuaternario RN(CH3)3Cl RN(CH3)3 + + ClSon de interés en la industria de los detergentes principalmente por sus propiedades bacteriostáticas y germicidas. Su comportamiento como detergentes es pobre y representan solo una fracción muy pequeña de los tensoactivos en uso (8). Tensoactivos aniónicos Los tensoactivos aniónicos representan el 55% de los tensoactivos producidos anualmente. Son aquellos que en solución se ionizan, el grupo hidrófobo queda cargado negativamente por grupos (-COO-, -SO3-, -O2-, PO3- etc.), y unidos a cationes orgánicos e inorgánicos como (Na+, K+, Ca+2, Ba+2, Mg+2, NH+4). A razón que, están constituidos por una cadena alquílica lineal o ramificada de 10 a 14 átomos de carbono, con un anión en extremo polar de la molécula (9). Los más comunes son los ácidos carboxílicos, esteres de sulfúrico, ácidos sulfónicos alcanos, ácidos sulfónicos alquilaromáticos y grupos mixtos aniónicos hidrofílicos. Las sales de ácidos carboxílicos de cadena larga, se denominan jabones, y algunos sulfonatos y sulfatos de cadena larga, se utilizan principalmente como detergentes (10). Figura 8. Principales familias de tensoactivos aniónicos. Fuente: (7). Cuanto más cerca se encuentre el grupo hidrofílico al final de la cadena hidrocarbonada, mejor funcionara este como detergente, mientras que, si este grupo está localizado cerca de la mitad de la cadena hidrocarbonada, pasaran a ser excelentes agentes humectantes, estos productos pueden ser fitotóxicos y el nivel de fitotoxicidad se incrementará si el grupo benceno se encuentra a la mitad de la cadena de carbonos (9). Jabón Los jabones de sales de sodio o de potasio son los ácidos grasos de 12 a 18 átomos de carbono. Se obtienen por hidrólisis de grasas y aceites naturales con NaOH o KOH. También se usa un proceso en dos pasos, hidrólisis a presión (240 ºC, 40 atm) con óxido de Zn como catalizador. Después de la hidrólisis se separan los ácidos (fase orgánica) del glicerol (fase acuosa). Mediante destilación a vacío se separan las fracciones C12-C18 y finalmente se tratan con la base adecuada. Los jabones de C16-C18 no irritan la piel, pero son poco solubles en agua. Los C-12-C-14 son los más espumógenos. Las materias primas más importantes para fabricar jabón son el sebo y el aceite de coco. Aunque los productos basados en el jabón son satisfactorios presentan el inconveniente de la precipitación de los carboxilatos de calcio y magnesio cuando se utilizan en aguas duras, de ahí su escaso uso como agentes de limpieza para lavadoras y lavavajillas (5). Tensoactivos anfóteros Los surfactantes llamados anfóteros poseen dos grupos funcionales, uno aniónico y otro catiónico, pueden actuar como cualquiera de los dos. Su estructura contiene un centro aniónico,un grupo ácido, y un centro catiónico que corresponden a un grupo amino, de tal manera que su actividad está regulada por el pH del medio. A valores de pH básico actúan preferentemente como tensioactivos aniónicos y lo contrario ocurre a pH ácido (10). Figura 9. Comportamiento de un surfactante anfótero. Fuente: (11) El pH es quien determina el carácter dominante favoreciendo una u otra de las posibles disociaciones: aniónico a pH alcalino, catiónico a pH ácido. Como se observa en la figura (9)cerca de su punto isoeléctrico son realmente anfóteros, es decir poseen dos cargas a la vez y presentan a menudo un mínimo de actividad superficial (5). Figura 10. Representación del punto isoeléctrico de los tensoactivos anfóteros. Fuente: (5). Reacción de obtención Uno de los ejemplos típicos como se observa en la figura (11) se prepara haciendo reaccionar una amina grasa primaria con acrilato de metilo, para producir el éster del ácido N-graso-β-aminopropiónico, que se saponifica a la sal soluble en agua (7). Figura 11 Reacción de obtención una amina grasa primaria con acrilato de metilo. Fuente: (5). Aplicaciones de los tensoactivos anfóteros Estos surfactantes son en general muy poco irritantes, compatibles con los otros surfactantes. Estos tensoactivos a pH cercanos a 7 son poco irritantes y se utilizan en champús y productos para la limpieza manual de los platos. Como la mayoría de los anfóteros poseen un grupo catiónico de tipo amina o amonio, el cual puede estar eventualmente bloqueado por una cuaternización. Los más utilizados son derivados de aminoácidos, derivados del ácido 3aminopropiónico y las alquilbetainas.Los derivados del ácido 3-aminopropiónico alcanzan el punto isoeléctrico a pH de 4. Son solubles en disolución acuosa ácida y básica y se adsorben fácilmente por la piel, cabellos y textiles. Se usan como suavizantes para el pelo y para tejidos, así como humectantes en cosmética (6). Las alquilbetainas alcanzan el punto isoeléctrico a pH 7. Son anfóteras a pH neutro y básico, y catiónicas a pH ácido. Se usan como aditivos para inhibidores de la corrosión y para suavizantes del pelo y textiles.Debido a que actúan en un gran intervalo de pH, pueden utilizarse con NaOH en limpiadores alcalinos para superficies grasas y con limpiadores ácidos, con HCl, para superficies oxidadas (6). Otros tensoactivos Tensoactivos acetilénicos. Los polímeros acetilénicos son moléculas pequeñas y simétricas que se orientan horizontalmente en las interfases fluido-aire formando una película sobre la superficie que puede soportar presiones elevadas de 30 N/m2 y que favorece la extensión de una película. No forman espumas debido a la débil interacción entre sus moléculas. Se usan como aditivos de recubrimientos de superficie para evitar la aparición de cráteres y como aditivos para lubricantes (5). Tensoactivos poliméricos. Los copolímeros preparados por polimerización mixta de propilenglicol, óxido de propeno y óxido de etileno entran dentro de esta categoría. Figura12. Preparación de tensoactivos polímericos. Fuente: (5). Las unidades derivadas del OP son hidrófobas por la presencia del grupo metilo. Estos tensoactivos se venden como agentes humectantes y detergentes y como aditivos de deshidratación de petróleo. Forman emulsiones en medios de diferente polaridad y se usan cuando fallan los tensoactivos convencionales (6). Tensoactivos fluorados. Otro ejemplo es la carboximetilcelulosa utilizado como aditivo en los detergentes para estabilizar la suspensión y evitar que las partículas de grasa se adhieran de nuevo al tejido.La introducción de átomos de fluor en las parte lipófila de los tensoactivos aumenta el carácter hidrófobo y disminuye la reactividad química. El método más utilizado para preparar estos tensoactivos perfluorados consiste en polimerizar el tetrafluoro etileno en presencia de metanol o etanol, para obtener un alcohol (5). Figura 13. Estructura de la carboximetilcelulosa. Fuente: (5). El grupo alcohol puede transformarse en otros grupos hidrófilos tales como ácido carboxílico, sulfato, aminas o fosfatos. Los tensoactivos perfluorados producen tensiones superficiales considerablemente menores que los tensoactivos convencionales, del orden de 15-20 dinas/cm, más bajas que las producidas por los jabones. Son capaces de volver las superficies no mojables al agua y a los solventes orgánicos simultáneamente ya que la cadena perfluorada repele las fases acuosas y apolares. Son, además, excelentes agentes espumantes. Se utilizan, por ejemplo, en las espumas de extintores de incendio, donde su resistencia térmica es una ventaja suplementaria, y como agentes anticorrosión para el Aluminio (12). Tensoactivos siliconados. Las siliconas tienen carácter hidrófobo y si se introducen en una molécula de tensoactivo aumentan el carácter hidrófobo de ésta. Como consecuencia se puede fabricar una "cola" lipofílica siliconada más corta que su equivalente hidrocarbonado. Figura 14 Estructura de un tensoactico de silicona. Fuente: (5). Muchos de estos tensoactivos pueden cristalizarse en acetona y por tanto obtenerse en forma muy pura. Son inertes químicamente y algunos de ellos se utilizan en farmacia como agentes antiflatulentos ya que ellos rebajan la tensión superficial y son totalmente inertes desde el punto de vista biológico (10). 5 TENSOACTIVOS CATIÓNICOS Los tensoactivos catiónicos representan un 4% del total de la producción de agentes tensoactivos. Su fabricación es mucho más cara que la de los anteriores y es por esta razón que sólo se utilizan en aplicaciones especiales. La gran mayoría de estos son compuestos nitrogenados del tipo sal de amina grasa o sal de amonio cuaternario. Entre los tensoactivos más comunes se encuentra el cloruro de benzalconio C9H13CINR y el bromuro de hexadecil trimetilamonio (HTAB, en sus siglas en inglés) (9). 5.1 Propiedades Son tensoactivos que poseen uno o varios grupos funcionales que se ionizan en disolución acuosa originando iones orgánicos con carga positiva que son responsables de la actividad superficial. Estos tensoactivos debido a su carga positiva se adhieren o absorben fácilmente en la mayoría de las superficies sólidas (generalmente cargadas negativamente). Presentan el inconveniente de que son incompatibles con los tensoactivos aniónicos (7). Un tensoactivo catiónico se caracteriza por poseer una carga eléctrica neta positiva en su parte hidrófila. Las sustancias que a pH altos no presentan carga neta, pero a pH menores son catiónicas también se incluyen en este grupo, como el caso de las aquil aminas (11). Figura 15. Representación de una molécula para surfactante catiónico. Fuente: (11) Estas moléculas son de poca utilidad en limpieza porque la mayoría de las superficies tienen una carga negativa y los cationes se adsorben sobre ellas en lugar de solubilizar la suciedad adherida. Presentan propiedades bactericidas, antisépticas y alguicidas (inhiben el crecimiento de organismos monocelulares como las bacterias y las algas), son agentes antiestáticos, suavizantes, inhibidores de corrosión, agentes de flotación y puedan ser utilizados tanto en productos industriales como para uso doméstico (11). 5.2 Ventajas y desventajas Presentan la ventaja de que son compatibles con los tensoactivos no iónicos y anfotéricos, y la desventaja de ser incompatibles con los tensoactivos aniónicos (6). Este grupo es considerado como el peor detergente, pero presenta características especiales que los convierte en excelente antimicrobianos. La elaboración de tensoactivos catiónicos presenta un costo muy elevado debido al tipo y número de reacciones para su síntesis (12). 5.3 Tipos de tensoactivos catiónicos Los tensoactivos catiónicos se subdividen en las siguientes familias y subfamilias. Aminas y amonios de cadena lineal Los surfactantes catiónicos de cadena lineal son esencialmente las aminas de ciertos anfóteros. Según el número de grupos alquilos enlazados con el nitrógeno se habla de amina primaria, secundaria o terciaria, o bien de amonio cuaternario. Existen además nombres comunes para tres tipos de surfactantes catiónicos con propiedades bactericidas, que se usan como referencia. El cloruto dalquil-dimetilbencil amonio se denomina cloruro de benzalconio, el bromuro de tetradeciltrimetil amonio, TTAB, y el cloruro de cetil-trimetil amonio, CETAB (9). Preparación de aquil amonio cuaternarios Se cuaternizan las aminas primarias o secundarias por metilación exhaustiva con cloruro de metilo, removiendo el HCl formado con un álcali para desplazar el equilibrio. La reacción se realiza a 60-90 ˚C, con poca presión, en medio polar (agua, alcohol): Figura 16. Preparación de aquil amonio cuaternarios. Fuente: (5). Si se requiere un metil o etil sulfato, se debe cuaternizar una amina terciaria con dimetil o dietil sulfato (100-130 ˚C): Figura 17. Preparación de aquil amonio cuaternarios. Fuente: (8) Este último método permite producir amonios cuaternarios con por lo menos tres sustituyentes diferentes, como por ejemplo las sales de benzalconio. El cetiltrimetil amonio bromuro (CETAB) se prepara en el laboratorio por reacción de hexadecil-cloruro sobre la trimetilamina (8). Alquil amonios en heterociclos insaturados Sales de alquil piridino Se obtiene la alquilación sobre el nitrógeno al hacer reaccionar la piridina con una cloroparafina; la relación de cuaternización es la misma que para aminas lineales. El cloruro de N-dodecil piridinio es uno de los surfactantes catiónicos de referencia: Figura 18. Sales de alquil piridino. Fuente: (8). Alquil amonios en heterociclos saturados Forman parte de esta sección los derivados del piperidinio y derivados del morfolinio. Los derivados del piperidinio al hacer reaccionar una N-alquil piperidina con una halógeno-parafina se obtiene el amonio cuaternario, N-Npiperidinio. Si se usa un dialquil sulfato no-simétrico, es el grupo más corto (R2 ) que se enlaza con el nitrógeno, mientras que el grupo largo (R3 ) queda en el anión (8). Figura 19. Estructura del N-N-piperidinio. Fuente: (5). En este caso, como por ejemplo R1 = C14, R2 = C2 y R3 = C12, se puede obtener una actividad surfactante tanto de parte del catión, como de parte del anión. Para los derivados del morfolinio como es el caso de la piperidina, si se cuaterniza con un dialquil sulfato asimétrico, el grupo alquil más corto es el que se enlaza con el nitrógeno, mientras que el otro permanece en el anión alquil sulfato. Así se obtienen compuestos con actividad surfactante tanto por su anión que su catión, como por ejemplo el N-N-cetil morfolinio lauril-sulfato (8). Figura 20. Derivados del morfolinio. Fuente: (5). Surfactantes catiónicos a partir del petróleo La disponibilidad de materia prima de origen petrolero (olefinas, parafinas, aromáticos) ha sido un factor importante en el desarrollo de nuevas vías de síntesis de aminas. El grupo lipofílico puede provenir de una alfa olefina ramificada (polímero de propileno) o lineal (Ziegler), o bien de una parafina. Se fabrican las n-alquil-aminas por adición anti-Markovnicoff de HBr sobre una olifina, seguida de un tratamiento con amoniaco (solución acuosa a 50 ˚C ó anhídro a 150 ˚C). Sin embargo, estos productos están contaminados con aminas secundarias y terciarias. La reacción puede producirse también con aminas en lugar de amoniaco (10): R CH2 Br + (CH3)2NH R CH2 N(CH3)2 Surfactantes nitrogenados con otro grupo hidrofílico Numerosos derivados pueden producirse según la naturaleza de los grupos alquilos que se enlazan con el nitrógeno. De particular interés es la adición de grupos que contiene heteroátomos suceptibles de aumentar la hidrofilicidad, cambiar la sensibilidad al pH o la tolerancia a los electrolitos como son las aminas, ester y éter-aminas, las alcanolaminas, oxido de amina, etoxiaminas (10). Surfactantes catiónicos no nitrogénados Desde el punto de vista de la química orgánica, se puede sintetizar surfactantes catiónicos con cualquier elemento capaz de producir una estructura “-onio”, RX+ Y-. Tales sales con oxígeno o halógeno en X no son estables, pero quedan muchos otros heteroátomos, incluyendo por supuesto nitrógeno, pero también fósforo, azufre, arsenio, selenio, antimonio y bismuto (8). Por razones más que todo de orden económico la gran mayoría de surfactantes catiónicos tienen una base nitrogenada en forma de amina o de amonio. Ciertos surfactantes catiónicos nonitrogenados poseen sin embargo propiedades bactericidas importantes, con poca toxicidad y se usan en productos farmacéuticos. Los alquil sulfóxidos pueden alquilarse con los métodos clásicos para producir compuestos de sulfoxinio (8): Figura 21. Reacción de los alquilsulfóxidos. Fuente: (5). Estos compuestos son excelentes bactericidas, y producen poca irritación de la piel. Además, mantienen sus propiedades bactericidas en formulaciones aniónicas, lo que no es el caso de los surfactantes catiónicos nitrogenados (13). 5.3 Aplicaciones Debido a su poder antiséptico, bactericida y alguicida se usan como desinfectantes. Las moléculas se orientan en la interfase entre la membrana bacteriana y el agua o el aire, formando una película cerrada que impide la respiración del organismo y éste muere. Uno de los tensoactivos usados para tal fin es cloruro de benzalconio utilizado en pastillas para la afonía y la polivinilpirrolidona yodada (betadine) utilizada para desinfectar heridas. También son útiles para desinfectar granjas avícolas, piscinas y material sanitario (13). Los tensoactivos catiónicos se utilizan como inhibidores de la corrosión en tuberías metálicas o en los líquidos ácidos utilizados para limpiar la herrumbre. La protección de la superficie metálica se debe a que se unen a la superficie metálica por la parte polar formando una capa protectora hidrófoba de una o dos moléculas de espesor. Esta capa es tan cerrada que evita que el ácido corrosivo ataque al metal. Estos compuestos se utilizan también como agentes de flotación para separar minerales valiosos de su ganga, porque se adsorben sobre las partículas cargadas negativamente. Por ejemplo, para separar el fluorofosfato de calcio (apatito) de la ganga de sílice, se añade una sal de amonio cuaternario a una suspensión del mineral molido en agua. El tensoactivo se fija a las moléculas de sílice formando una capa hidrófoba. Se hace burbujear aire y se introduce un agente espumante; las partículas de sílice hidrofóbas se unen a estas burbujas de aire y flotan dejando el mineral que se quiere recuperar en el fondo. En otros casos el que flota es el mineral valioso (13). Otra aplicación de los tensoactivos catiónicos es como productos suavizantes de tejidos y cabellos. El compuesto se añade después del lavado para evitar que precipite con el tensoactivo aniónico. Las moléculas se fijan sobre las fibras por su parte iónica formando una capa hidrófoba que impide su adherencia al secarse y proporciona suavidad. Los compuestos utilizados con este fin incluyen dos cadenas hidrocarbonadas largas en la molécula. En las industrias textiles se añaden como retardadores de adsorción de los colorantes para obtener una coloración más homogénea (5). Los tensoactivos catiónicos también son útiles en la industria alimentaria figura (22). Así, las lecitinas se usan como surfactantes para margarinas y chocolate. La lecitina comercial es una mezcla de tres fosfátidos, de los cuales de la fosfatidilserina hay evidencias clínicas de que aumenta la memoria en personas ancianas que sufren pérdidas de memoria (8). Figura 22. Tensoactivos catiónicos en la industria alimentaria. Fuente: (8). 5.4 Obtención La cadena hidrocarbonada de los tensoactivos catiónicos se obtiene a partir de los ácidos grasos. Estos se transforman en nitrilos por tratamiento con amoniaco a 200-300 ºC, y posteriormente se hidrogenan a las aminas primarias correspondientes. Estas se someten a metilación con cloruro de metilo en exceso (7). Otro proceso parte de alquenos terminales que se tratan con HBr en un proceso radicalario y, posterior tratamiento con trimetilamina (7). 6 CONCLUSIONES La tensión superficial es la energía necesaria para aumentar la superficie en una unidad de área. Esta energía puede verse disminuida cuando al líquido se le añade ciertas sustancias, llamadas tensioactivos o surfactantes. Sin embargo, las moléculas que se encuentran en la superficie no ven compensadas sus fuerzas, y tienen una fuerza neta hacia el interior, llamada tensión superficial. Las moléculas de la superficie actúan como una barrera de contención, manteniendo juntas a las moléculas del interior. Se describió que el mecanismo de detergencia es un proceso de eliminación de las sustancias indeseadas adheridas a objetos o a la piel de los seres vivos. Así pues, el efecto de limpieza que se logra mediante la aplicación de un detergente no se debe tan solo a la acción del tensoactivo, sino a la adecuada combinación de distintos efectos que actúan sinérgicamente sobre el sustrato sucio. Habitualmente se utiliza también el termino deferencia para referirse a la eficacia del proceso detersivo. También se dice que la detergencia es la propiedad más característica de los tensoactivos anicónicos y una consecuencia de sus excelentes caracteres globales de Superficie. Esta acción se basa en la teoría DLVO y las teorías subsecuentes que describen el avance de las fuerzas atractivas y repulsivas entre dos partículas sólidas. Los surfactantes se clasifican en cuatro tipos, los surfactantes aniónicos los cuales se pueden separarse o descomponerse en una solución ácida, uno de ellos son los limpiadores como los jabones, los champús y los geles de ducha. Los surfactantes catiónicos no se ven afectados por la dureza del agua y el medio acido, un ejemplo es el acondicionador de cabello, el cual contiene una carga positiva que se une a la negativa del cabello, los surfactantes no iónicos no se ven afectados por la dureza y el valor del pH, un ejemplo de este es el laurato de sorbitán es un tensioactivo no iónico que se utiliza en muchos productos cosméticos y productos para el cuidado del cabello y la piel, y los surfactantes anfóteros lo cuales son aniónicos en solución alcalina y catiónicos en solución ácida, un ejemplo de este tipo son los Champús por su bajo potencial irritante de la piel y los ojos. 7 BIBLIOGRAFÍA 1. Rusanov, Issert. Theory of surface tension. SienceDirect. 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Una emulsión es una dispersión de un líquido en otro, los cuales serían inmiscibles de no ser por el agente tensioactivo. por ejemplo, emulsión de aceite en agua, o emulsión de agua en aceite. Humectantes: tienen capacidad para mojar una superficie. Al disminuir la tensión superficial, se facilita la humectación de las superficies a limpiar, mojando las manchas de grasa y penetrando en los poros con mayor facilidad. PROPIEDADES DE LOS TENSOACTIVOS Detergentes: tienen la capacidad de eliminar la suciedad en los cuerpos sólidos como la piel o los tejidos. Gracias a su carácter anfifílico, sus moléculas pueden orientarse de manera que disminuyen la tensión superficial del agua y pueden rodear las moléculas de grasa. Espumantes: tienen la capacidad de formar espuma para ayudar a arrastrar las impurezas y partículas de grasa descompuestas por el surfactante, y por tanto a limpiar. Pero la espuma tiene principalmente una función comercial porque el consumidor a menudo demanda productos que formen abundante espuma ya que resultan más fáciles y agradables de aplicar, y también por la falsa creencia de que un producto espumoso limpia más. No todos los tensioactivos son espumantes y, como veremos más adelante, algunos lo son más que otros. CLASIFICACION La clasificación se fundamenta en el poder de disociación del grupo hidrofílico en fase acuosa, la parte hidrófila es el responsable directo de esta clasificación: No iónicos Iónicos Catiónicos Aniónicos Anfóteros CLASIFICACION LOS TENSOACTIVOS ANIÓNICOS Hay casos de tensoactivos, por ejemplo, ácidos carboxílicos, que a bajo pH no presentan carga eléctrica neta, pero que a pH más elevados son aniónicos. Los tensoactivos aniónicos se pueden reunir básicamente en cinco familias y estas a su vez en diversas familias, tal como se muestra a continuación: 1. Acil-aminoácidos (y sales). 2. Ácidos carboxílicos y sus sales. 3. Esteres del ácido fosfórico. 4. Ácidos sulfónicos (y sales). 5. Esteres del ácido sulfúrico. LOS TENSOACTIVOS ANIÓNICOS Se disocian en un anión anfífilo y un catión, el cual es en general un metal alcalino o un amonio cuaternario. LOS TENSOACTIVOS ANIÓNICOS Se caracterizan por la existencia en su molécula de cationes orgánicos e inorgánicos (Na+, K+, etc.) y una parte hidrofílica que contiene los grupos aniónicos (COO-, -SO 3-, etc.) unido a la fracción orgánica. Están constituidos por una cadena alquilica lineal o ramificada que va de 10 a 14 átomos de carbono, y en su extremo polar de la molécula se encuentra un anión LOS TENSOACTIVOS ANIÓNICOS A este tipo pertenecen los detergentes sintéticos como los alquil benceno sulfonatos, los jabones (sales de sodio de ácidos grasos), los agentes espumantes como el lauril sulfato, los humectantes del tipo sulfosuccinato, los dispersantes del tipo lignosulfonatos, etc. LOS TENSOACTIVOS ANIÓNICOS Los tensoactivos aniónicos poseen capacidad de detergente, regadora y emulsiva. Los tensoactivos aniónicos constituyen componente principal de las fórmulas de preparados de higiene personal y de preparados de limpieza cosméticos. LOS TENSOACTIVOS ANIÓNICOS Sulfatos y los sulfonatos de grasas, Aceites vegetales (triglicéridos) o ácidos resínicos; Sulfatos y sulfonatos de alcoholes grasos; Se trata principal mente de: Alquilpolietersulfatos, Sulfonatos de petróleo, por ejemplo metales alcalinos, amonio o de etanolaminas, Alquilsulfonatos o alquilfeniletersulfonatos; Alquilsulfatos, Alquilarilsulfonatos (tales como los dodecilbencenosulfonatos técnicos). 1. ACIL-AMINOÁCIDOS ⚫ Químicamente un aminoácido es una molécula que contiene un grupo carboxilo, un grupo amino libres y una cadena lateral R o radical que los va a diferenciar, los cuales pueden ser de diferentes tipos: − radical polar (hidrófilo) − radical no polar (hidrófobo) − radical ácido − radical básico. 1. ACIL-AMINOÁCIDOS ⚫ Dentro de los componentes polares correspondientes a la fase hidrofílica de la sustancia tales como: Serina, treonina, cisteína, tirosina, asparagina y glutamina, se puede diferenciar cuatro tipos de acil- aminoácidos. ⚫ Acil Glutamatos ⚫ Acil Péptidos ⚫ Sarcocinatos ⚫ Tauratos 1. ACIL-AMINOÁCIDOS 1. ACIL-AMINOÁCIDOS 1. ACIL-AMINOÁCIDOS 1. ACIL-AMINOÁCIDOS 2. ACIDOS CARBOXILICOS ⚫ Son el producto típico de una reacción química entre una base y un ácido, la base proporciona el catión y el ácido el anión. Los ácidos carboxílicos se caracterizan por tener un grupo carboxilo – COOH en el extremo de la cadena. Los tensoactivos de esta familia son ácidos débiles y su solubilidad en agua depende de la neutralización con una base. Sus sales alcalinas son los denominados jabones. Este grupo es compatible con tensoactivos aniónicos y no iónicos. 2. ACIDOS CARBOXILICOS ⚫ Es de tipo aniónico si la carga eléctrica presente en el grupo hidrófilo es negativa. Hay casos (ácidos carboxílicos), que a bajo pH no presentan carga eléctrica neta, pero que a pH más elevados son aniónicos. Por ejemplo: 2. ACIDOS CARBOXILICOS Es de tipo aniónico si la carga eléctrica presente en el grupo hidrófilo es negativa. Hay casos (ácidos carboxílicos), que a bajo pH no presentan carga eléctrica neta, pero que a pH más elevados son aniónicos. Por ejemplo: ⚫ 1. Ácidos de cadena saturada ⚫ 2. Esteres de ácido carboxílico ⚫ 3. Éteres de ácido carboxilico ⚫ 2. ACIDOS CARBOXILICOS 2. ACIDOS CARBOXILICOS 2. ACIDOS CARBOXILICOS 3. ESTERES DEL ÁCIDO FOSFÓRICO Este grupo comprende los monos y diésteres del ácido fosfórico y sus sales. Los diésteres son más lipófobos que los monoésteres. En general las propiedades lipofóbicas dependen de la naturaleza de la cadena esterificada. Aunque los ésteres neutralizados sean solubles en agua, frecuentemente pueden presentar algo de solubilidad en disolventes no polares. Algunos ésteres de este grupo, por el contrario, se dispersan en agua y principalmente son solubles en soluciones orgánicas (apolares). Los ésteres del ácido fosfórico son fácilmente hidrolizables en medios ácidos, pero presentan buena estabilidad a pHs neutros y ligeramente alcalinos. 3. ESTERES DEL ÁCIDO FOSFÓRICO Por ejemplo, el DEA-oleth-10-fosfato y el dilaureth-4-fosfato, ácidos sulfónicos y sus sales, tales como: acil-isetionatos, por ejemplo, cocoil-isetionato de sodio/amonio •Alquilarilsulfonatos •alquilsulfonatos, por ejemplo, cocomonoglicerilsulfato de sodio, (olefina C12−14) sulfonato ⚫de sodio, laurilsulfoacetato de sodio y PEG-3-cocamidasulfato de magnesio, •sulfosuccinatos, por ejemplo, sulfosuccinato de dioctilsodio, laurethsulfosuccinato de disodio, laurilsulfosuccinato de disodio, undecilamido-MEA-sulfosuccinato de disodio y laurilcitrato-sulfosuccionato de PEG-5. • 4. ÁCIDOS SULFÓNICOS (Y SALES) Los tensoactivos del tipo ácido sulfónico se distinguen por presentar un enlace del tipo C-S. En este grupo se pueden diferenciar cuatro subfamilias, según sea el radical R1 (R2 y R3 suelen ser sólo H) 1.Acil-isocianatos 2.Aquil Aril sulfonatos 3.Alquil sulfonates 4.Sulfosuccinatos 4. ÁCIDOS SULFÓNICOS (Y SALES) 4. ÁCIDOS SULFÓNICOS (Y SALES) 4. ÁCIDOS SULFÓNICOS (Y SALES) 4. ÁCIDOS SULFÓNICOS (Y SALES) 5. ESTERES DEL ÁCIDO SULFÚRICO ⚫ Los tensoactivos del tipo ésteres del ácido sulfúrico son sales o monoesteres del ácido sulfúrico. Los ácidos libres no están disponibles comercialmente ya que sufren hidrólisis, en el momento en que haya trazas de agua, y otras reacciones de descomposición. Se dispone de dos tipos de ésteres del ácido sulfúrico según sea el radical R1 (R2 y R3 suelen ser solo H), los alquil sulfatos, se preparan por sulfatación de alcoholes con cadena alquílica larga; el otro, los alquil éter sulfatos, emplean alcoholes etoxilados (alquil éteres) como cadena hidrofóbica principal. 5. ESTERES DEL ÁCIDO SULFÚRICO 5. ESTERES DEL ÁCIDO SULFÚRICO SULFATOS DE ALCOHOLES PRIMARIOS • Los sulfatos de alcoholes son muy usados en aplicaciones especiales en donde la propiedad de alta formación de espuma es de importancia. El laurilsulfato de sodio es un constituyente de muchos shampoos y cosméticos y el laurilglicerilsulfato de sodio, C11H23COOCH2CHOHCH2 SO3Na, formado por sulfatación de aceite de coco parcialmente hidrolizado se utilizan en shampoos, pasta dentrífica y pasta anticonceptivas. TENSOACTIVOS NO IÓNICOS O NEUTRO ⚫ ⚫ En disolución acuosa no originan iones. Poseen grupos funcionales con elevada afinidad por el agua, lo que los hace solubles en ésta. Algunos son productos de condensación del óxido de etileno con materiales fenólicos o grasos. Son compatibles con todos los tipos de tensioactivos. Constituyen un grupo de tensioactivos de amplia y variada aplicación. En general presentan bajo poder espumante y suelen ser productos líquidos o pastosos (Ríos, 2010). TENSOACTIVOS NO IÓNICOS O NEUTRO Tienen la ventaja de que son estables con la mayoría de los productos químicos en las concentraciones usuales de empleo. Al no ionizarse en agua, no forman sales con los iones metálicos y son igualmente efectivos en aguas blandas y duras. ⚫ Su naturaleza química los hace compatible con otros tensoactivos aniónicos, catiónicos y coloides cargados positiva y negativamente. Estas características, los hace valiosos como materia prima para la formulación de diversos productos industriales. ⚫ TENSOACTIVOS NO IÓNICOS O NEUTRO ⚫ En resumen, algunos de los tensoactivos no inónicos se indica a continuación: 1. ALQUIFENOLES ETOXILADOS ⚫ Son una clase de surfactantes extensamente usados en la actualidad similares a los alcoholes lineales etoxilados. Éstos se usan en detergentes, pesticidas y productos industriales. Los octilfenoles etoxilados y nonoilfenol etoxilados son dos de los surfactantes más vendidos. ⚫ Se descargan directamente al ambiente o a través de los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Son más tóxicos que las substancias que les dan origen y poseen la capacidad para imitar las hormonas naturales. 1. ALQUIFENOLES ETOXILADOS ⚫ Son más biodegradables y menos tóxicos si la cadena alquilo es lineal, pero esta cadena puede también ser altamente ramificadas como las encontradas en los tipos más comunes octil, nonil y dodecil. Una vez emitidos al medio ambiente, los etoxilados de alquilfenol pueden degradarse de nuevo a alquilfenol, que es más persistente. ⚫ Por ello, 2017, el parlamento europeo prohibió su uso como sustancia o componente en preparaciones similares o superiores al 0.1% por masa en la preparación de pesticidas, por considerar a estos compuestos, como responsables de producir disruptores endocrinos (supresores de hormonas naturales, 2019). 2. ALCOHOLES LINEALES ETOXILADOS ⚫ Son la familia más grande de surfactantes no iónicos y tiene grandes aplicaciones, pues actúan como actúan como humectantes, agentes solubilizantes, detergentes, dispersantes, emulsionantes, emolientes y desengrasantes. ⚫ Surgen por la etoxilación de alcoholes grasos dando una serie de compuestos llamados alcoholes etoxilados que poseen distintas unidades de óxido de etileno (EO) en una cadena alifática. Estos productos están caracterizados por el promedio de moles de óxido de etileno, de tal forma que a mayor número de EO mejor es la solubilidad del alcohol etoxilado (Oxiteno, 2015). 2. ALCOHOLES LINEALES ETOXILADOS ⚫ La cantidad de moles de óxido de etileno (MOE) presentes en el tensoactivo, determinara el uso que se le dé en la práctica. Para aquellos tensoactivos que tienen de 2 a 6 MOE, la solubilidad en agua será nula, siendo buena su solubilidad en aceites. En el caso de los tensoactivos que contienen 7 MOE, la solubilidad en agua será muy pobre formando soluciones turbias. ⚫ Experimentalmente aquellos tensoactivos que contienen entre 7 y 15 MOE, tendrán las mejores propiedades emulsionantes y humectantes, incluyendo la detergencia. Aquellos compuestos condensados que contienen entre 15 y 20 MOE, lograrán formar emulsiones de gran estabilidad. ⚫ El enlace éter de estos compuestos, les confiere además una gran estabilidad frente a los ácidos (Portuguez, 2019). 3. ESTERES DE ÁCIDOS GRASOS ⚫ Los derivados del ácido graso son producto de su esterificación, la cual consiste en unir al ácido graso un grupo hidrofílico que contiene un radical hidroxilo (OH) (alcohol), se produce con ello tensoactivos no iónicos comercialmente por ser muy utilizados también en las industrias alimenticias por su muy baja toxicidad. ⚫ La esterificación del aceite aumenta su agresividad, y además se caracterizan por ser de bajo costo, malos humectantes, poco espumantes, pero buenos emulgentes para la formulación de plaguicida. 3. ESTERES DE ÁCIDOS GRASOS ⚫ Estos productos como buenos emulgentes, al poseer en su configuración molecular una doble polaridad, presentan una mayor permeabilidad a través de estructuras importantes de la planta como son la cutícula y la membrana celular de carácter lipofílico de herbicidas con fuerte polaridad como glifosato y hexazinona. ⚫ También por lo tanto son importantes en la penetración de herbicidas de muy baja polaridad como la atrazina y terbutrina. En general, los aceites parafínicos y los aceites vegetales metilados además de mejorar la penetración del producto aplicado son también importantes en mantener la solubilidad, la dispersión y el transporte de los herbicidas en las plantas aplicadas 4. DERIVADOS AMIDAS Y AMINAS ⚫ Los etanos amidas o aminas etoxiladas, se obtienen también a partir del óxido de etileno por reacción con aminas grasas. ⚫ Estos tensoactivos se utilizan como aditivos para preparar emulsiones de asfalto que se adhieren al lecho de roca, piedra o cemento. Son poco sensibles al agua pura y actúan como agentes espumantes, emulsionantes y dispersantes en una amplia variedad de productos de uso doméstico, farmacéutico y cosmético. PROPIEDADES IMPORTANTES TENSOACTIVOS NO IÓNICOS • Tienen menor capacidad espumógena y viscosizante que los tensioactivos aniónicos, pero tienen la ventaja de que son excelentes agentes humectantes y apenas alteran la función barrera cutánea. • Se utilizan para la limpieza suave y estabilización de la emulsión. Son compatibles tanto con aniónicos como con catiónicos y no son afectados por los iones calcio-magnesio del agua dura (Idun Nature, 2013). APLICACIONES Los primeros tensoactivos no-iónicos se obtuvieron en Alemania en 1930, por reacción de alcoholes grasos o alquilfenoles sustituidos con óxido de etileno en presencia de catalizadores básicos. La longitud de la cadena se puede variar controlando la reacción de óxido de etileno a alquilfenol sustituido como se indica en la siguiente reacción: ⚫ Donde, "n" puede ser de 1.5 a 30 o más. Esto hace posible una variedad de productos de diferentes propiedades y aplicaciones como humectante, detergente, emulsionante, dispersante etc. ⚫ APLICACIONES APLICACIONES APLICACIONES DETERGENTES DOMÉSTICOS Cisneros Adriana Espin David Guamán Eliana Jerez Johana Palacios Génesis Torres Michelle Vergara Evelyn DOCENTE: Dra. Nancy Veloz COMPONENTES DE LAS FORMULACIONES DETERGENTES Para lograr su papel limpiador, un detergente debe producir numerosos fenómenos, los cuales dependen en general del tipo de sustrato, del tipo de sucio y de las condiciones. Así se han diseñado fórmulas especificas capaces de actuar con eficiencia en casos particulares, y fórmulas generales con resultados más o menos satisfactorios en la mayoría de los casos. Surfactantes Los surfactantes aniónicos (sulfonatos, ester-sulfatos, jabones) y noiónicos (alcoholes o fenoles etoxilados) actúan como agentes de mojabilidad del sustrato, rebajan la tensión interfacial, se adsorben y cambian el potencial superficial, emulsionan el sucio liquido, y dispersan las partículas sólidas. En algunas aplicaciones especiales se usan las propiedades bactericidas de los surfactantes catiónicos, tales como en formulaciones desinfectantes, en los cuales están a menudo asociados con surfactantes noiónicos. Los surfactantes anfóteros no se usan generalmente como surfactantes únicos en formulaciones detergentes por su alto costo, sino como aditivos dispersantes de jabones de calcio Agentes secuestrantes mejoradores (Builders) Estos agentes tienen como propósito mejorar la acción limpiadora del surfactante mediante varios efectos. Su principal acción es secuestrar a los cationes divalentes del agua dura (calcio, magnesio) para evitar la interacción de estos iones con los surfactantes. La eliminación se hace en forma de solubilización (quelato), precipitación, o intercambio jónico. Otra de las acciones de los mejoradores es mantener el pH de la solución detergente a un valor alcalino, neutralizar los ácidos grasos libres y formar jabones in-situ en la interfase. También aumentan el potencial (negativo) de superficie de los textiles y de los sucios y por tanto inhiben la redeposición. Builders Existen dos tipos de agentes mejoradores: los inorgánicos y los orgánicos. Los más utilizados en la actualidad son los agentes mejoradores inorgánicos solubles, principalmente fosfatos, y en menor grado silicatos y carbonatos de sodio, o insolubles como las zeolitas (alumino-silicatos naturales o sintéticos): - sodio tri(poli)fosfato Na5P3O10 (STP) - sodio pirofosfato Na4P2O7 - sodio silicato x Na2O – y SiO2 - sodio carbonato Na2CO3 - sodio aluminosilicato SASIL ; Zeolita A Na2O – Al3O3 – 2 SiO2 – x H2O Agentes dispersantes de jabones de calcio (LSDA) Muchas formulaciones detergentes liquidas y en polvo para máquina de lavar contienen sales alcalinas de ácidos grasos, es decir jabones cuyo papel es reducir la espuma. Los jabones en barra o en escamas contienen un alto porcentaje de tales productos. Entre los agentes dispersantes de jabones de calcio se encuentran los alfa-sulfo-esteres de ácido grasos que son de los productos menos costosos, aunque con eficiencia relativamente moderada. Otros compuestos del mismo tipo son los alquilgliceril ester sulfonatos (AGES): R-CH(SO3Na)-COO-CH3 con R = C1 Se obtiene excepcionales propiedades dispersantes cuando se introduce un grupo amidoamina en un surfactante anfóte Típicamente estos surfactantes se usan en formulaciones a razón de un cuarto de la cantidad de jabón presente, independientemente de los demás componentes Agentes espumantes y no espumantes La producción de espuma no tiene nada que ver con el poder detergente. Sin embargo el consumidor tiene siempre la impresión de que si no hay espuma no hay buena detergencia. Este malentendido está a menudo mantenido y acentuado por la publicidad de los propios fabricantes de detergentes. En consecuencia muchos productos para el lavado a mano producen una abundante espuma. Debe notarse sin embargo que en ciertas aplicaciones como el lavado a máquina tanto de ropa como de loza, una producción notable de espuma es un inconveniente; para estas aplicaciones se han desarrollado las formulaciones baja-espuma. Agentes suavizadores La necesidad de agentes suavizadores surgió del abandono de los jabones para los detergentes sintéticos. Después de un lavado con jabón quedaba siempre sobre las fibras un residuo de jabón de calcio precipitado que actuaba como suavizador. Después de un lavado con detergentes sintéticos del tipo alquilbenceno sulfonatos formulados con secuestradores, el textil seco