Disolvetes+Alternativos


 * DISOLVENTES ALTERNATIVOS

Componentes del grupo:** Angela López Gil Sandra Gonzalez Torralba Arantxa Jiménez Archidona María Huaman Benitez

//INTRODUCCION://

Química Verde:

La Química Verde o Química beneficiosa para el medio ambiente se ocupa del diseño de productos y procesos químicos que se reducen o eliminan el uso y producción de sustancias peligrosas.Al ofrecer alternativas de mayor compatibilidad ambiental, comparadas con los productos o procesos disponibles actualmente cuya peligrosidad es mayor y que son usados tanto por el consumidor como en aplicaciones industriales, la química verde promueve la prevención de la contaminación a nivel molecular. Desde su concepción y definitivo impulso, en torno a 1991, la química verde ha crecido a nivel interancional como un enfoque especial en la química. Se han creado organismos, redes, instituciones, revistas y programas educativos relacionados con la química verde. La química verde es: Mediante el diseño y la innovación a nivel molecular, la química verde se ha constituido como una poderosa herramienta que contribuye a:
 * Lógica desde el punto de vista científico.
 * Más segura que los procesos convencionales.
 * De menor coste.
 * Compatible con un desarrollo sostenible.
 * 1) reducir el riesgo químico asociado al uso y manufactura de los productos químicos;
 * 2) reducir o eliminar el impacto ambiental de las aguas residuales y la dispersión de contaminantes en la atmósfera;
 * 3) reducir el uso intensivo del agua y la energía;
 * 4) reducir el impacto ambiental de los productos químicos una vez usados; y
 * 5) minimizar el flujo de materia desde los recursos naturales no renovables hasta los procesos productivos.

Disolventes:

Un disolvente es una sustancia que permite la dispersión de otra en su seno. Es el medio dispersante de la disolución. Normalmente, el disolvente establece el estado físico de la disolución, por lo que se dice que el disolvente es el componente de una disolución que está en el mismo estado físico que la disolución. También es el componente de la mezcla que se encuentra en mayor proporción.

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Las moléculas de disolvente ejercen su acción al interaccionar con las de soluto y rodearlas. Se conoce como solvatación. Hay dos tipos de disolventes: - Polares próticos:contienen un enlace del O-H o del N-H. - Polares apróticos: son disolventes polares que no tiene enlaces O-H o N-H. El disolvente universal es el agua.
 * Disolventes polares:Son sustancias en cuyas moléculas la distribución de la nube electrónica es asimétrica; por lo tanto, la molécula presenta un polo positivo y otro negativo separados por una cierta distancia. Dentro de este grupo encontramos la siguiente división:
 * Disolventes apolares:En general son sustancias de tipo orgánico y en cuyas moléculas la distribución de la nube electrónica es simétrica; por lo tanto, estas sustancias carecen de polo positivo y negativo en sus moléculas. No pueden considerarse dipolos permanentes

Disolventes alternativos: Los disolventes más utilizados actualmente, son los disolventes orgánicos, que son compuestos orgánicos volátiles que se utilizan sólos o en combinación con otros agentes, sin sufrir ningún cambio químico, para disolver materias primas, productos o materiales residuales, o se utilice como agente de limpieza para disolver la suciedad, o como disolvente, o como medio de dispersión, o como modificador de la viscosidad, o como agente tenso-activo, plastificante o protector." El uso de estos disolventes, libera a la atmósfera compuestos orgánicos volátiles (COVs), que tienen algunos problemas importantes para el entorno. Algunos COVs causan la degradación de la capa de ozono como es el caso de 1,1,1-tricloroetano, tetracloruro de carbono, CFCs, HCFCs. El carácter volátil de los disolventes orgánicos hace que éstos se evaporen rápidamente en el aire, alcanzando concentraciones importantes en espacios confinados. Los riesgos mayores para el ser humano se producen por la absorción de éstos a través de la piel y por inhalación. El contacto directo con la piel permite que el disolvente pase a la sangre, causando efectos inmediatos y a más largo plazo. Entre los medios no convencionales utiizados para la síntesis orgánica los líquidos iónicos son una buena alternativa como disolventes orgánicos debido a su amplia participación en procesos químicos.Los líquidos iónicos son sales orgánicas que son líquidos a temperatura ambien, y que normalmente consisten en un catión orgánico y un anión inorgánico poliatómico. Desde el punto de vista medioambiental, sus principales propiedades son su insignificante presion de vapor y su buena estabilidad térmica; además de importantes propiedades fisicoquímicas como su hidroficidad, densidad, viscosidad, punto de fusión y polaridad. media type="youtube" key="38vygL45oOY" height="344" width="425" []

