Cera parafina

Sólido blando e incoloro derivado del petróleo, carbón o aceite de esquisto

Compuesto químico

vela de parafina

La cera de parafina (o cera de petróleo ) es un sólido blando e incoloro derivado del petróleo , el carbón o el esquisto bituminoso que consiste en una mezcla de moléculas de hidrocarburos que contienen entre 20 y 40 átomos de carbono. Es sólido a temperatura ambiente y comienza a derretirse por encima de aproximadamente 37 °C (99 °F), ^[2] y su punto de ebullición es superior a 370 °C (698 °F). ^[2] Las aplicaciones comunes de la cera de parafina incluyen lubricación , aislamiento eléctrico y velas ; ^[3] La cera de parafina teñida se puede convertir en crayones . No debe confundirse con el queroseno y otros productos derivados del petróleo que a veces se denominan parafina. ^[4]

Las velas de parafina sin teñir y sin perfume son inodoras y de color blanco azulado. La cera de parafina fue creada por primera vez por Carl Reichenbach en Alemania en 1830 y marcó un avance importante en la tecnología de fabricación de velas, ya que ardía de manera más limpia y confiable que las velas de sebo y era más barata de producir. ^[5]

En química, la parafina se utiliza como sinónimo de alcano _, indicando hidrocarburos con la fórmula general _{CnH2n + 2} . El nombre se deriva del latín parum ("muy poco") + affinis , que significa "falta de afinidad " o "falta de reactividad ", en referencia a la naturaleza no reactiva de la parafina. ^[6]

Propiedades

La cera de parafina se encuentra principalmente como un sólido ceroso blanco, inodoro e insípido, con un punto de fusión típico entre aproximadamente 46 y 68 °C (115 y 154 °F) ^[7] y una densidad de alrededor de 900 kg/m ³ . ^[8] Es insoluble en agua, pero soluble en éter , benceno y ciertos ésteres . La parafina no se ve afectada por los reactivos químicos más comunes, pero se quema fácilmente. ^[9] Su calor de combustión es 42 MJ/kg. ^[10]

El hidrocarburo C ₃₁ H ₆₄ es un componente típico de la cera de parafina.

La cera de parafina es un excelente aislante eléctrico , con una resistividad de entre 10 ¹³ y 10 ¹⁷ ohmios-metro . ^[11] Esto es mejor que casi todos los demás materiales, excepto algunos plásticos (en particular, el PTFE ). Es un moderador de neutrones eficaz y se utilizó en los experimentos de James Chadwick de 1932 para identificar el neutrón. ^{[12] [13]}

La cera de parafina es un material excelente para almacenar calor , con una capacidad calorífica específica de 2,14–2,9 J⋅g ⁻¹ ⋅K ⁻¹ ( julios por gramo por kelvin ) y un calor de fusión de 200–220 J⋅g ⁻¹ . ^[14] El enfriamiento por cambio de fase con cera de parafina junto con radiadores retráctiles se utilizó para enfriar la electrónica del vehículo lunar itinerante durante las misiones tripuladas a la Luna a principios de la década de 1970. ^[15] La cera se expande considerablemente cuando se funde, por lo que se utiliza en termostatos con elementos de cera para fines industriales, domésticos y, especialmente, de automóviles. ^{[16] [17]}

Si la cera de parafina pura se derrite hasta el punto de inflamación aproximado en un recipiente de vidrio medio abierto que luego se enfría repentinamente, entonces sus vapores pueden autoinflamarse como resultado de alcanzar la presión del líquido en ebullición . ^[18]

Historia

La cera de parafina fue creada por primera vez en 1830 por el químico alemán Karl von Reichenbach cuando intentó desarrollar un método para separar y refinar eficientemente sustancias cerosas que se encuentran naturalmente en el petróleo. La parafina representó un avance importante en la industria de fabricación de velas porque se quemaba de manera limpia y era más barata de fabricar que otros combustibles para velas como la cera de abejas y el sebo . La cera de parafina inicialmente tenía un bajo punto de fusión. Esto se solucionó añadiendo ácido esteárico . La producción de cera de parafina disfrutó de un auge a principios del siglo XX debido al crecimiento de las industrias petrolera y cárnica, que crearon parafina y ácido esteárico como subproductos. ^[5]

Fabricación

La materia prima para la parafina es el gatsch , que es una mezcla de aceite y cera, un subproducto del refinado del aceite lubricante.