presenta una superficie cuyo contacto no es siempre agradable sobre la piel, especialmente si se trata de fibras naturales. Esta sensación de falta de suavidad proviene del hecho de que el textil es demasiado limpio, al igual del cabello después de un lavado con un champú muy detergente Agentes blanqueadores La blancura de los textiles lavados es quizás la propiedad más importante para el consumidor. Desde milenarios se sabe que el sol produce un efecto blanqueador, y hace más de 500 años que se empezó a usar sustancias naturales (leche agria, arcillas alcalinas) para blanquear los textiles. Sin embargo, es solamente al final del siglo XVIII que se inició la carrera de los agentes blanqueadores con el descubrimiento del cloro por Scheele y del hipoclorito de sodio por Berthollet. Un empresario parisino de nombre Javelle comercializó el descubrimiento de Berthollet (solución de potasa cáustica clorada) que se volvió desde entonces el "eau de Javel" (agua de Javel), llamada comúnmente, pero equivocadamente, lejía o cloro. Enzimas Los surfactantes con actividad biológica contienen enzimas tales como esperasa, savinasa o alcalasa. Estas enzimas son proteasas capaces de degradar rápidamente manchas de proteinas en un medio de pH alcalino y a temperatura de hasta 60°C. Su actividad permite la utilización de un medio detergente en frio, particularmente en detergentes líquido, para remojado a temperatura ambiente. Perfumes En detergentes de uso doméstico, particularmente para lavaplatos y desinfectantes, se incorporan perfumes, la mayoría de los cuales son terpenos, es decir sustancias cuyo esqueleto está compuesto de con 2, 3 ó más unidades del isopreno (2 metil-butadieno). Hasta los años 60, el aceite de terebentina o trementina, que se obtiene de la resina del pino o como subproducto del pulpado de la madera, era una de las fuentes principales de materia prima para perfumes; contiene los monoterpenos bicíclicos alfa y beta-pinenos, los cuales se transforman fácilmente en una variedad de derivados oxigenados con fragancia particular. La esencia de citronela y la esencia de eucalipto contienen también varios terpenos odoríferos. Detergente Es una sustancia tensioáctiva y anfipática que tiene la propiedad química de disolver la suciedad o las impurezas de un objeto sin corroerlo. Existen tipos de detergentes como los alcalinos, eliminan la suciedad orgánica y grasa; detergentes ácidos, son desincrustantes que eliminan residuos calcáreos y son alternados con los alcalinos para,,, eliminar olores indeseables y microbio; neutros, son utilizados para limpiar superficies lisas de escasa suciedad. Entonces el objetivo del detergente es remover todos los microorganismos alojados en las superficies de los envases Detergentes domésticos Los detergentes domésticos suelen llevar en su composición compuestos de amonio, los cuales se combinan con agua para formar hidróxido de amonio, en una reacción exotérmica, así este último compuesto formado es el responsable de los efectos corrosivo Tensoactivos aniónicos Se consideran poco tóxicos si no se complica la ingesta con la aspiración de espuma a vías aéreas. Su efecto tóxico se debe a la reacción alcalina que presentan en medio acuoso Tensoactivos catiónicos • En los productos de limpieza domésticos aparecen formando parte de algunos limpiadores desinfectantes (0,1-1%), suavizante de ropa. • El hombre parece ser más sensible a los tensoactivos catiónicos que los animales de experimentación, presentando una dosis letal calculada entre 1-3 g. • Se absorben fácilmente por vía digestiva e interfieren con muchas funciones celulares. Tensoactivos no iónicos • Empleados en menor proporción. Muy poco tóxicos, produciendo leves alteraciones gastrointestinales. El único tratamiento necesario sería la dilución con agua o leche Detergentes para lavandería • Los detergentes son un producto sintético, normalmente derivado del petróleo. Una mezcla de muchas sustancias que, en conjunto, tienen la propiedad de disolver la suciedad o las impurezas de un objeto sin corroerlo. • La mayoría de los detergentes son compuestos de sodio del sulfonato de benceno sustituido, denominados sulfonatos de alquilbenceno lineales (LAS). Otros son compuestos de alquilbencen sulfatos de cadena ramificada (ABS), que se degradan más lentamente que los LAS. Clasificación Detergentes en polvo Detergentes líquidos Son los más comunes y ocupan la mayor parte del mercado de los detergentes industriales y domésticos, dentro de sus compuestos se hallan las enzimas, los agentes oxidantes y fosfonatos Tienen una efectividad inferior a la de sus similares en polvo, debido a la dificultad para incorporar en ellos ingredientes como las zeolitas, los fosfatos y ciertos agentes blanqueadores. Detergentes en pastillas Contiene todos los ingredientes de limpieza que se encuentran en los detergentes en polvo y líquidos, pero el usuario ya no tiene que lidiar con tazas medidoras, derrames accidentales o contacto con productos químicos agresivos. Una cápsula compacta está premedida y es fácil de manejar directamente desde la caja. La membrana exterior simplemente se disuelve en agua y libera el detergente. • Como los consumidores utilizan temperaturas de lavado cada vez menores, especialmente para proteger los tejidos y los colores de sus prendas, en las últimas décadas los fabricantes han tenido que modificar drásticamente la composición de sus productos, añadiéndoles enzimas, agentes oxidantes y fosfonatos. • Los agregados permiten variar la tensión superficial del agua y causan: humectación, emulsión, penetración y suspensión de la suciedad, conocidas como propiedades específicas: - Humectación: Es la capacidad de mojar correctamente con poca agua su superficie de contacto. - Penetración: Es la capacidad de enclavarse o introducirse en las superficies porosas sucias o en la suciedad de la ropa. - Emulsión: Es el esparcimiento o suspensión de finas partículas de uno o más líquidos en otro líquido. - Suspensión: Esta función radica en dejar la suciedad o partículas de suciedad en una solución, evitando que estas retornen a la tela. Jabones y detergentes usados como lavavajillas a mano Presentan en su composición tensoactivos aniónicos (5-20%), tensoactivos no iónicos (05%), tensoactivos anfóteros (0-2%), etanol, urea, citrato sódico, perfumes, colorantes y conservantes. El pH de estos productos se encuentra entre 7 y 8, no presentando actividad cáustica. Los detergentes concentrados tienen la misma composición cualitativa, pero con mayor concentración de tensoactivos (20-35%) y un pH entre 6 y 8, sin actividad caustica Agentes para la limpieza de sanitarios • Existen en el mercado varios tipos de productos. Unos en forma de bloques que se sitúan en el inodoro, constituidos fundamentalmente por tensoactivos aniónicos y no iónicos y cargas inorgánicas (sulfato sódico) (pH = 8-10). Otros bloques cuya composición es a base de cloro activo cuyo pH es de 5-6. . • Otros en forma de productos líquidos, con diferentes composiciones, pudiendo encontrar: Ácidos orgánicos e inorgánicos con pH de 1-4. Composiciones en base a Cloro activo con pH 5-6. Detergentes catiónicos y tensoactivos no iónicos con pH 8-10. Limpiamuebles y quitamanchas Su principal componente son los hidrocarburos parafínicos o aceites de parafino (hasta el 70%), responsable de su toxicidad; presentando también ceras (hasta el 10%), aceites vegetales, siliconas y otros compuestos minoritarios como tensoactivos aniónicos, perfume, conservantes y colorantes. Limpiacristales y multiusos Se componen fundamentalmente de soluciones hidroalcohólicas, normalmente alcohol isopropílico o etílico (hasta el 30%) y otros componentes como tensoactivos aniónicos y no iónicos, glicoles, perfumes; pueden llevar además amoniaco (pH = 8-10). Desinfectantes Los desinfectantes podemos dividirlo en dos grandes grupos: unos con liberadores de cloro y otros que contienen tensoactivos catiónicos. Otros limpiadores de uso doméstico La limpieza de superficie sólidas resistentes (vidrio, cerámica, esmalte) se hace a menudo en ausencia de surfactante orgánico, siendo el mayor ingrediente el hidróxido de sodio (60%), junto con carbonato (15%), fosfatos (15%) y silicatos de sodio (10%). Tales formulaciones se venden en forma de pasta de tipo limpia-horno. Para limpiar vidios planos se usa amoniaco con fosfato y una pequeña cantidad de surfactante orgánico con alto poder humectante. Para pisos se usa en general una formulación que contiene 0,5 - 2% de un buen humectante, con 50 - 70% de silicato y 20 - 30% de fosfato. Con surfactantes noiónicos se puede añadir un agente catiónico que actúa como desinfectante, o un cierto porcentaje (2 - 3%) de esencia de pino que contiene ácido abiético. Otros limpiadores de uso doméstico Otro tipo de acondicionamiento permite incorporar en la fórmula un hidrocarburo (kerosen, cloroparafina) en forma de emulsión o bien solubilizado. En la mayoría de los casos se produce la emulsión al diluir el concentrado en agua. Ciertos tipos de limpieza (posetas, ollas) requiere una acción mecánica vigorosa con un material abrasivo. Para tal uso se formulan polvos que contienen 40-60% de sustancia abrasiva como la bentonita o la piedra pomez, un agente desinfectante como un surfactante catiónico o un producto clorado, un 40% de fosfato (el cual puede ser clorado) y eventualmente un agente humectante de tipo noiónico. Beneficios del uso de detergentes ● Las sustancias químicas en los productos de limpieza, como el detergente para la ropa, permiten que estos productos tengan un funcionamiento adecuado tanto en agua fría como en agua caliente. ● Además, las formulaciones de detergente para ropa son altamente concentrados gracias a la química, requieren menos materiales de embalaje y generan menos residuos. ● Los productos de limpieza que contienen limpiadores antibacterianos no solo eliminan la suciedad y la tierra, sino que también pueden eliminar los gérmenes que causan enfermedades. ● Los productos de limpieza clorinados protegen contra los brotes de gripe estacional y episodios de enfermedades transmitidas por alimentos. Las guarderías, los hospitales, restaurantes y otras instalaciones públicas confían en las propiedades desinfectantes de los limpiadores a base de cloro para mantener el ambiente sin gérmenes. ● Los disolventes de limpieza también son productos de limpieza comunes. Por ejemplo, los éteres de glicol son muy eficaces como componente activo de vidrio de alta resistencia, pisos y otras formulaciones de limpieza de superficies duras. Estos disolventes tienen buena compatibilidad con el agua, gran capacidad de solvencia para las grasas y los aceites y buena biodegradabilidad Dependiendo del tipo de producto, en su formulación pueden incluir algunos de los siguientes compuestos que hacen más fácil y eficiente el proceso de lavado: Agentes ablandadores de agua, abrillantadores, ● blanqueadores, ● fijadores del color, ● suavizantes, perfumes, ● colorantes e incluso enzimas que son capaces de deshacer manchas creadas por proteínas. ● A diferencia de los jabones, los detergentes mantienen su capacidad limpiadora gracias a sus agentes tensoactivos incluso en aguas duras, las cuales evitan la producción de espuma y pueden dejar algunas manchas en la ropa, razón por la cual los detergentes se volvieron sumamente populares para el lavado de la ropa. ■ Son igual de eficaces. ■ Resultan menos contaminantes. ■ Con los detergentes más concentrados, 75 gramos en vez de 175 gramos son suficientes para 5 Kg de ropa*. Con los detergentes concentrados para lavadora puede utilizar la mitad de detergente ■ Producen menos residuos de embalaje. ■ Son más fáciles de transportar y almacenar. ■ No son más caros Bibliografía 1. Arlegui R. LIMPIEZA PREVIA A LA DESINFECCIÓN. HYPRED [Informe]. 2014; 1(4):30–64. Disponible en: https://www.asav.es/wpcontent/uploads/2016/05/HIGIENE-AVICULTURA-HYPRED.pdf 2. Castro Neira M. Libro electrónico de Toxicología clínica PRODUCTOS QUÍMICOS INTOXICACIONES CON PRODUCTOS DOMÉSTICOS. 3. Falconi EJ, Yaya DS, Velásquez M, Azáldegui A, Benavides Cavero O. Riesgos del uso de detergentes domésticos en la calidad del agua en poblaciones en transición de lo rural a lo urbano: Churín 2017. Altern Financ. 2018;9(1):1-19. http://triplenlace.com/2012/09/27/eutrofizacioncausas-y- 4. Salager JL. Detergentes, componentes, fabricación, fórmulas. Published online 1998. 5. Saldaña OA. Evaluación de la concentración óptima de detergentes y desinfectante industrial , en el proceso de lavado y desinfección de envases de policarbonato para el embotellamiento de agua de consumo humano . Published online 2018. AGENTES DISPERSANTES Y ACEITES LUBRICANTES DRA. NANCY VELOZ M. PHD 2021 Emulsión: Mezcla fina de dos líquidos Suspensión: Mezcla suficientemente estable de sólidos muy pequeños en un líquido Agentes Dispersantes Son aditivos que permiten o estabilizan la mezcla óptima de al menos dos sustancias, normalmente inmiscibles. En este proceso de dispersión se generan emulsiones y, en particular, suspensiones. Agentes Dispersantes Funcionan recubriendo las partículas de las cargas y creando una barrera física que les impide acercarse lo suficiente para adherirse entre ellas Reducen la tensión superficial Agua-Hidrocarburo por medio de productos que contienen agentes tensioactivos Dispersante Estabilización estérica • Cabeza del dispersante a la partícula • Solubilidad / compatibilidad de la “cola” • Largo de “cola” para prevenir el acercamiento de partículas Agente Dispersante La cola del dispersante debe ser compatible y soluble en la fase del polímero circundante. La longitud depende de las propiedades buscadas en el material compuesto. Para una buena dispersión y minimización de la viscosidad, una cola de solo 3 o 4 carbonos de longitud es suficiente. Cómo utilizar dispersantes PRE-RECUBRIMIENTO La carga puede ser comprada con pre-tratamiento, de modo que el dispersante ya se encuentra incorporado. Ventaja: Las cargas están hidrofobizadas, no son propensas a absorber humedad durante el transporte y almacenamiento. Desventaja: Las superficies de las cargas adicionales no recibirán este tratamiento. Tratamiento in situ • Es menos costoso ya que el dispersante se añade durante la destrucción. • El dispersante se funde y se disuelve en la masa fundida de polímero. • Este método permite que la superficie recién expuesta sea tratada y transformada en el extrusor. Poco dispersante: Cobertura incompleta, viscosidad no estará en su nivel mínimo posible, se encuentran presentes algunos aglomerados Exceso dispersante: Amarillamiento del polímero, pobre estabilidad, oxidación y aumento de la absorción de agua Cantidades a utilizar 1 a 2% en peso de dispersante. Si esto es eficiente: • Disminución de la viscosidad • Disminución de los aglomerados • Aumento del brillo • Mayor resistencia al impacto • Mayor elongación a la ruptura Tipos de Dispersantes Ácidos Insaturados Polibutadieno: utilizado como dispersantes incluso en situaciones en las que los dobles enlaces no son capaces de reaccionar químicamente Utilizados en una amplia gama de cargas de tipo carbonato y tipo hidróxido. Los polibutadienos hidrogenados también están disponibles para casos en los que los dobles enlaces no sean deseables Polímeros Funcionalizados por Ácidos Polietileno y polipropileno : buenos resultados. Anhídrido maleico: cubre una gama mucho mayor de polímeros. Los copolímeros de estireno anhídrido maleico ofrecen la capacidad de dispersar materiales de carga en polímeros de polaridad media • Poliéster es como PET y PBT • SAN • ASB • PMMA • PVC • Celulósicos Efectos en las Propiedades FLUJO/PROCESAMIENTO La adición de cargas o cualquier otro material sólido al líquido dará lugar a un aumento de viscosidad. Concentraciones bajas: el efecto puede ser ignorado. Concentración elevada: partículas comienzan a interactuar. El aumento de la viscosidad es generalmente indeseable El resultado es un mayor costo de fabricación y un menor número de aportes por hora en la producción. El aumento de la viscosidad también puede conducir a problemas de cantidad tales como llenado incompleto del molde. Efectos en las Propiedades RESISTENCIA AL IMPACTO Los dispersantes tienden a disminuir la unión entre la carga y el polímero, cuando se produce el impacto, la carga se desprende creando un vacío. Estos huecos en crecimiento con los impactos absorben energía. Dispersantes: rompen los aglomerados. La resistencia al impacto en probetas con muesca no mejora tanto porque se introduce un gran defecto intencionalmente y reemplaza la presencia o ausencia de defectos más pequeños, tales como los aglomerados. Efectos en las Propiedades RESISTENCIA AL IMPACTO Las partículas de aproximadamente 2 micras o más tienden a dispersarse de manera relativamente fácil. La cantidad de dispersión alcanzable depende de la configuración de la extrusora, así como de las materias primas. ACEITES LUBRICANTES Lubricante Un lubricante se define como toda sustancia que se coloca entre dos superficies móviles para disminuir la fricción y el desgaste Funciones Funciones • ·Enfriar: actúa como un refrigerante al transferir el calor de las zonas calientes a las frías. • ·Proteger contra la corrosión: los sistemas a lubricar son protegidos del agua, ácidos y otros agentes peligrosos que los pueden contaminar. • ·Limpiar: arrastrando los elementos contaminantes fuera de las zonas lubricadas. • ·Sellar: de manera óptima los espacios con desgaste. • Transmisor de potencia: transforma, controla y transmite esfuerzos mecánicos a través de una variación de presión flujo Composición de un aceite lubricante Constituidos por un aceite base + aditivos ACEITE VEGETAL Y ANIMAL • Usadas para producir lo denominados aceites verde o más biodegradables que el aceite mineral. • Estos se combinados con los aditivos correctos pueden ser biodegradables y no tóxicos. • Se adhieren a las superficies por lubricar un tanto mejor que los aceites minerales. • Sin embargo, ocurren cambios químicos cuándo existe sobrecalentamiento, se queman y generan una goma semejante al barniz, siendo por lo tanto inaceptables para lubricación de motores. Aceite mineral • Es una mezcla de hidrocarburos • Ciertos hidrocarburos son aceptables como constituyentes de los aceites lubricantes. Después de un refinamiento adecuado para eliminar constituyentes indeseables. • ·Los lubricantes nafténicos se evaporan en una forma muy limpia de las paredes del cilindro y del área de los anillos después de haber lubricado el motor, dejan solamente una pequeña cantidad de carbón, evitándose de este modo el atascamiento de los anillos. • Los lubricantes de base parafínicano se espesan tanto como los otros a bajas temperaturas si se han refinado apropiadamente, siendo más aceptables para motores que tienen que efectuar el arranque en tiempo frío • Fabricadas Aceite sintético por procesos especiales , diferentes a la refinación, para realizar funciones especificas, lo cual les dota una mayor uniformidad en sus propiedades. • Estos aceites son la solución para trabajos en condiciones extremas . • Las principales ventajas del uso deba ses sintéticas comparadas con las bases minerales son: • amplio rango de temperaturas de operación, mayor resistencia a la oxidación • ahorro de energía • mantenimiento con menor frecuencia • menor uso de aditivos y más fácil degradación. • Su costo es aproximadamente cinco veces mayor, aunque su uso se basa más en la idea de preservar la maquinaria. Clasificación Según su estado • Líquidos: los más conocidos y usados son los aceites minerales, aunque cada vez se usan más los aceites sintéticos y los naturales • Semisólido: conocidos como grasas, son fabricados con un aceite y un espesante, como el jabón. Se usa principalmente en rodamientos. • Sólidos: son empleados en temperaturas extremas o ambientes químicamente reactivos. Los materiales más usando el grafito, disulfuro de molibdeno y politetrafluoroeteno. • Gaseoso: casos especiales, en los que gases y aire son usados como lubricante, por ejemplo, en la turbina de los dentistas, comprimidos Manufactura del aceite lubricante • El crudo es primeramente destilado o fraccionado, eliminando los hidrocarburos más volátiles, tales como la gasolina, kerosén y el aceite combustible destilado. • Quedan las fracciones de aceite más pesadas de las que se obtienen los aceites lubricantes o usando refinamiento con solventes, tratamiento ácido, filtración, desencerado y fraccionamiento adicional. • Los constituyentes indeseables son eliminados, dejando solamente aquellos hidrocarburos favorables para cumplirlos requisitos que exige la lubricación de algunas clasesparticulares de motores. ADITIVOS • Son componentes solubles que se añaden en pequeños porcentajes en aceites, les aportan características que no se obtienen por el proceso de refinamiento. ANTIOXIDANTES • Se usan para evitar las acumulaciones de barniz y cienos sobre las partes del motor y prevenir la corrosión de los cojinetes aleados. • Actúa disminuyendo la cantidad de oxígeno absorbido por el aceite, reduciéndose así, la formación de cuerpos ácidos. El aditivo generalmente se oxida con preferencia al aceite. Los tipos de compuestos que generalmente se usan son: compuestos orgánicos que contienen azufre, fósforo o nitrógeno, tales como aminos orgánicos, sulfuros, hidroxisulfuros, fenoles. Con frecuencia se incorporan metales como el estaño el zinc o el bario. ANTICORROSIVOS • Para ayudar mantener limpias las superficies del motor y evitar depósitos de cienos de todos los tipos. • Por reacción química o dirección de la oxidación se evita que los productos de oxidación solubles en aceite lleguen a ser insolubles y se depositen en las diversas partes del motor. Se usan compuestos métalo orgánicos tales como fosfatos, fenolatos, alcoholatos. DISPERSANTES • Sirven para que la formación potencial de cienos se mantenga soluble y en suspensión, evitando que se deposite en las partes del motor. • La aglomeración de hollín del combustible y de productos insolubles de la descomposición del aceite, se evita cuando se convierten a un estado finamente dividido. • En forma coloidal, las partículas contaminantes permanecen suspendidas en el aceite Se usan compuestos métalo-orgánicos tales como naftenatos o sulfonatos, sales orgánicas que contienen metales como calcio, cobalto y estroncio. AGENTES DE PRESIÓN EXTREMA • Para evitar desgaste innecesario de las partes móviles, así como rayado o escoreado. • Por reacción química se forma la película sobre las superficies metálicas, la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la película de aceite lubricante. Los tipos de compuestos usados son fosforados como el fosfato tricresil, compuestos halogenados y jabones de plomo PREVENTIVOS DEL MOHO • Para evitar herrumbre en los motores nuevos y reparados, durante su almacenamiento o embarque, es mejor el bañado de las superficies metálicas mediante una mayor capacidad de adherencia. Se usan aminas, aceites grasos y ciertos ácidos grasos, derivados halogenados de ciertos ácidos grasos sulfonados. DEPRESORES DEL PUNTO DE CONGELACIÓN • Para disminuir el punto de fluidez de los aceites lubricantes. • Los cristales de cera en el aceite se cubren para evitar su crecimiento y la absorción del aceite a temperaturas reducidas. • Los mismos aditivos mejoradores o elevadores del índice de viscosidad se emplean para favorecer el punto de congelación y en consecuencia, el de fluidez. Fenoles condensados con cera clorinada. Se aplican principalmente a los aceites parafínicos, ya que la parafina por su elevado punto de congelación es la principal productora de la falta de fluidez de los aceites Mejorantes del índice de viscosidad • Se fundamente en que en presencia de bajas temperaturas las moléculas de estas sustancias se contraen ocupando muy poco volumen y se dispersan en el aceite en forma de minúsculas bolitas dotadas de una gran movilidad. Cuando se eleva la temperatura, las moléculas de la masa de aceite aumentan de velocidad y las mencionadas bolitas se agrupan formando estructuras bastantes compactas que se oponen al movimiento molecular del aceite base, lo cual se traduce en un aumento de la viscosidad de la mezcla. Antiespumante • Sirven para evitar la formación de espuma estable, por tano, hace posible que la espuma se rompa rápidamente y desaparezca. • Su acción está dirigida a reducir la tensión superficial lo que permite a las burbujas del aire separarse del aceite más facilmente. • Garantizan menor presencia de oxigeno en el aceite, reduciendo el proceso de oxidación y una película adecuada de lubricación. Características VISCOSIDAD PUNTO DE FLUIDEZ Se define como la resistencia de un fluido a fluir. Es un factor determinante en la formación de la película lubricante. Es la mínima temperatura a la cual este fluye sin ser perturbado bajo la condición específica de la prueba COLOR Y FLUORESECENCIA Dan idea de la pureza y el origen del crudo Características INDICE DE BASICIDAD TBN PUNTO DE INFLAMACIÓN INDICE DE ALQUITRÁN Porcentajes de -Total base number Temperatura mínima a la -Indica la capacidad cual los vapores se inflaman sustancias básica que tiene el en presencia de una llama alquitranosas de un aceite. aceite. -Puede indicar el tiempo en horas que se pueden prolongar el cambio de aceite. COMPOSICIÓN DE LOS ALIMENTOS DRA. NANCY VELOZ PHD 2021 LOS ALIMENTOS Y SU CLASIFICACIÓN o Se denomina alimento a cualquier sustancia sólida o líquida que ingieren los seres vivos con el objetivo de regular su metabolismo y mantener sus funciones fisiológicas como ser la de la temperatura corporal, es decir, los seres humanos necesitamos sí o sí alimentos para reponer la materia viva que gastamos como consecuencia de la actividad del organismo y porque necesitamos producir nuevas sustancias que contribuyan al desarrollo de nuevos tejidos que ayuden directamente a nuestro crecimiento CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS SEGÚN SU ORIGEN o ALIMENTOS DE ORIGEN VEGETAL o Frutas, verduras, cereales, legumbres CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS SEGÚN SU ORIGEN o ALIMENTOS DE ORIGEN ANIMAL o Leche, huevos, carnes rojas, carne de pollo, queso, mantequilla, pescado CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS SEGÚN SU ORIGEN o ALIMENTOS DE ORIGEN MINERAL o Sal y agua CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS SEGÚN SU VALOR NUTRITIVO o ALIMENTOS ENERGÉTICOS o Hidratos de carbono (arroz, pastas, azúcares, aceites) y las grasas o ALIMENTOS CONSTRUCTORES o Carnes, pescado, huevos, leche y derivados de la leche. o ALIMENTOS PROTECTORES o Frutas, verduras, hortalizas y el agua o MIXTOS o Patatas, legumbres y frutos secos CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS SEGÚN SU VALOR NUTRITIVO o ALIMENTOS ENERGÉTICOS o Aportan energía para desarrollar cualquier actividad física o psíquica. En la medida que sean mayores estas necesidades mayor será la ingesta de este tipo de alimentos. Básicamente hay dos tipos de alimentos energéticos: hidratos de carbono (arroz, pastas, azúcares, aceites) y las grasas. Estas últimas son procesadas por el hígado y se almacenan con mayor facilidad que los hidratos de carbono. CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS SEGÚN SU VALOR NUTRITIVO o ALIMENTOS CONSTRUCTORES o Son alimentos ricos en proteínas. Estas sustancias permiten el crecimiento y la reproducción de nuestros tejidos. A ellos se debe la formación de los músculos, la piel, el cabello y otras partes del cuerpo. Entre estos tenemos a las carnes, pescado, huevos, leche y derivados de la leche. CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS SEGÚN SU VALOR NUTRITIVO o ALIMENTOS MIXTOS o Son los alimentos completos, porque aportan energía al organismo y permiten el crecimiento y la reproducción de nuestros tejidos. Entre estos tenemos a las Patatas, legumbres y frutos secos PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o DESCRIPCION DEL PROCESO o El vino es por definición el producto obtenido de la fermentación alcohólica de la uva. Cuando se emplea otro tipo de fruta, el producto siempre se denomina vino, pero seguido del nombre de la fruta, por ejemplo: vino de naranja, vino de mora, etc. o La vinificación se produce por la fermentación (oxidación) de los azúcares contenidos en las frutas, acción que es realizada por levaduras del género Saccharomyces. El proceso se realiza en ausencia de oxígeno (proceso anaerobio), luego el vino se envejece en toneles de madera por varios meses para mejorar sus propiedades organolépticas. Según la concentración de alcohol en el producto final el vino de frutas se puede clasificar como seco o dulce. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o MATERIA PRIMA E INGREDIENTES o • Frutas con aroma fuerte y alto contenido de azúcares: uva, piña, mora, naranja, manzana, etc. o • Azúcar blanca o • Levadura o • Fosfato de amonio PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o INSTALACIONES Y EQUIPOS o Instalaciones o El local debe ser lo suficientemente grande para albergar las siguientes áreas: recepción de la fruta, proceso, empaque, bodega, laboratorio, oficina, servicios sanitarios y vestidor. o La construcción debe ser en bloc repellado con acabado sanitario en las uniones del piso y pared para facilitar la limpieza. Los pisos deben ser de concreto recubiertos de losetas o resina plástica, con desnivel para el desagüe. Los techos de estructura metálica, con zinc y cielorraso. Las puertas de metal o vidrio y ventanales de vidrio. Se recomienda el uso de cedazo en puertas y ventanas. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o Equipo o • Cuchillos, tablas de picar (procesador de alimentos) o • Despulpador (licuadora) o • Ollas o • Coladores o paños o • Refractómetro o • Barriles PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS Diagrama de flujo PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o DESCRIPCION DEL PROCESO o Recepción: consiste en cuantificar la fruta que entrará a proceso. Esta operación debe hacerse utilizando recipientes adecuados y balanzas calibradas y limpias. o Lavado: se hace para eliminar bacterias superficiales, residuos de insecticidas y suciedad adherida a la fruta. Se debe utilizar agua clorada. o Selección: se elimina la fruta que no tenga el grado de madurez adecuado o presente golpes o magulladuras. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o Preparación de la fruta: la eliminación de la cáscara permite ablandar más rápidamente la fruta, así como obtener un producto de mejor calidad.(Esta operación depende de la fruta de la cual se quiera hacer vino), puede realizarse manual o mecánicamente. Si se hace mecánicamente, existen en el mercado una variedad de modelos de peladoras o bien construirse de forma casera. La preparación puede incluir un escaldado que permita por una parte desactivar la acción enzimática y por otra ablandar los tejidos de la fruta para facilitar la extracción de la pulpa. o Extracción de la pulpa: se hace por medio de un despulpador o bien licuando la fruta. o Extracción del jugo: se hace con una prensa manual o hidráulica. O bien la pulpa obtenida en la fase anterior, se hace pasar por un colador, para obtener el jugo. En esta parte la pulpa debe estar a 70 °C, para evitar el oscurecimiento y garantizar el sabor, el olor y el color. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS Peladora y picadora de frutas Despulpadora de frutas Prensa hidráulica para frutas PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o Preparación del mosto: al jugo obtenido en la etapa anterior se adiciona una solución de agua azucarada al 20%, levadura al 2% en relación al mosto. El nutriente, que puede ser fosfato de amonio, se agrega en una proporción de 1 gramo por litro aproximadamente. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o Fermentación: en este paso se coloca una trampa de aire, para evitar su oxidación a vinagre. La mezcla se deja fermentar en barriles, entre 3 y 7 días como mínimo, a una temperatura de 30°C. La fermentación se interrumpe cuando ya no hay producción de gas. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o Trasiego: consiste en separar la parte superior del fermento, mediante succión. Durante el fermento existe una separación de fases, quedando el vino en la parte superior y residuos de fruta o levadura en la parte inferior. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o Filtrado: se hace pasar la mezcla fermentada por una tela fina o colador, previamente esterilizado, para eliminar la levadura y la pulpa residuales. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS o Estandarizado: es una etapa opcional que se hace agregando alcohol, en diferentes proporciones, según la clase de vino que se requiera. Si es un vino generoso, el volumen de alcohol está entre el 15 y 25%, pero si es una bebida espirituosa el contenido es de 30 a 50%. o Envasado: por lo general, se hace en botellas de vidrio. Los envases deben esterilizarse sumergiéndolos en agua caliente (95 °C) durante 10 minutos. o Sellado: el sellado puede hacerse manual o mecánicamente. Es frecuente que el tapón de la botella sea de corcho. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESA DOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS CONTROL DE CALIDAD En la materia prima La fruta debe estar en el grado de madurez óptima para aprovechar su contenido de azúcar, evitar la fruta podrida o con golpes. En el proceso Utilizar las cantidades recomendadas en la elaboración del mosto, lograr la estandarización previamente definida. Es importante verificar el nivel de burbujeo al inicio de la fermentación y medir los grados Brix, para verificar que se está obteniendo la clase de vino deseada. (vino seco o dulce). En el producto Verificar el contenido alcohólico, revisar el sellado y la altura de llenado. PROCESADOS DE FRUTAS: VINO DE FRUTAS PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES o El uso no tradicional de hierbas, árboles y arbustos ha ido introduciéndose en el mundo occidental, en círculos progresistas o marginales inicialmente, para luego experimentar toda una expansión poblacional, acrecentada con la llegada de Internet, o Algunos de estos vegetales pertenecen al conjunto denominado nuevas drogas psicoactivas. Las nuevas drogas psicoactivas se definen como aquellas sustancias que no están fiscalizadas aún a nivel internacional, pero que suponen un riesgo potencial para la salud pública. En el concepto caben, asimismo, las nuevas formas y contextos de uso o los nuevos medios de distribución de drogas ya ilegalizadas PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES PROCESADOS DE DROGAS: FUENTES VEGETALES ACEITES Y GRASAS, PRODUCCCION DRA. NANCY VELOZ PHD 2021 GENERALIDADES GENERALIDADES • Las grasas constituyen el nutriente energético por excelencia. En los alimentos, los lípidos están constituidos principalmente por triésteres de ácidos grasos unidos a una molécula básica de glicerol (triacilgliceroles). • La importancia de las grasas en la alimentación viene dada por las siguientes características: • 1) Constituyen el combustible metabólico de mayor capacidad calórica: 1 g de grasa aporta 9 kcal, mientras que 1 g de hidratos de carbono (HCO) o proteínas aporta 4 kcal. El almacenamiento de la energía en forma de grasa es la manera más económica de mantener una reserva energética en el organismo GENERALIDADES • 2) Suministran ácidos grasos esenciales, que no se pueden sintetizar en el organismo y que cumplen, además, funciones importantes en el desarrollo embrionario, el trasporte, metabolismo y mantenimiento de la función e integridad de las membranas celulares. • 3) Son precursores de moléculas biológicas con importantes funciones metabólicas, como los eicosanoides y los docosanoides, y forman parte de la estructura molecular de otros compuestos esenciales, como las hormonas esteroides y los ácidos biliares. • 4) Son un vehículo para el transporte de vitaminas liposolubles (vitaminas A, D, E K). GENERALIDADES • CLASIFICACIÓN • Se los puede dividir en simples, complejos y derivados lipídicos (Tabla siguiente). Los lípidos simples tienen un ácido graso esterificado o unido con un grupo alcohol. • Los lípidos complejos contienen otros grupos químicos además de los correspondientes ácidos grasos. • Los derivados lipídicos incluyen componentes obtenidos por hidrólisis de las grasas simples o complejas GENERALIDADES GENERALIDADES • COMPOSICIÓN • Desde el punto de vista de la alimentación, los triglicéridos constituyen el principal componente de la grasa ingerida, equivalente al 98 %; el 2 % restante está constituido por fosfolípidos, colesterol y lípidos complejos. • Los triglicéridos están formados por la unión del glicerol con tres ácidos grasos, con la estructura molecular que se muestra en la Figura siguiente. GENERALIDADES • Se clasifican de acuerdo con la Comisión de la Nomenclatura Bioquímica según la longitud de los carbonos, la posición y la configuración del doble enlace (Tablas 2.2 a 2.4) PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES Los aceites en general, se clasifican en: • a) aceites vegetales comestibles, • b) aceites vegetales no comestibles y • c) aceites esenciales, (0,5%-6%) de aceite en las llamadas plantas aromáticas. Tecnologías de extracción de aceites. • Los aceites vegetales es posible extraerlos por: • a) el método de prensado mecánico (prensa hidráulica y expeller), • b) por el método químico utilizando solventes y por arrastre de vapor para aceites esenciales. PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES • PROCESOS • Los aceites comestibles, con la sola excepción de los aceites vírgenes, deben haber sido convenientemente refinados, a través de procesos tecnológicamente adecuados a fin de que se cumplan con los requisitos de la Normas INEN. • ADITIVOS • Prohibido adicionar: sustancias extrañas destinadas a dar sabor, aroma, color o modificar sus caracteres fisicoquímicos. • Podrán ser adicionados, de los antioxidantes autorizados, con la exclusión de los aceites de presión no refinados, PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES • 1. ACEITE DE ………… proviene de una sola especie vegetal. Se admitirá la presencia de otra aceite comestible en una proporción máxima del 5% en peso, excepto oliva. • 2. Aceite vegetal comestible MEZCLA: constituido por la mezcla de dos o más aceites de diferentes especies vegetales, en una proporción superior al 5%. • La representación gráfica del olivo o de los frutos o de cualquier otra especie vegetal, solo podrán usarse en los rótulos, publicidad de una sola especie vegetal. PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES • El aceite de oliva es un aceite vegetal de uso principalmente culinario que se extrae del fruto recién recolectado del olivo (Olea europaea) denominada aceituna. • Casi la tercera parte de la pulpa de la aceituna es aceite, y por esta razón desde muy antiguamente se ha extraído fácilmente con una simple presión ejercida por un primitivo molino PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES TIPOS DE ACEITES DE OLIVA. Aceite de orujo de oliva. Se obtiene de los restos de las aceitunas tras haber extraído el aceite de oliva virgen. Después se mezcla con aceite de oliva virgen y refinado. Aceite de oliva. Es la mezcla de aceite de oliva virgen y aceite de oliva refinado. Aceite de oliva virgen. Es el aceite obtenido únicamente por procedimientos mecánicos en condiciones que no ocasionen alteraciones del aceite y que no ha sufrido tratamiento químico alguno. Aceite de oliva virgen extra. Es el aceite de oliva virgen cuya acidez máxima no supera los 0,8º. Aceite de oliva virgen extra ecológico. El precio del aceite de oliva ecológico es sensiblemente más caro, pero se trata de un autentico producto gourmet, debido a que este aceite de oliva, es producido cultivando el olivar sin productos químicos, lo que le confiere aun mejores propiedades PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROPIEDADES. • Los aceites de oliva virgen extra, oliva virgen y oliva lampante se clasifican según sus propiedades organolépticas, para ello deben alcanzar