// TIPOS DE DISOLVENTES ALTERNATIVOS: //

Algunos de los disolventes alternativos más comunes son: 1- Disolventes reactivos: Son disolventes con baja volatilidad relativa, y durante la formación de película tienen la capacidad de reaccionar con otros componentes de la pintura, por ello no se evaporan al medio ambiente (no constituyen COVs), tal como los coalescentes reactivos (en pinturas base agua) y diluyentes reactivos (en pinturas epóxicas). 2- Disolventes benignos: Se designa como “disolventes benignos” aquellos disolventes ambientalmente amigables y cuyo grupo incluye disolventes libres de compuestos clorados, con baja toxicidad y baja RIM (reactividad incremental máxima), comparados con los disolventes convencionales. 3- “Disolventes Neotéricos: El término neotérico designa nuevo, moderno, reciente y en este caso hace referencia a una nueva generación de disolventes, desarrollados de acuerdo a la filosofía de la “Química verde”. Son una serie de disolventes que presentan una menor toxicidad, son más seguros y menos contaminantes que los disolventes convencionales.. Entre ellos s​e incluyen tanto nuevos fluidos con propiedades ajustables, como compuestos poco usados como disolventes en la actualidad. Pero que están siendo investigados por sus usos potenciales como disolventes, ya que permitirían una mayor sostenibilidad en futuras aplicaciones. Éste es el caso del dióxido de carbono supercrítico (scCO2), y el líquido iónico a temperatura ambiente. Son fluidos con propiedades modulables. Algunos son empleados a gran escala mientras que otros están siendo investigados por sus usos potenciales como disolventes que permitirían una mayor sostenibilidad.



El agua, denominado como el disolvente universal, es la mejor elección como disolvente, desde un punto de vista medioambiental, ya que no es ni inflamable, ni tóxica. Aunque presenta el inconveniente de tener una baja solubilidad con las resinas. En términos químicos, el agua es un solvente eficaz porque permite disolver iones y moléculas polares. El elevado momento dipolar del agua y su facilidad para formar puentes de hidrógeno hacen que el agua sea un excelente disolvente. Una molécula o ión es soluble en agua si puede interaccionar con las moléculas de la misma mediante puentes de hidrógeno o interacciones del tipo ion-dipolo.

En el proceso de disolución, las moléculas del agua se agrupan alrededor de los iones o moléculas de la sustancia para mantenerlas alejadas o dispersadas. Cuando un compuesto iónico se disuelve en agua, los extremos positivos (hidrógeno) de la molécula del agua son atraídos por los aniones que contienen iones con carga negativa, mientras que los extremos negativos (oxígeno) de la molécula son atraídos por los cationes que contienen iones con carga positiva.

Conforme aumenta la temperatura y la presión, las propiedades del agua varían. Por ejemplo, la constante dieléctrica disminuye y se hace más similar a la de los disolventes orgánicos, mejorando la solubilización de sustancias iónicas. A alta temperatura y presión disuelve compuestos orgánicos, transcurriendo los procesos en fase homogénea y con ello se facilita la separación del soluto (por enfriamiento), siendo capaz de eliminar residuos.

Un ejemplo de disolución de un compuesto iónico en agua es el cloruro de sodio (sal de mesa).

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Un ejemplo de disolución de un compuesto molecular en agua es el azúcar.

