El tetracloroetileno , también conocido como percloroetileno [a] o bajo el nombre sistemático tetracloroeteno , y abreviaturas como perc (o PERC ), y PCE , es un clorocarbono con la fórmula Cl2C =CCl2 . Es un líquido no inflamable, estable, incoloro y pesado ampliamente utilizado para la limpieza en seco de telas. También tiene sus usos como un eficaz limpiador de frenos de automóviles . Tiene un olor suave, dulce y penetrante, detectable por la mayoría de las personas en una concentración de 50 ppm. [6]
El tetracloroetileno se considera una sustancia tóxica, un peligro para la salud humana y un peligro para el medio ambiente . [5] [7] En 2020, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos declaró que "la exposición al tetracloroetileno puede dañar el sistema nervioso, el hígado, los riñones y el sistema reproductivo, y puede ser perjudicial para los fetos", e informó que numerosas agencias de toxicología lo consideran un carcinógeno . [8]
El químico francés Henri Victor Regnault sintetizó por primera vez el tetracloroetileno en 1839 mediante la descomposición térmica del hexacloroetano después de la síntesis de protocloruro de carbono (tetracloruro de carbono) de Michael Faraday en 1820.
Anteriormente, se le había atribuido falsamente a Faraday la síntesis del tetracloroetileno, que en realidad era tetracloruro de carbono . [ Se necesita una fuente no primaria ] Mientras intentaba fabricar el "protocloruro de carbono" de Faraday, Regnault descubrió que su compuesto era diferente al de Faraday. Victor Regnault afirmó: "Según Faraday, el cloruro de carbono hervía a una temperatura de entre 70 °C (158 °F) y 77 °C (171 °F) grados Celsius, pero el mío no empezaba a hervir hasta los 120 °C (248 °F)". [9]
El tetracloroetileno se puede fabricar pasando vapor de cloroformo a través de un tubo al rojo vivo; los productos secundarios incluyen hexaclorobenceno y hexacloroetano , como se informó en 1886. [10]
La mayor parte del tetracloroetileno se produce mediante clorólisis a alta temperatura de hidrocarburos ligeros. El método está relacionado con el método de Faraday, ya que se genera hexacloroetano y se descompone térmicamente. [11] Los productos secundarios incluyen tetracloruro de carbono , cloruro de hidrógeno y hexaclorobutadieno .
Se han desarrollado otros métodos. Cuando se calienta el 1,2-dicloroetano a 400 °C con cloro , se produce tetracloroetileno:
Esta reacción puede ser catalizada por una mezcla de cloruro de potasio y cloruro de aluminio o por carbón activado . El tricloroetileno es un subproducto importante, que se separa por destilación .
La producción mundial fue de aproximadamente 1 millón de toneladas métricas (980.000 toneladas largas; 1.100.000 toneladas cortas) en 1985. [11]
Aunque en cantidades muy pequeñas, el tetracloroetileno se encuentra de forma natural en los volcanes junto con el tricloroetileno . [12]
El tetracloroetileno es un excelente disolvente no polar para materiales orgánicos . Además, es volátil, muy estable (se recicla fácilmente) y no inflamable , y tiene una baja toxicidad. Por estas razones, se ha utilizado ampliamente en la limpieza en seco en todo el mundo desde la década de 1930. La química Sylvia Stoesser (1901-1991) había sugerido el uso del tetracloroetileno en la limpieza en seco como una alternativa a los disolventes de limpieza en seco altamente inflamables, como la nafta . [13]
También se utiliza para desengrasar piezas metálicas en la industria automotriz y otras industrias metalúrgicas, generalmente como una mezcla con otros clorocarbonos. Aparece en algunos productos de consumo, incluidos decapantes de pintura , preparaciones en aerosol y quitamanchas.
El tetracloroetileno se utilizó ampliamente como intermedio en la fabricación de HFC-134a y refrigerantes relacionados .
