HIDROCARBUROS AROMATICOS

Objetivos

o Reconocer las principales propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos aromáticos

o Sintetizar en el laboratorio algunos colorantes que hacen uso de compuestos aromáticos, analizando los mecanismos de su obtención.

Parte experimental

Determinación de propiedades físicas de compuestos aromáticos

Tomar pequeñas cantidades de los hidrocarburos benceno, tolueno, xileno y de sus compuestos derivados nitrobenceno, anilina, acido benzoico y fenol y evaluar sus caracteres organolépticos como estado color y olor

PROP. FISICAS Estado Color Olor

Benceno LiquidoTransparente

incoloro Dulce

Tolueno Liquido Incoloro

Parecido a solvente de

pintura

Xileno Liquido Incoloro

Parecido a solvente de

pinturaNitrobenceno Liquido Amarillo Almendras

Anilina Liquido Rojo CaracterísticoAc. benzoico Solido Blanco Goma benjuí

Tomar 0,5 ml de los hidrocarburos aromáticos alifáticos, benceno, tolueno y de sus compuestos derivados nitrobenceno, anilina y unos cristales de acido benzoico, benzonato de sodio y fenol y mezclarlos en tubos de ensayo con 1 ml de los siguientes solventes: éter etílico, tetra cloruro de carbono, cloroformo, agua y alcohol etílico

SOLUBILIDAD Agua Éter Tetra cloruro de C.Benceno si si noTolueno si si no

Nitrobenceno no si noAnilina no no si

Ac. Benzoico no si no

Práctica Nº7: Hidrocarburos Aromáticos

Extracción de acido carmínico

A 50 ml de agua se añade 20 ml de solución de citrato de sodio.

A la solución se agrega 5 g de cochinilla molida exenta de grasa y se calienta a ebullición 30 min, se deja en reposo, decante el liquido y filtra en caliente.

Universidad Católica Santa María Página 2

Práctica Nº7: Hidrocarburos Aromáticos

La cochinilla residual se re extrae con agua y los líquidos de la filtración se trasegan a un recipiente. La solución obtenida se concentra por destilación a presión reducida o en evaporación; al extracto se añade glicerina.

Propiedades químicas

a) Reacción con sales potásicas

Colocar 2 ml de acido carminico, añadir gotas de alguna sal potásica. Observar

Reacción carminato mono potásico: roja Reacción carminato di potásico: violeta

La reacción es mono potásica, debido a que se obtuvo un color medio rojizo.

b) Reacción con sales aluminicas y estaño

Colocar en 2 tubos de ensayo 2 o 3 ml de acido carminico, añadir 0,5 ml de sal de aluminio y sal de estaño respectivamente agitar y observar.

Reacción con Al: pp. rojo escarlata Reacción con Sn: pp. rojo azulado

Hace reacción con el Sn debido a que se torna de color rojo escarlata

Universidad Católica Santa María Página 3

Práctica Nº7: Hidrocarburos Aromáticos

Cuestionario

¿Cómo se obtienen a nivel industrial el benceno, tolueno, anilina, nitrobenceno y acido benzoico?

Benceno

Aunque se presente en la naturaleza, se encuentra a bajas concentraciones. A nivel industrial el benceno se puede fabricar y procesar como benceno puro. El benceno y otros compuestos aromáticos se obtienen del petróleo, al momento de realizar la destilación fraccionada del petróleo se obtiene una mezcla de benceno, tolueno y xileno. Esta mezcla en la mayoría de las refinerías se pueden obtener por medio de procesos de cracking y reformado catalítico. Aunque también se

puede obtener por medio de síntesis del benceno, se aplica calor a un ciclo hexano en presencia de catalizadores como selenio o paladio y con eso se deshidrogenasa el ciclo alcano hasta el benceno. El benceno es la base de producción de ciclo hexano, de la industria del nylon, pesticidas, medicamentos, caucho, lubricantes, entre otras sustancias más.

Tolueno

El tolueno es un hidrocarburo líquido, volátil e insoluble al agua, es empleado en la elaboración de gasolinas de alto octanaje y como disolvente. Está constituido por un anillo bencénico y un grupo metilo. Cuya fórmula C7H8, se puede presentar en la naturaleza (por naturaleza de los hidrocarburos) contenido en el petróleo crudo.

Se puede emplear para elaborar benceno, y es un agente utilizado en la elaboración de polímeros .Se obtiene de la misma manera que todos los hidrocarburos, durante el proceso de refinación del petróleo crudo, este se

obtiene en la fracción junto con el benceno y xileno

Anilina

Es un líquido oleoso, incoloro, con un olor extraño que le es característico.