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Las propiedades del agua son esenciales para todos los seres vivientes, su capacidad como solvente le convierte en un componente necesario de los fluidos vitales como el citoplasma de la sangre, la savia de las plantas, entre otros. De hecho, el citoplasma está compuesto en un 90% de agua, las células vivas tienen un 60 a 90% de agua, y las células inactivas de un 10% a un 20%.

La solvatación o la suspensión se emplean a diario para el lavado tales como vestimenta, pisos, alimentos, mascotas, automóviles y el cuerpo humano. El uso del agua como solvente de limpieza consume una gran cantidad de agua en los países industrializados. También facilita el procesamiento biológico y químico de las aguas residuales. El ambiente acuoso ayuda a descomponer los contaminantes, debido a su capacidad de volverse una solución homogénea, que puede ser tratada de manera flexible. Los microorganismos que viven en el agua pueden acceder a los residuos disueltos y pueden alimentarse de ellos, descomponiéndoles en sustancias menos contaminantes.

//__ Líquido fluoroso __//
El término fluoroso fue introducido por István T. Horvát en la década de 1990 por su analogía con los medios acuosos. Por líquido fluoroso se entiende cualquier derivado de algunos compuestos orgánicos (como alcanos, éteres y aminas) en el que se han sustituido los enlaces carbono-hidrógeno por carbono-flúor y que se encuentra en estado líquido en condiciones normales.

Los principales métodos de síntesis de los líquidos fluorosos se basan en: Entre las características de los líqudos fluorosos encontramos:  Actualmente los líquidos fluorosos se consideran compuestos que poseen un gran potencial de uso futuro como medio de reacción, en alternativa a los disolventes orgánicos convencionales que son, en algunos casos, altamente contaminantes. Se abre entonces la posibilidad de realizar la catálisis en líquidos fluorosos, la cual se encuentra en estudio constante, en pro de su optimización para su aplicación en procesos.
 * Sustitución de enlaces carbono-hidrógeno por carbono-flúor
 * Sustitución de enlaces carbono-halógeno por carbono-flúor
 * Adición de átomos de flúor a enlaces múltiples carbono-carbono
 * Formación de enlaces carbono-carbono entre compuestos fluorados
 * Son químicamente inertes, por lo que se evitan reacciones laterales (subproductos) y se facilita la purificación.
 * Son térmicamente estables, por lo que se pueden usar a altas temperaturas sin peligro.
 * No son inflamables ni tóxicos, por lo que no existe riesgo de incendios o explosiones con su uso.
 * Se pueden mezclar con muchos disolventes orgánicos y con el agua, facilitando el uso de sistemas bifásicos.
 * Poseen un amplio intervalo de puntos de ebullición (de 50 a 200 ºC).

Entre los procesos catalíticos que puedan involucrar un líquido fluoroso se encuentra l la catálisis bifásica**,** en la cual se emplea una fase orgánica o acuosa, en donde se encuentran los reactivos y los productos y una fase fluorada que contiene el catalizador. La reacción ocurre en la interfase y/o en la fase catalítica. Así, simplemente por decantación, las dos fases se separan fácilmente y el sistema catálitico se recicla. En este caso, cuando el catalizador se encuentra en una fase fluorada, existen problemas de solubilidad del mismo en ese medio, por lo que se suele modificar añadiéndole cadenas fluoradas para hacerlo más afín al disolvente.

Los compuestos fluorados (como el perfluorohexano) suelen ser inmiscibles tanto con disolventes orgánicos como con el agua, y en efecto, forman una capa líquida (la fase fluorosa) en presencia de soluciones acuosas y no acuosas (no polares) a temperatura ambiente. Los solutos que tienen un gran número de átomos de flúor en su estructura pueden exhibir preferencias extremadamente selectivas por la fase fluorosa, característica que puede aprovecharse para separarlos de los materiales no fluorados de manera eficiente.