unas puntuaciones mínimas en los paneles de cata. La actividad de estos paneles está regulada por el Reglamento (CE) No 640/2008 de la Comisión. • El color de los aceites de oliva vírgenes puede variar del dorado al verde oscuro, dependiendo de la variedad de aceituna empleada, pero ello no indica que su calidad sea mejor o menor. • En cuanto al sabor, hay una serie de atributos que los paneles de cata consideran positivos, y otros negativos, estos son: Atributos positivos: Frutado (que puede ser verde o maduro), amargo y picante. Atributos negativos: Atrojado/borras, moho-humedad, hongos y levadura, avinadoavinagrado/Ácido-agrio, metálico, rancio, cocido o quemado, henomadera, basto, lubricante, alpechín, salmuera, esparto, tierra, gusano, pepino, madera húmeda PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES USOS: • Usos alimentarios • Conservante alimentario • Usos industriales PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACEITES DETERMINACIÓN QUÍMICA • Determinación de fósforo en grasas y aceites por medio de espectrometría de absorción atómica con cámara de grafito • La determinación de fósforo en aceites y grasas comestibles se considera un parámetro importante para el desliming de aceites y grasas crudos. • Es muy importante contar en la industria de las grasas y aceites comestibles con un método rápido, exacto y estandarizado para la determinación de fósforo. • Determinación de mono y diacilgliceroles en aceites y grasas comestibles por medio de cromatografía líquida de alto desempeño y detección evaporativa de dispersión de luz: resultados de estudios colaborativos y el método estandarizado. Los mono y diacilgliceroles, también conocidos comúnmente como mono y diglicéridos, son ésteres parciales de ácidos grasos y glicerol que hacen parte de modo natural de los aceites y grasas comestibles en forma de trigliceroles DETERMINACIÓN QUÍMICA DETERMINACIÓN QUÍMICA • El método incluye la separación de mono y diacilgliceroles por medio de cromatografía líquida de alto desempeño (HPLC) y detección evaporativa de dispersión de luz (evaporative light scattering detection) de una solución de aceite, grasa o una preparación comercial de mono y diacilglicerol en un solvente orgánico. DETERMINACIÓN QUÍMICA DETERMINACIÓN QUÍMICA DETERMINACIÓN QUÍMICA ALTERACIONES QUE PUEDEN SUFRIR LAS GRASAS Y ACEITES. • Las grasas y los aceites son susceptibles a diferentes reacciones de deterioro que generan compuestos volátiles que producen olores y sabores característicos, a veces algo desagradables, y que también pueden reducir el valor nutritivo de esos alimentos. • La hidrólisis (enranciamiento hidrolítico) de los ácidos grasos de los triacilgliceroles se debe fundamentalmente a la acción de lipasas. La oxidación (enranciamiento oxidativo) de los ácidos grasos se debe al oxígeno y a la acción de lipoxigenasas sobre los dobles enlaces de los ácidos grasos. • El grado de deterioro que produzca el enranciamiento dependerá del tipo de grasa o aceite; en función de su composición en ácidos grasos, los más susceptibles al enranciamiento oxidativo, por su mayor contenido en insaturaciones, son los aceites marinos seguidos de los vegetales y, por último, las grasas animales ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS CARRERA DE QUÍMICA TEMA: OBTENCIÓN DE ACEITES Y JABONES INTEGRANTES: Adriana Cisneros David Espin Eliana Guaman Johana Jerez Tahis Palacios Michelle Torres Estefania Vergara Docente: Dra. Nancy Cecilia Veloz OBTENCIÓN DE ACEITES • La elaboración puede eliminar los componentes de los aceites comestibles que menoscaban el sabor, la estabilidad, el aspecto o valor nutritivo. • En la medida de lo posible, la elaboración debe conservar los tocoferoles y evitar cambios químicos en los triglicéridos. PRODUCCIÓN RURAL DE ACEITE VEGETAL • La extracción rural de aceite se produce normalmente cerca de las zonas de producción de las materias primas. Esto supone productores en pequeña escala que tienen acceso a las materias primas, ayuda a asegurar que las semillas de aceite perecederas se elaboran rápidamente, y reduce los costos de transporte • En las comunidades rurales o urbanas pobres, los aceites vegetales sin refinar contribuyen considerablemente a la cantidad total de aceite consumido. Los aceites crudos son asequibles a los grupos con bajos ingresos y son una importante fuente de b -carotenos y tocoferoles. • Para mantener la calidad de la materia prima, es necesario proceder con cuidado durante y después de la cosecha de los frutos oleaginosos perecederos y susceptibles de que sus grasas se descompongan ALMACENAMIENTO • La humedad de las semillas oleaginosas y nueces influye en gran medida en la calidad de las materias primas. En la mayoría de las operaciones rurales, el secado al sol reduce la humedad de las semillas de aceite por debajo del 10 por ciento. • Una adecuada ventilación o aireación de las semillas o nueces durante el almacenamiento asegura que se mantengan niveles bajos de humedad y evita el desarrollo microbiano. • Puesto que las aflatoxinas y los plaguicidas no se eliminan con las técnicas de extracción rural, debe evitarse la contaminación microbiana y el empleo de insecticidas. Es necesario adoptar prácticas de almacenamiento que sean asequibles y disponibles para los productores en pequeña escala PRETRATAMIENTO • La primera operación después de la cosecha implica esterilización y tratamiento térmico con vapor o cocimiento, lo que inactiva las enzimas lipolíticas que pueden ocasionar una rápida degradación del aceite y facilita el flujo del mesocarpio para extraer el aceite. • La pulpa de los frutos de la palmera «esterilizados» se extrae en un triturador o un mortero de madera, o en un digestor mecánico. • La mayoría de las semillas oleaginosas y nueces se someten a un tratamiento térmico de tostado para licuar el aceite presente en las células de la planta y facilitar su liberación durante la extracción. • Todas las semillas oleaginosas y nueces se someten a este tratamiento excepto los frutos de la palmera, en los que la «esterilización» reemplaza este tratamiento. EXTRACCIÓN • En la extracción del aceite, las semillas molidas se mezclan con agua caliente y se hierven para permitir que el aceite flote y sea recogido. • Las semillas molidas se mezclan con agua caliente para hacer una pasta que se amasa a mano o a máquina hasta que el aceite se separa en forma de emulsión. En la extracción del aceite de maní, se suele añadir sal para hacer que las proteínas coagulen y favorecer la separación del aceite. • Los grandes trituradores rotatorios en sistemas de mortero fijo pueden moverse mediante motor, hombres o animales, proporcionando fricción y presión a las semillas oleaginosas para liberar el aceite en la base del mortero. • Hay otros sistemas tradicionalmente utilizados en la extracción rural de aceite que emplean piedras pesadas, cuñas, palancas y cuerdas retorcidas. Deshidratación Tortas de prensado • Las trazas de agua presente en el aceite crudo se eliminan hirviéndolo en calderos poco profundos, después de depositarlo en ellos. Esto es frecuente en todas las técnicas rurales que reconocen el papel catalítico del agua en el desarrollo de rancidez y de características organolépticas pobres. • El subproducto de la elaboración, las tortas de prensado, puede resultar útil, dependiendo de la técnica de extracción que se emplee. Las tortas oleaginosas a las que se ha extraído el agua carecen normalmente de nutrientes. Otras técnicas tradicionales, como por ejemplo la que se utiliza con el maní y la copra, aseguran que los subproductos, si se manipulan con cuidado, sean idóneos para el consumo humano. TECNOLOGÍAS TRADICIONALES • En muchos países son muy importantes los procedimientos tradicionales para producir aceite, especialmente en las comunidades que tienen fácil acceso a las materias primas oleaginosas. La elaboración tradicional tiende a ser ecológicamente inocua, y la destreza que se requiere consiste en las actividades de una familia o grupo, en que intervienen sobre todo las mujeres. • En un ambiente industrial cambiante, estos factores positivos han tenido menos peso que los aspectos negativos de la elaboración tradicional, como pequeña capacidad de producción, pobre economía de escala, altos desembolsos de energía y tiempo, y coste de transporte de los aceites a los mercados Almacenamiento • Muchas de las fases de elaboración industrial tienen su origen en los procedimientos tradicionales. • En las operaciones en gran escala, las semillas oleaginosas se secan hasta obtener una humedad inferior al 10 por ciento. • PRODUCCIÓN A GRAN ESCALA Se pueden almacenar durante períodos prolongados de tiempo en condiciones adecuadas de aireación, tomando precauciones contra las infestaciones de insectos y roedores. Este tipo de almacenamiento reduce la infección por mohos y la contaminación con micotoxinas, y minimiza el proceso de degradación biológica que conduce a la aparición de ácidos grasos libres y de color en el aceite. • Las frutas oleaginosas, como la aceituna y la palma, deben tratarse tan pronto como sea posible ELABORACIÓN • Las semillas oleaginosas generalmente se limpian de sustancias extrañas antes de ser descortezadas. • Las almendras se muelen para reducir su tamaño y se cuecen con vapor, y el aceite se extrae mediante un torno o una presa hidráulica. La torta de la prensa se desprende en escamas para la posterior extracción de las grasas residuales con disolventes, como el hexano «de uso alimentario». • El aceite puede extraerse directamente con disolventes de los productos con bajo contenido en aceite, tales como la soja, el salvado de arroz y el maíz. • Después de la esterilización, se extrae la pulpa (digestión) antes de someterla a presión mecánica a menudo en una prensa de torno. Las almendras de palma se extraen de la torta de prensado y se vuelven a elaborar para obtener el aceite. • Los tejidos animales se reducen de tamaño antes de derretirlos con procesos secos o húmedos. Después de un tratamiento en autoclave, los tejidos de pescado se prensan y la suspensión aceite/agua se centrífuga para separar el aceite. REFINADO DEL ACEITE • El refinado produce un aceite comestible con las características deseadas por los consumidores, como sabor y olor suaves, aspecto limpio, color claro, estabilidad frente a la oxidación e idoneidad para freír. • Los dos principales sistemas de refinado son el refinado alcalino y el refinado físico (arrastre de vapor, neutralización destilativa), que se emplean para extraer los ácidos grasos libres. • El método clásico de refinado alcalino comprende normalmente las siguientes etapas: 1a etapa Desgomado con agua para eliminar los fosfolípidos fácilmente hidratables y los metales. 2a etapa Adición de pequeñas cantidades de ácido fosfórico o cítrico para convertir los restantes fosfolípidos no hidratables (sales de Ca, Mg) en fosfolípidos hidratables. 3a etapa Neutralización de los ácidos grasos libres con un ligero exceso de solución de hidróxido sódico, seguida de la eliminación por lavado de los jabones y de los fosfolípidos hidratados. 4a etapa Blanqueo con tierras minerales naturales o activadas con ácido para adsorber los compuestos coloreados y para descomponer los hidroperóxidos. 5a etapa Desodorización para eliminar los compuestos volátiles, principalmente aldehídos y cetonas, con bajos umbrales de detección por el gusto y el olfato. La desodorización es fundamentalmente un proceso de destilación con vapor que se lleva a cabo a bajas presiones (26 mbares) y elevadas temperaturas (180-220 °C). • En algunos aceites, como el de girasol o el de salvado de arroz, se obtiene un producto claro de mesa mediante una etapa de eliminación de las ceras o de cristalización de los ésteres de ceras a baja temperatura, seguida de una filtración o centrifugación. • El proceso de neutralización alcalina tiene importantes inconvenientes, el rendimiento es relativamente bajo y se producen pérdidas de aceite debido a la emulsión y saponificación de los aceites neutros. También se genera una cantidad considerable de efluente líquido. • Los jabones se disocian generalmente con ácido sulfúrico, recuperándose los ácidos grasos libres junto con sulfato sódico y vapor de agua ácida que contiene grasa. • En el refinado físico, los ácidos grasos se eliminan mediante un procedimiento de destilación al vapor (arrastre) similar a la desodorización. La baja volatilidad de los ácidos grasos (que depende de la longitud de la cadena) requiere temperaturas más elevadas que las requeridas sólo para la desodorización. • Un requisito previo del refinado físico es que se eliminen los fosfátidos hasta un nivel inferior a los 5 mg de fósforo/kg de aceite. En el proceso de refinado clásico, este nivel se consigue fácilmente en la etapa de neutralización, pero se requiere un proceso especial de desgomado para el refinado físico de las semillas oleaginosas con alto contenido en fosfátidos • Por el contrario, algunas impurezas, incluidos compuestos oxidados, trazas de metales y materiales coloreados se eliminan parcialmente por arrastre con los fosfolípidos y con el depósito de jabón. Estas impurezas se reducen posteriormente durante el blanqueo. La neutralización también contribuye considerablemente a eliminar contaminantes, tales como las aflatoxinas y los organofosforados POSIBLES REACCIONES SECUNDARIAS DURANTE EL PROCESO DE ALTAS TEMPERATURAS • La posibilidad de que las elevadas temperaturas de la desodorización y arrastre tengan efectos negativos ha sido motivo de preocupación. En algunos estudios se emplearon unas condiciones extremas de temperatura y tiempo (incluso con libre acceso de aire) para generar resultados cuantitativos significativos • Un buen hábito de manipulación también supone lo siguiente: empleo de equipos de acero inoxidable; de aireación cuidadosa a < 100 °C antes de calentar a la temperatura final de arrastre; utilización de corrientes libres de oxígeno; y especificaciones de alimentación estrictas (normalmente: 0,1 fe, 0,01 cu, 5P, tierras de blanqueo 5 mg/kg de aceite como máximo). ISOMERIZACIÓN CIS-TRANS • Uno de los parámetros más sensibles que se utiliza para detectar los cambios químicos resultantes de unas condiciones de elaboración severas es la isomerización cis-trans, especialmente en el ácido linoleico • Los datos muestran un fuerte efecto de la temperatura, especialmente entre 240 y 270 °C, y confirman la tendencia general. Esto es, incluso en aceites altamente insaturados que contengan ácido linoleico, la formación de isómeros en trans es lenta en las condiciones recomendadas para la desodorización/refinado químico industrial (por ejemplo, 250 °C como máximo). • Conclusión, en la gama de temperaturas de 240-250 °c, la cantidad de ácidos grasos en trans que se forman a partir de los aceites insaturados es de alrededor del 1 por ciento o menos por hora • Hasta cerca de 260 °C, su tasa de formación parece ser baja; alrededor de 260 °C, el aumento es más rápido. Sólo a 270 °C se observó un aumento rápido de la cantidad de triacilglicéridos. La desodorización del aceite de soja a escala comercial (2 x 51 min a 240 °C) dio como resultado un aumento entre el 0,5 y el 0,8 por ciento de los triacilglicéridos poliméricos. DIMERÍZACIÓN Y POLIMERIZACIÓN • Cuando la temperatura se elevó a 270 °c en una de las bandejas del desodorizador, se encontró un 1,5 por ciento de polímeros. Esto sugiere que el contenido en dímeros y polímeros de triacilglicéridos de los aceites y grasas debidamente refinados normalmente no supera el 1 por ciento en peso PÉRDIDAS FÍSICAS • Durante la desodorización o el refinado físico se eliminan los compuestos volátiles del aceite mediante la combinación de altas temperaturas, bajas presiones y arrastre con un gas inerte (vapor). • El grado de eliminación depende de las propiedades físicas de los componentes (especialmente tensión de vapor) y de la temperatura y volumen de vapor que se hace pasar a través del aceite. • Algunas pérdidas físicas son muy convenientes, tales como la eliminación de los malos olores, plaguicidas y compuestos aromáticos policíclicos, si existieran. Otras pérdidas de compuestos con valor nutritivo, como tocoferoles y esteroles, son potencialmente indeseables. • El b -caroteno del aceite de palma es otro componente valioso que debe tenerse en cuenta en el proceso de refinado. Se están diseñando procesos especiales de retención. Los aceites de oliva y de sésamo se utilizan sin refinar, ya que los consumidores cuentan con su sabor específico PROCESOS DE MODIFICACIÓN DE LAS GRASAS Hidrogenación La hidrogenación de las grasas y aceites comestibles se ha realizado en gran escala desde principios de siglo. El proceso se lleva a cabo en un sistema trifásico (gas hidrógeno, aceite líquido y catalizador sólido), a temperaturas que varían desde unos 120 °C hasta unos 220 °C como máximo en las etapas finales de reacción. El catalizador consiste en pequeños cristales de níquel soportados por un óxido inorgánico, normalmente sílice o alúmina. Tras la reacción, se filtra el catalizador y se eliminan todas las trazas de níquel residual después del refinado, hasta conseguir un nivel de 0,1 mg/kg o inferior. K3 18:3 K2 18:2 K1 18:1 18:0 • Aparte de la hidrogenación, existen otras dos importantes tecnologías de modificación de grasas. La primera es la interesterificación, el reordenamiento al azar de los ácidos grasos en la molécula del triglicérido, bajo la influencia de un catalizador moderadamente alcalino. • Esto modifica el comportamiento de la grasa frente a la fusión, sin que cambie la naturaleza de sus ácidos grasos. • La segunda es el fraccionamiento, la separación controlada de las fracciones de aceite/grasa a temperaturas bajas (fraccionamiento en seco) los disolventes (fraccionamiento con disolventes). • En este proceso no se dan cambios en la naturaleza química de los ácidos grasos. El aceite de palma se fracciona en palmoleína y palmestearina. Propiedades industriales de aceites. Propiedad Aireación Descripción Se incorpora aire a la masa mediante la adición de grasas plásticas, debido a que la masa se expande por más tiempo en el horno cuando tiene más grasa incorporada en comparación con una masa producida sin adición de grasa. Granulosidad: confiere textura granulosa a algunos productos mediante el recubrimiento con grasa de las partículas de harina para evitar que absorban agua. Friabilidad: separa las capas de gluten y almidón que se forman cuando se elaboran masas o pasteles de hojaldre. La grasa se derrite durante la cocción, dejando unas diminutas burbujas de aire y el líquido presente produce un vapor que hace que las capas suban Texturización Suavidad: en concentraciones de 3% a 8% de materia grasa por base del producto, se obtiene suavidad en las masas, se mejora la plasticidad de la masa y la integración de los ingredientes y se retarda el endurecimiento. Plasticidad: las grasas sólidas no se derriten de manera inmediata, pero se ablandan cuando son sometidas a determinadas temperaturas. Las grasas se pueden procesar para modificar los ácidos grasos y alterar su punto de fusión. Esta tecnología se ha utilizado para producir pastas y quesos para untar. Conservación Retiene las partículas de agua aumentando su duración. Apariencia Glaseado, confieren aspecto brillante y crocante. Cocción Aumenta la trasmisión de calor, disminuye el tiempo de cocción y mejora su apariencia, sabor y textura. PROCESO INDUSTRIAL DE FABRICACIÓN DEL JABÓN • El jabón es fabricado mediante la reacción de un ácido graso con una sustancia alcalina. Esta reacción es la saponificación y da como resultado una sal sódica o potásica soluble en agua, que cuenta con propiedades detersivas, por lo cual, puede utilizarse para limpieza de textiles e higiene personal. • El proceso de fabricación del jabón se basa en el aprovechamiento de materiales lípidos de origen animal o vegetal. Los jabones junto a los detergentes son productos químicos conocidos como tensoactivos o surfactantes. Este tipo de productos presentan una serie de características distintivas, entre las cuales destacan las siguientes: • Permiten reducir la tensión superficial del agua, por lo cual, pueden remover la suciedad. • Cuentan con poder humectante y emulsionante. • Poseen la capacidad de generar espuma en contacto con el agua, lo que facilita la eliminación de residuos. La definición más simple de jabón es la siguiente: Los jabones son una mezcla de ácidos grasos y sales. Estos provienen generalmente de la reacción de saponificación de cuerpos grasos (triglicéridos) los cuales pueden tener un origen animal o vegetal, aunque, los jabones también pueden obtenerse mediante la neutralización de ácidos grasos. PROCESOS DE PRODUCCIÓN DEL JABÓN Saponificación de cuerpos grasos • La síntesis de jabón mediante la saponificación de cuerpos grasos, como aceites y grasas, se basa en que estos cuerpos grasos son atacados por una solución alcalina para obtener un jabón sólido (si se utiliza soda cáustica), o un jabón más líquido (si se utiliza soluciones potásicas). • Durante esta reacción se genera un producto secundario conocido como glicerina, procediéndose a realizar la separación de ambos productos. Podemos ver este proceso en el siguiente diagrama. Neutralización de cuerpos grasos • Este proceso también se lleva a cabo utilizando una solución alcalina (NaOH o KOH). El producto obtenido es el mismo tipo de jabón que se obtiene mediante saponificación, la diferencia entre ambos procesos es que utilizando la neutralización no se genera glicerina. • Es importante tener en cuenta que los ácidos grasos de salida se obtienen a partir de hidrólisis de cuerpos grasos, lo que implica una etapa suplementaria. De formarse glicerina, esta es retirada mediante arrastre de vapor y destilación. • La neutralización de cuerpos grasos no es utilizada para generar grandes volúmenes de producto. A continuación, veremos un diagrama de este proceso: MATERIAS PRIMAS PARA LA FABRICACIÓN DEL JABÓN Las materias primas a utilizar para la fabricación del jabón son: • Aceites y grasas. • Solución alcalina (solución al 35% en peso de NaOH o entre 30% y 35% en peso de de KOH). • Salmuera (agua salada preparada con una concentración de NaCl entre 10% y 20% en peso). • Aditivos (aditivos extra, como colorantes, perfumes, carbonato de sodio, silicato de sodio, etc. Dependerá del tipo de jabón que se desee producir). Las características del jabón (capacidad de hacer espuma, solubilidad en agua, poder limpiador, estabilidad de la espuma, etc), vienen dadas por la calidad y la naturaleza de las grasas o aceites utilizados en el proceso, por lo cual, la clave para una producción sobresaliente de jabón es realizar mezclas de diferentes aceites, grasas y sebos hasta obtener el jabón con las propiedades deseadas. Los tipos de grasa disponibles son las siguientes: • Aceites láuricos: son ácidos grasos saturados, con una cadena de 12 átomos de carbono. Su fórmula es C12H24O2. • Grasas duras: estas grasas son sebo de animal (ovino, vacuno y porcino). • Grasas blandas: estas grasas provienen de origen vegetal (aceite de soja, aceite de maní, algodón, hueso de melocotón. Los ácidos láuricos son grasas que presentan la mejor El aceite de palma y los sebos son utilizados principalmente combinación de propiedades para el jabón, e intervienen para ser mezclados con los ácidos láuricos, luego de ser en la mayoría de las formulaciones, ya que ofrecen un decolorados y desodorizados. Por regla general, se utiliza una gran poder espumante y limpiador. Suelen mezclarse mezcla de ácidos láuricos con grasas blandas en proporción 1/3. con otras grasas para mejorar la dureza y ralentizar la Por otro lado, si la mezcla de los ácidos es con grasas duras, la velocidad de disolución del jabón producido. proporción es 2/3. Sin embargo, esto es sólo una guía, ya que estas proporciones vendrán de acuerdo a las características que se requieran para el producto final. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL JABÓN Antes de describir la fabricación del jabón, clasificaremos los procesos de producción para el jabón, los cuales veremos en la siguiente figura: La fabricación o producción del jabón se realiza en 4 etapas: 1. Tratamiento de grasas y aceites. 2. Saponificación. 3. Enfriamiento y secado. 4. Acabado. Dependiendo de la calidad de las materias primas y de la tecnología seleccionada para la fabricación, se obtendrán jabones de mayor o menor calidad. TRATAMIENTO DE ACEITES Y GRASAS • Es una parte importante de la fabricación, ya que la calidad de las materias primas influye en gran medida en la calidad del producto. Esta etapa se basa en una decoloración y desodorización de los aceites y las grasas. Si estas materias primas presentan una buena calidad, no es necesario llevar a cabo el proceso de decoloración y desodorización. • El aceite de palma y los sebos requieren decoloración en el caso de que el producto (jabón) sea para uso de tocador. La decoloración y desodorización se realiza por los siguientes métodos: • Triturando en caliente la materia prima en presencia de una tierra del tipo bentonita, luego se realiza una filtración y un intercambio de calor para eliminar trazas de humedad de la materia prima. • Realizando una oxidación por calentamiento de la materia prima, para luego hacerla pasar en contracorriente con aire caliente a altas temperaturas (entre 90 y 100°C) Saponificación • Esta es la etapa principal de la fabricación y como vimos en el esquema anterior, hay varias formas de realizarla: Proceso en frío • Se trata de un proceso discontinuo o por lotes. Es el más simple de todos y consiste en añadir gradualmente a las grasas (colocadas en un tanque o cuba de saponificación) la cantidad de solución alcalina necesaria para realizar la reacción completa (32% en peso aproximadamente). • Al finalizar el mezclado (cuando se presenta gran espesor de la mezcla), el jabón bruto es retirado y se vierte en moldes donde estará por varios días. Luego, el jabón bruto (58% de ácidos grasos) es desmoldado, se corta en bloques y es enviado a realizarle los últimos acabados. Proceso por semi-ebullición • Es básicamente el mismo proceso anterior, sólo que incluye un proceso de calentamiento. Mediante un sistema de intercambio de calor por tuberías se mantiene la mezcla a saponificar a una temperatura entre 70 y 90 °C, de este modo, se puede acelerar la reacción de saponificación y completar la reacción. Los aditivos se adicionan al finalizar el proceso para evitar que se evaporen. • Este proceso permite añadir la sosa durante todo el proceso de saponificación, antes de extraer el jabón bruto. La semiebullición permite obtener una saponificación más completa y disminuir el tiempo que el jabón bruto permanezca en los moldes de enfriamiento. Proceso de ebullición completa • Se diferencia del proceso de semi-ebullición, ya que presenta varias operaciones al finalizar la saponificación, como, por ejemplo, la separación de la glicerina, la separación de la salmuera, etc. La temperatura a la cual se debe mantener la mezcla agitada es de 80°C o superior, lo que permite utilizar gamas más altas de grasas. • A la mezcla que se agita en caliente, se le añade la solución alcalina. La agitación se realiza con vapor inyectado a 85 °C. Al finalizar la saponificación se deja reposar durante una hora y luego se somete a un lavado con salmuera, de esta manera, se eliminan impurezas de la masa jabonosa y se recupera la glicerina. Proceso continuo • Este proceso se basa en un sistema de bombeo que dosifica la alimentación al reactor de manera continua con materia prima, solución alcalina, agua, electrolitos, etc, todo en las proporciones predeterminadas por la reacción. Luego de salir del reactor, el producto es lavado en contracorriente, para posteriormente, pasar por una operación de separación por centrifugación de jabón negro y jabón suave. • Este tipo de proceso tiende a ser automatizado y aporta gran rapidez de producción, realizándose en apenas algunas horas, siendo rentable para grandes producciones de jabón. ENFRIAMIENTO Y SECADO • Finalizado el proceso de saponificación, hay que transformar el jabón obtenido (suave o bruto) en jabón comercial. Para ello, se realiza el enfriamiento y secado con la finalidad de darle al producto dureza y consistencia. El jabón bruto da lugar a un jabón barato de calidad inferior que no requiere secado, incluso teniendo un porcentaje de humedad del 35%. • El jabón suave, sí requiere un proceso de secado. El enfriamiento y secado forzado son generalmente utilizados para el acabado del jabón suave. A continuación, veremos dos métodos diferentes para realizar el enfriamiento y secado: • Se hace pasar el jabón proveniente de la cuba de saponificación o del reactor a una serie de rodillos de enfriamiento. Luego, el jabón sólido es enviado a un rodillo en forma de viruta, para posteriormente, terminar secándose en un túnel de aire caliente. • Se hace pasar el jabón líquido por una cámara de expansión, para de esta manera, lograr un secado por pulverización, permitiendo un enfriamiento y secado simultáneo Acabado • Al finalizar el secado, el jabón obtenido es enviado a la línea de acabado para otorgarle su aspecto comercial final, realizándose básicamente estos procedimientos: • Los jabones de limpieza deben ser sometidos a un baño de perfume concentrado. Las virutas procedentes de los rodillos, se hacen pasar por un baño de aditivos antes de ser empaquetados. • Los jabones de tocador necesitan acabados más minuciosos. El jabón es introducido en un mezclador-amasador, en donde se le adicionan aditivos. Este proceso permite una homogeneización perfecta de la mezcla. Luego del amasado, el jabón se introduce por medio de tolvas a una máquina para extrusión. Al salir de la extrusora, se procede a realizar el cortado del jabón, luego se pasa por moldeado, estampado y empaquetado. Pasos para realizar la producción del jabón • Teniendo claras las etapas del proceso de fabricación de jabón, proponemos a continuación una serie de pasos para realizar (según las características que deseemos) un proceso de fabricación de jabón utilizando el proceso de ebullición completa: • El primer paso consiste en recolectar y almacenar las materias primas. • Como segundo paso, se toman muestras en los tanques de materia prima para poder realizar un control de calidad de estas • Antes de iniciar la producción, la materia prima grasa es pasada por un tratamiento previo. Para ello, es necesaria una decoloración y una desodorización • Seguidamente, se hace pasar la materia prima grasa por un filtro de prensa para eliminar impurezas • A continuación, las materias primas son dirigidas mediante tuberías al reactor de saponificación para que se realice la reacción • El jabón que sale de la torre de lavado es bombeado o transportado al área de secado y enfriamiento y posteriormente, al área de acabado COMPOSICIÓN DE LOS JABONES: DIFERENCIAS ENTRE • En la actualidad, hay muchos jabones cosméticos en pastilla en el SAPONIFICACIÓN Y BASES mercado. Aunque aparentemente todos son iguales, o todos sirven INDUSTRIALES. para lo mismo, su calidad y uso varía inmensamente de un jabón a otro en función de dos aspectos clave: su composición y el tipo de producción. • Los jabones, ya sean para lavar la ropa o cosméticos, se pueden fabricar de dos maneras: mediante saponificación, con la receta tradicional del jabón, o bien se pueden fabricar más fácilmente fundiendo bases industriales ya preparadas para hacer jabones. • En la fabricación mediante bases industriales, habitualmente se utilizan bases, en forma de pellet, que en la mayoría de casos son preparados de detergencia para uso cosmético, estas bases, simplemente se funden o calientan y posteriormente se añaden los perfumes, colores o los ingredientes deseados. Un procedimiento muy habitual en la fabricación de algunos jabones de glicerina, entre otros. • Por otro lado, en el proceso tradicional de fabricar jabón, reacción química llamada saponificación, se emplea siempre para la base un aceite o grasa que reacciona junto a la sosa o potasa cáustica en medio acuoso. Esta saponificación puede realizarse en frío o en caliente. • Las fabricaciones en caliente, se realizan en calderas y con altas temperaturas para conseguir una perfecta saponificación. La desventaja de esta producción es que las elevadas temperaturas que alcanzan los ingredientes eliminan o reducen considerablemente sus propiedades. Por ello, no es la mejor producción para jabones cosméticos de tratamiento. • En cuanto a la fabricación en frío, la utilizada para fabricar los jabones, la reacción química de la saponificación se produce por la agitación constante de todos los ingredientes. En esta fabricación no se calienta ningún ingrediente, por lo que sus propiedades se mantienen y se trasladan directamente a la pastilla de jabón. Así pues, el proceso de fabricación en frío de los jabones marca la diferencia entre las pastillas fabricados con base y los jabones ecológicos. JABÓN ECOLÓGICO • Las pastillas de jabón artesanal, como su nombre indica, tienen un proceso de elaboración mucho más manual y cuidadoso. La fabricación del jabón es tradicional, mediante saponificación, en frío normalmente, en la que los aceites se transforman en sales. Transcurrida la primera reacción (mezcla y transformación de los ingredientes) se deposita el producto todavía líquido sobre moldes donde el jabón madura y solidifica. Tras varios días, cuando el jabón empieza a hacerse más sólido, se desmolda y se corta. El proceso de corte suele ser también muy manual, con hilos de acero inoxidable mayoritariamente. Estos jabones suelen ser siempre cuadrados o rectangulares, con formas rectas. Esta producción es muy sencilla, rápida y económica; se puede llegar a fabricar un elevadísimo número de jabones al día, por lo que reduce muy considerablemente los costes de producir jabón. Con ella se obtienen todos los jabones que se ven el mercado con formas geométricas perfectas ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD: CIENCIAS CARRERA: QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL INTEGRANTES: Apupalo Michelle 285 Araujo Jeniffer 556 Barroso Andrea 289 Bautista Gina 555 Cisneros Paola 419 Escudero Ligia 421 Guato Ericka 299 OBTENCIÓN DE LA GLICERINA GLICERINA La glicerina o glicerol (C3H8O3),es un alcohol de 3 carbonos forma parte de polialcoholeses o alcohol azucarado, tiene tres grupos hidroxilo que hace que la molécula sea higroscópica. El esqueleto de glicerol es fundamental para todos los lípidos conocidos como triglicéridos. Figura Nº1. Fórmula estructural de la glicerina. Fuente: (Gerpen, 2004) Propiedades - Densidad: 0,261 g.cm-3 - Punto de fusión: 18,2 ºC - Punto de ebullición: 290ºC, - Incoloro, inodoro, líquido y viscoso. - Se encuentra en grasas y aceites animales y vegetales. - Soluble en agua y alcoholes, ligeramente soluble en disolventes orgánicos como éteres y dioxanos. - Insoluble en hidrocarburos. Producción mundial Historia El glicerol, fue aislado en 1779 por Carl Wilheim calentando aceite de oliva con PbO. Michel Chevreul en 1813 dio el nombre “glicerol”. En 1857 Pasteur demostró que el glicerol junto al ácido succínico podían ser obtenidos mediante la fermentación alcohólica. En 1866 el glicerol se utilizó en preparados médicos y farmacéuticos y en cosmética (Betancourt, 2016) Carl Wilheim Michel Chevreul Pasteur La producción anual de 2.000 millones de libras. Las fuentes importantes son: el biodiesel, los ácidos grasos, alcoholes grasos, rutas sintéticas. Figura 2. Producción mundial de glicerol. Fuente: (Hussein, 2018) Método de Obtención Fabricación de biodiesel, haciendo reaccionar triglicéridos (grasas o aceites) con alcohol (etanol o metanol). La glicerina cruda que se obtiene de este método es purificada normalmente por la destilación, seguida a veces por tratamientos de blanqueo . La glicerina puede ser obtenida a partir de aceites o de grasas vegetales, a partir de aceites o de grasas animales y, por vía sintética, a partir del propileno. Existen diversos procedimientos para convertir las grasas o los aceites vegetales o animales en glicerina Los métodos usuales consisten en la disociación a alta presión de aceites, en la transesterificación a temperatura elevada con metanol ,en presencia de catalizadores de cinc o en la transesterificación alcalina a baja presión con metanol. Filtración al Vacío Blanqueado de Glicerina La filtración a vacío es una técnica para separar un producto sólido de un solvente o mezcla de reacción líquida. La mezcla de sólido y líquido se vierte a través de un papel de filtro en un embudo Buchner. El sólido se retiene en el filtro y el líquido es arrastrado a través del embudo hacia el frasco colocado debajo, por un vacío que se crea en este último. El propósito de la etapa de acabado es blanquear la glicerina destilada con carbón activado para mejorar el color, olor y sabor, cuanto sea necesario. El producto de esta etapa del proceso es llamado glicerina terminada Generalmente, el proceso de transesterificación Glicerol a partir de aceite de maíz tiene una condición operativa promedio con una mediante transesterificación temperatura y presión relativamente bajas de 6070-C y 1 bar. El proceso inicia con la alimentación de aceite de maíz y metanol al reactor. La Uno de los aceites vegetales con composición del aceite de maíz se inicia con abundante disponibilidad de materia prima 54,30 % de trilinoleato, 41,35 % de trioleína en Indonesia es el aceite de maíz. Cada y 3,85 % de ácido oleico. ● aceite vegetal generalmente se compone de triglicéridos y ácidos grasos libres con diferente composición. Los triglicéridos en el aceite de maíz rondan el 95,59 % (principalmente trilinoleato y trioleína), el resto son AGL (2,51 %), fosfolípidos y fitoesteroles La reacción de transesterificación de triglicéridos a éster metílico en aceite de maíz se lleva a cabo con una relación molar de aceite de maíz (100 kg/h) y metanol de 1:20 utilizando un reactor de conversión. ● Producción por fermentación microbiana por la levadura S. cerevisiae Generalidades Proceso de cerevisiae levadura Saccharomyces Saccharomyces cerevisiae, es una levadura que constituye el grupo de microorganismos más íntimamente asociado al progreso y bienestar de la humanidad; su nombre deriva del vocablo Saccharo (azúcar), myces (hongo) y cerevisiae (cerveza). La levadura de recuperación de cerveza la componen las células inviables deshidratadas de la levadura Saccharomyces cerevisiae o S. ovarum en algunos casos. Esta levadura históricamente ha sido utilizada en la producción de alcohol con resultados satisfactorios. García y Estévez, coinciden al describir el proceso de producción de alcohol por vía fermentativa a través de la conversión de hexosas en etanol según la siguiente ecuación: ● Producción por fermentación microbiana por la levadura S. cerevisiae Producción de alcohol y levadura S. cerevisiae ● Factores para el crecimiento y desarrollo de la levadura ● ● ● ● ● ● Presión osmótica Temperatura Desecación Luz pH Alcohol ● ● Los dos principales productores de alcohol, son Estados Unidos y Brasil, que juntos producen el 70 % del total producido a nivel mundial (Estados Unidos a partir del maíz y Brasil de la caña de azúcar), seguidos por China, India y Francia. Brasil utiliza dentro de su tecnología, el sangrado de la levadura, al respecto Andrietta, plantea que esto es una estrategia inteligente y rentable. La sangría, ayuda a mantener una concentración estable de las celulas en el proceso, evitando así un aumento en el volumen de fermentación a ser tratado, lo que mejora las condiciones del tratamiento ácido. Se denomina osmotolerantes a los organismos que expuestos a un estrés de potencial de agua, logran equilibrar osmóticamente el medio interno celular con el medio externo, por haber adquirido evolutivamente un mecanismo de osmorregulación. Producción de glicerol por levaduras osmotolerantes ● Candida glicerinogenes, una levadura osmotolerante aislada de una muestra natural en un ambiente de alta presión osmótica, tenía una modesta tolerancia al azúcar y una