Es venenoso y hierve a los 184 °C. La anilina es una amina primaria que consiste en un grupo amino ligado a un grupo fenilo. Su fórmula es C6H5NH2. Se usa en la fabricación de caucho y drogas, es un compuesto fundamental para la producción de tinturas. Se obtiene por reducción del nitrobenceno. La anilina es una base más débil que una amina alifática típica. A

Universidad Católica Santa María Página 4

Práctica Nº7: Hidrocarburos Aromáticos

pesar de esto, la anilina conserva el carácter básico necesario para experimentar varias de las reacciones típicas de las aminas primarias en general, tales como la acilación con cloruro de acetilo, anhídrido acético y cloruro de bencenosulfonilo. La anilina también reacciona fácilmente con reactivos tales como el isocianato de fenilo y el isotiocianato de fenilo.

La anilina es considerablemente mas soluble en agua (3.6 y por 100 g. de agua) que la m hexilamina (0.4 y por 100g. de agua).

Nitrobenceno

Obtención de nitrobenceno a partir de benceno

Obtención de la mezcla nitrante:

La nitración no puede efectuarse solo con ácido nítrico. Se necesita “activar” el ácido nítrico por medio del ácido sulfúrico, más fuerte que él, para la producción del ion nitronio el cual es el agente nitrante.

Nitración del benceno:

El ion nitronio que es muy reactivo, ataca al anillo aromático para formar un enlace σ con el carbono en el paso determinante de la velocidad de la S.E.Ar. La desprotonación del catión estabilizado por resonancia restaura la aromaticidad del anillo y produce nitrobenceno.

Acido benzoico

De forma natural, el ácido benzoico y sus derivados, como los benzoatos y los ésteres de ácido benzoico, se encuentran en algunas frutas, por ejemplo, en los arándanos y las ciruelas, y en productos como la canela, el clavo, los champiñones y algunos lácteos. Con fines industriales, el ácido benzoico se prepara a partir de la reacción del benceno a través de una alquilación Friedel-Crafts con un halogenuro de metilo en presencia de AlCl3. Como producto de esta reacción se genera tolueno. El tolueno se oxida con permanganato de potasio en un medio alcalino dando como resultado benzoato de sodio (soluble) y dióxido de manganeso (insoluble). A continuación se realiza un filtrado y un posterior proceso de acidificación del compuesto con permanganato de potasio, obteniéndose ácido benzoico en la forma de un precipitado de color blanco.

Universidad Católica Santa María Página 5

Práctica Nº7: Hidrocarburos Aromáticos

¿Cuáles son las aplicaciones a nivel industrial de los compuestos cosiderados en la pregunta anterior?

Benceno

Algunas industrias usan el benceno como punto de partida para manufacturar otros productos químicos usados en la fabricación de plásticos, resinas, nilón y fibras sintéticas como lo es el kevlar y en ciertos polimeros. También se usa benceno para hacer ciertos tipos de gomas, lubricantes, tinturas, detergentes, medicamentos y pesticidas.

Tolueno

En la elaboración de lacas, pinturas y thinners.

Cementos de contacto, cintas adhesivas, disolvente de resinas alquidicas y fenólicas entre otras.

Diluyente de tintas gráficas.

El tolueno es la materia prima a partir de la cual se obtienen derivados del benceno, caprolactama, sacarina, medicamentos, colorantes, perfumes, TNT, y detergentes. Se adiciona a los combustibles (como antidetonante) y

como solvente para pinturas, revestimientos, caucho, resinas, diluyente en lacas nitrocelulasicas y en adhesivos. Es materia prima en la fabricacion de fenol (sobre todo en Europa oriental), benceno y cresol (especialmente en Japon) y una serie de otras sustancias.

Anilina

La anilina es usada para fabricar una amplia variedad de productos como por ejemplo la espuma de poliuretano, productos químicos agrícolas, pinturas sintéticas, antioxidantes, estabilizadores para la industria del caucho, herbicidas y barnices y explosivos.