 //LIQUIDO IÓNICO://  Un **Líquido iónico** (LI) es un fluido constituido exclusivamente por iones, considerándose como tales a las sales con una temperatura de fusión por debajo del punto de ebullición del agua (100 °C) y que a menudo son hidrolíticamente estables. La composición química general de estos materiales es sorprendentemente consistente, incluso aunque la composición específica y las propiedades físicas y químicas varían tremendamente. La mayoría tiene una estructura compuesta por un catión orgánico y un anión inorgánico poliatómico. Debido a que hay muchos y muy conocidos cationes y aniones, el número potencial de LI es enorme, del orden de millones de combinaciones posibles. Descubrir un nuevo tipo de líquido iónico es relativamente fácil, pero determinar aplicaciones de los líquidos iónicos requiere una inversión mucho más sustancial en la determinación de sus propiedades físicas y químicas. Los primeros LI inicialmente fueron desarrollados para ser usados como electrolito, aunque debido a sus propiedades: una volatilidad prácticamente nula, con una presión de vapor casi cero ya que están compuestos completamente de iones; inflamabilidad despreciable; un amplio rango de liquidus, es decir, una alta estabilidad térmica y un bajo punto de fusión; y una miscibilidad controlada con los compuestos orgánicos; este tipo de materiales ha ido ganando importancia y un particular interés como un nuevo tipo no convencional de disolvente ( disolvente verde), en especial por su nula volatilidad, que permite no considerar a estas sustancias como Compuestos orgánicos volátiles(COV)