productividad de glicerol extremadamente alta. Las condiciones óptimas para la formación de glicerol por C. glicerinogenes poseen una temperatura de 29-33 °C y un pH de 4-6. Pruebas analíticas de Calidad de la Glicerina El Objetivo de esta etapa es determinar la calidad y la pureza de la glicerina que fue sometida a los análisis de purificación y determinar si es grado USP (99.5%) RUTAS DE OBTENCIÓN DE GLICERINA La glicerina, también llamada GLICEROL es un material higroscópico (atrae agua del entorno), en forma de líquido viscoso que se obtiene por el proceso químico de SAPONIFICACIÓN que consiste en hacer reaccionar grasas (animales o vegetales) y aceites con hidróxido de sodio, potasio para generar la sal conocida como JABÓN y glicerina como subproducto - Saponificación Algunos jabones en su proceso de saponificación conservan su contenido de glicerina- es decir no es retirada del producto- y esto puede confundir a algunos que piensan que la glicerina es sólida (como el jabón) y es un limpiador sólido. ETAPAS 1. descomposición de sus ingredientes en partes útiles 2. reacción de éstas para producir jabón - Glicerina a partir de Biodiesel El biodiésel es un combustible renovable producido a partir de aceites vegetales como el aceite de colza, el de girasol o aceite de soja, así como aceites usados de cocina y grasas animales. La producción de biodiésel es, de hecho, un proceso complejo en el cual la glicerina que se destila durante el proceso de producción puede ser usada para aplicaciones tanto técnicas como farmacéuticas Reacción de Transesterificación Transesterificación del aceite Transesterificación del aceite catalizada mediante bases catalizada mediante ácidos Proceso de purificación de glicerol ● Técnicas convencionales: La destilación, es un proceso de alto consumo energético, y demanda alto suministro de energía para su vaporización. El intercambio iónico también es útil, pero los altos contenidos de sales hacen no sea económicamente viable a escala industrial. ● Técnicas alternativas: La técnica Ambersep BD50 utiliza, un separador cromatográfico que retira gran cantidad de las sales y ácidos grasos libres. Este proceso tiene bajo requerimiento energético, con una pureza de 99,5% en peso. Proceso de purificación de glicerol La glicerina cruda se refina por filtración, seguido por la mezcla con aditivos químicos que permiten la precipitación de las sales y, finalmente, por una destilación fraccional de vacío para producir diferentes grados de glicerina comercial para obtener un producto con valor agregado, comercializable en los campos químico, farmacéutico y cosmético. APLICACIONES DE LA GLICERINA Industria cosmética Se usa en la detergencia, blancura y como suavizante de piel en la producción de cosméticos y jabones. Industria farmaceútica Es un excipiente y antiséptico presente en jarabes, lubricantes, cremas, supositorios, antisépticos, etc. Industria alimentaria Industria tabaquera Industria petroquímica Agente para disolver y conservar en la fabricación de pasteles, glaseados y caramelos. Vestibulum congue tempus Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor. Por su higroscópia, se consigue mantener la humedad y eliminar malos sabores, así como disminuir la irritación provocada por el humo de los cigarrillos . En muchos productos como barnices, pintura e incluso biodiesel. A nivel industrial se utiliza la glicerina como lubricante para la maquinaria. Complemento en la alimentación animal Bioinsecticidas Aditivos plastificantes Fabricación de Dinamita El consenso general es que el contenido de glicerol en bruto puede ser de hasta un 15% de una dieta de rumiantes. La glicerina se ha usado para estimular el metabolismo de las bacterias fijadoras de nitrógeno en el suelo y como fuente de carbohidratos para producir subproductos del alcohol, así como ácido acético. Los glicoles de peso molecular bajos o cadenas cortas son efectivos para plastificar mientras que los de cadenas largas o altos pesos moleculares fallan en dicha función, estas diferencias se observa al utilizar glicerol o sorbitol como plastificante . La reacción de glicerina con ácido nítrico da como origen la nitroglicerina que absorbida en un sólido poroso en una proporción de 3:1 de nitroglicerina sobre absorbente lo convierten en una mezcla explosiva más estable. CONCLUSIONES ➔ La glicerina es un compuesto líquido a temperatura ambiente, viscoso, incoloro, inodoro y ligeramente dulce, que forma parte de polialcoholeses o alcohol azucarado, tiene tres grupos hidroxilo que hace que la molécula sea higroscópico, fácilmente soluble en agua y alcoholes, ligeramente soluble en disolventes orgánicos como éteres y dioxanos, e insoluble en hidrocarburos. ➔ Además entre los diferentes métodos que existen para la obtención de glicerol, destacan dos por su relevancia: la saponificación de las grasas y el proceso de obtención de biodiesel. ➔ La principal aplicación del glicerol en la industria química es como disolvente, debido a sus particulares propiedades, presentando así, numerosas ventajas frente a otros disolventes tradicionales, tanto en reacciones catalizadas como no catalizadas. COLORANTES QUÍMICA ORGANICA INDUSTRIAL DRA. NANCY VELOZ PhD 2021 COLORANTES Un colorante es un compuesto que al implicarse a un sustrato ( casi siempre a una fibra textil, pero también a un cuero, papel, algún material plástico o alimento) le confiere un color más o menos permanente. Un colorante se aplica en solución o dispersión y el sustrato debe tener cierta afinidad para absorberlo. Los colorantes en general son solubles en el medio en el que se aplican o en el producto final. COLORANTES Las principales propiedades que los compradores de los colorantes buscan son; color, resistencia a la luz adherencia al sustrato para que el color no se desvanezca, se desgaste o se extraiga por lavado. PIGMENTOS Un pigmento, por lo contrario, está compuesto por partículas diminutas de un compuesto colorido disperso en un medio en el que es insoluble. Los pigmentos no se adhieren a los sustratos en la misma forma que los colorantes. En lugar de esto, se dispersan en un vehículo adherente (casi siempre un polímero) que se adhiere al sustrato. PIGMENTOS Los pigmentos son importantes en aplicaciones en que la insolubilidad es esencial, como son las tintas de impresión, donde un colorante se esparciría o “sangraría” sobre el área en que se aplica. Los pigmentos también tienen mayor opacidad, poder cubriente y resistencia al calor y, por tanto, son de valor en pinturas y en la coloración de plásticos. COLOR: El color es la primera sensación que se percibe de un alimento, y la que determina el primer juicio sobre su calidad. Existe una cierta tendencia a utilizar cuando es posible colorantes naturales en lugar de colorantes sintéticos, motivada por la presión de un sector importante de los consumidores . COLOR: Las características estructurales que dan origen al color son grupos tales como >C=C<, >C=O, -NO2, -N=O, -N=N-, y anillos aromáticos. Los grupos azo y nitroso confieren color; los otros sólo en ciertas circunstancias. Todos los grupos cuentan con bastantes electrones en los orbitales y/o n. COLOR: ⚫ Estos se denominan cromóforos. ⚫ El color que los cromóforos confieren está relacionado con el medio en que se encuentran y un grupo que es parte de un sistema conjugado muy elaborado puede sufrir una transición de mucho menor energía que otro aislado. COLOR: Además de los cromóforos, las moléculas de colorantes tienen otros grupos que cambian el color y la intensidad de absorción de los cromóforos cercanos a ellos, aunque por si mismos no confieren color. COLOR: Los grupos oxhidrilo o amino, o los átomos de halógeno, tienen pares de electrones no compartidos que intensifican la absorción y la trasladan a longitudes de onda más larga. Estos grupos se conocen como auxocromos. El colorante se expresa de la siguiente reacción: COLORANTE = cromogeno + auxocromo ⚫ Ejemplo: N=N N=N (Cromóforo) (Cromogeno) SO2OH OH (Auxocromo) HOO2S N=N (Sustancia colorante) FIRMEZA DE LOS COLORANTES La firmeza o resistencia a la luz es un requisito importante para los colorantes que se utilizan en cortinas, alfombras y ropa de vestir. Los colorantes del trifenilmetano tienen poca firmeza porque se reducen por acción fotoquímica a compuestos del trifenilmetano. FIRMEZA DE LOS COLORANTES La clase de colorantes azo, muy grande e importante, es susceptible a la degradación fotoquímica debido a la ruptura del enlace N=N y los colorantes azo pueden estabilizarse en tres formas. Pueden insertarse grupos sustituyentes que atraigan electrones del enlace N=N, en posición orto al grupo azo pueden insertase sustituyentes voluminosos que lo protejan y el grupo azo puede formar complejos con un ligando metálico. Por ejemplo, un compuesto o,o’-dihidroxiazo formará rápidamente un complejo con cromo produciendo una estructura estable: N N O O Cr(III) O O N N formación de una solución sólida, Un enlace electrovalente, Un enlace covalente, Los colorantes pueden unirse a los sustratos mediante cinco mecanismos: Enlaces de hidrógeno múltiples, También por insolubilización. El mecanismo que se prefiera depende de la estructura del sustrato y de su carácter hidrofóbico o hidrofílico. Colorantes amarillos: E100 Curcumina. Colorante amarillo, de origen natural. Constituye una parte del curry. • Es un extracto de la curcuma, rizoma procedente de la India. Se parece al gengibre, incluso en el olor. Algo amargo. • Se obtiene también químicamente. Se obtiene por síntesis. Alimentos: mantequillas, quesos, leche, mostazas, té y productos de pastelería. Toxicidad: ninguna Colorantes amarillos: E102 Tartrazina. colorante amarillo artificial. Pertenece al grupo de de los colorantes azoicos. • Alimentos: Productos de pastelería y pescados. Toxicidad: ALTA. Es peligroso. Puede producir asmas, alergias y eczemas, si se mezcla con analgésicos como la aspirina por ejemplo. COLORANTES ANARANJADOS E110 Amarillo naranja S. Colorante anaranjado artificial. • Pertenece al grupo de los colorantes azoicos. • Alimentos: galletas y productos de pastelería. Toxicidad: Peligroso! Provoca alergias si se mezcla con analgésicos. Causa urticaria y asma. No usar COLORANTES ANARANJADOS E111 Naranja GGN. Colorante anaranjado artificial. Prohibido desde 1978 en todos los paises del mercado común. Alimentos: caramelos, helados y pastelería. Toxicidad: peligroso!, especialmente para los niños. No usar. COLORANTES ROJOS E125 Escarlata G.N. Colorante rojo oscuro artificial. Pertenece al famoso grupo de los azoicos. Es muy difícil eliminar por el organismo. En 1978 se prohibió en los países del mercado común. Alimentos: caramelos y pastelería. Toxicidad: peligroso. produce alergias mezclado con analgésicos, hipertiroidismo y fototoxicidad COLORANTES ROJOS E128 Rojo 2G . Colorante rojo artificial. Produce alergias. Toxicidad: peligroso. Desconfiar COLORANTES AZULES E132 Indigotina I. Colorante artificial azulado. • Alimentos: sopas preparadas, tés, galletas y pastelería. Toxicidad: Ninguna, pero tampoco es útil. COLORANTES AZULES E130 Azul de Antraquinona . Colorante azul artificial. Es un potencial cancerígeno. Produce alergias y urticaria en pocos minutos. Alimentos: pastelería. Toxicidad: peligroso, desconfiar COLORANTES PARA LANA COLORANTES ÁCIDOS Y BÁSICOS La lana está compuesta por la proteína queratina. Tiene grupos –COOH y –NH2 libres y, puede formar enlaces electrovalentes ya sea con moléculas de colorantes ácidos o básicos. COLORANTES PARA LANA ⚫ En un colorante ácido el proceso se puede representar como: Lana –NH2 + HX lana –NH3+X- Lana –NH3+X- + colorante –SO3 colorante SO3- + X- lana –NH2+ y para un colorante básico: Lana –COOH +NaOH lana –COO-Na+ + H2O Lana –COO-Na+ + colorante+ lana – COO- colorante+ + Na+ COLORANTES PARA LANA Los colorantes ácidos por lo general son las sales de sodio de los ácidos sulfónicos. Los colorantes básicos son por lo general compuestos de amonio cuaternario. El teñido con colorantes ácidos y básicos es un proceso de intercambio de iones y como tal es reversible . COLORANTES PARA LANA Si los colorantes ácidos simples no proporcionan la necesaria firmeza en húmedo, entonces pueden utilizarse los complejos de colorantes azoicos con cromo o cobalto, en donde, el colorante forma un compuesto de tipo quelato con cromo y con el ion cromo ( teñido con mordente). OH H25C 12 N NHCOCH3 N NaO3S SO3Na Rojo ácido 138 CI, 18073, Carmín B carbolán (para lana) OH N N NH2 N NaO3S N SO3Na Negro ácido 1 CI, 20470 (para lana) + (CH3)2N - N (CH3)2Cl C Violeta básico 3 CI, 43555, cristal violeta (para lana, fibras acrílicas o papel O2N N N NH + - N (CH3)2Cl Colorante básico CIBA para fibras acrílicas ( no e encuentra en el índice de colores) COLORANTES MORDENTES Los colorantes ácidos simples no proporcionan la necesaria firmeza en húmedo y si la brillantes de color no es primordial, entonces pueden utilizarse los complejos de colorantes azoicos como cromo o cobalto. Originalmente la fibra se trataba por separado con un colorante que podía formar un compuesto de tipo quelato con cromo y con el ión cromo (teñido con mordente) HOOC colorante NH2 +3 Lana + Cr COOH NH2 lana HO +2 Cr CO2 NH2 lana + O2C colorante Cr CO2 O Un ejemplo de un colorante mordente es Negro mordente 11,CI 14,645: OH NaO3S NO2 N N La preparación del complejo de cromo in situ perjudica a la fibra y debido a esto se han desarrollado colorantes básicos premetalizados que pueden aplicarse a partir de una solución neutra. Un ejemplo de ellos es: NaO3S N N O SO3 O + Cr H2O H2O H2O Azul ácido 158,CI 14,880 - COLORANTES PARA FIBRAS CELULOSICAS 1. Colorantes directos Las fibras celulósicas (algodón, lino y rayón) no tienen grupos ácidos o básicos y no forman enlaces electrovalentes. Sin embargo, tienen un gran número de grupos oxidrilo y pueden teñirse con moléculas que forman enlaces de hidrógeno con éstos. COLORANTES PARA FIBRAS CELULOSICAS 1. Colorantes directos Estos colorantes se denominan colorantes directos y se aplican de una solución neutra y caliente, a la cual se ha agregado un electrolito. Para que el colorante se deposite sobre la fibra, se debe tener una solubilidad en agua mínima, sólo suficiente para poder aplicarlo en una solución acuosa. La mayoría de los colorantes directos son compuestos poliazoicos o compuestos del estilbeno que tienen enlaces urea 2. Colorantes Azoicos Los colorantes azoicos son más firmes que los directos, pero su aplicación es más complicada y los tintoreros no querían diazoar las aminas ellos mismos. El problema se solucionó en parte gracias al desarrollo de sales de diazonio estables tales como los naftalen-1, 5-disulfonatos. SO3 - SO3 + y [RN2 ] SO3H y el tetraclorzincato: [RN2+]2[ZnCl4]2- - + [RN2 ]2 SO3 - ⚫ Para obtener los colorantes azoicos se parte de los compuestos nitrados aromáticos, que se reducen a la amina correspondiente. A continuación se les diazota, para lo cual se disuelve a la amina en ácido clorhídrico concentrado, enfriado con hielo, y se añade nitrito sódico. El ácido nitroso formado reacciona con el clorhidrato de amina, con lo que se forma un cloruro de diazonio: H N Cl H H + O N O N N Cl + 2H 2O H El cloruro de diazonio reacciona con las aminas o con los fenoles, separándose ácido clorhídrico, y enlazándose la amina o el fenol al compuesto diazoico. A éste proceso se le llama copulación. Así, por ejemplo, cuando se añade solución de dimetilanilina al cloruro de bencenodiazonio, se obtiene el dimetilaminoazobenceno, conocido con el nombre de naranja de metilo: N N Cl + N(CH3)2 N N N(CH3)2 Naranja de metilo Croceína brillante Fabricación en tres etapas Primera etapa: Se diazota la anilina y se copula bencenodiazonio también con anilina: el cloruro de N N N N + NH2 NH2 Cl p-aminoazobenceno Segunda etapa El p−aminoazobenceno formado se diazota en su grupo amínico libre, también en presencia de HCl, y se obtiene el cloruro de p−azobencenodiazonio. N HCl N + NH2 HNO2 N N N N Cl + 2H2O ⚫ Tercera etapa Se copula este cloruro de diazonio con el ácido 2,4,6naftoldisulfónico N N OH N N N Cl SO3H SO3H N OH N + HCl N SO3H Croceína brillante SO3H ⚫ Las plantas para la producción de colorantes azoicos no son excesivamente complejas, pero presentan notables dificultades prácticas en lo que se refieren a la obtención de un producto homogéneo con características constantes. En la planta esquematizada en la figura, la primera reacción que tiene lugar en el reactor A, y solo parcialmente en la B, es una diazoación, es decir, una reacción entre una amina aromática primaria y nitritos alcalinos en presencia de ácidos inorgánicos fuertes a temperaturas de –5 a +5oC, según el esquema: Ar-NH2 + NaNO2 + 2HCl + Ar-N = NCl + 2H2O + NaCl Sal de diazonio ⚫ Donde Ar es un radical aromático. Es necesario un exceso de ácido para impedir la formación de diazoaminocompuestos Ar – N = N – NH – Ar , que se derivan de la reacción de la sal de diazonio con la amina; además, la temperatura debe ser más bien baja para evitar la descomposición de la sal de diazonio. ⚫ El compuesto obtenido de esta forma presenta las propiedades de una verdadera sal, cuya solución acuosa mantenida a baja temperatura se envía a la caldera B, todavía refrigerada desde el exterior; desde D se introduce la segunda sustancia, que puede representar por la formula: R ⚫ en donde R puede ser uno de los grupos – NH2, - OH, etc. A continuación se produce la reacción de copulación: R R + Ar - N = NCl + + HCl Ar- N = N que se desarrolla en dos fases sucesivas (B y C) para obtener el máximo rendimiento; en B se completa también la reacción de diazotación. La suspensión del colorante obtenido se filtra a presión luego se seca y se granula. Acido clorhídrico amina D Nitritos ra 1 diazotación A salmuera 2da diazotación 2 copulación B salmuera filtro filtro prensa da filtro C salmuera filtro colorante ⚫ Azinas Las azinas contienen también dos átomos de nitrógeno, pero con estructura diferente que en los compuestos azoicos. Anillo azínico. Difenazina. N C C C C N Anillo azínico El anillo azínico constituye el cromóforo. A partir de sus cuatro átomos de carbono se forman los anillos aromáticos adyacentes. Las disposiciones de los anillos en las siguientes estructuras ⚫ son especialmente importantes para los colorantes azínicos Como grupos auxocromos sirven los mismos que para los demás colorantes orgánicos. ⚫ 3. Colorantes de tinta Los colorantes de tinta son parecidos a los colorantes azoicos en su forma de acción; también se utilizan principalmente para el teñido de algodón. Casi todos los colorantes de tinta son a base de antraquinona y dependen de la facilidad con que los derivados insolubles de la antraquinona se reducen a las formas solubles leuco por acción del hidrosulfito de sodio en condiciones alcalinas. La tela se sumerge en una solución de la forma leuco; al exponerse al aire se reoxida a la antroquinona insoluble: - + O Na S C N aire, H2O N C S - O Na + solución alcalina de hidrosulfito de sodio Na2S2O4 O Forma leuco, soluble S C N + N C S O Amarillo a la tina 2, CI, 67,300 Insoluble 2 NaOH ⚫ 4. Colorantes al azufre Los colorantes al azufre son compuestos que tienen estructura incierta y se desconoce cuál es su cromóforo preciso. Se han utilizado para teñir algodón durante más de un siglo. Son semejantes a los colorantes de tinta por que son insolubles en agua y deben primero reducirse a la forma soluble. El agente reductor es sulfuro de sodio que se aplica a la fibra y el colorante se regenera por contacto con el aire. El miembro más importante de la clase es el Negro al azufre 1, CI 53185, Negro al azufre T, que se obtiene calentando 2,4-dinitrofenol con polisulfuro de sodio acuoso. ⚫ 5. Colorantes reactivos para fibras Estos colorantes se unen a la fibras de celulosa mediante enlaces covalentes y, por tanto, tienen una firmeza única para el lavado. Los colorantes originales ICI Procion M se basan en la triclorotriazina simétrica (cloruro cianúrico). El colorante reacciona produciendo una triacina sustituida, que después se aplica a la fibra en solución débilmente alcalina. Si el colorante tiene una afinidad sutancial por la celulosa, reacciona con los grupos oxidrilo bastante ionizados de la celulosa formando una molécula de colorante, unida a la fibra por un puente de triazina. Cl Cl NH2 Colorante N + Cl N N N Cl colorante NH N N Cloruro cianúrico Celulosa OH + OH- Cl N Cl NH coloranre H2O + celulosa O N N O celulosa Compuesto de colorante, cloruro cianúrico, fibra COLORANTES PARA FIBRAS SINTETICAS Las fibras sintéticas de rayón y acetato de celulosa tienen grupos oxhidrilo libres y pueden teñirse por medio de técnicas y colorantes similares a los que se emplean en el algodón. La fibras tienden a crecer de grupos reactivos a lo largo de su cadenas formando fibras relativamente gruesas que no tiene los intersticios de la lana y el algodón. En general se tiñen con colorantes dispersos. Los colorantes dispersos son hidrofóbicos y ligeramente solubles. Se aplican en forma de dispersión acuosa caliente estabilizada por un detergente aniónico o no iónico. El colorante se transfiere de la dispersión y forma una solución sólida dentro de la fibra donde se retiene por medio de las fuerzas de valencia secundarias. Su insolubilidad asegura su firmeza al lavado. Cl N N Colorante NH N Cl colorante O Cl NHCO Cl Cl Colorante de dicloropiridazona (primazina P) Colorante de tricloropirimidinilamina(reactonas y drimarenos) Colorante N N Cl N Cl Colorante de dicloroquinoxalina-6-carbonilamina Colorante NHCOCH CH2 + Colorante acrilamidico H2N lana Colorante NHCOCH2CH2NH lana FABRICACIÓN DE INTERMEDIARIOS PARA COLORANTES Y PIGMENTOS ⚫ Los principales proceso unitarios que se emplean en la industria de los colorantes implican la introducción de grupos funcionales a un anillo aromático y entre las reacciones que se producen se mencionan: ⚫ NITRACIÓN: Los grupos nitro se introducen en anillos aromáticos por medio de “ácidos mezclados” (una mezcla de H2SO4 y HNO3). Estos son electrofílicos y atacan el anillo bencénico: HNO3 + 2 H2SO4 NO2 + + H2SO4 + + + H3O NO2 NO2 NO2 + - + + H + pequeña cantidad de o- y p-dinitrobenceno NO2 ⚫ AMINACIÓN POR REDUCCIÓN O AMINÓLISIS: La mayoría de los compuestos nitro se reducen a aminas utilizando una mezcla de hierro y una cantidad catalítica de HCl. La reacción se representa como: NH2 NO2 4 + Fe + 4H2O 4 + 3 Fe3O4 El grupo ácido sulfónico –SO3H puede introducirse a un núcleo atómico por acción del H2SO4 concentrado u óleum. El agente sulfonador debe ser electrofílico para atacar el anillo y se piensa que es el ion HO3S+. El benceno produce ácido bencensulfónico y un tratamiento posterior forma el ácido 1,3-disulfónico. Los ácidos sulfónicos también pueden formarse por síntesis del sulfato de amina seguida por el calentamiento del sulfato seco al vacío. ⚫ SULFONACIÓN: SO3H SO3H óleum óleum Ca(OH)2 "caleado" SO3H SO3 SO3H -2 Ca2 + + CaSO 4 Na2CO3 + CaCO3 "carbonatado" SO3H SO3 OH fusión alcalina OH SO3H OH OH 20° C H2SO4 -12°C Oxiácido de Tobías SO3H OH OH + HO3S Acido de croceína Acido de Schäffer ⚫ HALOGENACIÓN: El benceno y sus derivados se cloran directamente con cloro gaseoso en presencia de un catalizador de cloruro férrico. El benceno da clorobenceno y posteriormente o- y pdiclorobencenos. El tolueno forma o- y p-clorotoluenos, pero si el catalizador se omite, forma cloruro de bencilo. La bromación se lleva a cabo en forma directa con bromo líquido y tiende a emplearse en la química de la antraquinona. CH3 CH3 Cl CH3 + Cl2/FeCl3 CH2Cl Cl Cl2 sin catalizador + NH2 - N2 Cl HNO2 Cl Cu2Cl2 (Sandmeyer) Cu (Gattermann) O NH2 O NH2 NH2 CH3 CH3 Br2 CH 3 O O 1-Amino-2-metilantraquinona O 1-Amino-4-bromo-2-metilantraquinona NH2 O CH3 O NH Br NH2 CH3 (1) H2SO4 O NH (2) NaOH CH3 Azul ácido 47, CI 62,085 Azul fijo Nirton CR SO3Na CH3 ⚫ HIDROXILACIÓN: Los grupos oxidrilo pueden introducirse mediante hidrólisis de un compuesto clorado o la degradación de un hidroperóxido. El método tradicional de introducir un grupo oxidrilo es la sulfonación seguida por fusión alcalina. Aunque a esta ruta para obtener fenol la ha desplazado el proceso de cumeno–fenol, la fusión alcalina todavía es la única ruta para el 2-naftol OH NH2 (1) nitración 10% H2SO4 (2) reducción 10 - 15 bar 1- Naftol ⚫ ALQUILACIÓN: La alquilación de los oxhidrilos se utiliza con frecuencia para preparar colorantes que no cambian su tono al ser expuestos a ácidos o álcalis diluidos. Las aminas pueden alquilarse con metanol etanol, haluros de alquilo o p- toluensulfonato de metilo. N(CH3)2 NH2 + 2 CH3OH PCl3 275° C 100 bar + 2 H2O N,N - Dimetilanilina ⚫ REACCION DE FRIEDEL-CRAFTS: El reactivo en la química de los colorantes es cloruro de ácido o un anhídrido y el catalizador es cloruro de aluminio. Proporciona una ruta importante para obtener los derivados de la antraquinona a partir de materias primas monocíclicas de bajo costo. O Cl CO CO AlCl3 O + H2SO4 CO CO Anhídrido ftálico OH Cl O 2- cloroantraquinona O OH Cl O OH p-clorofenol Quinizarina OH CO H2SO4 O + H3BO4 CO Anhídrido ftálico calor ⚫ OXIDACIÓN: Con los colorantes, el valor de los productos obtenidos es tan alto que es posible emplear de manera económica agentes oxidantes tales como el permanganato de potasio, ácido crómico, y H2O2.El anhídrido ftálico es un intermediario importante en la fabricación de colorantes. Un ejemplo de las muchas oxidaciones diversas es la síntesis de aldehídos aromáticos importantes en la producción de colorantes del trifenilmetano. Un derivado del tolueno, como el ácido toluen-2, 4-disulfónico, se oxida a un aldehído por acción del permanganato de potasio en solución de sulfato manganoso en ácido sulfúrico concentrado CHO CH3 SO3H SO3H KMnO4 MnSO4/ H2SO4 SO3H SO3H Acido toluen-2,4-disulfónico Acido benzaldehío-2,4-disulfonico ⚫ TRANSPOSICIÓN BENCIDÍNICA: Los diaminobifenilos sustituidos son intermediarios importantes para los colorantes azoicos y de tina y se obtienen por transposición bencidínica. 2 NO2 Zn/ NaOH HCl NH NH OCH3 OCH3 H3CO 2-Metoxinitrobenceno H2N NH2 OCH3 OCH3 O- Anisidina ⚫ REACCIÓN DE BUCHERER: Esta reacción implica la sustitución de grupos amino por grupos oxidrilo o viceversa. Su principal importancia es en la serie del naftaleno OH NH2 Aminiaco y sulfito de amonio SO3H (1) NaHSO3 (2) NaOH (3) HCl SO3H ⚫ REACCIONES DE DICETENO: El diceteno con los alcoholes produce acetoacetatos y con las aminas acetoacetarilamidas, que son en particular importantes en la fabricación de pigmentos O CH3C O calor CH3COOH CH3C + CH2 C O Ceteno C2H5OH + son particularmente importantes en la NH2 fabricación de pigmentos: CH2 C O CH2 C O Diceteno O CH2 C se dimeriza expontáneamente O CH2 C O Diceteno CH3COCH2COC2H5 Acetoacetato de etilo NHCOCH2COCH3 CH2 C + O CH2 C O Diceteno Acetoacetanilida FABRICACIÓN DE COLORANTES ⚫ Los colorantes se fabrican en procesos por lotes y reactores, columnas de destilación y otros equipos se relacionan en su diseño con los aparatos en pequeña escala utilizados en laboratorio. Los procesos por lotes no dan lugar a grandes economías de escala pero tienen ventajas en términos de control de calidad y permiten usar un mismo equipo para diversos colorantes que se obtienen por métodos similares aunque no idénticos. Diagrama de flujo para obtener el azul negro ⚫ El amarillo FD & C5 es un colorante para alimentos. Este colorante debe ser soluble en agua y puede tener poca firmeza, pero los requerimientos sobre toxidad son muy estrictos; su estructura es : ⚫ El Rojo directo 81 es un colorante diazo del tipo A M E. EL ácido p-( p-aminofenilazo) bencensulfónico se diazoa y copula con el N-benzoílico del ácido J: ⚫ El negro de tina 25 es un colorante de color gris parduzco que se uso principalmente para algodón y en ocasiones para lana y seda. Se obtiene por condensación de dos moles de 1-aminoantraquinona con 3,9-dibromobenzantrona en naftaleno a ebullición y en presencia de óxido de cobre y carbonato de sodio. El producto se cicliza con hidróxido de potasio en isobutanol a ebullición. ⚫ El Azul disperso 3 es un importante colorante de acetato y se obtiene por tratamiento de quinizarina a presión, con metilamina en solución acuosa e hidrosulfito de sodio o polvo de zinc. El compuesto leuco ( reducido de coloración débil) puede oxidarse con nitrobenceno o ácido sulfúrico caliente. ⚫ El primero de los colorantes del estilbeno fue el Amarillo directo 11 y todavía se le emplea mucho. Se obtiene del calor sobre una solución de ácido 4-nitrotoluen-2sulfónico en hidróxido de sodio acuoso o por oxidación del mismo compuesto con Hipoclorito. Se forma una mezcla de colorantes amarillos dependiendo de las condiciones. El principal producto es talvez la Curcumina S, según se muestra. ⚫ Los colorantes del trifenilmetano tienen color brillante y pueden producirse en forma ácida, mordentes, como disolventes y pigmentos. Si no tienen grupos ácidos sulfónicos, los colorantes, por lo general son básicos; los grupos ácido sulfónico confieren carácter ácido y solubilidad en agua . El miembro más importante de la clase es el Violeta de metilo que consiste en una mezcla de clorhidratos de las pararosanilias con alta metilación. COLORANTES INDIGOIDES •El colorante indigoide más importante es el índigo, y durante siglos se obtuvo como glucósido de la planta del índigo. IMPACTO AMBIENTAL ⚫ Los colorantes en la actualidad no son peligrosos debido al conocimiento y el control que de ellos se tiene, normalmente la toxicidad de un colorante, está relacionada con su absorción, el mismo que depende de los campos de aplicación y frecuencia del uso. ⚫ No todos los colorantes permitidos en una país, lo son en otros, esto se debe a que los estudios toxicológicos no son realizados de igual manera ⚫ Entre los contaminantes que son producto de la fabricación de colorantes tenemos: antraceno; diclorobencenos; 2,4-dinitrofenol; dinitroltoluenos; fenol; ácido carbólico o fénico; naftalenos; bencidina; benceno; tolueno . ⚫ CONTAMINANTES QUÍMICOS: Incluyen contaminantes orgánicos e inorgánicos disueltos o dispersos en el agua que provienen de descargas domésticas, agrícolas e industriales. Los principales son cloruros, sulfatos, nitratos y carbonatos. También desechos ácidos, alcalinos y gases tóxicos disueltos en el agua como los óxidos de azufre, de nitrógeno, amoníaco, cloro y sulfuro de hidrógeno. ⚫ Todos estos desechos provienen del procesamiento de alimentos para humanos y animales, diversos productos químicos industriales de origen natural, como breas y tinturas, y diversos productos químicos sintéticos como pinturas, herbicidas, insecticidas, etc. ⚫ Los contaminantes orgánicos consumen el oxígeno disuelto en el agua y afectan a la vida acuática. CONCLUSIONES ⚫ Un colorante debe tener las siguientes propiedades básicas: color, resistencia a la luz y adherencia la sustrato para que el color no se desvanezca. ☺ ⚫ ☺ Los colorantes se fabrican en procesos por lotes y en reactores, columnas de destilación y otros equipos. ⚫ ☺ Los colorantes azoicos son los más importantes, seguidos por las antraquinonas, los derivados del estilbeno, los indigoides y los colorantes de trifenilmetano. Colorantes • Cisneros Adriana • Espin David • Guaman Eliana • Jerez Johana • Palacios Genesis • Torres Michelle • Vergara Esthefania Color El color es parte de la percepción visual que depende de un estímulo luminoso y del observador. El color que “vemos” es altamente personal pues cada individuo percibe la radiación electromagnética (luz) en la región visible (400-700 nm) dependiendo de sus propios receptores. . Colorimetria y Análisis colorimetrico • Es la ciencia cuantitativa del color que establece en términos numéricos, la identidad de dos colores y por ello las diferencias en la apariencia del color. La colorimetría no describe la sensación del color, sólo plantea si dos estímulos son iguales. Su metodología está basada en la visión tricromática y establece que dos colores son iguales si los valores de cada uno de los tres estímulos (X, Y, Z) son iguales. • En el análisis colorimétrico de una muestra transparente la intensidad del color se usa para determinar la cantidad de sustancia responsable del color. Las técnicas se adaptan para medir cantidades muy pequeñas, a veces trazas, responsables del color de la muestra. Cuando la sustancia que se desea cuantificar es incolora es frecuente el empleo de reactivos que producen coloraciones específicas las cuales se usan para calcular la concentración del compuesto incoloro Fotoquímica y color • La región visible donde ocurre la percepción del color, tiene un rango muy pequeño de 400 a c.a.800 nm (10-9 m) y se “verán” aquellas radiaciones correspondientes a las longitudes de onda no absorbidas por la muestra coloreada. Ello define el tono, tinte o matiz, como se tipifica en la Tabla 1.1. De esta manera a cada radiación visible le corresponde una radiación complementaria absorbida. En la Figura 1.2 se visualiza el espectro electromagnético. Predicción del color de moléculas orgánicas • Aislándonos de factores ambientales como longitud de onda de la fuente lumínica, reflexión, dispersión, etc., el tinte de un objeto es función del sistema cromóforo y auxócromo del colorante. Las moléculas orgánicas usadas como colorantes tienen entonces, un sistema de enlaces múltiples que mediante absorción selectiva de la luz, la cual depende de la energía asociada con tales sistemas, presentan colores específicos. • Los procesos fotoquímicos citados en el párrafo anterior están basados en modelos sencillos con pares de electrones n, σ y π conformando orbitales moleculares, en estructuras parciales bien sea como cromóforos responsables de la transición, y por tanto del tinte o tono principal, o como auxócromos, que son heteroátomos (átomos con electrones no enlazantes n) o grupos de átomos, capaces de conjugarse con el cromóforo y así intensificar o modificar el tinte. Ejemplos de estos grupos son: • · Cromóforos: N=O (nitroso), O-N=O (nitro), C=S (tiocarbonilo), C=O, (carbonilo), N=N (azo), N=N-O (azoxi), C=N (ciano), C=N (imino), C=C (etinilo). • Auxócromos: OH (hidroxi), NHMe (metilamino), NMe2 (dimetilamino), OR (alcoxi), Cl, Br, I, (halógenos). Los cromóforos y auxócromos más eficientes son aquellos que tienen heteroátomos lo que permite las transiciones de menor energía n π* y que además, pueden conjugarse lo cual aumenta el número de las posibles transiciones. Esta teoría se aplica a sistemas aromáticos, bencenoides y afines, y permite, haciendo uso de los cálculos del PMO (teoría del Orbital Molecular Perturbado), estimar la energía absorbida para pasar del estado fundamental π al primer estado excitado π* de un determinado sistema aromático que contiene cromóforos y auxócromos y de allí la longitud de onda de la transición y el color Del solvente y del medio • Es frecuente observar variación en el color de un colorante cuando se disuelve en solventes de diferente naturaleza. En el caso de cromóforos polarizados los solventes polares aumentan la estabilidad del estado fundamental aumentando la energía de la transición y por ello ocurre un desplazamiento hipsocrómico (a menor longitud de onda) al añadir sustancias o solventes polares. A veces es difícil determinar a priori, la dirección del desplazamiento pues la diferencia en polaridad puede inducir la formación de estructuras iónicas que alteran la distribución de los electrones. Es por ello que el comportamiento mencionado se refiere a moléculas idealizadas, no perturbadas, como si se tratara de moléculas en fase gaseosa con muy baja presión de vapor, es decir “aisladas”. • El efecto del solvente se altera por interacciones electrónicas del colorante con el solvente, del solvente mismo u con otra molécula de colorante, adsorbente etc. Estas interacciones pueden ser de origen dipolar, puentes de hidrógeno, efectos dieléctricos, efectos estéricos o cristalización, es decir “polimorfismo” (diferentes colores para diferentes formas cristalinas) o simplemente agregación. Por ejemplo, si a una solución acuosa de un colorante se le añade un coloide o una sustancia lipofílica, el colorante tiende agregarse o a polimerizarse, cambiando el tinte o matiz. En algunos casos tal agregación se inhibe con la ayuda de agentes dispersantes como glicoles u otros polioles o simplemente alcoholes. El Azul de Metileno en agua es verde pero al agregarse alcohol la solución se torna azul. El empleo de agentes dispersantes en la aplicación de sustancias que imparten el color tanto orgánicas como inorgánicas es muy frecuente. Los colorantes dispersos se conocen como pigmentos y éstos serán objeto de un capítulo separado. CONSTITUCIÓN QUIMICA DE LOS COLORANTES SUSTANCIAS COLORANTES • Para que una sustancia sea considerada colorante, además de poseer color (o desarrollarlo a través de una reacción química) debe poder transferirlo al medio al cual se aplica; hay así, sustancias cromógenas específicas para diferentes sustratos. • Por ejemplo, para colorear materiales que deben someterse a altas temperaturas como el vidrio o la cerámica son necesarios sales y óxidos inorgánicos que desarrollan o retienen el color bajo las condiciones de fabricación y empleo de esos materiales, mientras que en el teñido de fibras o en la coloración de alimentos preparados o productos farmacéuticos y cosméticos alimentarios se emplean colorantes generalmente (no exclusivamente) orgánicos. Los colorantes destinados a alimentos, drogas y cosméticos tienen además otros sistemas internacionales de identificación, los cuales asignan número y nombre propios; tales son la clasificación de la Comunidad Económica Europea y de la FDA (Foods and Drugs Administration) de los Estados Unidos • Dentro de los usos podemos agrupar las materias colorantes como aquellas destinadas a: • Cerámicas y vidrios • Alimentos, drogas y cosméticos • Plásticos • Pinturas y barnices • Textiles y otras fibras • Fotografía y sensibilizadores fotográficos • Tintas tipográficas • Abrillantadores y fluorescentes, etc CLASIFICACIÓN TINTOREA • en la clasificación tintórea de los colorantes se están considerando las técnicas para su aplicación, esto se refiere principalmente a la manera de transferirlos y fijarlos a tejidos, papel, fibras y materiales relacionados. • depende de la estructura química del material a teñir y de la sustancia cromogénica: grupos cromóforos, grupos auxócromos y grupos auxiliares. • Entre los mecanismos de transferencia y adhesión están la formación de puentes de hidrógeno, la insolubilización, la formación de soluciones sólidas, la formación de enlaces salinos y de enlaces covalentes. 