A principios del siglo XX, el tetracloroetileno se utilizó para el tratamiento de la infestación por anquilostomas . [14] [15] En 1925, el veterinario estadounidense Maurice Crowther Hall (1881-1938), que trabajaba en antihelmínticos, demostró la eficacia del tetracloroetileno en el tratamiento de la anquilostomiasis causada por la infestación por anquilostomas en humanos y animales. Antes de que Hall probara el tetracloroetileno en sí mismo, en 1921 descubrió el poderoso efecto del tetracloruro de carbono sobre los parásitos intestinales y fue nominado para el Premio Nobel de Fisiología o Medicina, pero unos años más tarde descubrió que el tetracloroetileno era más eficaz y seguro. [16] El tratamiento con tetracloroetileno ha desempeñado un papel vital en la erradicación de los anquilostomas en los Estados Unidos y en el extranjero. [ cita requerida ] La innovación de Hall se consideró un gran avance en la medicina. [ cita requerida ] Se administraba por vía oral como líquido o en cápsulas junto con sulfato de magnesio para deshacerse del parásito Necator americanus en humanos. [17]
El tetracloroetileno es un derivado del etileno con todos los hidrógenos reemplazados por cloro . El 14,49% del peso molecular del tetracloroetileno consiste en carbono y el 85,5% restante es cloro. Es el compuesto más estable entre todos los derivados clorados del etano y el etileno. Es resistente a la hidrólisis y menos corrosivo que otros disolventes clorados. [11] No tiende a polimerizarse como el análogo del flúor tetrafluoroetileno , C 2 F 4 .
El tetracloroetileno puede reaccionar violentamente con metales alcalinos o alcalinotérreos , álcalis ( hidróxido de sodio e hidróxido de potasio ), ácido nítrico , berilio, bario y aluminio. [18]
La oxidación del tetracloroetileno por radiación ultravioleta en el aire produce cloruro de tricloroacetilo y fosgeno :
Esta reacción se puede detener utilizando aminas y fenoles (normalmente N - metilpirrol y N -metilmorfolina) como estabilizadores, pero la reacción se puede realizar de forma intencionada para producir cloruro de tricloroacetilo. [11]
El hexacloroetano se forma cuando el tetracloroetileno reacciona con cloro a 50–80 °C en presencia de una pequeña cantidad de cloruro de hierro (III) (0,1 %) como catalizador: [19]
El CFC-113 se produce por la reacción de tetracloroetileno con cloro y HF en presencia de pentafluoruro de antimonio : [20]
El tetraclorodinitroetano se puede obtener por nitración de tetracloroetileno con ácido nítrico fumante ( HNO 3 concentrado rico en óxidos de nitrógeno ) o tetróxido de nitrógeno : [21]
La preparación de este compuesto sólido cristalino a partir de tetracloroetileno y tetróxido de nitrógeno fue descrita por primera vez por Hermann Kolbe en 1869. [21]
El tetracloroetileno comienza a descomponerse térmicamente a 400 °C, la descomposición se acelera alrededor de los 600 °C y se descompone completamente a los 800 °C. Los productos de descomposición orgánica identificados fueron triclorobuteno, 1,3-dicloro-2-propanona, tetraclorobutadieno, diclorociclopentano, dicloropenteno, tricloroacetato de metilo, tetracloroacetona, tetracloropropeno, triclorociclopentano, tricloropenteno, hexacloroetano, pentacloropropeno, hexacloropropeno y hexaclorobutadieno. [22]
El tetracloroetileno se considera una toxina. [7] Se identifica como un peligro para la salud y el medio ambiente . [5] La exposición al tetracloroetileno, especialmente a largo plazo, puede dañar el sistema nervioso, otros órganos y aumentar el riesgo de contraer cáncer . [8] También puede tener efectos sobre el embarazo y el feto . [8]
Los informes de lesiones humanas son poco frecuentes a pesar de su amplio uso en limpieza en seco y desengrasado. [23] Aunque limitado por su baja volatilidad , el tetracloroetileno tiene potentes efectos anestésicos por inhalación. [8] [24] El riesgo depende de si la exposición dura minutos u horas, o años. [8]