__**Propiedades:**__ //FLUIDO SUPERCRÍTICO: Un fluido supercrítico (FSC) es cualquier sustancia que se encuentre en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico. Poseen unas propiedades típicas, lo que habitualmente se denomina como “un híbrido entre un líquido y un gas”, es decir, puede difundir como un gas, y disolver materiales como un líquido. Los FSC se caracterizan por el amplio rango de densidades que pueden adoptar. Por encima de las condiciones críticas,pequeños cambios en la presión y la temperatura producen grandes cambios en la densidad En un diagrama de fases clásico, las curvas de fusión, sublimación y vaporización muestran las zonas de coexistencia de dos fases. Tan solo hay un punto de coexistencia de tres fases, el llamado punto triple (PT). El cambio de fase se asocia a un cambio brusco de entalpía y densidad. Pero por encima del punto crítico (PC) este cambio no se produce, por tanto, podríamos definir este punto como aquel por encima del cual no se produce licuefacción al presurizar, ni gasificación al calentar; y por ende un fluido supercrítico es aquel que se encuentra por encima de dicho punto.//
 * Bajo punto de fusión ( son líquidos a temperatura ambiente).
 * Presión de vapor muy baja ( no son volátiles).
 * Alta estabilidad térmica.En muchos casos supera los 300ºC, por encima de esta temperatura suelen descomponerse.
 * Alto calor específico.
 * Alto poder disolvente de distintas materias orgánicas, inorgánicas y poliméricas, polares y no polares.
 * Elevada estabilidad química.
 * Poseen acidez tipo Brønsted o Lewis y superacidez.
 * Elevada conductividad iónica.
 * Buenas propiedades electroquímicas.
 * Elevada viscosidad entre 10-500 cP.
 * Elevada densidad.
 * pH variable encontrandose LI ácidos, neutros o básicos.
 * No inflamables, no corrosivos.
 * Potentes catalizadores.
 * Fácilmente reciclables.
 * Incoloros en estado puro.
 * Propiedades:**
 * No existe interfase gas-líquido
 * La compresibilidad isotérmica se hace infinitamente positiva
 * El coeficiente de expansión térmica es infinito y positivo
 * La entalpía de vaporización es cero
 * Si la densidad se mantiene constante e igual a la densidad crítica la capacidad calorífica a volumen constante tiende al infinito
 * La densidad por encima del punto crítico depende básicamente de la presión y la temperatura, pero en cualquier caso está más cercana a la de los líquidos que a la de los gases. La densidad aumenta si lo hace la presión a temperatura constante y si disminuye la temperatura a presión constante.
 * La viscosidad es mucho más baja que la de los líquidos, lo que le confiere propiedades hidrodinámicas muy favorables
 * La bajísima tensión superficial permite una alta penetrabilidad a través de sólidos porosos y lechos empaquetados.
 * Mayores coeficientes de difusión (difusividad) que en líquidos por lo que la transferencia de materia es más favorable
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 //APLICACIONES DE LOS DISOLVENTES ALTERNATIVOS://   La “Química Verde” permite, entre otros, el desarrollo de “disolventes alternativos”, es decir, disolventes desarrollados para que sean ambientalmente más amigables. En realidad, el término de “disolventes alternativos” es empleado de diferentes maneras por muchos autores, ya que también se emplea el término de “disolventes limpios”, “disolventes verdes”, “disolventes benignos”, “nuevos disolventes”, “disolventes ambientalmente amigables”, y a los provenientes de materias primas renovables se les denomina, “disolventes renovables” ó “bio-disolventes”. Los “disolventes a partir de materias primas renovables” están clasificados entre los “disolventes neotéricos” Un disolvente se define como: “Cualquier sustancia que disuelve a otras sustancias tal que la mezcla resultante obtenida es una solución homogénea”. Los disolventes son algunos de los tipos de sustancias químicas presentes en casi completamente todo el ámbito la sociedad y la industria química, es por esto que las aplicaciones de esta clase de sustancias son muy amplias y variadas. En este sentido es importante preguntarse: ¿Por qué necesitamos un disolvente?, teniendo presente los problemas ambientales y su toxicidad. Pero, los disolventes permiten: - Disolver sustancias - Obtener dispersiones homogéneas - Un eficaz transporte de masa y energía - Modificar la reactividad (velocidad y selectividad), en reacciones químicas - La separación de sólidos Los disolventes son empleados tanto en los procesos de producción como medio de reacción para las transformaciones químicas y también en una amplia variedad de fases de procesamiento en muchos sectores industriales. Los disolventes también son empleados desde hace años en procesos de separación y extracción, así como soluciones limpiadoras y en formulaciones de productos para consumo final, como lo son las pinturas y recubrimientos, y en productos intermedios (resinas, polímeros y aditivos). Sin embargo, teniendo presente todas las ventajas que proveen los disolventes orgánicos, estos tienen asociados una serie de riesgos ambientales y para la salud de los seres vivos. <span style="color: #000000; font-family: Arial,Helvetica,sans-serif; font-size: 10pt; msofareastfontfamily: Symbolmso-bidi-font-family;"> ** Encontramos otras aplicaciones como son: ** <span style="font-family: Symbol; font-size: 10pt; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-font-family: Symbol; msobidifontfamily: Symbol; msobidifontsize: 12.0pt; msofareastfontfamily: Symbol; msolist: Ignore;">·  - Producción de principios activos farmacéuticos <span style="font-family: Symbol; font-size: 10pt; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-font-family: Symbol; msobidifontfamily: Symbol; msobidifontsize: 12.0pt; msofareastfontfamily: Symbol; msolist: Ignore;">· - Producción de biodiesel y utilización de subproductos <span style="font-family: Symbol; font-size: 10pt; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-font-family: Symbol; msobidifontfamily: Symbol; msobidifontsize: 12.0pt; msofareastfontfamily: Symbol; msolist: Ignore;">· - Producción de protectores de cosechas <span style="font-family: Symbol; font-size: 10pt; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-font-family: Symbol; msobidifontfamily: Symbol; msobidifontsize: 12.0pt; msofareastfontfamily: Symbol; msolist: Ignore;">· - Barnices y pinturas, etc. // VENTAJAS DE LOS DISOLVENTES ALTERNATIVOS: // Los disolventes neotéricos se pueden obtener a partir de materias primas renovables, siendo una alternativas a los disolventes derivados del petróleo. Siendo un ejemplo de ellos,los procedentes de la biomasa. La mayoría de estos disolventes presentan una baja toxicidad, baja volatilidad, no son corrosivos, ni cancerígenos. Además muchos de ellos se obtienen a partir de residuos vegetales, lo que les hace económicamente competitivos.