1. Colorantes directos Colorantes ÁCIDOS • Aquellos que contienen grupos polares (RNH3 + , RSO3 - , etc.), son aplicables directamente en solución y se adhieren a las fibras por interacciones electrostáticas o por la formación de sales. Por costumbre se conocen como colorantes directos aquellos aniónicos que tienen especial afinidad por fibras celulósicas, en este grupo se encuentran: los aniónicos solubles en agua que contienen grupos ácidos como: SO3 H, CO2 H, NO2 , OH (fenólicos) y por lo tanto pueden teñir fibras con grupos básicos como la seda, la lana y la poliamida, fijándose por formación de sales. Colorantes Básicos • os catiónicos solubles en agua con grupos básicos como NHMe2 + , NH2Me+ , NMe2 , NH2 ; tienen afinidad por las fibras con grupos ácidos como las de lana, seda, poliacrilonitrilo. Las fibras celulósicas pueden ser teñidas con colorantes básicos pero para fijarlos es necesario pretratar la fibra con una sustancia acida por ejemplo taninos, es por ello que los colorantes básicos para algodón se conocen como colorantes al tanino. Colorantes Sustantivos • Los colorantes sustantivos se denominan a menudo, colorantes directos, presentan estructuras alargadas que se adaptan paralelamente a las fibras celulósicas (algodón, lino) a la cual se mantienen unidos por puentes de hidrógeno (colorantes directos simples) • Su permanencia sobre el tejido conocida como solidez al lavado, es limitada por lo cual es necesario fijarlos (colorantes directos post-tratados). Esto se logra mediante: • Diazotación y acoplamiento sobre la fibra. • Quelación con metales. • Tratamiento después del teñido • Tratamiento con urea COLORANTES DISPERSOS • Son sustancias poco solubles en agua pero solubles en solventes orgánicos y/o en fibras sintéticas no polares. Se aplican a partir de una suspensión acuosa, casi coloidal, con la ayuda de agentes dispersantes, generalmente jabones, que se conocen como Dye Carriers; la fibra extrae el colorante de la dispersión y forma una solución sólida. • Los colorantes dispersos pueden ser del tipo de alta, media o baja energía. Los de alta energía tienen mucha resistencia a la sublimación, baja velocidad de difusión en la fibra y requieren de altas temperaturas para su aplicación. COLORANTES TRANSFERIDOS • Pueden considerarse una variante de los dispersos. Se usan en procesos en los cuales el color es transferido de un sustrato inerte (papel) que los contiene, al tejido por simple contacto, calentando la superficie del transferidor (papel) de modo que el colorante sublime y se adsorba sobre la fibra y luego se difunda en ella y forma una solución sólida. Generalmente se utilizan los colorantes dispersos de media y baja energía. • Tienen la ventaja de permitir la reproducción nítida de patrones muy complejos. COLORANTES REACTIVOS • Bajo este nombre se engloban aquellos que poseen en su molécula un grupo reactivo que se une a la fibra mediante enlaces covalentes formando ésteres o éteres. En ello se aprovechan las funciones hidroxilo del algodón y de la lana o el grupo amino de la lana, seda y otras poliamidas. Estos grupos reactivos contienen generalmente halógenos que son sustituidos por las funciones OH y NH de la fibra. Colorantes vat • Son llamados también colorantes a la tina. Estos son insolubles en agua pero por reducción forman una sal soluble: compuesto leuco, incoloro o débilmente coloreado. • Una característica estructural común de los colorantes VAT es un sistema quinoideo condensado • Los colorantes VAT presentan coloraciones características en diferentes medios oxidantes (ácido sulfúrico, ácido nítrico, persulfato de sodio, divanadiltrisulfato de sodio, etc.), porque de ellos depende la extensión de la conjugación del sistema cromofórico. Colorantes de azufre • Son colorantes poliméricos insolubles en el agua que contienen azufre tanto como integrante del cromóforo, o enlazando la cadena del polímero (-SS-). Son especialmente utilizados con fibras celulósicas y se aplican en soluciones de su forma reducida la cual una vez absorbida por la fibra, es reoxidada por el aire u otro agente oxidante y el colorante insoluble queda adherido. Colorantes de pigmentación • Son sustancias insolubles tanto en agua como en la fibra a teñir. Por tradición se reservaba la denominación pigmento a sustancias cromogénicas inorgánicas, como los óxidos de cobalto, hierro, sales de cromo, etc., pero hoy día se ha ampliado el concepto y se incluyen sustancias orgánicas insolubles, generalmente policondensados que por no presentar afinidad con las fibras, requieren de aglutinantes. Abrillantadores y fluorescentes • No son colorantes propiamente dichos pero producen el efecto óptico del brillo porque adicionan luz al objeto que los contienen. Estas sustancias absorben en la región no visible (UV) y emiten en la visible, lo cual hace el efecto de blanqueo del objeto tratado con estas sustancias porque aumentan el rango de radiación emitida en el visible. Clasificación quimica de los colorantes COLORANTES AZO • Debido a la facilidad de su síntesis y a su versatilidad son los más importantes; pertenece a este grupo casi la mitad de los colorantes sinteticos Están caracterizados por la presencia de uno o más grupos azo: C-N=N-C, en su molécula. • En principio, cualquier amina aromática primaria es capaz de generar azocompuestos por un proceso llamado de acoplamiento (coupling). Esta reacción similar a otras sustituciones electrofílicas aromáticas, requiere de una especie positiva (un átomo de nitrógeno de la sal de diazonio) y un sustrato o acoplante, receptor de la especie positiva que debe estar activado por un grupo dador de electrones (que incrementa su densidad electrónica) y además poseer hidrógenos fácilmente sustituibles. Colorantes antraquinónicos La característica estructural común es la presencia de uno o más grupos cetónicos asociados a un sistema conjugado que a su vez, presenta sustituyentes en conjugación con los grupos carbonilo, como hidroxilo y/o amino, además de halógenos, azufre, etc. Las antraquinonas sencillas pueden ser empleadas como colorantes o servir de material de partida para la síntesis de moléculas cromogénicas más complejas, bien sea por repetición de anillos antraquinónicos, en el caso de las quinonas policondensadas como la Violantrona, o en la formación de colorantes mixtos, por ejemplo cuando están conjugadas con sales de diazonio: Amarillo Indantreno GGF Dentro de este grupo también se encuentran estructuras que presentan anillos heterocíclicos como acridonas, tiaxantonas, conjugados con el fragmento antraquinónico. En la síntesis de estos colorantes deben considerarse dos etapas: la formación del sistema antraquinónico y la introducción de los sustituyentes. Para la primera se emplean dos rutas principales de las cuales la más generalizada es la síntesis de Friedel-Craft sobre un sistema aromático con el anhídrido ftálico y le sigue en importancia la ruta del dieno que implica una adición Diels-Alder de derivados de butadieno y benzoquinona. Una de las limitantes del último proceso es la tendencia a polimerizarse que tienen los dienos Colorantes antraquinónicos ácidos Se logran con la introducción de un grupo sulfónico y los tonos que se obtienen son azules, violetas y verdes, no disponibles entre los colorantes azo y de otras familias químicas. Las estructuras más frecuentes son los ácidos sulfónicos de 1,4-diaminoantroquinonas, estables a la luz y al lavado, que se emplean para teñir lanas y sedas. Si ambos grupos amino son sustituidos por un núcleo aromático se logran tonalidades verdes, pero si un solo NH2 se cambia por NH-Aromático o ambos grupos no están sustituidos el color predominante varía del azul al violeta. La introducción de un grupo alquilo o arilo sobre los nitrógenos aumenta la estabilidad al lavado y a la luz. Colorantes antraquinónicos dispersos Son representados por aminoantraquinonas y contienen sustituyentes alquilo, hidroxilo, arilo, etc. Su mayor uso comprende el teñido de fibras sintéticas principalmente en tintes azules. Las antrarrufinas y crisazinas, cuyas estructuras de los compuestos base (sin nitrógeno) se indican abajo, conforman una clase importante de colorantes antraquinónicos dispersos. Colorantes antraquinónicos mordentados Son poco abundantes debido a su alto costo de fabricación. La Alizarina (que se conoce como CI Mordant Red 11) es el prototipo y por ello esta clase se la denomina a veces colorantes de alizarina y se caracterizan por poseer al menos un grupo OH en C-l, con tonalidades rojas. Aquellos con un número mayor de grupos hidroxilo dan tonos azules. El color de los mordentados de Alizarina varía con el metal quelante. Por ejemplo el Rojo Carmesí contiene aluminio, mientras que si el metal es magnesio se producen coloraciones violeta, con el bario, púrpura y con el mercurio, negro-violeta. Los mordentados negros más conocidos se obtienen condensando Purpurina con anilina, seguido por sulfonación, lo que aumenta la solubilidad en agua Colorantes antraquinónicos VAT Son poco abundantes debido a su alto costo de fabricación. La Alizarina (que se conoce como CI Mordant Red 11) es el prototipo y por ello esta clase se la denomina a veces colorantes de alizarina y se caracterizan por poseer al menos un grupo OH en C-l, con tonalidades rojas. Aquellos con un número mayor de grupos hidroxilo dan tonos azules. El color de los mordentados de Alizarina varía con el metal quelante. Por ejemplo el Rojo Carmesí contiene aluminio, mientras que si el metal es magnesio se producen coloraciones violeta, con el bario, púrpura y con el mercurio, negro-violeta. Los mordentados negros más conocidos se obtienen condensando Purpurina con anilina, seguido por sulfonación, lo que aumenta la solubilidad en agua Colorantes Indigoides Son colorantes principalmente del tipo VAT que se caracterizan por presentar un sistema conjugado del tipo indólico. El prototipo es la Indigotina (índigo, añil, azul índigo). Las estructuras análogas en las cuales el átomo de nitrógeno se sustituye por uno de azufre se denominan “tioindigoides” El Índigo se conoce como como Indigotina, Índigo Carmín cuando se introducen grupos sulfónicos para ayudar la solubilización. La Indigotina es un colorante alimentario y en esta aplicación se conoce como FDC Blue N° 2 Colorantes azinas El cromóforo de este grupo es un anillo heterocíclico nitrogenado conjugado. Se incluyen en esta clasificación las oxazinas y las tiazinas. Las indantronas pueden considerarse derivados quinónicos de azinas. Las azinas son conocidas también con el nombre genérico de Safraninas Malva, el primer colorante sintético, pertenece a este grupo fue obtenida mediante oxidación de una solución diluida de sulfato de anilina, con dicromato de potasio. Este descubrimiento accidental desencadenó las investigaciones sobre colorantes sintéticos. Azometinas Son colorantes formados por complejos metálicos de Co, Cu y Ni de iminas ortosustituidas con grupos OH. Se emplean para teñir nylon, algodón y seda. A veces el colorante se produce sobre el tejido pues se forman quelatos con los metales previamente incorporados a la fibra: es decir se emplean como colorantes mordentados y a veces como colorantes premetalizados en relación 1:1 y 2:1, ligando:metal. El CI Solvent Yellow 32 (amarillo brillante) no metalizado se usa como colorante para plástico, madera y tintas de impresión. APLICACIÓN DE LOS COLORANTES A TEXTILES Fibras textiles • Son productos macromoleculares • Se repiten las unidades estructurales monómeros, lo que da origen a polímeros fibrilares. Estos polímeros pueden formarse tanto en la naturaleza (fibras naturales) o mediante procesos químicos (fibras sintéticas) por: Polimerización, Policondensación El encadenamiento entre las unidades se efectúa sin el desprendimiento de moléculas sencillas, de modo que la composición centesimal del polímero es igual a la del monómero. Al formarse el enlace entre las unidades monoméricas se separan moléculas pequeñas: H2O, HC1, NH3 ,..., siendo su cantidad una medida del grado de polimerización. Así el polímero presenta una composición centesimal diferente al monómero. Poliadición Polimerizaciones tridimensionales Cuando no se pierden moléculas pequeñas en la reacción entre dos monómeros bi- o poli-funcionales, los cuales redistribuyen sus átomos en el polímero • los reactantes poseen más de dos grupos funcionales por molécula lo que conduce a estructuras ramificadas. • las unidades monoméricas se mantienen unidas en el polímero por enlaces covalentes, las macromoléculas entre sí lo estarán por fuerzas de Van der Waals Clasificación de las fibras textiles • Las fibras pueden clasificarse, según su origen, en naturales, procedentes del reino vegetal (algodón, lino) y animal (seda, lana); artificiales (semi-sintéticas) aquellas que se obtienen por transformaciones químicas de productos naturales (celulosa, araquina), sin que se destruya apreciablemente la macromolécula natura fibras artificiales y sintéticas • Se las conoce también como fibras químicas y se obtienen tanto como un filamento continuo muy largo o se las corta en trozos que luego son tejidos en filamentos. Las naturales sólo se obtienen en filamentos de longitud más o menos reducida.. • El denier es una medida del grosor de la fibra • La tenacidad es una medida de la resistencia a romperse • Las fibras sintéticas son hidrofóbicas • las fibras deben ser estables a los agentes químicos: ácidos diluidos, blanqueadores, solventes para lavado a seco, álcalis, etc. • Las fibras hidrofóbicas son las más complicadas de teñir, mientras que los materiales celulósicos naturales o artificiales son más fáciles de colorear. efectos de estructuras químicas de las unidades que se repiten en la fibra • Celulósicas · • Proteínicas · • Otras fibras naturales (de asbesto, de vidrio) · • Polímeros sintéticos: poliolefinas (aunque la estructura polimerizada no presenta dobles enlaces), poliésters, poliamidas, poliéteres, poliuretanos, etc. Fibras celulósicas • La celulosa es un polímero formado por unidades de glucosa que se unen en las posiciones 1,4 • Se obtiene por digestión ácida (con bisulfito de calcio) o alcalina (sulfato de sodio e hidróxido de sodio) en calderas bajo presión. • De la celulosa técnica se obtienen las fibras artificiales conocidas con el nombre genérico de rayón y otros productos (éteres) que se caracterizan por su gran resistencia a los álcalis. Fibras proteínicas Fibras proteínicas • Son policondensados lineales de aminoácidos. • Para aumentar la estabilidad se puede: • Sus componentes principales son dos escleroproteínas fíbrilares que actúan como material de sostén: la queratina y la fibroína. a) Bloquear la rotura de los enlaces de azufre mediante la intercalación de un un ditioéter, haciendo reaccionar el producto reducido con dibromometano o formaldehído: • La lana está constituida por queratina conformada por cadenas polipeptídicas enrolladas en espiral donde los enlaces disulfuro -S- b) Bloquear los grupos amino y carboxilo libres con reactivos S- las mantienen unidas.Estos enlaces pueden romperse con bifuncionales: agentes químicos: reductores, oxidantes, o hidrolizantes sin que se destruyan las cadenas. Los agentes reductores como hidrógeno, sulfuros, sulfitos, bisulfitos, originan complejos cisteínicos a través de una reacción reversible de modo que por oxidación se puede regenerar la fibra. Fibras auxiliares • Se denominan así aquellas empleadas como material textil auxiliar para ciertos efectos decorativos o para aumentar la resistencia. • Las fibras de vidrio obtenidas por hilado de una masa de vidrio hecha flexible con metilsilicona, se utilizan como soporte para materiales a base de resinas de poliéster. • . La fibra de alginato se retira por extracción con álcali del artículo ya formado y queda el patrón del • Las fibras metálicas son utilizadas como filamentos encaje formado por las otras fibras resistentes al auxiliares que al añadirlos a la fibra sintética álcali. disminuyen su tendencia a cargarse electrostáticamente. Fibras sintéticas • Pertenecen al grupo de los materiales termoplásticos, son polímeros lineales o poco ramificados, que poseen elasticidad, estabilidad a los agentes químicos, al pliegue y al roce. • Polimerización, con o sin copolimerizante, como en las fibras vinílicas , acrílicas, poliestireno, poliolefínicas. • Policondensación, son fibras de poliéster, sustitutos del algodón, como los politereftalatos y poliamidas, sustitutos de lana y seda. • Poliadición,, el poliuretano Teñido de las fibras • Los métodos de aplicación de las sustancia cromogénicas dependen de las características físicas y constitución química de éstas y de las del material a teñir. De esta manera, para colorear papel se utilizan los mismos tipos de colorantes que se emplean para el algodón • La afinidad de las fibras por los colorantes depende grandemente de cómo se ordenan las moléculas en las fibrillas.. • En el transcurso de una coloración se transfiere el colorante desde una solución (baño) al polímero inmerso en ella, y el fenómeno obedece a un equilibrio físico-químico de difusión y sorción de las moléculas o iones del colorante. La transferencia del colorante a la fibra • 1. difusión en el baño hacia la superficie de la fibra • 2. difusión a través de la superficie de la fibra • 3. adsorción sobre la superficie de la fibra • 4. difusión y sorción dentro de la fibra. Existen cuatro tipos de fuerzas que mantienen unido el colorante a las fibras: • Electrostáticas, por ejemplo en aquellas fibras que • Puentes de hidrógeno, por ejemplo entre grupos contienen grupos aniónicos y colorantes catiónicos. carbonilo de la fibra de lana y OH fenólicos del • Fuerzas de Van der Waals, solamente efectivas para colorante, o entre los grupos OH de las fibras celulósicas y del colorante. la sorción sobre fibras no iónicas con moléculas de colorante dispuestas a distancias muy cortas de la superficie de la fibra, es el caso de las fibras vegetales • Interacciones hidrofóbicas, como en las asociaciones entrópicamente favorecidas de polímero fibracolorante, ambos insolubles en agua. Métodos de coloración de las fibras textiles • Se puede considerar dos grupos grandes de técnicas mediante las cuales una sustancia cromogénica es transferida a una fibra. • El segundo la transferencia del color se hace por contacto del tejido con una tinta o pasta en un proceso análogo a la impresión del papel • El primero implica la inmersión del material en una suspensión o en una disolución del colorante con lo cual se logra el teñido, • La fibra, natural o sintética, debe ser preparada antes de someterla al teñido. Esta preparación implica su limpieza y las condiciones de la misma se escogen de acuerdo a la naturaleza química de la fibra.. Las maquinarias para el teñido de la fibra (tintura textil) son básicamente de tres tipos: • a) Aquellas donde el material se mantiene estacionario, empaquetado en los tanques de tinción a través del cual fluye la solución de colorante • b) Aquellas donde el material textil se mueve a través de baños sucesivos (o a través del mismo baño) de colorante hasta lograr el tinte deseado • c) En equipos que funcionan tanto moviendo el licor colorante como el material a teñir. Las técnicas básicas de impresión más frecuentes son: • 1. Impresión por bloques. El color se aplica por • 3. Impresión por estarcidor (serigrafía). Consiste en contactos sucesivos de la fibra con bloques de madera transferir la pasta de impresión a través de un tallados de modo que el patrón a estampar en cada estarcidor al tejido a estampar. color, sobresale • 4. Impresión por sublimación. Un método análogo al • 2. Impresión por rodillos. Los bloques se sustituyen anterior es la transferencia de colores de un papel o por rodillos de metal, generalmente cobre, grabados base previamente estampado, al textil por contacto de acuerdo al color que se desea estampar de un directo, sin solvente. dado patrón. • 5. Impresión por rociado. Se aplica la pasta de color por atomización continua sobre el tejido en movimiento. Estilos de estampado • Los estilos por descarga o corrosión implican que el tejido uniformemente teñido se estampa con una pasta que contiene una sustancia capaz de destruir el color sorbido en el tejido, produciendo diseños blancos (o casi blancos) sobre un fondo coloreado. • Los colorantes usados en esta técnica son azo, quinonas e indigoides, principalmente. Los azo-directos, azo-reactivos y azoicos se destruyen (descargan) por reducción con sulfoxilato de sodio y formaldehído (NaHSO2-CH2O) que se oxida en el proceso, al complejo soluble bisulfitoformaldehído (NaHSO3-CH2O) el cual se elimina por lavados. Los agentes reductores como bisulfito de sodio y una base destruyen los colorantes VAT (quinona), mientras que los oxidantes (dicromato de potasio o de sodio y ácido sulfúrico) descargan los indigoides. COLORANTES NATURALES • Son materiales orgánicos e inorgánicos obtenidos de fuentes vegetales, animales o minerales. Los productos usados como aditivos son: · Productos naturales, comprenden polvos o fragmentos de vegetales comestibles o no, zumos de frutas o vegetales, minerales pulverizados, fragmentos de insectos. · Extractos de productos naturales y sus concentrados. Los polvos obtenidos por desecación · Colorantes purificados de los extractos (son poco utilizados). · Equivalentes sintéticos de los colorantes naturales. · Derivados químicos de los colorantes naturales Entre los colorantes naturales orgánicos hay varios grupos químicos y los más importantes son: Carotenoides. Colores amarillos a rojos, se encuentran en alfalfa, zanahoria, onoto, pimentón, tomate..., y en algunos crustáceos y aves. Son los más abundantes y de mayor aplicación en la industria alimentaria humana y animal. Se usan como aditivos de productos grasos y de acuosos. De éstos, los comerciales por excelencia: β-caroteno, cantaxantina, β-apo-8’- carotenal. · Antocianinas. Colores rojos-azules que se presentan en manzanas, uvas, y en cierta flores. Se usan principalmente en preparaciones acuosas (refrescos, mermeladas). · Betalaínas. Colores amarillos muy intensos hasta rojos violáceos, son responsable del color brillante de las flores de los cactos, su fuente principal es la remolacha. Se aprovechan en preparaciones acuosas. · Porfirinas. Colores verde-amarillo, el ejemplo típico es la clorofila, tienen poco valor comercial. · Quinonas. Colores amarillos y rojos, se encuentran tanto en animales como en vegetales, como ejemplo, la cochinilla (ácido carmínico) que se obtiene de un coquito: Coccus lacae. · Guanina. Se utiliza como aditivo de otros colorantes para producir efectos iridiscentes, su color es blanco-perlado y se aísla de las escamas de los peces y del guano de ciertos pájaros. · Otros grupos, que incluyen poliolefinas, como la crocetina, componente principal del azafrán (que en realidad corresponde a un carotenoide degradado), azúcares del color caramelo, fenoles como curcumina del turmérico (o colorante de la cúrcuma), riboflavina, indigoides, etc. Entre los colorantes naturales inorgánicos se tienen óxidos de cinc, titanio, hierro, además de algunas sales como talco, carbonato de calcio, sulfosilicatos de aluminio (ultramarinos), etc. Antocianinas • Se localizan principalmente en las flores y frutos de las plantas superiores. Su color varía desde casi incoloro hasta amarillo, rojo, violeta y azul. • El color de las antocianinas depende, además de su estructura y del pH del medio, de otros factores como concentración, solvente, temperatura y presencia de sustancias que reaccionan reversible o irreversiblemente con las antocianinas. • La composición cualitativa de una mezcla de antocianinas puede enfocarse desde varios puntos: el análisis del pigmento mismo, de las agliconas que lo forman, y de la porción de azúcares. • Las antocianinas se encuentran en la mayoría de las plantas superiores. El caso de las uvas para la producción de enocianinas. Éstas se presentan como un líquido rojo púrpura que se prepara por extracción acuosa del residuo del prensado de la uva, destinado a la fabricación del vino, que contiene además de las antocianinas, ácido tartárico, ácido málico, taninos, azúcares, minerales, etc. Antocianinas • Los arándanos maduros son otra fuente comercial de antocianinas. Otros materiales potenciales pero con menor valor comercial son las especies de la familia botánica de las Rosaceas: grosellas, peras, manzanas, ciruelas y cerezas, de las cuales se ha aprovechado el zumo de la fruta como material colorante. • Las antocianinas también se han utilizado para teñir tejidos: algodón y lana. Es el caso del zumo obtenido de las hojas de Bignonia chica usada en Centroamérica con el cual se logran colores brillantes rojo-naranja. • El extracto de las flores de Commelina communis era usado en Japón para teñir de azul la seda. La Sangre de Dragón es el nombre de dos pigmentos naturales: dracorrubina y dracohordina encontrados en los frutos de Daemonorops propinguns Carotenoides • Son compuestos olefínicos altamente conjugados en cuya estructura se repiten 8 unidades de isopreno. • En la estabilidad de los carotenoides se debe tomar en cuenta de que la estabilidad del pigmento en tejidos intactos sea función de la permeabilidad celular y de la presencia de compuestos protectores. Por ejemplo el licopeno en los tomates es muy estable, pero inestable en extractos purificados de los mismos. • La mayoría de los carotenoides son particularmente sensibles a la oxidación con el oxígeno del aire cuando se encuentran adsorbidos. • Como colorantes naturales alimentarios se utilizan desde hace siglos los alimentos mismos o en forma de extractos concentrados de fuentes vegetales. Aunque la primera fuente reconocida de β-caroteno es la zanahoria, β-Caroteno • Conocido como CI Food Orange 5, 40800, si el compuesto es sintético o como C1 Natural Yellow 26, o Natural Brown 5, 75130, cuando se obtiene de fuentes naturales como una mezcla de α, β y γ-caroteno. • El colorante actualmente usado es de origen sintético que se obtiene como una mezcla racémica. Se presenta en cristales rojovioleta insoluble en agua, etanol, glicerina y propilenglicol, sólo ligeramente soluble en solventes orgánicos: en éter; en benceno y en disulfuro de carbono. • La ventaja principal de este pigmento es su valor de vitamina A y su habilidad de duplicar los tonos naturales. Se expende como suspensiones en aceites vegetales y como polvo fácilmente dispersable en agua Azafrán • Es un condimento constituido por los estigmas secos de la flor de Crocus sativus: la planta de azafrán los cuales se han usado desde tiempos antiguos como material para las tintas color oro destinadas a manuscritos, como especia, como aromatizante de baños y en formulaciones medicinales. • La sustancia responsable del poder colorante del azafrán es la crocina y crocetina. • La crocina, amarillo-naranja, es soluble en agua, pero menos en alcohol, propilenglicol y glicerina, se descompone a 186°C. • La crocetina (C20H24O4 ) es un ácido dicarboxílico que se descompone a 285°C, poco soluble en agua pero bastante soluble en solventes orgánicos y en bases. Betalaínas • Son compuestos nitrogenados que son los pigmentos responsables de la coloración amarilla y rojo-violeta de flores, frutos y hojas. • Se las denominan también como betanidinas y son los pigmentos principales de la remolacha Beta vulgaris. Se conocen dos grupos importantes: las betaxantinas (amarillas) por ejemplo la vulgaxantina, y las más importantes: las betacianinas (rojas). • El pigmento principal de la remolacha está constituido principalmente por betacianina unida a azúcares y se conoce como betanina, el cual representa del 75 al 95% del contenido total de betacianinas. • Las betalaínas son estables en un rango de pH 4-5, pero el calor, el oxígeno y la luz limitan la vida de estos colorantes Clorofilas • Se las conoce como CI Natural Green 3, 75810 y están presentes en todas las partes verdes de los vegetales superiores así como en algunas algas. • Químicamente, están constituidas por un núcleo porfirínico con un átomo de magnesio coordinado y un fragmento de ácido propiónico esterificado con fitol, un alcohol de 20 átomos de carbono de estructura isoprenoide. • La clorofila natural, que se ubica en los cloroplastos, está compuesta por una mezcla 3:1 de clorofila A y clorofila B. • Las clorofilas comerciales se obtiene por procesos de extracción sucesivas con solventes orgánicos a partir de ortigas, espinacas, alfalfa, etc., de las cuales se eliminan los carotenoides, ceras, grasas y otros compuestos liposolubles con éter de petróleo o nafta. COLORANTES ALIMENTARIOS El aspecto de un producto alimenticio, particularmente el color, ejerce un efecto decisivo en el consumidor al momento de la ingesta o de la compra y aquí contribuye por tanto, al éxito económico del producto El color a su vez, tiene influencia psicológica en cuanto al sabor del producto porque se asocia con la calidad y frescura del alimento El mayor uso de los colorantes es en aquellos productos con poco color o incoloros: gelatinas, refrescos, licores, caramelos, etc. En este caso la respuesta psicológica es muy grande: una gelatina roja "sabrá más a fresa" que una amarilla o una verde, aunque contenga la misma proporción de esencia de fresa. DISPOSICIONES LEGALES A mediados del siglo XIX ocurrió la síntesis accidental del primer colorante sintético: la Malva. Perkin deseaba obtener quinina por oxidación de la anilina con ácido crómico, pero utilizó una anilina contaminada con toluidina y obtuvo una masa negra de la cual consiguió aislar una sustancia brillante que denominó purpura de anilina, posteriormente llamada por los franceses mauvine por su semejanza con el color de la flor de lavanda La Malva purificada (R = CH3), tiene nombre y número CI asignados: Basic Dye, 50245 El éxito de Perkin desató el interés en las sustancias colorantes sintéticas y así entre las primero figuran Magenta (Fuscina, R = CH3), Verde Malaquita, y otros. Muchos de los colorantes sintetizados para aquella época se incorporaron muy pronto y casi indiscriminadamente a los vinos, como lo fue la Fuscina, y a productos de confitería A finales de siglo se reconocieron los colorantes como constituyentes legítimos de una variedad de productos alimenticios: mantequilla, queso, salsa de tomate, caramelos, vinos y otros. La proliferación del uso de colorantes trajo consigo problemas de salud En 1938 se añadieron a la lista de los colorantes permitidos aquellos destinados a cosméticos (en el acta: “Federal Food, Drug and Cosmetic Act” y para 1940 los colorantes certificados se agruparon en: •Colorantes FDC apropiados para alimentos, drogas v cosméticos. •Colorantes DC apropiados para drogas y cosméticos. •Colorantes External DC sólo apropiados para drogas y cosméticos de uso externo; no indicados para preparaciones destinadas a mucosas TERMINOLOGÍA Esta depende de la legislación a que se haga referencia. El término aditivo de color significa un material que: Es un colorante, pigmento u otra sustancia, hecho por un proceso de síntesis o artificio similar, de extracción, de aislamiento, con o sin intermediarios o cambios finales de identidad, y que se obtiene de una fuente animal, vegetal, mineral, u otra. Cuando se añade o se aplica a alimentos drogas o cosméticos o sobre el cuerpo humano o similar, puede impartir color, bien sea solo o a través de una reacción con otra sustancia ESPECIFICACIONES COLORANTES CERTIFICADOS Los colorantes certificados deben ser libres de impurezas a excepción de aquellas propias de la clase a que pertenecen: FDC, DC, Ext DC, lacas FDC, lacas DC y lacas Ext DC, en la clasificación de la FDA, o en las equivalentes de la EEC y las particulares de los países. Las especificaciones para los colorantes certificados caen en dos categorías: especificaciones generales, aplicadas a la clase del aditivo de color y las propias del colorante mismo o especificaciones particulares, que dependen del proceso de manufactura. NATURALEZA QUÍMICA Y NOMENCLATURA Como se indicó antes, debido a las diferentes legislaciones, la lista de colorantes certificados varía en las distintas comunidades, siendo la más estricta la FDA. Los azo-compuestos es la clase química predominante en los colorantes sintéticos y sus colores son amarillo, naranja y rojo, principalmente No sulfonados, insolubles en agua, solubles en solventes aromáticos que pueden precipitar durante la reacción de acoplamiento directamente o por reposo posterior. Ejemplo de éstos son los DC Red N° l7 y DC Red N°36. Sulfonados insolubles en agua, por poseer un grupo sulfónico en posición orto al grupo diazo y por ello capaces de formar sales insolubles por quelación interna con metales bivalentes: Ca, Mg, Ba, etc., por ejemplo DC Red N° 7 INDUSTRIA FARMACÉUTICA FARMACOLOGÍA GENERAL FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Desde hace algunos años muchas personas utilizan fármacos aun sin estar enfermos, tal es el caso de las vitaminas o de los anticonceptivos orales, por solo citar algunos; el incremento de productos que se expenden en el ámbito mundial sin receta médica y, por último, el consumo de sustancias utilizadas por la industria alimenticia como preservantes o colorantes y por la agricultura como fertilizantes, sitúa a la farmacología en un importante lugar del conocimiento de diversas especialidades en la sociedad. ▪ La farmacología es una ciencia en desarrollo muy rápido, que abarca áreas de interés para numerosas disciplinas afines, como el fisiólogo, químico, bioquímico, farmacéutico, ecólogo e incluso del jurista; aunque para todos resulta fundamental conocer los conceptos en que se basa y su desarrollo a través de la historia FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪PRINCIPALES CONCEPTOS ▪Farmacología. Es la ciencia biológica que estudia las acciones y propiedades de las drogas o fármacos en los organismos vivos. ▪Droga o fármaco. Del griego pharmakon es, en el más amplio sentido, toda sustancia química capaz de interactuar con un organismo vivo y desde el punto de vista médico es toda sustancia utilizada para el tratamiento, prevención, curación o diagnóstico de una enfermedad. Esta definición dada por la Organización Mundial para la Salud (OMS), en 1968, establece la sinonimia entre droga y medicamento, por lo que puede denominarse también agente farmacológico. Además, se considera fármaco toda sustancia, cualquiera que sea su origen, con características apropiadas para constituir un medicamento, es decir, también se le llama fármaco al principio activo del medicamento FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Medicamento. Es la sustancia medicinal y sus combinaciones o asociaciones destinadas al uso humano o animal ▪ Especialidad farmacéutica. Es el medicamento de composición e información definida, de forma farmacéutica y dosificación determinada, preparado para su uso medicinal inmediato, dispuesto y acondicionado para ser entregado al paciente; o sea, que constituye la forma envasada o preparada que se obtiene en la farmacia. Es fácil entender que la farmacología comprende todos los aspectos relacionados con la acción de los fármacos, su origen, síntesis, preparación, propiedades, acciones en el ámbito molecular o general, su transportación y biotransformación en el organismo, sus formas y vías de administración, indicaciones terapéuticas, efectos indeseables, etc. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪CLASIFICACIÓN ▪Como ocurre con la mayoría de las ciencias, la farmacología puede ser pura o aplicada. ▪La primera comprende el estudio de las acciones de las sustancias sobre los seres vivos, sin discriminar entre los que pueden tener aplicación terapéutica o no, es completamente experimental y como ciencia pura se desarrolla mediante teorías e hipótesis de trabajo; mientras que la aplicada se ocupa fundamentalmente del estudio de aquellas sustancias con posible empleo terapéutico. ▪Realmente no existe un límite preciso entre una y otra FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪CLASIFICACIÓN ▪Una división más clara experimental y la clínica. la constituyen la farmacología ▪El objeto esencial de estudio de la primera es el efecto de los fármacos sobre los diferentes sistemas orgánicos de los animales; se trata de un paso previo indispensable a la aplicación humana de un fármaco, pues nos provee de la base para su empleo terapéutico racional; cuando estas acciones se estudian en el hombre, sano o enfermo, estamos en el campo de la farmacología clínica. ▪La farmacología clínica resulta indispensable, ya que los resultados obtenidos con la experimental no pueden aplicarse estrictamente a los seres humanos por las variaciones entre especies. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪PRINCIPALES RAMAS ▪La farmacología abarca diversos campos, donde se destacan: ▪1. Farmacognosia. 2. Farmacodinamia. ▪3. Farmacocinética. 4. Terapéutica. ▪5. Toxicología. 6. Farmacoeconomía. ▪7. Farmacoepidemiología. 8. Farmacovigilancia. ▪9. Biofarmacia ▪11. Farmacogenética. 10. Farmacología molecular. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Farmacognosia. ▪Estudia el origen, características, composición química de las drogas y de sus constituyentes en su estado natural, con lo que asegura su identificación. Estas drogas no sufren ningún proceso a no ser su recolección y secado. ▪En la actualidad, y en los países de gran desarrollo, su interés es mayormente histórico, ya que han sido sustituidas por la síntesis química. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Farmacodinamia. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Farmacocinética. ▪Comprende el estudio de la absorción, distribución, metabolismo o biotransformación y excreción de las drogas. Este conocimiento es esencial para la adecuada administración de un fármaco; su desconocimiento puede originar fracasos terapéuticos, carencia de beneficios en el paciente y, aun más, la producción de efectos dañinos en este. ▪La farmacodinamia y la farmacocinética constituyen las ramas más importantes de la farmacología. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Terapéutica. ▪Es el "arte" de aplicar los medicamentos y otros medios físicos, dietéticos y psíquicos al tratamiento de las enfermedades. En el caso de la farmacología solo es de interés la farmacoterapia, la cual aparece comprendida bajo el epígrafe de indicaciones terapéuticas o simplemente indicaciones. ▪Todas las indicaciones deben estar basadas en conocimientos científicos, lo que constituye la base racional de la terapéutica. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Terapéutica. ▪. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Toxicología. ▪Constituye por sí misma una vasta disciplina que incluye el origen, acciones, investigación, diagnóstico y tratamiento de las intoxicaciones; guarda estrecha relación con la medicina legal y la medicina industrial. ▪ Sin embargo, dado que al utilizar un fármaco, aun en dosis adecuadas, pueden presentarse reacciones adversas o indeseables, pues siempre que se utilizan corremos un riesgo, no puede dejar de mencionarse cuando se trata de describir farmacológicamente un compuesto. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Farmacoeconomía. ▪Aplica análisis económicos al campo de los medicamentos, actualmente se le considera dentro de una disciplina más amplia, llamada evaluación de tecnologías sanitarias, y para ello utiliza conceptos muy bien establecidos como la eficacia, efectividad y disponibilidad. ▪ Se considera como eficacia el beneficio o utilidad de un medicamento para los pacientes de una determinada población bajo condiciones ideales de uso. ▪Por su parte, la efectividad va encaminada a los resultados en la población a la que va dirigida, se apoya en su uso en la práctica habitual y, por tanto, mide utilidad. ▪La disponibilidad se refiere a si el medicamento es asequible a los pacientes que pudieran beneficiarse de él FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Farmacoepidemiología. ▪Se puede definir como la ciencia que estudia el impacto de los medicamentos en poblaciones humanas, utilizando métodos epidemiológicos, lo cual resulta entonces de la conjunción de la farmacología y la epidemiología. ▪La farmacoepidemiología se ha desarrollado a partir de la farmacovigilancia, muy ligada a la etapa posterior de la comercialización (ensayos clínicos fase IV). FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Farmacoepidemiología. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Farmacovigilancia. ▪Está dada por el conjunto de métodos, que tienen como objetivo la identificación y valoración cuantitativa del riesgo que representa el uso agudo o crónico de un medicamento en el conjunto de la población o en subgrupos específicos de ella. ▪Biofarmacia. ▪Se ocupa del diseño óptimo de formulaciones y de su influencia en los procesos de farmacodinamia y farmacocinética FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Farmacología molecular. ▪Estudia las relaciones entre la estructura química de una droga y su actividad biológica, de forma tal que su conocimiento permite predecir en otras drogas, con estructuras similares, acciones farmacológicas, e incluso cambiarlas para obtener mejores resultados clínicos con menores efectos tóxicos, etc. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Farmacogenética. ▪Se dedica al estudio de las alteraciones transmitidas por herencia que afectan la actividad de las drogas empleadas en dosis terapéuticas, para desarrollar métodos simples que permitan diagnosticar estas alteraciones antes de administrar el medicamento. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Origen de los Fármacos ▪Los fármacos se derivan de los 3 reinos de la naturaleza: vegetal, animal y mineral. ▪Por el origen, las drogas pueden clasificarse en (independientemente del reino de procedencia) sintéticas o no sintéticas. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Fármacos vegetales. ▪Del reino vegetal se extrae una gran variedad de sustancias empleadas en la medicina, se puede utilizar directamente la parte de la planta más rica en el compuesto, o bien preparados de la planta o de sus partes. ▪Entre ellas podemos citar la ipecacuana y la rauwolfia extraídas de raíces, la quina de la corteza, la belladona y la digital de hojas, la menta de las flores y el aceite de ricino a partir de semillas. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Drogas animales. Se emplean polvos de órganos desecados, por ejemplo los polvos de tiroides o principios activos extraídos de ellos como las hormonas. ▪Drogas minerales. Se utilizan sustancias purificadas como el azufre o sus sales (sulfato de magnesio). FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪En la actualidad la fuente más importante es la síntesis química –drogas sintéticas– estas se obtienen por síntesis total a partir de sustancias sencillas; no tienen relación estructural con las naturales, y deben distinguirse de las semisintéticas que se obtienen por síntesis parcial, o sea, por modificaciones en la estructura de los compuestos naturales; por ejemplo, el estradiol es un estrógeno natural, el etinilestradiol es un estrógeno semisintético obtenido a partir del primero. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Si bien no corresponde el análisis exhaustivo de los aspectos históricos de la farmacología, ya que se confunden con los del desarrollo de la medicina en general, pues en todas las épocas han existido hombres que han luchado contra el dolor y la enfermedad para preservar la vida –finalidad absoluta de la medicina–, sería injusto no mencionar algunas de las grandes figuras que con sus conocimientos e inquietudes intelectuales permitieron la evolución del pensamiento científico en nuestra área FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪La farmacología es una ciencia joven y sus raíces históricas las encontramos en la llamada materia médica, conocimiento empírico de la farmacognosia y semilla de la actual ciencia farmacológica. ▪El empleo de plantas o sustancias de origen animal con fines curativos data del Paleolítico, primera etapa de la llamada Edad de Piedra, durante la cual se utilizaban también conjuros y ritos mágicos, aliándose a un fortísimo componente psicológico del paciente, lo que daba lugar a la medicina primitiva FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Más tarde, las civilizaciones que más aportaron al desarrollo de la medicina occidental se ubicaron en el valle del Nilo asentamiento de los egipcios, posteriormente los babilonios y asirios; entre los 2 espacios se asentaron los fenicios y los hebreos. ▪ Las escrituras de conocimiento médico más antiguas se encontraron en Mesopotamia y están constituidas por tablillas de arcilla, allí se describe el uso de plantas como la casia, el tomillo y la adormidera. ▪En el código de Hammurabi (1700 a.n.e.) se describe el uso del regaliz entre otros remedios. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪En Egipto la información se acumulaba en papiros, data del 1500 a.n.e., con referencias de unas 7 000 sustancias medicinales y más de 800 fórmulas –a diferencia de las tablillas, aquí las fórmulas son cuantitativas– ▪ En él se describen el empleo de la escila, aceite de ricino, opio, sulfato de cobre, azufre y hierro con fines terapéuticos. Muchas de estas recetas muestran con claridad su origen mágico al incluir conjuros junto con ingredientes como sangre de lagarto, un libro viejo cocido en aceite, el fémur de un ahorcado y deyecciones u órganos de animales domésticos FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Otra figura mitológica con origen real fue Imhotep, médico y arquitecto egipcio de gran renombre, que fue deificado luego de su muerte como el dios egipcio de la medicina, fue considerado por los griegos como la representación de Asclepios. ▪En Grecia, Asclepios fue hijo del dios Apolo y la ninfa Coronis, su nacimiento del vientre materno, en el momento que esta se encontraba en la pira funeraria, viene cargado de un simbolismo que lo convierte en el dios de la medicina, debido a la victoria de la vida sobre la muerte. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Hipócrates de Kos (460-307 a.n.e.) contemporáneo de Sócrates y Platón, se le atribuye una vasta obra de 53 libros llamados Corpus Hippocraticum; según el autor, el organismo estaba regido por 4 humores: sangre, flema, bilis negra y bilis amarilla, cada uno de ellos con diferentes características, que de su predominio resultaría el carácter de los individuos, y de su desequilibrio las enfermedades FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Plinio (23 al 79 n.e.), médico militar, escribió una enciclopedia sobre los reinos vegetal, animal y mineral, verdadero formulario farmacéutico con gran número de preparaciones simples y complejas. ▪Pedáneo Discórides, cirujano de Nerón, fue considerado el padre de la farmacognosia, por su obra De Materia Médica, dividida en 5 libros, donde describió cerca de 600 plantas, 35 fármacos de origen animal y 90 de origen mineral; clasificadas por primera vez por compuestos y no por enfermedades. Su obra influyó grandemente en el desarrollo de la medicina y la farmacología de siglos posteriores, ya que desarrolló un método científico de observación y clasificación de los fármacos, probándolos clínicamente y agrupándolos según la semejanza de sus acciones FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Galeno (129-200 n.e.), construyo un sistema de patología y terapéutica de gran complejidad y coherencia. Desde el punto de vista farmacéutico la importancia de Galeno radica en la transformación de la teoría humoral a la teoría racional y sistemática para la clasificación de los fármacos. ▪ Fue tan grande la influencia de Galeno, que determinó una forma de hacer de la medicina hasta el mismo siglo XVIII, y aún hoy se utiliza el término de preparaciones galénicas FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Entre los siglos VII y XI los árabes hicieron aportes que resultaron de gran importancia para la farmacología. En química y alquimia los sarracenos desarrollaron el método experimental que 500 años más tarde debía estimular el crecimiento de la química en Europa. ▪Los musulmanes al establecer las primeras boticas y dispensarios de medicamentos, y fundar la primera escuela de farmacia del Medioevo, separaron la práctica médica de la farmacéutica FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Las farmacias, como establecimiento para la elaboración y venta de fármacos, comenzaron a expandirse por Europa solo después del siglo XIII. Corresponde a la ciudad de Florencia en Italia, el mérito de haber publicado el primer libro europeo, que legislaba la preparación de fármacos. ▪ El siglo XVI llegó con una farmacia con méritos propios, que ha continuado su desarrollo hasta nuestros días. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Paracelso, que estudió medicina aunque no llegó a graduarse, ya que dejó los estudios para dedicarse a la alquimia y la química. Su principal aporte al desarrollo de la farmacología fue desechar la teoría humoral de Galeno. ▪Popularizó el uso de tinturas y de extractos químicos; elaboró el láudano, tintura de opio utilizada hasta nuestros días; se pronunció en contra de la mezcla de fármacos derivados del reino animal y vegetal ▪Comprendió la relación que existe entre la cantidad de fármaco administrada y sus efectos beneficiosos o dañinos, por lo que postuló: Todas las cosas son venenos, es únicamente la dosis lo que establece la diferencia FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪En los siglos XVII y XVIII ocurrieron otros acontecimientos notables que determinaron el desarrollo de la especialidad en el siglo XIX, se iniciaron estudios toxicológicos de los compuestos. ▪La importancia de los animales de experimentación en los estudios se conocía, pero la falta de métodos y técnicas adecuadas no permitía precisar los sitios de acción. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪La química farmacéutica comenzó su rápido desarrollo con la síntesis química pronto se comenzaron a producir derivados de los productos naturales. ▪Paralelamente, el desarrollo de la química orgánica tuvo como consecuencia la producción de fármacos totalmente sintéticos, muchos de los cuales tienen estructuras diferentes a la de los compuestos que le dieron origen. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪En este contexto, en el cual la química proporcionaba compuestos puros y la fisiología aportaba los métodos experimentales para su conocimiento, los farmacólogos encontraron una ciencia para desarrollar por derecho propio. Por último, el pasado siglo XX pudiera, llamarse el siglo de la farmacología, donde surgieron la mayoría de los fármacos actuales con el auxilio de la coincidencia, la experimentación y la mente prodigiosa de muchos hombres de ciencia, a los que la humanidad debe respeto y eterno agradecimiento. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪HISTORIA DE LA FARMACOLOGÍA ▪Por último, estamos en pleno desarrollo de la biotecnología, de los monoclonales como importantes armas en la lucha contra el cáncer, la inmunodeficiencia y las enfermedades infecciosas. ▪La ingeniería genética, mediante la utilización de la tecnología del ADN recombinante, logra en poco tiempo la síntesis o replicación de numerosas copias de una sustancia en cantidades elevadas, como ejemplo tenemos: la somastatina, la insulina, los interferones, la estreptoquinasa y la eritropoyetina, entre otras FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN VÍAS DE ADMINISTRACIÓN MEDICAMENTOS Y SUS FARMACÉUTICAS DE LOS FORMAS Las sustancias medicamentosas para poder ser administradas a un paciente deben sufrir una serie de transformaciones que las convierten en preparados farmacéuticos, formas farmacéuticas o formas de dosificación. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Las formas farmacéuticas existen en diferentes estados físicos: sólidos, líquidos y gaseosos. ▪Los fármacos se administran al organismo con el objetivo de obtener un efecto local (en el sitio de aplicación) o sistémico (en un sitio diferente al sitio de aplicación), para ello existen diferentes formas de aplicación que se denominan vías de administración. ▪Se define como vías de administración a las diferentes formas en que un medicamento se pone en contacto con el organismo para ejercer su efecto. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Las vías de administración pueden clasificarse en. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Las formas farmacéuticas contienen al producto farmacéutico elaborado con una dosificación determinada de principios terapéuticamente activos y otras sustancias auxiliares. Según la forma de preparación pueden clasificarse en: ▪1. Formas de prescripción. Se denominan preparados galénicos cuando esta se refiere a formulaciones preestablecidas en farmacopeas o formularios, y preparaciones magistrales cuando el farmacéutico las elabora según las orientaciones del prescriptor. ▪2. Formas industriales. Se refiere a preparaciones fabricadas industrialmente. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪Los medicamentos pueden denominarse de 3 formas: ▪1. Nombre químico. Nos habla de la estructura molecular del compuesto y existen normas internacionales para denominarlos, se trata de nombres largos y complejos. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪ Nombre genérico. ▪También llamado no patentado, son nombres establecidos por organizaciones internacionales, son relativamente sencillos, tienen la ventaja de facilitar la comunicación entre los científicos, médicos, farmacéuticos y demás personal de salud. Con este objetivo, la OMS ha establecido las denominaciones comunes internacionales (DCI) que han adquirido la condición de nombres genéricos y son generalmente aceptados. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪ Nombre registrado. ▪Nombre patentado, es aquel que cada fabricante da a un producto. Un mismo compuesto ha llegado a tener hasta 50 nombres registrados diferentes, ejemplo, para el compuesto químico ácido N-(2carboxi-3,3-dimetil-7-oxo-4-tia-1azabiciclo[3.2.0]hept6-il)-3-tiofeno-malonámico en forma de sal disódica existe como nombre genérico ticarcilina y diferentes nombres comerciales como Ticar, Ticarpen, entre otros. FORMAS FARMACÉUTICAS Y VÍAS DE ADMINISTRACIÓN ▪ PRODUCTOS QUÍMICOS INDUSTRIALES Se utilizan productos químicos industriales en la investigación y desarrollo de principios activos y en la fabricación de sustancias base y de productos farmacéuticos terminados. Se trata de materias primas que sirven de reactivos, catalizadores y disolventes. Su utilización está determinada por los procesos y las operaciones específicas de fabricación. Muchos de ellos pueden ser peligrosos para los trabajadores. Por este motivo, las organizaciones gubernamentales, técnicas y profesionales (ACGIH) han establecido límites de exposición profesional, como el Valor Límite Umbral (TLV). SUSTANCIAS RELACIONADAS CON LOS FÁRMACOS La investigación científica se centra cada vez más en los fármacos sintéticos debido a los últimos avances en biología molecular, bioquímica, farmacología e informática. La Tabla recoge las principales clases de fármacos. Durante la fabricación farmacéutica se combinan principios activos y materiales inertes para producir diferentes formas galénicas (p. ej., comprimidos, cápsulas, líquidos, polvos, cremas y pomadas) (Gennaro 1990). Los fármacos se pueden clasificar en Sistema nervioso central Sistema renal y cardiovascular Analgésicos Antidiabéticos • Paracetamol • Salicilatos • Biguanidas • Inhibidores de la glucosidasa • Insulinas • Sulfotriforeas Anestésicos • Generales y • locales Agentes cardioprotectores • Bloqueantes adrenérgicos • Estimulantes • Inhibidores de la angiotensina • Antiarrítmicos • Bloqueadores de los canales de calcio • Diuréticos • Vasodilatores • Vasodepresores Sistema gastrointestinal Fármacos que actúan en el sistema Gastrointestinal • Antiácidos • Antiflatulentos • Antidiarreicos • Antieméticos • Antiespasmódicos • Laxantes • Prostaglandinas Antiinfecciosos Antiinfecciosos Sistémicos • Tratamientos • del SIDA • Amebicidas • Antihelmínticos • Antibióticos • Antifúngicos • Antipalúdicos • Sulfamidas • Cefalosporinas, penicilinas, tetraciclinas, etc. Sistema inmunitario Quimioterapia Analgésicos Antineoplásicos • Agentes antiinflamatorios no esteroideos· (AINE) • Tratamiento coadyuvante • Agentes alquilantes • Antibióticos • Antimetabolitos • Hormonas • Inmuno moduladores Fármacos que actúan en el aparato respiratorio Modificadores de la respuesta Biológica • Antitusígenos • Broncodilatadores • Descongestionantes • Expectorantes • Inhibidores de la alfa proteinasa • Antitoxinas • Sueros inmunes • Toxoides • Vacunas Sangre y órganos hematopoyéticos Sistema endocrino Modificadores de la sangre Productos para Diagnóstico • Anticoagulantes • Antiplaquetarios • Factores estimulantes de colonias • Antianémicos • Hemostásicos • Fracciones del plasma • Esteroides de la corteza suprarrenal • Glucocorticoides • Gonadotropinas • Disfunción • hipotalámica • Pruebas de Función tiroidea Vasodilatadores Hormonas • Vasodilatadores· cerebrales • Inhibidores de los esteroides de la corteza suprarrenal • Esteroides anabolizantes • Andrógenos • Estrógenos • Gonadotropinas • Hormona del crecimiento • Progesterona • Somatostatina Sistema nervioso central Antiinfecciosos Sistema inmunitario Anticonvulsionan tes • Barbitúricos • Benzodiazepinas Fármacos que actúan sobre la piel y las mucosas • Preparados contra el acné • Alergenos • Antiinfecciosos • Preparados para quemaduras • Emolientes Tratamiento antifibrosis Preparados antimigrañosos • Agentes bloqueantes beta adrenérgicos • Antagonistas de los receptores de serotonina Fármacos que actúan en el tracto urinario • Antiinfecciosos • Antiespasmódicos Inmunoregu ladores e inmunosupre sores Narcóticos • Opiáceos Preparados vaginales • Antifúngicos Tratamiento de la esclerosis múltiple Psicoterapéuticos • Ansiolíticos • Antidepresivos Sedantes e hipnóticos • Barbitúricos • Benzodiazepinas Sistema renal y cardiovascu lar Sistema gastrointesti nal Quimiote rapia Sangre y órganos Hematop o-yéticos Sistema endocrino Prostaglandinas FARMACOS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL Dra. Nancy Veloz PhD 2021 DEPRESIVOS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL Los depresores del SNC son fármacos que incluyen sedantes, tranquilizantes y medicamentos hipnóticos que son muy utilizados en la actualidad como sustancias de abuso, por sus efectos sedantes e hipnóticos. Llamados generalmente tranquilizantes o mal llamados calmantes, pues no calman el dolor, no son analgésicos ya que solo calman el dolor de forma indirecta En los casos de contracturas musculares de cualquier origen, al relajar el músculo afectado y las contracturas asociadas por las posturas antiálgicas, Son buenos relajantes musculares; lo que calman es la ansiedad (ansiolíticos) e inducen al sueño (hipnóticos). DEPRESIVOS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL Los Depresores del SNC es un tipo de medicamento que hace más lenta la actividad del cerebro, lo que provoca que los músculos se relajen, y que la persona se calme y alivie. Los depresores del sistema nervioso central se usan para tratar el insomnio (dificultad para dormir), la ansiedad, los ataques de pánico y las crisis convulsivas. También se usan para aliviar la ansiedad y la tensión antes de una cirugía. Entre los ejemplos de depresores del sistema nervioso central están las benzodiazepinas, los barbitúricos y ciertas medicinas para dormir. A veces, los depresores del sistema nervioso central se llaman sedantes o tranquilizantes. También se llama depresor del SNC. DEPRESIVOS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL Inductores a la anestesia Anticonvulsi vantes Relajantes musculares Hipnóticos Ansiolíticos Antipánico ¿CÓMO SE USAN LOS DEPRESORES DEL RECETADOS Y CÓMO SE ABUSA DE ELLOS? SNC Alguien toma el medicamento recetado para otra persona. El paciente toma el medicamento en forma diferente o en dosis distintas a las indicadas. Alguien toma el medicamento sólo por el efecto que causa (para drogarse) La mayoría de los depresores del SNC se presentan en forma de píldora, cápsula o líquido que la persona toma por boca. El abuso de los depresores del SNC ocurre cuando: ¿QUÉ EFECTOS TIENEN LOS DEPRESORES DEL SNC EN EL CEREBRO? habla distorsionada poca concentración confusión dolor de cabeza vahídos mareos sequedad en la boca problemas motrices y de memoria disminución de la presión arterial respiración lenta ¿ES POSIBLE SUFRIR UNA SOBREDO SIS DE DEPRESO RES DEL SNC? La sobredosis ocurre cuando la persona consume suficiente cantidad de alguna droga como para causar síntomas que ponen en peligro su vida o le ocasionan la muerte La hipoxia puede tener efectos cerebrales de corta o larga duración y efectos sobre el sistema nervioso, los que incluyen el estado de coma y daño cerebral permanente. Cuando una persona sufre una sobredosis de depresores del SNC, con frecuencia su respiración se hace más lenta o se detiene por completo. Esto puede reducir la cantidad de oxígeno que llega al cerebro, lo que se conoce como hipoxia. ¿LOS DEPRESORES DEL SNC RECETADOS PUEDEN CAUSAR ADICCIÓN O UN TRASTORNO? Estos síntomas, que pueden comenzar apenas unas horas después de haber consumido el medicamento por última vez, incluyen: Convulsiones Temblores Ansiedad Agitación Insomnio Reflejos hiperactivos ALGUNOS EJEMPLOS DE DEPRESORES DEL SNC AGRUPADOS SEGÚN EL TIPO D E FÁRMACO SON: BENZODIACEPINAS ▪ Diazepam (Valium®) ▪ Clonazepam (Klonopin®) ▪ Alprazolam (Xanax®) ▪ Triazolam (Halcion®) ▪ Estazolam (Prosom®) ▪ HIPNÓTICOS SEDANTES NO BENZODIACEPÍNICOS Zolpidem (Ambien®) ▪ Eszopiclona (Lunesta®) ▪ Zaleplón (Sonata®) BARBITÚRICOS ▪ Mefobarbital (Mebaral®) ▪ Fenobarbital (Luminal®) ▪ Pentobarbital sódico (Nembutal®) OPIÁCEOS ▪ ▪ ▪ Naturales: opio, morfina, codeína Semisintéticos: heroína Sintéticos: metadona ANESTÉSICOS GENERALES ANESTÉSICOS GENERALES 1. Éter etílico 2. Cloroformo 3. Tricloroetileno 4. Éter vinílico 5. Etileno 6. Ciclopropano 7. Protóxido de nitrógeno 8. Tiobarbituricos: a. Pentotal b. Kemital c. Surital Pentotal sódico PROPOFOL Propofol es un agente anestésico intravenoso de corta duración, con licencia aprobada para la inducción de la anestesia general en pacientes adultos y pediátricos mayores de 3 años La ketamina es una droga disociativa con potencial alucinógeno, derivada de la fenciclidina, utilizada original y actualmente en medicina por sus propiedades sedantes, analgésicas y sobre todo, anestésicas. KETAMINA Fenobarbital Barbital Pentobarbital Secobarbital FENOBARBITAL El fenobarbital se usa para controlar las convulsiones. El fenobarbital también se usa para aliviar la ansiedad. También se usa para prevenir los síntomas de abstinencia en las personas que son dependientes ("adictas"; sienten una necesidad de seguir tomando el medicamento) de otro medicamento barbitúrico y que van a dejar de tomar el medicamento. El fenobarbital pertenece a una clase de medicamentos llamados barbitúricos. Actúa haciendo más lenta la actividad del cerebro. FENOBARBITAL: LUMINAL, GARDENAL, LUMINALETAS El fenobarbital se presenta en forma de tabletas y un elixir (líquido) para administrarse por vía oral. Por lo general, se toma de una a tres veces al día. Siga atentamente las instrucciones del medicamento recetado, y pídales a su médico o a su farmacéutico que le expliquen cualquier cosa que no entienda. Tome el fenobarbital según lo indicado. Si toma fenobarbital durante mucho tiempo, es posible que no controle sus síntomas tan bien como lo hacía al comienzo de su tratamiento. Hable con su médico acerca de cómo se siente durante su tratamiento. El fenobarbital puede crear acostumbramiento. No aumente la dosis, ni lo tome con mayor frecuencia ni por más tiempo que el indicado por su médico. No deje de tomar fenobarbital sin consultar a su médico. Si deja de tomar fenobarbital repentinamente, es posible que presente síntomas de abstinencia, como ansiedad, contracción espasmódica de los músculos, temblor incontrolable de alguna parte del cuerpo, debilidad, mareos, cambios en la visión, náuseas, vómitos, convulsiones, confusión, dificultad para dormir o para permanecer dormido, o mareos o desvanecimiento al ponerse de pie después de estar acostado. PENTOTAL SÓDICO: TIOPENTAL Indicaciones • Inducción anestésica. • Hipertensión intracraneal refractaria • Anticonvulsivante, sobre todo en las convulsiones producidas por intoxicación de anestésicos locales. Status epiléptico. • Inducción de coma farmacológico en el traumatismo craneoencefálico. Toxicidad • La extravasación de la inyección intravenosa es muy irritante y produce dolor y necrosis. • La inyección intraarterial produce un cuadro muy grave con dolor intenso, necrosis tisular e incluso gangrena de la zona dependiente de la arteria. Se trata con la inyección de anestésicos locales en la misma vía, vasodilatadores, anticoagulación sistémica y bloqueo anestésico. • El cuadro se minimiza si la concentración inyectada es del 2,5% o menor. PENTOTAL SÓDICO: TIOPENTAL Interacciones Indicaciones El tiopental presenta incompatibilidad galénica con numerosos fármacos, entre • Inducción anestésica. los cuales destacan los relajantes musculares, en mezcla con los cuales precipita. • Hipertensión intracraneal Disminuye los efectos de losrefractaria anticoagulantes, digoxina, betabloqueantes, corticoides, quinidina y teofilina. • Anticonvulsivante, sobre todo en las convulsiones producidas por Prolonga la accióndedeanestésicos los IMAO y locales. cloranfenicol. intoxicación Status epiléptico. • Inducción de coma farmacológico en el traumatismo craneoencefálico. Efectos secundarios Cardiovascular. Hipotensión (por depresión miocárdica y venodilatación con Toxicidad disminución del retorno venoso), taquicardia refleja y ICC •Respiratorio. La extravasación de la inyección intravenosa es muy irritante ydepresión produce Hipoventilación, apnea, broncospasmo,laringoespasmo, dolor y necrosis. respiratoria. •Neurológico. La inyección intraarterial un cuadro muy grave con dolor intenso, Cefalea, delirio,produce somnolencia. Los efectos son dosis-dependientes. necrosisel tisular e incluso gangrena de laelzona arteria. Disminuye consumo de oxígeno, disminuye flujo dependiente cerebral y la de PIC.laTiene un Se protector trata concerebral la inyección de en anestésicos locales misma vía, efecto sobre todo isquemia focal, peroenno lademostrado en vasodilatadores, anticoagulación sistémica y bloqueo anestésico. caso de isquemia global, como sucede en el paro cardiaco. Conserva la presión • El cuadro se minimiza si la concentración inyectada es del 2,5% o menor. de perfusión cerebral. Gastrointestinal. Sialorrea, nauseas y vómitos. BENZODIAZEPINAS Las benzodiazepinas están compuestas por un anillo bencénico (A) unido a un anillo diazepinico (B). La mayoría son 1,4 benzodiazepinas, aunque algunas tienen los N en 1,5 (Clobazam). Todas tienen sustituida la posición 7, además pueden tener sustituyentes en 1 y 3. La introducción de anillos adicionales ha dado lugar a series derivadas. Se sabe que los diversos sustituyentes inducen cambios relativos en el espectro y potencia farmacológica y en las propiedades farmacocinéticas que condicionan la distribución del fármaco y la duración de su efecto. Tabla de semivida y equivalencia de dosis de benzodiazepinas Principio activo Marcas registradas más comunes* Uso terapéutico Halazepam Paxipam, Alapryl ansiolítico Ketazolam Anxon, Sedotime ansiolítico Loprazolam Dormonoct hipnótico Lorazepam Orfidal, Ativan, Temesta, Tavor, Lorabenz, Trapax ansiolítico, antiepiléptico INDICACIONES TERAPÉUTICAS DEL DIACEPAM: VALIUM Comprimidos: Ampollas: Ansiedad: Está indicado únicamente cuando el trastorno es grave, incapacitantes o provoca mucho estrés al paciente. Sedación de base ante medidas terapéuticas o intervenciones estresantes. Alivio sintomático de la ansiedad, la agitación y la tensión debidas a estados psiconeuróticos y alteraciones situacionales pasajeras. Medicación preoperatorio de los pacientes ansiosos o tensos. Para alivio de espasmos musculares reflejos secundarios a un traumatismo local. Tratar los estados de excitación asociados a la ansiedad y angustia agudas. Para combatir la espasticidad secundaria a lesiones de las interneuronas medulares o supramedulares. Combatir la agitación motora. Como coadyuvante para el alivio del dolor músculo-esquelético debido a espasmos o patología local. Como complemento en los trastornos mentales y orgánicos mayores. Combatir el delirium tremens Tratamiento agudo del estado epiléptico y otros estados convulsivos. Complemento para aliviar los espasmos musculares reflejos secundarios a un traumatismo local. Para combatir la espasticidad secundaria a lesiones de las interneuronas medulares o supramedulares. KETAZOLAM: ANSIETIL El alprazolam es un fármaco que pertenece a la familia de las benzodiazepinas Indicado en los distintos cuadros que cursan con ansiedad. Se indica para el tratamiento de todos los cuadros neuróticos de naturaleza psicosomática o clínicos que presenten concomitantemente estos síntomas: neurosis obsesiva, fóbica, astenia neurovegetativa, úlcera gástrica. Tipo Venta bajo receta retenida Contraindicacion es Embarazo, lactancia y miastenia. Precauciones En aquellas personas que desempeñan actividades que requieran estado de alerta. Interacciones Se puede producir interacción con agentes depresores del SNC, tales como alcohol, neurolépticos, barbitúricos, lo que da por resultado un aumento de la acción farmacológica. CLONAZEPAM: NEURYL, RIVOTRIL, ZATRYX El fármaco clonazepam, también conocido como Rivotil, tiene propiedades ansiolíticas y sedantes, entre muchas otras, que le han convertido en uno de los fármacos más consumidos para tratar trastornos ansiosos, crisis convulsivas, entre otras afectaciones. ANALGÉSICOS El opio, fuente de la morfina, se obtiene de la adormidera Papaver somniferum y de P. album. Después de una incisión, la cápsula de la planta excreta una sustancia blanca que se convierte en una goma parda, que corresponde al opio crudo. El opio contiene muchos alcaloides, de los cuales el principal es la morfina, presente en una concentración de casi 10%. La codeína se sintetiza en forma comercial a partir de la morfina. El dolor puede tener múltiples causas, así como características anatómicas y fisiopatológicas e interrelaciones con aspectos efectivos y motivacionales. El dolor intenso y prolongado puede desencadenar una serie de respuestas psicológicas y fisiológicas que son potencialmente dañinas en pacientes ANALGÉSICOS NO NARCÓTICOS ANALGÉSICOS NO NARCÓTICOS ACIDO ACETILSALICÍLICO O AAS: ASPIRINA, CARDIOASPIRINA, CARDIASP El ácido acetilsalicílico es un salicilato acetilado; sus efectos analgésicos, antipiréticos y antiinflamatorios se deben a las asociaciones de las porciones de acetilo y salicilato de la molécula intacta, así como a la acción del metabolito activo salicilato. Se le conoce con el nombre de ASPIRINA. Se utiliza también para tratar inflamaciones específicas tales como la enfermedad de Kawasaki, la pericarditis o la fiebre reumática. Su proceso de síntesis consiste en tratar el ácido salicílico con anhídrido acético, en presencia de un poco de ácido sulfúrico que actúa como catalizador. Fue en 1897 cuando el químico alemán Félix Hoffman logró sintetizar, por primera vez, en forma pura y estable el ácido acetilsalicílico. PARACETAMOL: ANALGAN, TEMPRA, TAYLENOL, ACETAMINOFEN El paracetamol (DCI), también conocido como acetaminofén o acetaminofeno. Este fármaco pertenece al grupo de los aintiinflamatorios no esteroideos, los AINEs. A pesar de pertenecer a este grupo, el paracetamol no tiene propiedades antiinflamatorias, si no analgésicas y antipiréticas, utilizado principalmente para combatir el dolor moderado y fiebre. DICLOFENACO: BERIFEN, ZORVOLEX, VOLTAREN, ADORLAN, DOLAREN DICLOFENACO sódico es un antiinflamatorio que posee actividades analgésicas y antipiréticas y está indicado por vía oral e intramuscular para el tratamiento de enfermedades reumáticas agudas, artritis reumatoidea, espondilitis anquilosante, artrosis, lumbalgia, gota en fase aguda, inflamación postraumática y postoperatoria, cólico renal y biliar, migraña aguda, y como profilaxis para dolor postoperatorio y dismenorrea. CONTRAINDICACIONES: DICLOFENACO sódico está contraindicado en presencia de úlcera gástrica o intestinal, hipersensibilidad conocida a la sustancia activa, al metabisulfito y a otros excipientes. IBUPROFENO: BUPREX, ADVIL, ISPON El ibuprofeno es un antiinflamatorio no esteroideo (AINE), utilizado frecuentemente como antipirético, analgésico y antiinflamatorio. Se utiliza para el alivio sintomático de la fiebre, dolor de cabeza (cefalea), dolor dental (odontalgia), dolor muscular o mialgia, molestias de la menstruación (dismenorrea), dolor neurológico de carácter leve o moderado y dolor postquirúrgico. También se usa para tratar cuadros inflamatorios, como los que se presentan en artritis, artritis reumatoide (AR), hinchazón muscular, dolor de garganta y artritis gotosa. Es usado en ocasiones para tratar acné debido a sus propiedades antiinflamatorias y ha sido expendido en Japón en forma tópica para acné de adultos. PIROXICAM: FELDENE, BRUCAM, FLEXICAMIN El piroxicam se usa para aliviar el dolor, sensibilidad, inflamación (hinchazón) y la rigidez causada por la osteoartritis (artritis causada por un deterioro del recubrimiento de las articulaciones) y la artritis reumatoide (artritis causada por la hinchazón del recubrimiento de las articulaciones). Pertenece a una clase de medicamentos llamados antiinflamatorios sin esteroides. Funciona al detener la producción de una sustancia que causa dolor, fiebre e inflamación. KETOROLACO: DOLGENAL, DOMADOL, SUPRADOL INDICACIONES TERAPÉUTICAS: Tratamiento a corto plazo del dolor leve a moderado en el postoperatorio y en traumatismos musculosqueléticos; dolor causado por el cólico nefrítico. CONTRAINDICACIONES: Al igual que otros AINEs, KETOROLACO TROMETAMINA está contraindicado en los pacientes con úlcera gastroduodenal activa, hemorragia digestiva reciente o antecedentes de úlcera gastroduodenal o hemorragia digestiva. Está contraindicado en los pacientes con insuficiencia renal moderada o grave y en los pacientes con riesgo de insuficiencia renal por hipovolemia o deshidratación. ANALGÉSICOS NARCOTICOS DERIVADOS DEL ÓPIO ANALGÉSICOS NARCOTICOS DERIVADOS DEL ÓPIO ALCALOIDES NATURALES DEL OPIO: MORFINA: ZAFIN, DOLOTOL, BEQUIUM La morfina es una potente droga opiácea usada frecuentemente en medicina como analgésico. La morfina fue nombrada así por el farmacéutico alemán Friedrich Wilhelm Adam Sertürner en honor a Morfeo, el dios griego de los sueños. La morfina es una sustancia controlada, opiácea agonista utilizada en premedicación, anestesia, analgesia, tratamiento del dolor asociado a la isquemia miocárdica y para la disnea asociada al fracaso ventricular izquierdo agudo y edema pulmonar. Es un polvo blanco, cristalino, inodoro y soluble en agua. La morfina se emplea legalmente con fines medicinales, como analgésico en hospitales para tratar dolencias, como: Dolor en el infarto agudo de miocardio. Dolor post-quirúrgico. Dolor asociado con golpes. Como analgésico para tratar dolores agudos. Dolor provocado por el cáncer. Dolor provocado por los huesos La morfina es biosintetizada en una serie de reacciones en donde están implicadas la salutaridina sintasa, la salutaridina:NADPH 7-oxidoreductasa, y la salutaridinol 7-O-acetiltransferasa. ALCALOIDES NATURALES DEL OPIO: CODEÍNA: TUSIGEN, PREVERAL, FLEMEX* Sustancia extraída del opio, menos tóxica que la morfina, que se emplea en medicina como analgésico y narcótico y para calmar la tos y la diarrea. La codeina o metilmorfina es un alcaloide que se encuentra de forma natural en el opio. Se utiliza con fines médicos como analgésico, sedante y antitusígeno. También se le considera un narcótico. OPIODES SEMISINTÉTICOS: DIACETILMORFINA - HEROINA La diacetilmorfina o heroína es un derivado opiáceo sintético o llamado también diamorfina. Es el opiáceo ilegal más utilizado como droga en abuso. Posee propiedades analgésicas que también se utiliza de forma menos común como supresor de la tos y antidiarreico. Por sus efectos eufóricos, la heroína se utiliza como droga recreativa semisintética. En algunos países se emplea en terapias en usuarios crónicos como sustituto de opiáceos en combinación con labores de asistencia y asesoramiento al paciente. Se obtiene por la acetilación de la morfina. OPIODES SEMISINTÉTICOS: FOLCODINA: NARCODINA La folcodina es una sustancia medicamentosa antitusiva. Se trata de un opiáceo (derivado del opio, como la morfina o la codeína, por ejemplo) capaz de bloquear el reflejo de la tos interviniendo directamente a nivel de los centros cerebrales. La folcodina se utiliza para tratar la tos seca. Aunque la podemos encontrar formando parte de diferentes jarabes para niños la folcodina sólo se puede comprar en la Farmacia con receta médica. OPIOIDES SINTÉTICOS: PETIDINA – MEPERIDINA: DEMEROL, NALOXONA Hidrocloruro de petidina pertenece a un grupo de medicamentos llamados analgésicos opioides que se utilizan para aliviar el dolor intenso. Hidrocloruro de petidina puede utilizarse en: El tratamiento del dolor intenso, incluido el dolor desencadenado por operaciones o fracturas, dolores derivados de la afectación del sistema nervioso periférico (neuralgias) o de espasmos de los músculos lisos (vías o conductos que trasportan la bilis del hígado al tubo digestivo, aparato genital o urinario, etc.), angina de pecho o crisis tabéticas. El tratamiento del dolor en el parto, en caso de rigidez y espasmos del útero, contracturas dolorosas y dolores en la expulsión del feto. Como medicación antes de la anestesia OPIOIDES SINTÉTICOS: FENTANILO: FENODID, OPERATIVAN, FENTORA El fentanilo se usa para tratar el dolor intercurrente del cáncer (episodios repentinos de dolor que ocurren a pesar del tratamiento continuo con medicamentos analgésicos) en pacientes con cáncer de al menos 18 años de edad (o al menos 16 años de edad si toma la pastilla de marca Actiq) que estén tomando dosis regulares programadas de otro medicamento narcótico (opiáceo) para el dolor y que sean tolerantes (acostumbrados a los efectos del medicamento) a los medicamentos analgésicos narcóticos. El fentanilo pertenece a una clase de medicamentos llamados analgésicos narcóticos (opiáceos). Funciona al cambiar la manera en que el cerebro y el sistema nervioso responden al dolor. OPIOIDES SINTÉTICOS: METADONA: RUBIDEXOL, AMIDONE La metadona, que se vende bajo la marca comercial dolofina, entre otras, es un opioide sintético utilizado para tratar el dolor y como terapia de mantenimiento, además de como fármaco para ayudar en la desintoxicación de personas dependientes de otros opioides u opiáceos. La duración de una terapia de desintoxicación con metadona puede extenderse desde algo menos de un mes hasta unos seis meses. Una sola dosis tiene un efecto rápido y sus efectos más potentes pueden mantenerse hasta un máximo de cinco días de consumo consecutivos. Los efectos duran alrededor de seis horas con una sola dosis, pero en personas con un consumo crónico y función hepática normal se pueden prologar hasta un día y medio. La metadona se toma por vía oral, aunque rara vez también por inyección en músculo o en vena OPIOIDES SINTÉTICOS: DEXTROPROPOXIFENO: DEPRANCOL, DIBAGESIC Es un analgésico de los denominados de tipo opiáceo (relacionados con la morfina pero con ciertos efectos diferentes), denominados antiguamente estupefacientes autorizado para el tratamiento del dolor leve a moderado. Su comercialización va en combinación con analgésicos de bajo efecto, como el paracetamol, y se indica en dolencias de intensidad moderada a fuerte. Como la codeína y el tramadol está clasificado como analgésico de nivel 2 por la OMS OPIOIDES SINTÉTICOS: TRAMADOL: ZODOL, TREXOL, TRAMAL, ZALDIAR* El tramadol es un medicamento que pertenece a la categoría de morfina analgésicos (opioides). Es un analgésico fuerte con un efecto analgésico. Se prescribe principalmente para el dolor severo como el dolor del nervio y dolor en las articulaciones (artritis). Tramadol comienza a funcionar 1 hora después de la ingestión y dura de 6 a 8 horas. Su comportamiento es atípico comparado con otros opioides del tipo de la morfina, ya que a pesar de tener un agonismo relativamente débil sobre los receptores opioides µ, su efecto analgésico también se debe a su acción en el sistema de neurotransmisores, ya que inhibe la recaptación de serotonina y norepinefrina. Con respecto al dolor se siguen distintas líneas de tratamiento conocidas como escalones terapéuticos: 1. El primer escalón lo constituyen el paracetamol y los antiinflamatorios no esteroideos (AINEs) como la aspirina o el ibuprofeno. 