El primer paso para hacer cera de parafina es eliminar el aceite (desaceitado o desparafinado) de la cera gatita. El aceite se separa por cristalización. Lo más habitual es que la cera floja se caliente, se mezcle con uno o más disolventes, como una cetona , y luego se enfríe. A medida que se enfría, la cera cristaliza en la solución, dejando solo aceite. Esta mezcla se filtra en dos corrientes: sólida (cera más algo de solvente) y líquida (aceite y solvente). Después de recuperar el disolvente mediante destilación, los productos resultantes se denominan "cera de producto" (o "cera de prensa") y "aceite de pies". Cuanto menor es el porcentaje de aceite en la cera, más refinada se considera (semirefinada versus totalmente refinada). ^[19] La cera del producto puede procesarse adicionalmente para eliminar colores y olores. Finalmente, la cera se puede mezclar para dar ciertas propiedades deseadas, como el punto de fusión y la penetración. La cera de parafina se vende en forma líquida o sólida. ^{[20] [21] [22]}

Aplicaciones

En aplicaciones industriales, suele ser útil modificar las propiedades cristalinas de la cera de parafina, normalmente añadiendo ramificaciones a la cadena principal de carbono existente. La modificación suele realizarse con aditivos, como copolímeros de EVA , cera microcristalina o formas de polietileno . Las propiedades ramificadas dan como resultado una parafina modificada con una mayor viscosidad, una estructura cristalina más pequeña y propiedades funcionales modificadas. La cera de parafina pura rara vez se utiliza para tallar modelos originales para fundir metal y otros materiales en el proceso de cera perdida , ya que es relativamente quebradiza a temperatura ambiente y presenta riesgos de astillas y roturas cuando se trabaja. Las ceras blandas y flexibles, como la cera de abejas , pueden ser preferidas para este tipo de escultura, pero las " ceras para fundición a la cera perdida ", a menudo a base de parafina, se formulan expresamente para este propósito.

En un laboratorio de histología o patología, se utiliza cera de parafina para impregnar el tejido antes de seccionar muestras finas. El agua se elimina del tejido mediante grados ascendentes de alcohol (75% a absoluto) y luego el alcohol se aclara en un disolvente orgánico como el xileno . Luego, el tejido se coloca en cera de parafina durante varias horas y luego se coloca en un molde con cera para que se enfríe y solidifique. Luego se cortan secciones en un microtomo .