Producción de Biodiesel: El uso de metanol supercrítico permite la síntesis de biodiesel sin necesidad de utilizar catalizador. Con esta estrategia se evitan algunos de los problemas presentes en la síntesis tradicional (formación de jabones por la presencia de ácidos grasos libres o los inconvenientes de la separación del catalizador). Además se evitan las etapas de separación y purificación con el ahorro económico y energético que esto conlleva. También se mejora la transferencia de materia (sólo se trabaja en una fase) y por lo tanto la reacción en más rápida.

Fabricación de biodiesel:

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[|//http://www.youtube.com/watch?v=2sSxZKoCCQ4//]

**1)** **Desarrollo de nuevos catalizadores y nuevos procesos para la producción limpia de lubricantes y surfactantes biodegradables**, dos de los productos para los que se prevé un mayor incremento del consumo, a partir de grasas vegetales. Los actuales lubricantes derivados de aceites minerales son inaceptables desde un punto de vista medioambiental, debido a su escasa biodegradabilidad y a su capacidad para causar daños a largo plazo por su persistencia en el ambiente. En muchos países su uso está ya prohibido en aquellas aplicaciones en las que ocurre una pérdida total, tales como la lubricación de los raíles de ferrocarril, los cables de grúa o las sierras de cadena. Además los aceites minerales son inadecuados para las aplicaciones más exigentes, tales como los motores de altas prestaciones, en las que son sustituidos por lubricantes sintéticos. Los lubricantes derivados de aceites vegetales ocupan, tanto en su nivel de prestaciones como en su precio, una situación intermedia entre los lubricantes sintéticos y los de aceites minerales, con la ventaja de su menor toxicidad y su biodegradabilidad. De aquí el interés en mejorar sus propiedades, controlando su composición en ácidos grasos, y su producción. Otro mercado con muchas opciones para el uso de materias primas renovables es el de los surfactantes o tensioactivos, un mercado que, si se incluyen los jabones, alcanza unos tres millones de toneladas por año solo en Europa. La mayor parte de esos surfactantes acaban en los vertidos, por lo cual han de ser benignos y biodegradables en tiempos cortos. Aunque en la actualidad se usan ya productos adecuados, existe una gran presión para lograr otros que se biodegraden aún mejor. Una nueva y atractiva clase de surfactantes son los APGs, preparados a partir de ácidos grasos y azúcares, que se pueden obtener con propiedades muy variables. Su gran resistencia a pH’s elevados los hace muy atractivos para la industria textil y en limpieza industrial. Dentro de esta línea nuestro grupo pretende el desarrollo de nuevos catalizadores y procesos para la valorización de subproductos, por ejemplo los procedentes de la fabricación del biodiésel, usándolos como materias primas. **2) Los disolventes orgánicos, productos de elevado consumo y amplio campo de aplicación**, son en su mayoría compuestos volátiles que contribuyen a la contaminación atmosférica, al efecto invernadero y al 'smog' de las grandes ciudades. Debido a ello, las legislaciones son cada vez más restrictivas acerca de su uso, su toxicidad y persistencia. Dado que no es posible prescindir de los disolventes en muchas de sus aplicaciones, es preciso encontrar compuestos alternativos que desarrollen su labor como disolventes y sean medioambientalmente benignos. Nuestro grupo participa en el Proyecto Europeo 'Solvsafe', en el que se integran grupos de investigación de 8 países, más de la mitad de ellos pertenecientes a PYMES. Las tareas que tenemos asignadas son dos: por una parte trabajar en el desarrollo del empleo de agua o medios acuosos como disolventes para reacciones orgánicas; por otra, trabajar en el desarrollo de nuevos disolventes a partir de materias primas renovables, con especial atención al empleo como materia prima de la glicerina, residuo de la fabricación del biodiésel, para la que es preciso desarrollar nuevas aplicaciones. //

BIBLIOGRAFÍA://

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[] Química, 8ª edición, por Kenneth W. Whitten, Raymond E. Davis, M.Larry Peck y George G. Stanley. Editorial: Cengage Learning