2. Cuando estos no son suficientes para aliviar el dolor, se pasa al segundo escalón, donde entran los opioides débiles como el dextropropoxifeno o el tramadol. Los fármacos opioides pueden utilizarse solos o en combinación con medicamentos de otro tipo. 3. Si el dolor es grave y no puede controlarse con los opioides débiles, se utilizan otro tipo de opioides más fuertes como la morfina o el fentanilo, que constituyen el tercer escalón. Al igual que los opioides débiles, pueden asociarse a otro tipo de medicamentos analgésicos. MEDICAMENTOS DENOMINADOS INHIBIDORES DE LA RECAPTACIÓN DE LA SEROTONINA Y LA NORADRENALINA (IRSN) Los inhibidores de la recaptación de serotonina y norepinefrina (SNRI, por sus siglas en inglés) son una clase de medicamentos que son eficaces para tratar la depresión. Los inhibidores de la recaptación de serotonina también se utilizan algunas veces para tratar otras afecciones, como los trastornos de ansiedad y el dolor prolongado (crónico), especialmente el dolor nervioso. Los inhibidores de la recaptación de serotonina pueden ser útiles si tienes dolor crónico además de depresión. MEDICAMENTOS DENOMINADOS INHIBIDORES DE LA RECAPTACIÓN DE LA SEROTONINA Y LA NORADRENALINA (IRSN) La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) ha aprobado estos inhibidores de la recaptación de serotonina y norepinefrina (ISRN, por sus siglas en inglés) para tratar la depresión: Desvenlafaxina (Pristiq, Fapris) Duloxetina (Cymbalta): también aprobada para tratar la ansiedad y ciertos tipos de dolor crónico Levomilnacipran (Fetzima) Venlafaxina (Effexor XR): también aprobada para tratar ciertos trastornos de ansiedad y trastorno de pánico MEDICAMENTOS DENOMINADOS ANTICONVULSIVANTES O ANTIEPILÉPTICOS. La epilepsia es un trastorno del cerebro que provoca que las personas tengan crisis recurrentes y convulsiones. Las crisis suceden debido a un fallo temporal en la actividad eléctrica del cerebro. Normalmente las células del cerebro coordinan los movimientos del cuerpo enviando señales a través de los nervios del músculo de una manera ordenadamente organizada. En la epilepsia, las células del cerebro envían demasiadas señales de manera desordenada. El resultado puede ser una actividad muscular descoordinada que se denomina crisis epiléptica. MEDICAMENTOS DENOMINADOS ANTICONVULSIVANTES O ANTIEPILÉPTICOS. Los fármacos antiepilépticos (anteriormente denominados anticonvulsivos) se utilizan para el tratamiento de la epilepsia, aunque también se han utilizado para tratar el dolor neuropático y la fibromialgia. Muchos de los fármacos han sido el tema de revisiones Cochrane individuales. En agosto de 2013, se recopilaron todas estas revisiones Cochrane sobre los fármacos antiepilépticos para proporcionar un resumen. Los fármacos antiepilépticos individuales funcionan de diferentes formas y no se espera que sean igualmente efectivos. MEDICAMENTOS DENOMINADOS ANTICONVULSIVANTES O ANTIEPILÉPTICOS. El dolor neuropático es el dolor que proviene de los nervios dañados. Es diferente de los mensajes de dolor transmitidos a lo largo de los nervios sanos que provienen del tejido dañado (p.ej., una caída, un corte, o la artritis de la rodilla). El dolor neuropático se trata con fármacos diferentes que los administrados para el dolor que proviene del tejido dañado. Los fármacos como el paracetamol o el ibuprofeno probablemente no son efectivos en el dolor neuropático, mientras que los fármacos que a veces se utilizan para tratar la depresión o la epilepsia puede ser muy efectivos en algunos pacientes con dolor neuropático. Se carece de comprensión sobre la fibromialgia (un trastorno que incluye dolor persistente y difundido, dolor a la palpación, trastornos del sueño y fatiga), aunque la fibromialgia puede responder a los mismos fármacos que el dolor neuropático. MEDICAMENTOS DENOMINADOS ANTICONVULSIVANTES O ANTIEPILÉPTICOS. Se ha administrado medicamentos para el control de la fibromialgia epilepsia y como controladores del dolor neuropático como: •Gabapentina (Neurontin, Gabictal, Gabantin) •Pregabalina (Lyrica, Neurom, Prestat (antihepiléptico)) •Oxcarbazepina (Trileptal, oxicodal, Actinium) •Carbamazepina (Tegretol, Actinerval) •Clonazepam (Neuryl, Rivotril) •Fenitoína (Epamin) •Valproato (Valcote) MEDICAMENTOS DENOMINADOS ANTICONVULSIVANTES O ANTIEPILÉPTICOS. Otros medicamentos anticonvulsivantes o antiepilépticos: MEDICAMENTOS DENOMINADOS ANTICONVULSIVANTES O ANTIEPILÉPTICOS. Estructuras químicas: INDUSTRIA FARMACÉUTICA ANTIINFECCIOSOS Y DEL SISTEMA RESPIRATORIO DRA. NANCY VELOZ PHD 2021 FÀRMACOS ANTIINFECCIOSOS Incluye los antibacterianos, antiviricos y antimicoticos El uso de los agentes antimicrobianos en la terapéutica de las enfermedades infecciosas, ha constituido un acontecimiento sin precedentes, porque la curación y control de las infecciones permitió modificar favorablemente el panorama de la morbilidad y mortalidad del adulto, en el que estas afecciones ocupan el primer lugar entre las causas de muerte. Los antibióticos son sustancias químicas producidas por diferentes especies de microorganismos (bacterias, hongos, actinomicetos) o sintetizados por métodos de laboratorio, suprimen el crecimiento de otros microorganismos y pueden eventualmente destruirlos. Estos compuestos difieren marcadamente en sus propiedades físicas, químicas y farmacológicas, así como en su mecanismo de acción y espectro antimicrobiano CLASIFICACIÓN Y MECANISMO DE ACCIÓN En la práctica diaria, las clasificaciones que más se utilizan son las que se basan en la acción del antibiótico sobre la bacteria, las que los clasifica según su mecanismo de acción, y al tener en cuenta la coloración de Gram y las que los agrupa según su estructura química. Según el efecto que ejerzan sobre la bacteria pueden ser: Bacteriostáticos: aquéllos que inhiben la multiplicación bacteriana, la cual se reanuda una vez que se suspende el tratamiento. Bactericidas: poseen la propiedad de destruir la bacteria, su acción es terapéutica irreversible CLASIFICACIÓN Y MECANISMO DE ACCIÓN Mecanismo de acción Se pueden resumir en los siguientes: A. Inhibición de la síntesis de la pared celular, en fases diversas de la síntesis: blactámicos, vancomicina. B. Desorganización de la membrana citoplásmica, lo que conduce a la desintegración celular: polimixinas, anfotericina B y nistatina. C. Inhibición de la síntesis de proteínas, por actuar sobre ribosomas; en la iniciación (subunidad 30 S): tetraciclinas; en la elongación (subunidad 50 S): cloranfenicol, eritromicina y lincosaminas; en ambas, con muerte bacteriana: aminoglucósidos. D. Interferencia en la síntesis y/o el metabolismo de los ácidos nucleicos: rifampicina (ARN-polimerasa ADN-dependiente), quinolonas (ADN-girasas), metronidazol y antivíricos. E. Antimetabolitos que bloquean la síntesis de ácido fólico: sulfamidas, sulfonas, pirimetamina y trimetoprima. MICROORGANISMOS MICROORGANISMOS ESPECTROS DE ACCIÓN -LACTÁMICOS: CLASIFICACIÓN • Penicilinas • Cefalosporinas • Monobactámicos • Carbapenems • Inhibidores de las -lactamasas -LACTÁMICOS: PENICILINAS • No se conoce por completo el mecanismo de acción de las penicilinas, si bien su analogía a la D-alanil-D-alanina terminal, situada en la cadena lateral peptídica de la subunidad del peptidoglicano, sugiere que su carácter bactericida deriva de su intervención como inhibidor del proceso de transpeptidación durante la síntesis de aquel. De este modo, la penicilina actúa debilitando la pared bacteriana y favoreciendo la lisis osmótica de la bacteria durante el proceso de multiplicación -LACTÁMICOS: PENICILINAS Sintética: Penicilina V o Fenoximetilpenicilina Piperacilina + Tazobactam Antipseudomonas Aminopenicilinas: Amoxicilina y Ampicilina -LACTÁMICOS: AMPICILINA Es un antibiótico betalactámico que ha sido extensamente utilizado para tratar infecciones bacterianas -LACTÁMICOS: CEFALOSPORINAS Las cefalosporinas son bactericidas para la mayoría de Bacterias grampositivas y Bacterias gramnegativas Las cefalosporinas se clasifican en generaciones. Los fármacos de primera generación son eficaces principalmente contra microorganismos grampositivos. A grandes rasgos, las generaciones posteriores tienen un espectro extendido contra bacilos aerobios gramnegativos. La cefalosporina de quinta generación ceftarolina es activa contra el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina. Las cefalosporinas tienen las siguientes limitaciones: Carecen de actividad frente a enterococos (excepto ceftarolina, que es activa contra Enterococcus faecalis, no E. faecium) Carecen de actividad contra estafilococos resistentes a la meticilina (excepto ceftarolina) Carecen de actividad contra bacilos anaerobios gramnegativos (excepto el cefotetán y la cefoxitina) -LACTÁMICOS: CEFALOSPORINAS -LACTÁMICOS: CEFALOSPORINAS FARMACOS QUE ACTUAN EN EL APARATO RESPIRATORIO Estos fármacos constituyen quizás uno de los grupos más utiliz medio, debido a la alta frecuencia con que se presentan afeccion más o menos sencillas Muchos de estos no se encuentran regulados y muchas personas hacen uso indiscriminado de ellos sin conocer su lado malo CLASIFICACIÓN DE LOS FARMACOS RESPIRATORIOS CLASIFICACIÓN DE LOS FARMACOS RESPIRATORIOS CLASIFICACIÓN DE LOS FARMACOS RESPIRATORIOS Los agonistas beta2 adrenérgicos son fármacos que producen broncodilatación porque relajan el músculo liso de los bronquios. Los agonistas beta2 adrenérgicos de acción corta (SABA) o broncodilatadores de acción corta, como el salbutamol o la terbutalina. Son fármacos que producen la dilatación de los bronquios de 2 a 5 minutos después de su administración por vía inhalatoria y su efecto desaparece en pocas horas. Son el tratamiento indicado para el alivio rápido de los síntomas en la mayoría de los pacientes. Los agonistas beta2 adrenérgicos de acción larga (LABA) o broncodilatadores de acción prolongada, comosalmeterol, formoterol o vilanterol. Estos fármacos broncodilatadores tienen un efecto de larga duración, al menos de 12 horas o más. Nunca se utilizan como tratamiento del asma. ANTIALÉRGICOS RESPIRATORIOS Aerosoles nasales Los aerosoles nasales antihistamínicos ayudan a aliviar los estornudos, la picazón en la nariz o el catarro, la congestión nasal y el goteo nasal posterior. Algunos de los efectos secundarios de los aerosoles nasales antihistamínicos son sabor amargo en la boca, somnolencia o fatiga. Los aerosoles nasales antihistamínicos de venta con receta comprenden: •Azelastina (Astelin, Astepro) •Olopatadina (Patanase) GLUCOCORTICOIDES GLUCOCORTICOIDES La hidrocortisona alivia la inflamación en varias partes del cuerpo. También para tratar o prevenir reacciones alérgicas. Como tratamiento de determinados tipos de enfermedades autoinmunitarias, afecciones cutáneas, asma y otras afecciones pulmonares ANTILEUCOTRIENOS Montelukast Actúa en las vías respiratorias, reduciendo la broncoconstricción, secreción mucosa, permeabilidad vascular y reclutamiento de eosinófilos mediada por la secreción de leucotrienos. Posee efectos broncodilatadores aditivos con agonistas β-adrenérgicos y corticoides. Inhibe la broncoconstricción de las fases temprana y tardía del asma mediada por antígenos. Reduce significativamente los eosinófilos en vías aéreas y en sangre periférica, así como la broncoconstricción mediada por el ejercicio. ANTITUSIVOS Un antitusígeno o antitusivo es un fármaco empleado para tratar la tos seca irritativa, no productiva. Los antitusígenos son compuestos que actúan sobre el sistema nervioso central o periférico para suprimir el reflejo de la tos EXPECTORANTES Un expectorante es un fármaco que tiene propiedades de provocar o promover la expulsión de las secreciones bronquiales acumuladas. Son el tratamiento de elección para tos productiva. Comúnmente suelen estar compuestos por mucolíticos. MUCOLITICOS Los mucolíticos son sustancias que tienen la capacidad de destruir las distintas estructuras quimicofísicas de la secreción bronquial anormal, consiguiendo una disminución de la viscosidad y, de esta forma, una más fácil y pronta eliminación SURFACTANTES TECNOLOGÌAS ADN PALIVIZUMAB Palivizumab es un anticuerpo monoclonal producido por tecnología de ADN recombinante utilizado para la prevención de la infección del virus sincitial respiratorio en bebés de alto riesgo por prematuridad, enfermedad cardíaca congénita clínicamente significativa o displasia broncopulmonar TECNOLOGÌAS ADN OMALIZUMAB Omalizumab es un medicamento que pertenece al grupo de los anticuerpos monoclonales y se utiliza para el tratamiento del asma bronquial grave de origen alérgico y la urticaria crónica TECNOLOGÌAS ADN DORNASA ALFA Dornasa alfa es una solución altamente purificada de desoxirribonucleasa I recombinante humana, una enzima que separa selectivamente moléculas de ADN que incrementan la viscosidad de las mucosidades, favoreciendo la movilización de estas secreciones y bajando la probabilidad de infecciones y/o daño “ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO” FACULTAD DE CIENCIAS FÁRMACOS ANTI-INFECCIOSOS Y DE CONTROL GASTROINTESTINAL INVESTIGACIÓN FORMATIVA QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL DOCENTE: Dra. Nancy Cecilia Veloz Mayorga. POR: Espín David Cisneros Adriana Guamán Eliana Jerez Johana Palacios Genesis Torres Michelle Vergara Evelyn PAO: Séptimo CARRERA: Química 1. INTRODUCCIÓN: Las enfermedades infecciosas son trastornos causados por organismos, como bacterias, virus, hongos o parásitos. Muchos organismos viven dentro y fuera de nuestros cuerpos. Normalmente son inofensivos o incluso útiles. Pero bajo ciertas condiciones, algunos organismos pueden causar enfermedades. Para evitar este tipo de complicaciones médicas se emplean fármacos antiinfecciosos, que son aquellas sustancias aplicadas localmente, ingerida, o inyectada con la finalidad de combatir infecciones. Dentro de la categoría de antiinfecciosos se encuentran antibacterianos, antivirales, antifúngicos, antiparasitarios (Guglielmo, 2017). Por otro lado, las enfermedades gastrointestinales son aquellas que atacan el estómago y los intestinos, generalmente son ocasionadas por bacterias, parásitos, virus y algunos alimentos, como leche y grasas, aunque también existen algunos medicamentos que las provocan. Dentro de los síntomas de dichas enfermedades está la diarrea y por consiguiente la deshidratación (IMSS, 2015). 2. OBJETIVOS: • Investigar sobre las enfermedades infecciosas y gastrointestinales mediante el uso de diversas fuentes de revisión bibliográfica. • Detallar en relación a los fármacos antiinfecciosos los tipos, efectos y ventajas que producen al emplearse comúnmente. • Manifestar la importancia del uso de fármacos gastrointestinales en el tratamiento de enfermedades afines a partir de un compendio de literatura. 3. DESARROLLO: 3.1 INFECCIÓN Es la invasión de un anfitrión por un microorganismo patógeno, su multiplicación en los tejidos y la reacción del anfitrión a su presencia y a la de sus posibles toxinas. Las infecciones pueden deberse a bacterias, hongos, protozoos, virus, viroides y priones. Las infecciones pueden ser además locales o sistémicas. Una infección que está en el torrente sanguíneo se denomina infección sistémica, mientras que una infección que afecta solamente a una parte u órgano del cuerpo se llama infección localizada (García, Agüero, Parra, & Santos, 2010). Los principales agentes etiológicos de las enfermedades infecciosas humanas corresponden a uno de los siguientes grupos: • Priones: Son los agentes infecciosos más sencillos conocidos: una simple molécula de proteína. No contienen ácidos nucleicos ni información genética. Se propaga en el huésped induciendo la conversión (cambio conformacional) de la proteína endógena priónica PrP en una isoforma PrPsc resistente a proteinasas (García, Agüero, Parra, & Santos, 2010). • Virus: Contienen proteínas y ácidos nucleicos, transportando la información genética para su propia replicación, para lo que utiliza la maquinaria celular. Cada virus posee una única especie de ácido nucleico (ADN o ARN) (García, Agüero, Parra, & Santos, 2010). • Bacterias: Son más grandes que los virus. Contienen ADN y ARN, estando el genoma codificado en su ADN. Recubiertos por una membrana celular y en algunas bacterias además por una pared celular. Son capaces de una replicación totalmente autónoma, independiente de la célula huésped (García, Agüero, Parra, & Santos, 2010). • Eucariotes: Protozoos, hongos, helmintos (multicelulares). Presentan elevada complejidad celular con compartimentos subcelulares con funciones especializadas (García, Agüero, Parra, & Santos, 2010). 3.2 FÁRMACO ANTI-INFECCIOSO Definición: Se considera fármaco antiinfeccioso a aquella sustancia aplicada localmente, ingerida, o inyectada con la finalidad de combatir infecciones. Dentro de la categoría de antiinfecciosos se encuentran antibacterianos, antivirales, antifúngicos, antiparasitarios (Guglielmo, 2017). Cuando el ser humano o cualquier animal doméstico han sido atacados por un microbio o cualquier otro parásito, interesa disponer de sustancias que sean activas frente al agente invasor, sin afectar al huésped (acción quimioterápica). Sin embargo, en este caso existen tres factores que hay que tener en cuenta y que se influyen mutuamente: el microorganismo o parásito, el agente antiinfeccioso (antibiótico, antiviral, antifúngico) y el huésped. En la ilustración 1 se representa el triángulo de Davis que relaciona estos tres factores (Guglielmo, 2017). Ilustración 1: Triángulo de relación entre microorganismos, huésped y agente antiinfeccioso. Fuente: (Guglielmo, 2017) Categoría de antiinfecciosos: a) Antibacterianos: Es una sustancia química producida por un ser vivo o derivado sintético, que mata o impide el crecimiento de ciertas clases de microorganismos sensibles. Generalmente, son fármacos usados en el tratamiento de infecciones por bacterias, de allí que se les conozca como “antibacterianos”. Un antibiótico es bacteriostático si impide el crecimiento de los gérmenes, y bactericida si los destruye, pudiendo producir también ambos efectos, según los casos. En cuanto a su mecanismo de acción debido a que los antibióticos tienen efectos sobre una diversidad de bacterias, sus mecanismos de acción difieren basados en las características vitales de cada organismo y que, por lo general, son objetivos que no existen en las células de mamíferos. Por ejemplo, de la pared celular, algunos antibióticos ejercen su función en regiones y orgánulos intracelulares, por lo que son ineficaces en bacterias que contengan una pared celular, a menos que se logre inhibir la síntesis de esta estructura exterior, presente en muchas bacterias, pero no en animales. Muchos antibióticos van dirigidos a bloquear la síntesis, exportación, organización o formación de la pared celular, específicamente los enlaces cruzados del peptidoglicano, el principal componente de la pared celular, sin interferir con los componentes intracelulares. Algunos ejemplos clásicos son: - La bacitracina: del grupo de los péptidos, inhibe al transportador lipídico del peptidoglucano hacia el exterior de la célula (García, Agüero, Parra, & Santos, 2010). - La penicilina: en el grupo de los betalactámicos, inhibe la transpeptidación, una reacción en la que se producen los enlaces cruzados de la pared celular y bloquea los inhibidores de las autolisinas. - Las cefalosporinas: otro tipo de moléculas que inhiben la transpeptidación, por unión a las proteínas PBPs, implicadas en la última fase de la formación de la pared celular (Washington, 2019). Clases de antibióticos: Atendiendo a la relación entre actividad y concentración, se puede hablar de tres categorías de antimicrobianos: - Los que producen una acción bactericida poco relacionada con la concentración. Esto ocurre con los betalactámicos y los glucopéptidos (Washington, 2019). - Los que poseen actividad bactericida dependiente de la concentración, como los aminoglucósidos y las fluoroquinolonas (Washington, 2019). - Los que se comportan preferentemente como bacteriostáticos como los macrólidos, tetraciclinas y cloranfenicol (Washington, 2019). Características de un fármaco antibacteriano Las propiedades que debe cumplir un antibiótico son: o Actividad antimicrobiana selectiva o El agente antimicrobiano debe matar las bacterias más que evitar su multiplicación, es decir, debe ser bactericida y no bacteriostático. o Las bacterias no deben desarrollar resistencia al antibiótico. o La absorción del antibiótico, distribución, destino y excreción deben ser tales que los niveles bactericidas en sangre, tejidos y fluidos corporales se alcancen rápidamente y se mantengan durante periodos prolongados. Sulfonamidas Las sulfamida son antibióticos bacteriostáticos sintéticos que inhiben de forma competitiva la conversión de ácido p-aminobenzoico en dihidropteroato, que las bacterias necesitan para sintetizar folato y, en última instancia, purinas y DNA. Los seres humanos no sintetizan folato, sino que lo adquieren en la dieta, por lo que su síntesis de ADN se afecta en menor medida (Werth, 2020). Las sulfonamidas son las siguientes: • Mafenida • Sulfacetamida • Sulfadiazina • Sulfadoxina • Sulfametizol • Sulfametoxazol • Sulfanilamida • Sulfasalazina • Sulfisoxazol Tres sulfamidas, el sulfisoxazol, el sulfametizol y la sulfasalazina, están disponibles como monodrogas para administración oral. El sulfametoxazol se formula en combinación con trimetoprima. La sulfadoxina combinada con pirimetamina está disponible para uso oral. Las sulfamidas disponibles para uso tópico son las cremas para las quemaduras de sulfadiazina de plata y mafenida, la crema vaginal y los supositorios de sulfanilamida y la sulfacetamida para uso oftálmico. Penicilinas Las penicilinas son antibióticos betalactámicos que son bactericidas por mecanismos desconocidos, pero que posiblemente actúen mediante la activación de enzimas autolíticas que destruyen la pared celular en algunas bacterias. Los fármacos del grupo de la penicilina G (incluso la penicilina V) se usan principalmente contra • Bacterias grampositivas • Algunos cocos gramnegativos (p. ej., meningococos) Una pequeña proporción de bacilos gramnegativos es además sensible a dosis parenterales elevadas de penicilina G. La mayoría de los estafilococos, gran parte de las cepas de Neisseria gonorrhoeae, muchos bacilos gramnegativos y aproximadamente el 30% de las cepas de Haemophilus influenzae son resistentes. La penicilina G es el antibiótico de elección para el tratamiento de la sífilis, para ciertas infecciones por clostridios y, junto con gentamicina, para la endocarditis por enterococos sensibles. La penicilina G benzatina es una formulación de acción prolongada que está disponible como: • Penicilina benzatina pura • Una mezcla de cantidades iguales de penicilina G benzatina y procaína • Una mezcla 3:1 de 0,9 millones de unidades de penicilina G benzatínica y 0,3 millones de unidades de penicilina G procaína. De los 3 productos, para el tratamiento de la sífilis y la prevención de la fiebre reumática sólo se recomienda la penicilina benzatínica pura. La penicilina benzatínica pura y la mezcla de cantidades iguales están indicadas para el tratamiento de las infecciones de las vías respiratorias superiores y las infecciones de piel y tejidos blandos causadas por estreptococos sensibles. Amoxicilina y ampicilina Estos fármacos son más activos contra • Enterococos • Ciertos bacilos gramnegativos, como el no productor de beta-lactamasas H. influenzae, E. coli, y Proteus mirabilis; Salmonela spp; y Shigella spp La adición de un inhibidor de la beta-lactamasa (clavulanato o sulbactam) permite su uso contra estafilococos sensibles a la meticilina, H. influenzae, Moraxella catarrhalis, especies de Bacteroides, E. coli y K. pneumoniae. La ampicilina está indicada principalmente para las infecciones que suelen estar causadas por bacterias gramnegativas sensibles: • Infecciones urinarias • Meningitis por meningococo • Sepsis biliar • Infecciones respiratorias • Meningitis por Listeria • Infecciones por enterococos • Algunos casos de fiebre tifoidea y portadores de tifus Penicilinas de amplio espectro (antiseudomónicas) Estos fármacos son activos contra • Bacterias sensibles a ampicilina • Algunas cepas de Enterobacter y Serratia spp • Muchas cepas de P. aeruginosa La ticarcilina es menos activa contra enterococos que la piperacilina. La adición de un inhibidor de beta-lactamasas aumenta la actividad contra el productor de betalactamasa S. aureus sensible a la meticilina, E. coli, K. pneumoniae, H. influenzae y bacilos anaerobios gramnegativos, pero no contra bacilos gramnegativos productores de beta-lactamasas ampC, y puede inhibir solo parcialmente a las beta-lactamasas de espectro extendido producidas por algunas cepas de K. pneumoniae, E. coli y algunas otras enterobacterias. Las penicilinas de amplio espectro presentan un efecto sinérgico con los aminoglucósidos y generalmente son utilizadas en forma combinada para tratar infecciones por P. aeruginosa. Cefalosporinas Las cefalosporinas son antibióticos beta-lactámicos bactericidas. Inhiben enzimas de la pared celular de las bacterias sensibles e interrumpen su síntesis. Hay 5 generaciones de cefalosporinas. Las cefalosporinas son bactericidas para la mayoría de bacterias grampositivas y gramnegativas. Las cefalosporinas se clasifican en generaciones. Los fármacos de primera generación son eficaces principalmente contra microorganismos grampositivos. A grandes rasgos, las generaciones posteriores tienen un espectro extendido contra bacilos aerobios gramnegativos. Las cefalosporinas de quinta generación ceftarolina y ceffobiprol son activas contra Staphylococcus aureus resistente a la meticilina. Las cefalosporinas tienen las siguientes limitaciones: • Falta de actividad contra enterococos • Carecen de actividad contra estafilococos resistentes a la meticilina (excepto ceftarolina y ceftobiprol) • Carecen de actividad contra bacilos anaerobios gramnegativos (excepto el cefotetán y la cefoxitina) Cefalosporinas de primera generación Estos medicamentos tienen una excelente actividad contra cocos grampositivos Las cefalosporinas orales de primera generación se usan comúnmente para tratar las infecciones no complicadas de la piel y los tejidos blandos que suelen deberse a estafilococos y estreptococos. La cefazolina se usa por vía parenteral para la endocarditis por S. aureus sensible a la meticilina, y para la profilaxis antes de una cirugía cardiotorácica, ortopédica, abdominal o pelviana. Cefalosporinas de segunda generación y cefamicinas Las cefalosporinas de segunda generación son activas contra cocos grampositivos y algunos bacilos gramnegativos. Las cefamicinas son fármacos producidos originalmente por Streptomyces pero ahora son sintéticas. Por lo general, se clasifican como cefalosporinas de segunda generación. Las cefamicinas son más activas contra los anaerobios, como por ejemplo • Bacteroides spp, incluido el Bacteroides fragilis Estos fármacos pueden ser ligeramente menos activos contra cocos grampositivos que las cefalosporinas de primera generación. A menudo, las cefalosporinas de segunda generación y las cefamicinas se usan para infecciones polimicrobianas que incluyen bacilos gramnegativos y cocos grampositivos. Como las cefamicinas son activas contra las especies del género Bacteroides spp, pueden ser utilizadas cuando se sospecha la presencia de anaerobios (p. ej., en la sepsis intraabdominal, las úlceras por decúbito, o las infecciones del pie diabético). Sin embargo, en algunos centros médicos estos bacilos ya no son siempre sensibles a las cefamicinas. Cefalosporinas de tercera generación Estos antibióticos son activos contra Haemophilus influenzae y algunas Enterobacteriaceae que no producen beta-lactamasas de tipo AmpC o beta-lactamasas de espectro extendido (p. ej., Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis) La mayoría de las cefalosporinas de tercera generación, incluidas la ceftriaxona y la cefotaxima, también son activas contra algunas especies grampositivas, especialmente estreptococos que incluyen algunas cepas con susceptibilidad reducida a la penicilina. La cefixima y el ceftibutén por vía oral tienen poca actividad contra S. aureus, y si se las usa para tratar infecciones de la piel y los tejidos blandos, deben restringirse a los casos no complicados debidos a estreptococos. La ceftazidima es activa contra Pseudomonas aeruginosa pero no tiene actividad grampositiva apreciable. Agregar avibactam a la ceftazidima aumenta su espectro para incluir Enterobacteriaceae que produce AmpC, BLEE o Klebsiella pneumoniae carbapenemasa (KPC). Cefalosporinas de cuarta generación La cefalosporina de cuarta generación cefepima tiene actividad contra cocos grampositivos (similar a la cefotaxima)y bacilos gramnegativos (actividad aumentada), entre ellos, P. aeruginosa (similar a ceftazidima), y algunas Enterobacteriaceae productoras de beta-lactamasa AmpC, como la especie Enterobacter Cefalosporinas de quinta generación Las cefalosporinas de quinta generación ceftarolina y ceftobiprol son activas contra S. aureus resistente a la meticilina (MRSA), estreptococos resistentes a la penicilina y Enterococcus faecalis susceptible a ampicilina y productor de beta-lactamasa Su actividad contra otros cocos grampositivos y bacilos gramnegativos es similar a la de las cefalosporinas de tercera generación. Las cefalosporinas de quinta generación no son activas contra especies de Pseudomonas. Tetraciclinas Las tetraciclinas son antibióticos bacteriostáticos que se unen a la subunidad 30S del ribosoma, por lo que inhiben la síntesis de proteínas bacterianas. Las tetraciclinas específicas son • Doxiciclina • Eravaciclina (solo IV) • Minociclina • Omadaciclina (nueva aminometilciclina) • Tetraciclina Las tetraciclinas son activas contra las infecciones causadas por los siguientes patógenos: • Rickettsias • Espiroquetas (p. ej., Treponema pallidum, Borrelia burgdorferi) • Helicobacter pylori • Vibrio spp • Yersinia pestis • Francisella tularensis • Brucella spp • Bacillus anthracis • Plasmodium vivax • Plasmodium falciparum • Mycoplasma spp • Chlamydia y Chlamydophila spp • Algunos Staphylococcus aureus resistentes a la meticilina Entre un 5 y un 10% de las cepas de neumococo y muchos estreptococos beta-hemolíticos del grupo A son resistentes, así como muchos patógenos urinarios bacilares gramnegativos y gonococos productores de penicilinasas. Las tetraciclinas son intercambiables para la mayoría de las indicaciones, aunque la minociclina ha sido más estudiada para las infecciones por S. aureus resistente a la meticilina. Aminoglucósidos Los aminoglucósidos tienen actividad bactericida dependiente de la concentración. Estos antibióticos se unen a la subunidad 30S del ribosoma e inhiben la síntesis de proteínas en la bacteria. La espectinomicina es un antibiótico bacteriostático químicamente relacionado con los aminoglucósidos. Los aminoglucósidos se usan para infecciones graves por bacilos gramnegativos (en especial, las causadas por Pseudomonas aeruginosa) Los aminoglucósidos son activos frente a la mayoría de los bacilos gramnegativos aerobios y anaerobios facultativos, pero no frente a los anaerobios y la mayoría de las bacterias grampositivas, excepto la mayoría de los estafilococos; sin embargo, algunos bacilos gramnegativos y estafilococos son resistentes. Los aminoglucósidos activos contra la P. aeruginosa son la tobramicina (especialmente), la gentamicina y la amikacina. La estreptomicina, la neomicina y la kanamicina no son activos contra la P. aeruginosa. La gentamicina y la tobramicina tienen un espectro antimicrobiano similar contra bacilos gramnegativos, pero la tobramicina es más activa contra la P. aeruginosa, y la gentamicina lo es contra Serratia marcescens. La amikacina suele ser activa contra los patógenos resistentes a gentamicina y tobramicina. La estreptomicina tiene usos limitados debido a la resistencia y a su toxicidad. Se usa para el tratamiento de la tularemia y la peste y, con otros antibióticos, para la tuberculosis. La neomicina y la kanamicina se usan sólo en forma tópica y en pequeñas cantidades, debido a su elevada toxicidad. La neomicina está disponible en formulaciones oftálmicas, óticas, orales y rectales, y como irrigante vesical. Por vía oral, se la utiliza como tópico contra la flora intestinal en la preparación del intestino antes de una cirugía y para tratar el coma hepático. Cloranfenicol El cloranfenicol es un antibiótico que es principalmente bacteriostático. Se une a la subunidad 50S del ribosoma e inhibe así la síntesis de proteínas bacterianas. El cloranfenicol tiene un amplio espectro de actividad contra • Cocos y bacilos grampositivos y gramnegativos (incluso anaerobios) • Rickettsia, Mycoplasma, Chlamydia, y Chlamydophila spp Debido a su toxicidad sobre la médula ósea, la disponibilidad de antibióticos alternativos y la aparición de resistencias, el cloranfenicol no es un fármaco de elección, excepto para: • Infecciones graves debidas a unas pocas bacterias resistentes a múltiples antibióticos, que mantienen la sensibilidad a este fármaco • Meningitis o endoftalmitis por peste porque otros fármacos contra la peste penetran en forma escasa en estos espacios Sin embargo, cuando se ha usado cloranfenicol para tratar meningitis causadas por neumococos relativamente resistentes a la penicilina, los resultados han sido desalentadores, probablemente debido a que el fármaco tiene poca actividad bactericida contra estas cepas (Werth, 2020). b) Antivirales: Son un tipo de fármaco usado para el tratamiento de infecciones producidas por virus. Tal como los antibióticos (específicos para bacteria), existen antivirales específicos para distintos tipos de virus. No sin excepciones, son relativamente inocuos para el huésped, por lo que su aplicación es relativamente segura. Deben distinguirse de los viricidas, que son compuestos químicos que destruyen las partículas virales presentes en el ambiente. Existen diferentes antivirales para tratar. Muchos de los antivirales disponibles son diseñados para ayudar el tratamiento del VIH (virus del sida), herpesvirus, productores de la varicela, el herpes labial, el herpes genital, etc., y los virus de la hepatitis B y C, que pueden causar cáncer de hígado. Los investigadores están trabajando actualmente para extender el rango de antivirales a otras familias de patógenos. Para que un fármaco antiviral sea considerado para el tratamiento de una infección viral debe cumplir ciertos requisitos indispensables. El fármaco debe ser específicamente activo contra el virus “target” (objetivo), inhibiendo algún paso esencial de su metabolismo y debe poder debilitar a las cepas resistentes que puedan surgir. Además, debe tener ciertos parámetros que permitan al fármaco ser de alta biodisponibilidad oral, rápida penetración en los tejidos infectados y atóxicos para las células normales y el organismo en general a corto y largo plazo. El fármaco debe ser transformado a su forma activa solamente en células infectadas, debe ser excretado sin ser metabolizado o sin generar metabolitos tóxicos, y debe tener baja frecuencia de administración. Finalmente, el fármaco debe tener bajo costo para que pueda estar disponible para toda la población. Todas estas características, entre otras, dificultan el descubrimiento de nuevos fármacos efectivos para el tratamiento de las enfermedades virales (García, Agüero, Parra, & Santos, 2010). c) Antifúngicos: Se entiende por antifúngico o antimicótico a toda sustancia que tiene la capacidad de evitar el crecimiento de algunos tipos de hongos o incluso de provocar su muerte. Dado que los hongos además de tener usos beneficiosos para el ser humano (levadura del pan, hongos de fermentación de los quesos, los vinos, la cerveza, entre otros muchos ejemplos) forman parte del colectivo de seres vivos que pueden originar enfermedades en el ser humano. Esto es así porque pueden utilizarse tanto por vía tópica como sistémica. De igual manera pueden encontrarse algunos de estos fármacos etiquetados de forma diferente. Esto se debe a que el producto puede tener otras propiedades y se ha incluido también dentro del grupo correspondiente. Así, por ejemplo, el Ketoconazol lo podemos encontrar como D01AC08 (antifúngico tópico derivado del imidazol), como J02AB02 (antifúngico sistémico derivado del imidazol) y como G01AF11 (antiséptico urinario derivado del imidazol). El voriconazol, posaconazol, caspofungina, micafungina y anidulafungina son fármacos que han visto la luz en este siglo. Los dos primeros como perfeccionamiento de los derivados del núcleo triazólico ya existentes (itraconazol) y los tres últimos como derivados de las equinocandinas, que posiblemente tengan grupo propio en un futuro. Moléculas en estudio y que aún no han sido aprobadas hay bastantes, en distintos estadios de investigación (García, Agüero, Parra, & Santos, 2010). Entre ellas podemos destacar: - Albaconazol: Fármaco derivado del triazol, de investigación española, de espectro fúngico similar al voriconazol. Al parecer presenta la ventaja de una alta difusión al líquido cefalorraquídeo (15%), lo cual le daría un papel importante en el tratamiento de las meningitis y meningoencefalitis fúngicas (Werth, 2020). - Icofungipen: Derivado sintético de la cispentacina, actuaría en el núcleo del hongo, dificultando la síntesis de ácidos nucleicos. Esto tiene la ventaja de no presentar resistencia cruzada con otros antifúngicos y de mejorar el perfil de interacciones y reacciones adversas al no actuar a nivel del citocromo p450. Además, admite la vía oral. Su desventaja es que presenta un espectro de acción muy reducido, por lo que también se están estudiando otras moléculas similares con el objetivo de ampliar el espectro (Werth, 2020). - Mycograb: Es un anticuerpo recombinante humano contra la HSP90 fúngica (heat shock protein 90). Se está probando asociado a otros antifúngicos para mejorar la actividad de estos. Sería el precursor de un nuevo grupo de moléculas que se intenta abrir en la investigación de nuevos antifúngicos (Werth, 2020). - Otras sustancias: En estadios de investigación todavía muy básicos, podemos encontrarnos grupos químicos tales como las sordarinas, pradimicinas, dicationes aromáticos o los ya comentados anticuerpos monoclonales (Werth, 2020). d) Antiparasitario: Es un medicamento antiinfeccioso usado en humanos y animales para el tratamiento de infecciones causadas por bacterias y parásitos y para el tratamiento de algunas formas de cáncer. Además, hay collares antiparasitarios para perros (García, Agüero, Parra, & Santos, 2010). Antihelmínticos: El mecanismo de acción de la mayoría de los antihelmínticos se basa en alteraciones químicas del metabolismo a las que son sensibles las lombrices, como, por ejemplo: la inhibición de la fumarato reductasa de las mitocondrias, la disminución del transporte de glucosa o el desacoplamiento de la fosforilación oxidativa (Guglielmo, 2017). Por ejemplo: Albendazol, indicado para el tratamiento de: - Hidatidosis - Céstodos y cisticercosis - Nemátodos o gusanos redondos Ivermectina - Oncocercosis - Filariasis - Gusanos redondos o nemátodos - Ectoparásitos Praziquantel - Esquistosomiasis - Tremátodos - Céstodos (Guglielmo, 2017) Efectos secundarios de los fármacos antiinfecciosos: Los efectos secundarios frecuentes de los antibióticos. - Trastornos gástricos - Diarrea - En mujeres, infecciones micóticas vaginales (Werth, 2020). Algunas reacciones adversas son más graves y, dependiendo del antibiótico, alteran la función de los riñones, el hígado, la médula ósea u otros órganos. A veces se realizan análisis de sangre para determinar si estos órganos han sido afectados. La colitis, una inflamación del intestino grueso (colon), aparece en algunas personas que toman antibióticos, especialmente cefalosporinas, clindamicina, fluoroquinolonas o penicilinas. Este tipo de colitis, llamada colitis inducida por Clostridioides difficile tiene su origen en toxinas producidas por la bacteria Clostridioides difficile. Estas bacterias son resistentes a muchos antibióticos y crecen de forma incontrolada en los intestinos cuando otras bacterias presentes habitualmente en dicho órgano son destruidas por los antibióticos. La colitis inducida por Clostridioides difficile puede ser difícil de tratar y puede ser potencialmente mortal, especialmente en personas mayores (Werth, 2020). Los antibióticos también causan reacciones alérgicas: Las reacciones alérgicas leves pueden consistir en la aparición de una erupción con prurito o una ligera sibilancia al respirar. Las reacciones alérgicas graves (anafilaxia) pueden ser mortales y suelen incluir síntomas como inflamación de la garganta, dificultad para respirar y disminución de la presión arterial (Werth, 2020). 