Otros usos

• Fabricación de velas
• Tallado en cera
• Lubricación de cadenas de bicicletas
• Recubrimientos para papel encerado o algodón encerado
• Cera de parafina de calidad alimentaria:
  • Recubrimiento brillante utilizado en la elaboración de dulces ; Aunque es comestible, no es digerible y atraviesa el cuerpo sin descomponerse.
  • Recubrimiento para muchos tipos de queso duro , como el queso Edam.
  • Sellador para tarros, latas y botellas.
  • Aditivo para chicle
• Fundición a la cera perdida
• Recubrimientos antiaglomerantes, repelentes de humedad y captadores de polvo para fertilizantes
• Agente para la preparación de muestras para histología.
• Lubricante para balas: con otros ingredientes, como aceite de oliva y cera de abejas.
• Agente flegmatizante , comúnmente utilizado para estabilizar/desensibilizar explosivos de alta potencia como el RDX.
• Lápices de color
• Propulsor sólido para motores de cohetes híbridos ^{[23] [24]}
• Componente de la cera para tablas de surf , cera para esquís y cera para patinetas.
• Tinta. Se utiliza como base para tinta sólida, bloques de cera de diferentes colores para impresoras térmicas. La cera se derrite y luego se rocía sobre el papel produciendo imágenes con una superficie brillante.
• Microwax: ^[25] aditivo alimentario , agente de glaseado con número E E905
• Investigaciones forenses : la prueba de nitratos utiliza cera de parafina para detectar nitratos y nitritos en la mano de un sospechoso de tiroteo
• Agentes antiozonantes : se utilizan mezclas de parafina y microceras en compuestos de caucho para evitar el agrietamiento del caucho; la mezcla de cera migra a la superficie del producto y forma una capa protectora. La capa también puede actuar como agente desmoldante , ayudando a que el producto se separe de su molde . ^[26]
• Termostatos y actuadores mecánicos , como medio de expansión para activar dichos dispositivos ^{[17] [27]}
• Como material de relleno para encapsular componentes electrónicos como pastillas de guitarra , transformadores e inductores , para evitar la entrada de humedad y reducir el ruido acústico y los efectos microfónicos inducidos electromagnéticamente.
• Procesos de fabricación textil, como el utilizado para el hilo Eisengarn .
• Agente espesante en muchas bolas de pintura.
• Hidratante en artículos de tocador y cosméticos como vaselina .
• Previene la oxidación en la superficie del acero y hierro pulidos ^[28]
• Material de cambio de fase para almacenamiento de energía térmica.
  • Utilizado por MESSENGER (nave espacial Mercury), cuando la nave espacial no podía irradiar calor excesivo. ^{[29] [ verificación fallida ] [ enlace muerto ]}
• Fabricación de armaduras y libros de cuero cocido .
• Blindaje contra la radiación de neutrones
• Baños de cera para terapias ocupacionales , físicas y tratamientos cosméticos.
  • La parafina es eficaz en el tratamiento de la osteoartritis de las articulaciones de la mano. El tratamiento consiste en una terapia de baño de parafina envuelta durante 15 minutos hasta que la parafina se enfríe durante cinco días a la semana. Se ha demostrado que el uso del baño de cera de parafina disminuye el dolor en reposo y durante las AVD (actividades de la vida diaria) en comparación con los grupos que no recibieron terapia con cera. ^[30]
  • Se han encontrado mejoras en la fuerza de agarre y de pellizco en pacientes con síndrome del túnel carpiano, osteoartritis, espasticidad y rigidez postraumática para aquellos que han utilizado la terapia de baño de parafina junto con la fisioterapia tradicional en su recuperación. Se ha descubierto que los pacientes que han utilizado la terapia con baños de parafina han obtenido puntuaciones VAS y AUSCAN (puntuaciones de dolor) más bajas en comparación con aquellos que no lo hicieron. ^[31]
• Utilizado para acabado de madera.
• Utilizado como combustible para respirar fuego.
• Utilizado en lámparas de lava.

Seguridad Ocupacional

Las personas pueden quedar expuestas a la parafina en el lugar de trabajo al inhalarla, al contacto con la piel y con los ojos. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) para la exposición a vapores de cera de parafina de 2 mg/m ³ durante una jornada laboral de 8 horas. ^[32]