En la industria, la anilina tiene múltiples aplicaciones, entre la que encontramos las siguientes: - Manufactura de perfumes- Producción de pulidores de calzado- Reveladores de fotografía- Aceleradores de caucho- Producción de colorantes- Blanqueadores ópticos- Diversos productos farmacéuticos- Producción de barnices- Combustible para cohetes- Fabricación de tintas- Antioxidantes- Desinfectantes

Universidad Católica Santa María Página 6

Práctica Nº7: Hidrocarburos Aromáticos

Nitrobenceno

El nitrobenceno es un compuesto de partida importante en la síntesis de diversos productos orgánicos, y aparte de la anilina, para sintetizar la benzidina, eltrinitrobenceno, el ácido nitrobenzolsulfónico, la fucsina, la quinolina o fármacos como el acetoaminofeno.

A veces se utiliza también como disolvente, por ejemplo de pinturas y otros materiales para enmascarar olores no placenteros, como componente de lubricantes o como aditivo en explosivos. También en pulidores de zapatos y pisos, vendajes de piel,

Antiguamente se utilizaba también redestilado con el nombre de "Aceite de mirbana"1 en formulaciones de perfumes baratos para jabones. Hoy estas aplicaciones están prohibidas debido a la elevada toxicidad y el peligro que supone para el medio ambiente.

Un significativo mercado comercial para el nitrobenceno es su uso en la producción del analgésico paracetamol (también conocido como

acetaminofén) (Mannsville 1991).7 El nitrobenceno es usado también en celdas de Kerr, debido a que tiene una inusualmente grande constante de Kerr.

Ácido benzoico

La principal aplicación del ácido benzoico y sus derivados es como conservante de alimentos de pH ácido. Son eficaces para proteger los alimentos contra la aparición de fermentaciones no deseadas y moho. Si se usa el ácido benzoico junto con dióxido de azufre o algunos otros sulfitos, sirve para atacar microorganismos de espectro más amplio. Se utiliza también como conservante en bebidas refrescantes, en zumos para uso industrial, en cierto tipo de productos lácteos, en repostería y galletas, en conservas vegetales como el tomate, en mermeladas, margarinas y salsas, así como en crustáceos frescos o congelados.

Otro de los usos del ácido benzoico son:

Condimento de tabaco. Componente de pastas de dientes o dentífricos. Germicida en la industria médica. Producto de salida para la producción de ésteres a partir de ácidos en la industria de la

perfumería. Para ablandar plásticos como el PVC. El peróxido de ácido benzoico es usado para iniciar reacciones de tipo radicalarias. Intermediarios en la fabricación de resinas o productos plastificantes.

Toxicidad en los compuestos de la pregunta anterior

Universidad Católica Santa María Página 7

Práctica Nº7: Hidrocarburos Aromáticos

Benceno

Respirar niveles de benceno muy altos puede causar la muerte, mientras que niveles bajos pueden causar somnolencia, mareo y aceleración del latido del corazón o taquicardia. Comer o tomar altos niveles de benceno puede causar vómitos, irritación del estómago, mareo, somnolencia o convulsiones, y en último extremo la muerte.

La exposición de larga duración al benceno se manifiesta en la sangre. El benceno produce efectos nocivos en la médula ósea y puede causar una disminución en el número de hematíes, lo que conduce a padecer anemia. El benceno también puede producir hemorragias y daños en el sistema inmunitario, aumentando así las posibilidades de contraer infecciones por inmunodepresión.

Los efectos nocivos del benceno aumentan con el consumo de bebidas alcohólicas.

Algunos estudios sobre una muestra de mujeres que respiraron altos niveles de benceno durante varios meses han revelado que presentaron menstruaciones irregulares, así como disminución en el tamaño de sus ovarios. No se sabe si la exposición al benceno afecta al feto durante el embarazo. Varios estudios en animales han descrito bajo peso de nacimiento y problemas en la formación de hueso.

La exposición de larga duración a altos niveles de benceno en el aire puede producir leucemia así como cáncer de colon.

Tolueno

El tolueno es una sustancia nociva aunque su toxicidad es muy inferior a la del benceno. Los epóxidos generados en la oxidación del anillo aromático (y al que se atribuye el poder cancerígeno del benceno) sólo se forman en una proporción inferior al 5%.

El cuerpo elimina el tolueno en forma de ácido benzoico y ácido hipúrico.

El tolueno puede afectar al sistema nervioso. Niveles bajos o moderados pueden producir cansancio, confusión, debilidad, pérdida de la memoria, náusea, pérdida del apetito y pérdida de la audición y la vista. Estos síntomas generalmente desaparecen cuando la exposición termina.

Los vapores de tolueno presentan un ligero efecto narcótico e irritan los ojos. Inhalar niveles altos de tolueno durante un período breve puede hacer que uno se sienta mareado o soñoliento. Puede causar, además, pérdida del conocimiento y, en casos extremos, la muerte.