3.3 FÁRMACOS DE CONTROL GASTROINTESTINAL La función gastrointestinal puede alterarse por el efecto de drogas, estimulación neuro humoral, agentes patógenos y toxinas, ocasionando una disfunción en la absorción, motilidad y procesos secretorios normales del intestino. Existen drogas que pueden influenciar directa o indirectamente la actividad gastrointestinal, modulan la secreción y motilidad y son frecuentemente usadas en el tratamiento de trastornos gastrointestinales . Desde una perspectiva farmacológica el tracto gastrointestinal desempeña una importante función adicional: la absorción sistémica de drogas administradas por vía oral o rectal. Debido a que el tracto GI es la vía de administración de la mayoría de las drogas pueden producirse interacciones droga-droga o droga alimento, estas interacciones pueden influenciar la absorción y efectividad de varios agentes terapéuticos. Efectos adversos gástricos de los medicamentos • Náuseas, vómitos, anorexia: Estos son síntomas banales y su consecuencia más seria podría ser el abandono del tratamiento. • Gastritis erosiva y úlcera: Muchos fármacos pueden producir erosiones y ulceraciones del tracto GI, tal es el caso del alcohol, aspirina, corticoides, cloruro de potasio. Los analgésicos antipiréticos y antiinflamatorios no esteroides pueden causar una lesión aguda y crónica de la mucosa del tracto GI. • Diarrea producida por drogas: El estado diarreico más serio inducido por drogas es la colitis pseudomembranosa inducida por Clostridium difficile. La mayoría de los pacientes con diarrea por antibióticos comienza durante la administración del antibiótico y termina en menos de una semana de suspendido el tratamiento. Las drogas que actúan a este nivel podemos clasificarlas como se observa: 3.3.1 ANTIÁCIDOS. Los antiácidos reducen la acidez de los fluidos gástricos por neutralizar la secreción gástrica, estos proveen pronto pero temporario alivio del dolor asociado con erosiones de la mucosa gastroduodenal. Valsecia, M. (2017) Bicarbonato de sodio El bicarbonato de sodio es uno de los compuestos más antiguos usados como antiácido y asociado a un comienzo de acción rápido y corta duración de acción. El bicarbonato de sodio es una sal de un ácido débil (ácido carbónico) con una base fuerte (hidróxido de sodio), es muy soluble y reacciona en forma inmediata con el ácido clorhídrico (HCl). 𝐶𝑂3 𝑁𝑎 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝐶𝑙𝑁𝑎 + 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 La reacción química de bicarbonato de sodio y ácido gástrico resulta en la formación de cloruro de sodio, agua y dióxido de carbono, esto eleva rápidamente el pH intragástrico a valores 7-8, esto explica el rápido alivio sintomático. Carbonato de calcio Al igual que el bicarbonato de sodio, el carbonato de calcio es un antiácido potente y de rápida acción, aunque tiene efectos adversos y los relacionados al efecto rebote han limitado el uso de esta droga. El carbonato de calcio reacciona con el ácido gástrico formando cloruro de calcio, agua y dióxido de carbono, donde la mayoría del cloruro de calcio es reconvertido en carbonato de calcio insoluble en el intestino delgado. Valsecia, M. (2017) Hidróxido de magnesio Muchas sales de magnesio, incluyendo óxido, carbonato, hidróxido y trisilicato, poseen propiedades antiácidas. Las sales de hidróxido, carbonato y óxido son más potentes que las sales de trisilicato en su capacidad neutralizadora de la acidez gástrica; en general su potencia antiácida es mayor que las sales que contienen aluminio, pero menor que la del bicarbonato de sodio o carbonato de calcio. Los antiácidos que contienen magnesio reaccionan con el ácido formando cloruro de magnesio y agua. El magnesio también forma sales insolubles responsables de la diarrea asociada a los antiácidos que contienen magnesio. Valsecia, M. (2017) Hidróxido de Aluminio Al igual que los antiácidos que contienen magnesio muchas sales que contienen aluminio son útiles como antiácidos, incluyendo hidróxido, carbonato, fosfato y aminoacetato. El hidróxido de aluminio es el más potente y frecuentemente usado antiácido con aluminio, el contacto con el ácido gástrico lleva a la producción de tricloruro de aluminio, agua y fosfato de aluminio insoluble. Valsecia, M. (2017) Efectos adversos de los antiácidos: Las complicaciones gastrointestinales incluyendo diarrea y constipación son los efectos adversos más comunes asociados a la terapia con antiácidos. • Intoxicación aguda: se puede producir por ingesta de dosis muy altas de antiácidos y consiste en alcalosis metabólica sintomática. Valsecia, M. (2017) • Intoxicación crónica: se observa en pacientes con insuficiencia renal, porque el Mg y Al que se absorben no se puede eliminar. La acumulación de Mg produce hipermagnesemia; la acumulación de aluminio puede producir demencia alumínica y osteopatía alumínica, pudiendo ser tratada con deferoxamina y hemodialisis, para permitir la eliminación del quelato de aluminio. Valsecia, M. (2017) 3.3.2 MEDICACIÓN ANTISECRETORIA La histamina es un potente estimulador de la secreción ácida gástrica por la célula parietal posee muy importantes y variadas acciones farmacológicas. Existen numerosos antagonistas del receptor H2 de la histamina son aceptados para utilización clínica tal es el caso de: Cimetidina, ranitidina, famotidina. Cimetidina: La cimetidina ha sido el primer bloqueante de H2 útil que se usa para el tratamiento de la úlcera duodenal, síndrome de Zollinger-Ellison, y otros estados hipersecretorios. La absorción oral tiene una tendencia lineal sobre una dosis promedio de 200-800 mg, la biodisponibilidad de la droga es del 60%, mientras que la absorción por vía intramuscular es rápida y completa (90-100%), con una concentración plasmática máxima a los 15 minutos de la administración. Las reacciones adversas sobre SNC incluyen confusión mental, desorientación, agitación, alucinaciones y convulsiones. La administración conjunta de cimetidina inhibe el metabolismo de más de 25 drogas, prolongando de este modo su permanencia en el organismo. Por ejemplo inhibe las benzodiacepinas, Imipraminalidocaina, Meperidina, Procainamida, propranolol, teofilina, triamtirene, nifedipina, fenobarbital y fenitoína Ranitidina: A diferencia de la cimetidina la ranitidina contiene una molécula amino metil furano en lugar de un anillo imidazol, esta desviación de la estructura del anillo imidazol permite una droga con gran potencia y larga duración de acción además de que la pérdida de este tipo de anillo disminuye el tipo y la incidencia de reacciones adversas. La biodisponibilidad de la ranitidina puede ser variable entre 39 y 86 % con un promedio de 50%. Valsecia, M. (2017) Famotidina: La famotidina contiene un anillo tiazol, es aproximadamente 10-15 veces más potente que la ranitidina y 40-60 veces más potente que la cimetidina para inhibir la secreción gástrica. La biodisponibilidad de la famotidina por vía oral es de 37-45% de la dosis administrada . Al igual que la ranitidina la biodisponibilidad de la famotidina puede estar suavemente incrementada cuando se administra con alimentos y suavemente disminuida cuando se administra con antiácidos. Indicaciones, dosis, preparados de bloqueantes H2: Úlcera duodenal: en general la úlcera cura en 4-6 semanas, a veces es necesario prolongar el tratamiento 8 semanas. El 90% aproximadamente presenta curación de los cuales un 50% puede hacer recaída) Úlcera gástrica: 50-70% de los pacientes presentan curación después de 8 semanas de tratamiento. Síndrome de Zollinger-Ellison: Para ser efectivos en esta afección se deben usar dosis altas de bloqueadores H2 . Para el tratamiento de úlcera duodenal: Cimetidina: 800 mg vía oral antes de acostarse, o 400 mg dos veces al día. Ranitidina: 150 mg 2 veces por día o 300 mg al acostarse. Famotidina: 20 mg 2veces por día o 40 mg al acostarse. 3.3.3 INHIBIDORES DE LA BOMBA DE PROTONES Omeprazol El Omeprazol es el primer agente representativo de potentes agentes antisecretorios gástricos. La droga es un benzimidazol sustituido, que suprime la secreción ácida gástrica por inhibición competitiva de la ATPasa hidrógeno-potasio, presente en la superficie de la célula parietal, esta clase de antisecretagogos son llamados inhibidores de la bomba de protones. El omeprazol se administra por vía oral en cápsulas de gelatina con gránulos con cubierta entérica para proteger a la droga de la degradación por el medio ácido del estómago. La biodisponibilidad del omeprazol es variable entre un 30-40% al iniciar la terapia y va incrementando a un 60-65% después del tratamiento crónico con una dosis diaria. Efectos adversos: Náuseas, diarrea, cólicos, cefaleas, vértigo, somnolencia. Raramente leucopenia, elevación de enzimas hepáticas y rash cutáneo. Dosis: 20-40 mg por día por un máximo de 8 semanas, porque se vio que el uso prolongado puede desarrollar tumores carcinoides e hiperplasia de células oxínticas. Valsecia, M. (2017) 3.3.4 BLOQUEANTES MUSCARÍNICOS Los bloqueantes muscarínicos no selectivos (tipo atropina) prácticamente han caído en desuso para el tratamiento de gastritis, úlcera GD y hemorragias digestivas altas, a partir de la aparición de los bloqueantes H2. Tienen menor eficacia y las dosis necesarias para inhibir la secreción ácida son altas y se acompañan de efectos adversos. Pirenzepina Es un bloqueante muscarínico selectivo aunque su eficacia terapéutica es menor que los bloqueantes H2, solo ha demostrado efectividad semejante a estos agentes en la prevención de las recaídas. Debido a los efectos anticolinérgicos como sequedad de boca, taquicardia, trastornos visuales están contraindicados en glaucoma de ángulo estrecho, hipertrofia de próstata sintomática, etc. Su dosis de 50 mg vía oral es de 2-3 veces/día. 3.3.5 PROTECTORES DE LA MUCOSA GÁSTRICA Sucralfato: El sucralfato es una sal básica de aluminio de sucrosa sulfatada, formada por sacarosa sulfatada e hidróxido de aluminio, por vía oral tiene efecto formador de barrera. A un pH de 3-4 el sucralfato se polimeriza produciendo un gel muy pegajoso, viscoso de color amarillo blanquecino que se une selectivamente a las proteínas del cráter ulceroso (albúmina, fibrinógeno, etc). Esta sustancia también puede actuar como una barrera física protectora contra el ácido gástrico, pepsina, y ácidos biliares en superficies de mucosa dañada o inflamada (teoría de la “curita”). El sucralfato no posee capacidad neutralizadora de ácido, aunque liberaría aluminio en la vecindad de la zona lesionada, como si fuera un antiácido local. La administración conjunta con antiácidos disminuye su efectividad por elevar el pH intragástrico, si los síntomas lo exigen se deben administrar 1-2 hs. antes o después del sucralfato. Dosis: 1 g antes de cada comida y antes de dormir si se administra después de las comidas su eficacia es menor. Derivados prostaglandínicos: La mucosa gástrica sintetiza prostaglandinas I2 y E2, estas PGs endógenas actúan como citoprotectoras aumentan la secreción de mucus, bicarbonato y el flujo sanguíneo local, evitando la retrodifusión de hidrogeniones. La inhibición de la síntesis de protanglandinas por antiinflamatorios no esteroideos disminuye la citoprotección y favorece el daño de la mucosa gástrica, este efecto ulcerogénico representa la más común e importante de las reacciones adversas a estos agentes. Las principales reacciones adversas son diarreas y cólicos abdominales, pueden estimular la motilidad uterina, no deben administrarse a embarazadas, su dosis es de 200 ug por 4 veces al día. Valsecia, M. (2017) Compuestos de Bismuto: Los compuestos de Bi son coloides que aumentan la secreción de mucus, inhiben la actividad de pepsina y podrían interactuar con macromoléculas del cráter formando una barrera protectora, además que contribuye a la curación de la úlcera, esto se da debido a que se enlaza a la base de la úlcera inhibiendo la actividad de pepsina y llevando a una síntesis local de prostaglandinas. La terapéutica se realiza con dicitrato de bismuto tripotásico combinada con antagonistas H2 de las histamina. 3.3.6 AGENTES ANTIEMÉTICOS Y PROCINÉTICOS El vómito se produce por cambios coordinados del aparato digestivo y movimientos respiratorios: El vómito es precedido por un aumento de salivación, inspiración brusca que aumenta la presión abdominal, cierre de epiglotis y elevación del velo palatino para impedir la aspiración, se contrae el píloro y se relaja el fundus gástrico, cardias y el esófago, perm itiendo que el contenido gástrico sea expulsado. Valsecia, M. (2017) Mecanismo de acción: Los fármacos antieméticos pueden actuar a nivel central o a nivel periférico: Efectos periféricos: Luego de varios vómitos, y facilitado por la paresia gástrica, el estómago se rellena con líquido intestinal, siendo esto importante para comprender el efecto de fármacos procinéticos como la cisaprida, que al promover la actividad peristáltica normal del músculo liso gastrointestinal, por actuar sobre receptores 5-HT4, tiende a evacuar el contenido gástrico hacia el intestino, evitando el reflujo y bloqueando de este modo el vómito. Efectos centrales: El centro del vómito está localizado en la formación reticular bulbar en el borde dorsolateral y en posición ventral con respecto al núcleo tracto-solitario, posee conexiones cerca- 63 nas con los centros respiratorio y vagal, esto facilita la coordinación de movimientos para producir el vómito. Ondansetrón (Bloqueante 5HT3 ): Este agente prácticamente carece de efectos sobre receptores D2 y 5HT4, se usan sus análogos como el granisetrón, el tropisetrón. Los bloqueantes 5HT3 han sido aprobados para el tratamiento de los vómitos por antineoplásicos demostraron gran eficacia en los vómitos agudos por cisplatino (primeras 24 horas), siendo el ondansetrón el primer fármaco que logró que un porcentaje estadísticamente significativo de pacientes no vomite. Metoclopramida: La metoclopramida es una benzamida bloqueante de los receptores D2 de la dopamina y agonista de los receptores 5HT4 tiene derivados agonistas de 5HT4 como al cisaprida, zacoprida y cleboprida; los efectos adversos de la metoclopramida y su incidencia se relacionan con el incremento de las dosis pudiendo producir mareos, inquietud, sequedad de boca, movimiento de cabeza y diarrea. Valsecia, M. (2017) Otros agentes como la domperidona y la cisaprida están relacionados químicamente con la metoclopramida y comparten propiedades farmacológicas similares. Domperidona: Es un antiemético-procinético, con una estructura derivada de las butirofenonas que no atraviesa la barrera hematoencefálica, por lo que no posee efectos centrales; sin embargo atraviesa el área postrema siendo de este modo un efectivo antiemético y no produce efectos extrapiramidales, su actividad procinética es débil debido a que solo es bloqueante D2 . Antipsicóticos: La mayoría de los antipsicóticos poseen acciones antieméticas, lo que en dosis bajas, no sedativas, los hace útiles en enfermedades que se acompañan de vómitos: uremia, gastroenteritis, radiación, quimioterapia antineoplásica, drogas con efectos eméticos como el disulfiran, derivados de la morfina, etc. La sulpirida es un eficaz antiemético, pero no tiene ventajas como la metoclopramida, sus efectos psiquiátricos la hacen poco deseable como antiemético y sus efectos antipsicóticos son inferiores a las fenotiazinas y butirofenonas. Valsecia, M. (2017) Cisaprida: La cisaprida es un derivado benzamídico, es un agente procinético, estimulante de la motilidad gastrointestinal. Se relaciona estructuralmente con la metoclopramida. El mecanismo de acción sobre los efectos gastrointestinales es debido a su acción agonista sobre receptores 5HT4 gastrointestinales, que al ser activados, en forma indirecta, producirían liberación de acetilcolina en neuronas mientéricas. Otros agentes antieméticos: Cuando los vómitos son incontrolables y refractarios a tratamiento durante la quimioterapia antineoplásica se puede utilizar la nabilona, que es un agente sintético derivado de la marihuana, actúa a nivel central pero no se conoce su mecanismo de acción. Las benzodiacepinas no son antieméticas, pero pueden aumentar la efectividad de los antieméticos, sobre todo en los vómitos por antienoplásicos, probablemente por el efecto inhibitorio del GABA en la ZQG. 3.3.7 ANTIDIARREICOS Difenoxilato: Está relacionado químicamente a la meperidina (es un opiáceo) se encuentra disponible en combinación con atropina. El difenoxilato es ampliamente metabolizado por la vía de hidrólisis de los ésteres a ácido difenoxílico, el cual es biológicamente activo y representa el mayor metabolito encontrado en sangre. La vida media del difenoxilato en los adultos es de 7-8 hs. Valsecia, M. (2017) La loperamida es un derivado alfa -difenil-buteramida utilizado ampliamente por sus propiedades como un agente antidiarreico, esta droga sintética es estructuralmente similar al difenoxilato, tomándose en cuenta que solo pequeñas cantidades de loperamida pasan al SNC, después de una dosis farmacológica. Bismuto: Las preparaciones que contienen bismuto han sido utilizadas por más de 2 siglos para distintos trastornos abdominales, solo recientemente se han llevado a cabo evaluaciones de productos con bismuto para diarrea y úlcera. Valsecia, M. (2017) 3.3.8 LAXANTES Los laxantes son comúnmente usados para el tratamiento de la constipación ocasional o crónica. Cuando la constipación es severa los laxantes son utilizados para evacuar materia fecal sólida e impactada. Valsecia, M. (2017) Agentes formadores de volumen: Laxantes a base de fibras alimentarias forman un masa que actúa por contacto incrementando el contenido de agua y el tránsito de las materias fecales. Estas drogas pueden ser glucósidos digitálicos, salicilatos y posiblemente derivados cumarínicos, generalmente son efectivos dentro de las 12 a 24 horas. Los ejemplos más frecuentes son: psyllium o mucilago de llantén, metilcelulosa, policarbofilbran y extracto de malta barley. Valsecia, M. (2017) Laxantes emolientes: Los docusatos (sódico y cálcico) son surfactantes aniónicos que posiblemente promueven una hidratación de las materias fecales manteniéndolas blandas y de esa manera pasan fácilmente a través del colon. Valsecia, M. (2017) Laxantes estimulantes: Los laxantes estimulantes son derivados de antraquinona o derivados de difenilmetano, estos compuestos ejercen sus efectos laxantes por una estimulación directa de los nervios, el efecto adverso más común de esta clase de laxantes son las excesivas contracciones intestinales. Laxantes osmóticos: Los catárticos salinos se absorben escasamente y promueven catarsis por sus propiedades osmóticas. Los agentes osmóticos pueden facilitar las deposiciones por promover flujo de agua en el colon. Los laxantes lubricantes: Recubren las heces duras y facilitan su pasaje, esto se ha mejorado con agentes emulsionantes. Valsecia, M. (2017) 4. CONCLUSIONES • Se investigó sobre las enfermedades infecciosas y gastrointestinales mediante el uso de diversas fuentes de revisión bibliográfica. • Se detalló en relación a los fármacos antiinfecciosos los tipos, efectos y ventajas que producen al emplearse comúnmente. • Se manifestó la importancia del uso de fármacos gastrointestinales en el tratamiento de enfermedades afines a partir de un compendio de literatura. 5. BIBLIOGRAFÍA: Betancourt, C., de Mello, R., Castellanos, L., & Silva, C. (2016). Características de la glicerina generada en la producción de biodiesel, aplicaciones generales y su uso en el suelo. Scielo, 4-5. García, P. J., Agüero, B. J., Parra, B. J., & Santos, B. M. (08 de Abril de 2010). Enfermedades infecciosas. Concepto. Clasificación. Aspectos generales y específicos de las infecciones. Criterios de sospecha de enfermedad infecciosa. Pruebas diagnósticas complementarias. Criterios de indicación. Obtenido de PMC National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7144102/ Guglielmo, J. (2017). Capítulo 1: Quimioterapéuticos antiinfecciosos y antibióticos . Obtenido de ACCESS Medicina: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2197&sectionid=1 74388208 IMSS. (24 de Febrero de 2015). Enfermedades Gastrointestinales. Obtenido de IMSS México: http://www.imss.gob.mx/salud-en-linea/enfermedades- gastrointestinales Valsecia, M. (2017). Farmacología Gastrica Capítulo 3: Drogas Usadas En La Modulación De La Función Gastrointestinal. Farmacia Clinica, 1, 47–76. https://med.unne.edu.ar/sitio/multimedia/imagenes/ckfinder/files/files/0000cap3_di gest.pdf Washington, D. (2019). Tratamiento de las enfermedades infecciosas. Obtenido de OPS Organización Panamericana de la Salud: https://iris.paho.org/bitstream/handle/10665.2/51695/9789275321133_spa.pdf?s equence=9&isAllowed=y Werth, B. J. (Julio de 2020). Introducción a los antibióticos. Obtenido de MANUAL MSD Versión para público general: https://www.msdmanuals.com/es- ec/hogar/infecciones/antibi%C3%B3ticos/introducci%C3%B3n-a-losantibi%C3%B3ticos ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO SISTEMA RENAL Y CARDIOVASCULAR, SISTEMA INMUNITARIO NOMBRES: • KERLYN VICUÑA • KATHERINE ÑAUÑAY • NEREYDA ESTRADA • KARINA GODOY • HENRY JARRIN • JULIO GALLEGOS CURSO: Septimo “A”; Quimica Organica Industrial FECHA: 03-02-2022 SISTEMA RENAL Y CARDIOVASCULAR SISTEMA RENAL • Está constituido por un grupo complejo de órganos que en conjunto se encargan de filtrar los productos residuales de la sangre y de fabricar, almacenar y eliminar la orina. Estos órganos son esenciales para la hemostasia, ya que mantienen el equilibrio hídrico, el equilibrio acido- básico y la presión arterial. Los órganos fundamentales del sistema nefrourinario son los secretores formado por los riñones y la vía excretora formada por los uréteres, la vejiga urinaria y la uretra. FARMACOLOGIA DEL SISTEMA RENAL • DIURÉTICOS: • El riñón es capaz de eliminar una orina abundante o escasa, concentrada o diluida, ácida o alcalina y tiende siempre a conservar los niveles normales de las sales y agua en el medio interno. • Los diuréticos son fármacos que actúan sobre los riñones aumentando el volumen urinario al reducir la reabsorción de sal y agua desde los túbulos, provocan un aumento de la excreción de sodio, potasio, cloruros y bicarbonatos, lo que a su vez permite la eliminación de agua. ACCIONES GENERALES DE LOS DIURÉTICOS • 1. Disminuir la reabsorción tubular de electrolitos fundamentalmente de sodio y secundariamente de agua. • 2. Aumentar el volumen de la orina excretada (diuresis). • 3. Disminuir el volumen plasmático. • 4. Aumentar la concentración de las proteínas plasmáticas. • 5. Movilizar el agua acumulada en el tejido intersticial (edemas) hacia la sangre, con lo cual se • reduce el peso corporal del paciente edematoso. • El efecto diurético se logra mediante 2 mecanismos: aumentando la filtración glomerular y • disminuyendo la reabsorción en los túbulos renales. CLASIFICACIÓN. • Los diuréticos se pueden clasificar atendiendo a su mecanismo de acción y a su potencia en: • 1. Diuréticos muy potentes o de cima elevada. • 2. Diuréticos de potencia moderada. • 3. Diuréticos menores. • 4. Diuréticos economizadores de potasio o antikaluréticos. DIURÉTICOS MUY POTENTES. • Son aquellos fármacos, que administrados por vía EV, IM, u oral, van a producir una abundante diuresis de forma rápida y de duración corta. Estos diuréticos denominados diuréticos de asa tienen su acción fundamental a nivel del asa de Henle y producen una intensa excreción de sodio, cloruro y potasio, de manera que puede producirse durante su administración una alcalosis hipoclorémica, así como hipokalemia. Dentro de este grupo el fármaco más empleado es la furosemida. • Mecanismo de acción: Inhiben el transporte de Na+ / K+ / 2Cl- en la rama ascendente del asa del henle, aumentan la excreción urinaria de Na+ / Cl- (un 25% de la carga filtrada). • Usos. Se indica generalmente en pacientes que presentan insuficiencia cardíaca congestiva (edema cardíaco), afecciones renales, coma hepático (ascitis) y toxemia gravídica. • Reacciones adversas. Náuseas, vómitos, diarreas, hiperuricemia, hipokalemia que da lugar a debilidad muscular, mareo, astenia, elevación de la glicemia, sensibilización alérgica e idiosincrasia. Se acentúan los síntomas de intoxicación digitálica por depleción de K en los cardiópatas, hipotensión arterial. DIURÉTICOS DE POTENCIA MODERADA. • Son menos natriuréticos, o sea, menos eficaces que los anteriores. A este grupo corresponden las tiazidas o derivados de la benzotiadizina como son la clorotiazida que es poco liposoluble y con pobre efecto diurético, la hidroclorotiazida es más liposoluble y tiene mayor efecto diurético, la bendroflumetiazida (derivado de la hidroclorotiazida) muy liposoluble y de gran efecto diurético y la clortalidona liposoluble y de efecto diurético prolongado. • Mecanismo de acción: Inhiben el transporte de Na+ /Cl - aumentando la excreción ( hasta un 5% de la carga filtrada de Na+). • Usos. Se emplean como tratamiento en las insuficiencias cardíacas congestivas, edemas hepáticos y renales; toxemia, edemas del embarazo, hipertensión arterial, diabetes insípida (cuando el paciente no tolera bien los preparados de hormonas antidiuréticas). • Reacciones adversas. Igual que otros diuréticos de este grupo, producen hipokalemia, hiponatremia; pueden producir, además, náuseas, vómitos, dolores epigástricos, diarreas, en pacientes alérgicos urticarias, fiebre y alteraciones hemáticas como púrpura, leucopenia, agranulocitosis y en las insuficiencias renales puede precipitar la uremia. DIURÉTICOS MENORES • Son los que tienen escaso efecto. Pueden ser: 1. Inhibidores de la anhidrasa carbónica, como la acetazolamida de acción diurética muy pobre. 2. Diuréticos osmóticos como el manitol, que actúa eliminando agua en abundancia y poco sodio. 3. Xantinas: que son las teofilinas. 4. Diuréticos acidificantes como el cloruro de amonio. FARMACOS RELACIONADOSALAFUNCION RENAL LO MEJOR PARA usted E M P R E S A D E C O M P U E S T O S O R G Á N I C O S INHIBIDORES DE LA ANHIDRASA CARBÓNICA: ACETAZOLAMIDA. • Mecanismo de acción: Inhibir a la anhidrasa carbónica (AC), encargada de la reabsorción del NaHCO3 a nivel del túbulo proximal, por tanto produce supresión casi completa de la resorción de NaHCO3 (carbonato monoácido de sodio) en los túbulos proximales (sitio de acción primario). • Usos. En pacientes con epilepsia, hipertensión ocular (glaucoma) y en la insuficiencia cardíaca congestiva. Reacciones adversas. Puede producirse durante su administración parestesia (con hormigueo en manos pies y cara) somnolencia, diarrea, hipokalemia, náuseas y cefaleas. Trastornos alérgicos, urticaria, dermatitis , exfoliativa y otras. Precauciones. Administrarse como suplemento de cloruro de potasio. Debe evitarse su uso durante el embarazo DIURÉTICOS OSMÓTICOS: (MANITOL). • Actúa aumentando la presión osmótica del líquido contenido en los túbulos renales -lo que limita la absorción de agua en las zonas permeables- el volumen de excreción de agua en la orina y ligeramente la excreción de sodio. Como consecuencia reduce el agua corporal total a expensas del volumen intracelular. Este efecto se emplea para reducir la presión intracraneana. El manitol se administra por vía endovenosa para que ejerza su efecto diurético. Por vía oral produce diarreas. • Uso terapéutico. Se emplea en insuficiencia renal aguda, hipertensión endocraneana, edema cerebral, encefalopatía hipertensiva, eclampsia, traumatismo de cráneao, intoxicaciones por salicilatos y babitúricos, glaucomas agudos que no ceden al tratamiento con acetozolamida, quemaduras graves. • Reacciones adversas. Cefalea por descenso excesivo de la presión intracraneana, náuseas y vómitos. Deshidratación celular. XANTINAS. • .En la actualidad no se utilizan como medicamentos diuréticos, pero los referimos porque están presentes en las infusiones de té y café que se ingieren habitualmente. ACIDIFICANTES URINARIOS. • Cloruro de amonio. Su efecto diurético es consecuencia de la combinación de 2 acciones diferentes: un incremento en la excreción de ión hidrógeno provocado por el aumento en plasma de los cloruros circulantes y un efecto osmótico provocado por la formación de urea en el hígado a partir del ión amonio. El resultado es la producción de abundante orina de pH ácido. Sólo tiene efecto diurético durante los primeros días de tratamiento (4to. o 5to. día). DIURÉTICOS AHORRADORES DE POTASIO O ANTIKALIURÉTICOS (ANTAGONISTAS DE LA ALDOSTERONA POR EJEMPLO LA ESPIRONOLACTONA). • Mecanismo de acción: Estas drogas actúan inhibiendo a nivel del túbulo distal la reabsorción de sodio, cloruro y agua; disminuyen la excreción de potasio e hidrógeno producida por la aldosterona, lo que permite se retengan los iones potasio. Su acción diurética es pobre. Se administra generalmente por vía oral en combinación con otros diuréticos (furosemida, hidroclorotiazida) buscando una acción antiurretica más eficaz y minimiza la depleción de potasio ( K). • Uso terapéutico. En edemas nefróticos y edemas resistentes a otros tratamientos sólo son eficaces al combinarse con tiazidas. • Reacciones adversas. En dosis elevadas puede producir: cefaleas, confusión mental, sedación, ataxia, somnolencia, hiponatremia e hiperkalemia, que desaparecen al suspender el tratamiento. SISTEMA CARDIOVASCULAR: • Está constituido por un órgano propulsor, el corazón que envía la sangre a través del cuerpo, constituido por: dos aurículas y dos ventrículos; sistema arterial, distribuye la sangre y es un reservorio de presión; Capilares donde se lleva a cabo la transferencia de los materiales entre sangre y tejidos; sistema venoso, actúa como reservorio de volumen (de sangre) y es por donde regresa la sangre al corazón. FARMACOLOGIA DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR • CARDIOTÓNICOS O DIGITÁLICOS : • Son los medicamentos cuya principal acción es aumentar la energía contráctil y la eficiencia mecánica del músculo cardíaco; son medicamentos de amplia utilización cuando el corazón comienza a fallar en su función de bomba. Se extraen fundamentalmente de hojas de la dedalera (digitales púrpurea o digitales lanata) que crece salvaje en las latitudes nórdicas, aunque existen algunos compuestos semisintéticos. Constituyen una de las drogas más antiguas que la humanidad ha conocido; se utilizan no sólo como medicamento sino también como veneno. Los cardiotónicos también se conocen como glicósidos cardíacos ya que presentan una estructura esteroidal. Se ha podido establecer una relación directa entre su estructura química y su actividad farmacológica. ACCIONES FARMACOLÓGICAS • Los glicósidos cardíacos producen 2 efectos básicos: inotrópico positivo (capacidad de estimular la fuerza de contracción miocárdica) que es de gran interés en la insuficiencia cardíaca congestiva y cronotrópico negativo (capacidad de disminuir el ritmo cardíaco) que se ha utilizado en el tratamiento de arritmias auriculares. El efecto inotrópico positivo se debe a un aumento en la concentración de Ca+2 intracelular, que influye sobre las proteínas contráctiles. Este efecto parece mediado por la inhibición de un receptor en la membrana celular cardíaca que influye sobre las concentraciones de Na y Ca+2. • El efecto cronotrópico se atribuye a: • 1. El efecto directo sobre el corazón porque disminuye la velocidad de conducción auriculoventricular • 2. Al aumento del tono vagal. • 3. A la inhibición de la actividad simpática de origen reflejo. ANTIARRÍTMICOS O ANTIFIBRILANTES: • Son medicamentos cuya principal acción es detener la fibrilación cardiaca. El ritmo normal del latido cardíaco está controlado por la frecuencia de descarga del nodo sinusal (60 a 100 latidos por minuto) y se conduce a través del tejido especializado (nodo AV y sistema His Purkinje) a todas las células cardíacas; produce una contracción sincrónica y hemodinámica eficaz. Cualquier alteración del ritmo normal se considera una arritmia. VASODILATADORES • Son medicamentos que por distintos mecanismos aumentan el calibre de los vasos sanguíneos y por tanto descienden la presión arterial: actúan como hipotensores. Aumentan la frecuencia cardíaca, el gasto cardíaco, la liberación de renina y la retención de Na. CLONIDINA Y METILDOPA. • Disminuyen la presión arterial por estimulación de los receptores alfa adrenérgicos en el cerebro; disminuyen la concentración de noradrenalina circulante como mecanismo fundamental, y por disminución de la resistencia vascular periférica. • Deprimen la actividad de los centros nerviosos simpáticos del hipotálamo y del centro vasomotor bulbar. Además, como producen discreta relajación muscular disminuyen la ansiedad y la tensión por lo que se percibe sensación de bienestar. La clonidina actúa de manera directa mientras que la alfa metil dopa lo hace por un intermediario HIDRALAZINA • Actúa sobre el proceso de acoplamiento excitación- contracción del músculo liso y su efecto principal es la disminución de la resistencia vascular periférica que mantiene intactos los reflejos simpáticos, por lo que no producen hipotensión ortostática, ni trastornos de función sexual. Se recomienda su uso asociado con diuréticos y bloqueadores beta adrenérgicos en los casos más severos. Está indicado en pre-calamsia SISTEMA INMUNITARIO ¿QUÉ ES EL SISTEMA INMUNITARIO? • Su sistema inmunitario es una compleja red de células, tejidos y órganos. Juntos ayudan a su cuerpo a combatir infecciones y otras enfermedades. • Cuando los gérmenes como bacterias o virus invaden su cuerpo, atacan y se multiplican. Esto se conoce como infección. La infección causa la enfermedad que lo afecta. Su sistema inmunitario lo protege de la enfermedad combatiendo los gérmenes. AINE QUE SON Los antiinflamatorios no esteroides AINEs: Son fármacos derivados de diferentes ácidos orgánicos, que producen un excelente efecto antiinflamatorio, analgésico y antipirético, sin los efectos colaterales indeseables de los esteroides. COMO ACTUAN PROPIEDADES Actúan por inhibición de la enzima Ciclooxigensa, impidiendo la formación de prostaglandinas que actúan como mediadores químicos del dolor y la inflamación. Los AINE son un grupo de fármacos con propiedades antitérmicas (bajan la fiebre), analgésicas (combaten el dolor) y antiinflamatorias (disminuyen la inflamación). CLASIFICACION Derivados de Ácido Carboxílico: Ac. Fórmico Ac. Tolfenámico Ac. Fenólico A.S.A y Salicilato de Sodio. Ac. Nicotínico Flunixin Ac. Acético Diclofenaco Ac. Propiónico Ketoprofeno Derivados del Ácido Enólico: Oxicam Piroxicam Meloxicam Pirazolona Dipirona y Fenilbutazona. INHIBIDOR DE LAALFA PROTEASA Composición cualitativa Cada frasco ampolla contiene: Inhibidor de Alfa1 - Proteinasa activo 2%, Fosfato de sodio, Cloruro de sodio y Agua para inyección. Indicaciones El Inhibidor de Alfa 1-Proteinasa (Humano) está indicado para la terapia crónica de reemplazo y mantenimiento en individuos con enfisema debido a deficiencia congénita de inhibidor de la alfa 1-proteinasa (Alfa1-PI), también conocida como deficiencia de alfa 1-antitripsina (AAT). Efectos adversos Tos, Infección del tracto respiratorio superior, dolor de cabeza, Exacerbación del EPOC, mareos, aumento de las enzimas hepáticas. Dosificación La dosificación recomendada de GLASSIA® es de 60 mg/Kg de peso corporal administrada una vez a la semana por perfusión intravenosa. ANTITOXINAS • Una antitoxina es un anticuerpo formado en un organismo como respuesta a la presencia de una toxina bacteriana en su interior, a la cual puede neutralizar. Se utilizan la inmunización pasiva o el tratamiento de enfermedad. • Acción Las Antitoxinas accionar en el sistema inmune del individuo creando anticuerpos específicos, para las toxinas. Producidas enfermedades como el botulismo, la disentería, la gangrena gaseosa y el tétanos. • Efecto Confiere una inmunidad inmediata pero de corta duración, generalmente no más de seis semanas. • Precauciónes Manejo correcto del antitoxoide, suministrar la dosis correcta, observación del individuo si presenta reacciones adversas al antitoxoide. • Tiempo de acción Rápida, por vía intramuscular, los efectos duran alrededor de seis semanas, para que el individuo produzca anticuerpos específicos. La antitoxina tetánica La protección contra el tétanos es dependiente de anticuerpos y sólo puede lograrse mediante la inmunización activa (vacuna antitetánica) o pasiva (inmunoglobulina antitetánica específica). Las vacunas contra el tétanos se basan en el toxoide tetánico, una neurotoxina modificada que induce la formación de una antitoxina protectora. La madre inmunizada transfiere la antitoxina al feto a través de la placenta, evitando de ese modo el tétanos neonatal. La antitoxina diftérica se prepara a partir del plasma o suero de caballos sanos inmunizados contra la toxina o el toxoide diftérico. Se utiliza para la inmunización pasiva en casos sospechosos de difteria sin esperar la confirmación bacteriológica de la infección. Inicialmente, se administra una dosis de prueba para descartar hipersensibilidad. La antitoxina diftérica no se utiliza en la profilaxis de la difteria a causa del riesgo de hipersensibilidad. SUEROS Sueros heterólogos: provienen de especies que no son el ser humano. 1. Sueros antimicrobianos: Los animales son inmunizados a partir de bacterias o virus, y luego se administra sobre las personas. El principal utilizado en este momento es el antirrábico contra las mordeduras graves. 2. Sueros antitóxicos: Se aplican en la cura de infecciones para individuos no vacunados que tienen alto riesgo. Su actividad depende de la cantidad de antitoxinas por unidad del volumen y también de su capacidad de combinación con la toxina. Sueros homólogos: su obtención es a partir de anticuerpos de personas que ya han sido inmunizadas, por haber sufrido la infección o por otros motivos. 1. Inmunoglobulina normal: contiene los anticuerpos procedentes de la inmunidad de algunos donantes. Evita enfermedades de infección en niños, en las que por aparecer a muy corta edad hay anticuerpos en el suero de la mayoría de los adultos. 2. Inmunoglobulina específica: Se obtienen a partir del suero de donantes convalecientes o que han sufrido alguna de esas enfermedades en particular, y sirven para prevenirse de ellas. Se tratan de casos similares a los de los sueros heterólogos como la rabia, el tétano o hasta las alergias. La Penicilina actúa tanto matando las bacterias como inhibiendo su crecimiento. Mata sólo los organismos que están creciendo y reproduciéndose. Es eficaz contra una gama amplia de enfermedades causadas por microorganismos como los neumococos, los estreptococos, el gonococo, el meningococo, el clostridium de tétano, y la espiroqueta de la sífilis. TRATAMIENTO ANTIFIBROSIS • Esbriet® (Pirfenidona) • Esbriet® es un medicamento de administración oral autorizado en España en 2014 para el tratamiento de la FPI. Está disponible en más de 45 países en todo el mundo. Respecto a su mecanismo de acción, parece que actúa interfiriendo sobre la producción del factor de crecimiento transformador beta (TGF-b), una pequeña proteína del organismo implicada en el crecimiento celular y la formación de tejido cicatricial (fibrosis), y sobre el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-a), otra proteína de pequeño tamaño con un papel en los procesos inflamatorios. Esbriet®, designado como medicamento huérfano, fue autorizado en Europa en el año 2011 para el tratamiento de adultos con FPI leve a moderada, y en EEUU en octubre de 2014. TRATAMIENTO PARA LA ESCLEROSIS MULTIPLE(ME) • TerifunomidaEs un medicamento que ya ha sido aprobado por las agencias de Europa y Estados Unidos, y ya se puede utilizar en este último país. Con un comprimido oral al día para la EM remitente-recurrente, los pacientes muestran una mejora en los brotes de la enfermedad (con una reducción del 31 % - 36 %) y en la progresión de la discapacidad (con un 30 % menos). Si estos datos ya son positivos, el gran avance de este fármaco es que disminuye las lesiones inflamatorias en resonancia magnética en un 80 %. En referencia a los efectos adversos, la terifunomida puede causar problemas gastrointestinales, tales como diarrea ynáuseas, y alteraciones hepáticas y caída de cabello, aunque ambos problemas son transitorios. No obstante, y de forma genérica, se trata de un medicamento con un buen perfil de tolerancia y seguridad.