Ver también

• oligómero
• Ozoquerita

Referencias

1. en la base de datos de sustancias GESTIS del Instituto de Seguridad y Salud Ocupacional
2. Freund, Mihály; Mózes, Gyula (1982). Productos de parafina: propiedades, tecnologías, aplicaciones . Traducido por Jakab, E. Amsterdam, Países Bajos: Elsevier. pag. 121.ISBN​ 978-0-444-99712-8.
3. Materias primas y procesos de producción de velas Archivado el 21 de marzo de 2020 en Wayback Machine , AECM
4. Charles B. Willingham; William J. Taylor; Joan M. Pignocco; Federico D. Rossini. "Artículo de investigación RP1670 | Presiones de vapor y puntos de ebullición de algunos hidrocarburos de parafina, alquilciclopentano, alquilciclohexano y alquilbenceno" (PDF) . Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . Oficina Nacional de Normas del Departamento de Comercio de EE. UU .
5. "Historia de las velas". Asociación Nacional de Velas . Consultado el 25 de febrero de 2016 .
6. "Parafina, norte". Diccionario de ingles Oxford . Oxford, Inglaterra: Oxford University Press. Marzo de 2009.
7. Nasser, William E (1999). “Ceras Naturales y Sintéticas”. En McKetta, John J (ed.). Enciclopedia de procesamiento y diseño químico . vol. 67. Nueva York: Marcel Dekker. pag. 17.ISBN​ 978-0-8247-2618-8.Esto puede variar ampliamente, incluso fuera del rango citado, según factores tales como el contenido de aceite y la estructura cristalina.
8. Kaye, George William Clarkson; Laby, Thomas Howell . "Propiedades mecánicas de los materiales". Tablas de constantes físicas y químicas de Kaye y Laby . Laboratorio Nacional de Física . Archivado desde el original el 11 de marzo de 2008 . Consultado el 25 de octubre de 2013 .
9. Seager, Spencer L.; Slabaugh, Michael (19 de enero de 2010). "Reacciones de alcanos". Química de hoy: general, orgánica y bioquímica . Belmont, California: Cengage. pag. 364.ISBN​ 978-0-538-73332-8.
10. Wiener, Harry (enero de 1947). "Determinación estructural de los puntos de ebullición de la parafina". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 69 (1): 17-20. doi :10.1021/ja01193a005. ISSN  0002-7863. PMID  20291038.
11. "Materiales aislantes eléctricos". Tablas de constantes físicas y químicas de Kaye y Laby . Laboratorio Nacional de Física. 1995. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2007 . Consultado el 25 de octubre de 2013 .
12. "Atenuación de neutrones rápidos: moderación y difusión de neutrones". Tablas de constantes físicas y químicas de Kaye y Laby . Laboratorio Nacional de Física. Archivado desde el original el 29 de septiembre de 2007 . Consultado el 25 de octubre de 2013 .
13. Rodas, Richard (1981). La fabricación de la bomba atómica . Nueva York: Simon y Schuster. pag. 163.ISBN​ 978-0-671-44133-3.
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15. Decano, GT; Karu, ZS (febrero de 1993). "Investigación y desarrollo de sistemas de refrigeración/almacenamiento térmico de la estación espacial". Informe final Lockheed Missiles and Space Co.
16. Termostato de pellets de cera Patente de Estados Unidos 4948043
17. Bodén, Roger. «Microactuador de parafina» (PDF) . Sensores y actuadores de ciencia de materiales . Universidad de Upsala. Archivado desde el original (PDF) el 8 de febrero de 2012 . Consultado el 25 de octubre de 2013 .
18. Husting, Chad (18 de agosto de 2019). "Cera de parafina: una reacción exotérmica: precaución". Intercambio de Educación Química . Consultado el 18 de abril de 2023 .
19. "Cera de parafina (totalmente refinada)". Refinador de cera Barasat. Archivado desde el original el 20 de julio de 2013 . Consultado el 21 de diciembre de 2012 .
20. "Refinación de cera". The International Group, Inc. Archivado desde el original el 10 de diciembre de 2012 . Consultado el 21 de diciembre de 2012 .
21. "Cera de parafina". Ingeniería del betún. Archivado desde el original el 30 de junio de 2012 . Consultado el 21 de diciembre de 2012 .
22. "Proceso de fabricación". Refinador de cera Barasat. Archivado desde el original el 20 de julio de 2013 . Consultado el 21 de diciembre de 2012 .
23. Personal (otoño de 2004). "El motor de cohete utiliza productos domésticos comunes como combustible" (PDF) . Sitio de la industria espacial, aérea y oceánica de OASIS . 1 (3): 6 . Consultado el 28 de noviembre de 2008 .
24. Tabor, Abigail (18 de abril de 2017). "Desde la pedicura hasta el cohete Peregrine, la cera de parafina demuestra su valor". NASA.gov . Archivado desde el original el 27 de marzo de 2019 . Consultado el 26 de marzo de 2019 .
25. "Parafina, microcristalina, vaselina, mezclas de ceras - Cera microcristalina". igiwax.com . Archivado desde el original el 19 de octubre de 2016 . Consultado el 29 de abril de 2017 .
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27. Ogden, Sam; Klintberg, Lena; Thornell, Greger; Hjort, Klas; Bodén, Roger (30 de noviembre de 2013). "Revisión sobre bombas, válvulas y actuadores de cambio de fase de parafina miniaturizados". Microfluídica y Nanofluídica . 17 : 53–71. doi :10.1007/s10404-013-1289-3. S2CID  85525659.
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30. Beasley, Jeanine; Barrio, LeeAnn; Knipper-Fisher, Katie; Hughes, Katia; Lunsford, Diana; Leiras, Claudia (abril de 2019). "Intervenciones terapéuticas conservadoras para las articulaciones de los dedos con osteoartritis: una revisión sistemática". Revista de terapia de manos . 32 (2): 153–164.e2. doi :10.1016/j.jht.2018.01.001. PMID  30017415. S2CID  51677624.
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32. "CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos - Humo de cera de parafina". cdc.gov . Consultado el 27 de noviembre de 2015 .

enlaces externos

• "Usos extraños de la parafina", Scientific American , 13 de julio de 1878, pág. 19