El tolueno es biodegradable, hecho que se aprovecha por ejemplo en los biofiltros para la eliminación de sus vapores. Sin embargo presenta una cierta toxicidad sobre la vida acuática y por lo tanto es catalogado como sustancia peligrosa para estos sistemas.

Se han encontrado pequeñas cantidades de Tolueno en el humo de tabaco.

Anilina

Universidad Católica Santa María Página 8

Práctica Nº7: Hidrocarburos Aromáticos

La anilina puede ser tóxica si se ingiere, inhala o por contacto con la piel. La anilina daña a la hemoglobina, una proteína que transporta el oxígeno en la sangre. Lahemoglobina dañada no puede transportar oxígeno. Esta condición se conoce como metahemoglobinemia y su gravedad depende de la cantidad de anilina a la que se expuso y de la duración de la exposición. La metahemoglobinemia, el síntoma más sobresaliente de intoxicación con anilina en seres humanos, produce cianosis (una coloración azul-púrpura de la piel) tras la exposición aguda a altos niveles de anilina. También pueden ocurrir mareos, dolores de cabeza, latido irregular del corazón, convulsiones, coma y la muerte. El contacto directo con la anilina también puede producir irritación de la piel y los ojos hinchados.

La exposición prolongada a niveles de anilina más bajos puede causar síntomas similares a los observados en casos de exposición aguda a altos niveles. No hay datos fiables acerca de si la anilina afecta adversamente la reproducción en seres humanos. Los estudios en animales no han demostrado efectos adversos de la anilina sobre la reproducción.

Sin embargo sí se ha probado que tiene repercusiones cancerígenas sobre ratas que han ingerido alimentos contaminados por anilina de por vida, desarrollando cáncer de bazo, por lo que hay probabilidades que sea cancerígena en seres humanos.

Nitrobenceno

El nitrobenceno es altamente tóxico (umbral límite 5 mg/m3) y puede ser fácilmente absorbido a través de la piel, los pulmones o tras ingestión por el intestino. En el cuerpo provoca graves intoxicaciones. En primera instancia reacciona con la hemoglobina de la sangre formando metahemoglobina. Además provoca graves daños en el sistema nervioso central. Síntomas son debilidad, dolor de cabeza, calambres, vómitos y pérdida de conciencia. Una intoxicación grave puede provocar la muerte en cuestión de horas. El efecto tóxico se ve refortalecido por el alcohol.

El nitrobenceno es considerado como un carcinógeno humano por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, y es clasificado por la International Agency for Research on Cancer (Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer) como un carcinógeno del Grupo 2B, como "posiblemente carcinógeno para los humanos". Se ha mostrado que causa adenomas y carcinomas en el hígado, riñón, y tiroides en ratas.

Características de acido carminico

El acido carminico es el pigmento principal en la cochinilla, 18 - 24% de concentración en cochinilla seca

Obtenidos a través de una extracción acuosa de la cochinilla Soluble en agua, ácidos y soluciones alcalinas Tonalidad: Anaranjado a Violeta, dependiendo del pH Estabilidad a la temperatura: Excelente Estabilidad a la luz: Excelente

Universidad Católica Santa María Página 9

Práctica Nº7: Hidrocarburos Aromáticos

Aplicaciones de acido carminico

Los extractos de cochinilla y el ácido carmínico son colorantes orgánicos naturales, mientras que los carmines son colorantes orgánico-artificiales.

Este colorante es utilizado como aditivo en alimentos, medicamentos y cosméticos. Posee la clasificación FD&C de la Administración de Drogas y Alimentos (FDA) de los Estados Unidos y está incluido en la lista de aditivos de la Comunidad Económica Europea (actual Unión Europea) bajo los parámetros de toxicidad permitida -Ingesta Diaria Admitida IDA-.

Es probablemente el colorante con mejores características tecnológicas de entre los naturales, pero se utiliza cada vez menos debido a su alto precio. Confiere a los alimentos a los que se añade un color rojo muy agradable, utilizándose en conservas vegetales y mermeladas (hasta 100 mg/kg), helados, productos cárnicos y lácteos, como el yogur y el queso fresco (20 mg/kg de producto) y bebidas, tanto alcohólicas como no alcohólicas.

Este colorante es un sustituto adecuado para los colorantes artificiales como el rojo 40 pero por ser de origen animal es caro comparado con los sintéticos.

Universidad Católica Santa María Página 10