A pesar de las ventajas del tetracloroetileno, las agencias gubernamentales de investigación sobre el cáncer y el medio ambiente han pedido que se lo reemplace para su uso comercial generalizado. [8] Se lo describe como un posible neurotóxico, tóxico para el hígado y los riñones y tóxico para la reproducción y el desarrollo (...) un potencial carcinógeno ocupacional. [7] [8] [25] Por otro lado, la industria de la limpieza en seco enfatiza el riesgo mínimo porque la maquinaria moderna utiliza sistemas cerrados para evitar cualquier escape de vapor y optimizar el reciclaje. [11]
La vida media biológica del tetracloroetileno es de aproximadamente 3 días. [26] Alrededor del 98% del tetracloroetileno inhalado se exhala sin cambios y solo alrededor del 1-3% se metaboliza a óxido de tetracloroetileno que rápidamente se isomeriza en cloruro de tricloroacetilo . El cloruro de tricloroacetilo se hidroliza a ácido tricloroacético . [27] [26]
El tetracloroetileno puede dañar el sistema nervioso, causar déficits de desarrollo en los niños, perjudicar la visión y aumentar el riesgo de diagnósticos psiquiátricos . [7] [28] [29]
El tetracloroetileno ha sido clasificado como " Grupo 2A : Probablemente cancerígeno" por la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC) debido a la evidencia suficiente en animales de experimentación y evidencia limitada en humanos para el linfoma no Hodgkin, cánceres de vejiga urinaria y cánceres de esófago y cuello uterino. [30] : 32
La evidencia de estudios epidemiológicos de cohorte y de casos controlados demuestra una asociación positiva entre las exposiciones acumuladas al tetracloroetileno y la prevalencia de cáncer de vejiga , linfoma no Hodgkin y mieloma múltiple en adultos. Se ha encontrado cierta evidencia limitada de una mayor prevalencia de cánceres de riñón, pulmón, hígado y mama con la exposición al tetracloroetileno en la investigación epidemiológica, pero las limitaciones de la calidad de los datos han producido resultados variables en los estudios. [30] : 326 [31] : § 4.2.1.3 [32] : 237
Se han planteado la hipótesis de que el tetracloroetileno tiene varios modos de acción para su carcinogenicidad en seres humanos, aunque los datos existentes son insuficientes para una caracterización adecuada. [31] : § 4.2.4, § 4.3.4 Se han observado marcadores del metabolismo oxidativo del tetracloroetileno y una mayor prevalencia de ecografías hepáticas anormales en trabajadores de tintorerías y lavanderías expuestos al tetracloroetileno, [33] [34] lo que sugiere un potencial de daño hepatocelular a través de la formación de intermediarios reactivos a partir de conjugados de glutatión durante la metabolización. [30] : 328 [32] : 10, 189–193 Aunque la mayoría de los ensayos de genotoxicidad del tetracloroetileno produjeron resultados negativos para genotoxicidad y mutagenicidad, se han identificado efectos genotóxicos y mutagénicos modestos en determinadas condiciones de activación metabólica, y se ha demostrado que varios de los metabolitos del tetracloroetileno son mutagénicos. [31] : § 4.10.3 [32] : 172–178
La exposición al tetracloroetileno se puede evaluar mediante una prueba de aliento, análoga a las mediciones de alcoholemia. Además, en el caso de exposiciones agudas, se puede medir el tetracloroetileno en el aire espirado. [35] El tetracloroetileno se puede detectar en el aliento durante semanas después de una exposición intensa. El tetracloroetileno y su metabolito, el ácido tricloroacético , se pueden detectar en la sangre.
En la Unión Europea, el Comité Científico sobre Límites de Exposición Ocupacional (SCOEL) recomienda para el tetracloroetileno un límite de exposición ocupacional (promedio ponderado en el tiempo de 8 horas) de 20 ppm y un límite de exposición a corto plazo (15 min) de 40 ppm. [36]
En principio, la contaminación por tetracloroetileno puede remediarse mediante un tratamiento químico que implica la reducción de metales como el polvo de hierro. [37]
La biorremediación generalmente implica decloración reductiva en condiciones anaeróbicas por Dehalococcoides spp. [38] En condiciones aeróbicas, la degradación puede ocurrir a través del cometabolismo por Pseudomonas sp. [39] Los productos de la decloración reductiva biológica incluyen tricloroetileno , cis - 1,2-dicloroetileno , cloruro de vinilo , etileno y cloruro.