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Parafina

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 sólida 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 utilizar para hacer crayones .

Las velas de parafina sin teñir ni aroma 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. [4]

En química, parafina se utiliza como sinónimo de alcano , lo que indica hidrocarburos con la fórmula general C n H 2 n +2 . El nombre se deriva del latín parum ("muy poco") + affinis , que significa "sin afinidad " o "sin reactividad ", en referencia a la naturaleza no reactiva de la parafina. [5]

Propiedades

La 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), [6] y una densidad de alrededor de 900 kg/m 3 . [7] Es insoluble en agua, pero soluble en éter , benceno y ciertos ésteres . La parafina no se ve afectada por la mayoría de los reactivos químicos comunes , pero se quema fácilmente. [8] Su calor de combustión es de 42 MJ/kg. [9]

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

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

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 . [13] El enfriamiento por cambio de fase de cera de parafina junto con radiadores retráctiles se utilizó para enfriar la electrónica del Lunar Roving Vehicle durante las misiones tripuladas a la Luna a principios de la década de 1970. [14] La cera se expande considerablemente cuando se derrite y, por lo tanto, se utiliza en termostatos de elementos de cera para fines industriales, domésticos y, en particular, automotrices. [15] [16]

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 autoencenderse como resultado de alcanzar la presión del líquido hirviendo . [17]

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 de manera eficiente las sustancias cerosas que se encuentran naturalmente en el petróleo. La parafina representó un gran avance 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 sufrió un punto de fusión bajo. Esto se solucionó agregando ácido esteárico . La producción de cera de parafina disfrutó de un auge a principios del siglo XX debido al crecimiento de las industrias del petróleo y el envasado de carne, que crearon parafina y ácido esteárico como subproductos. [4]

Fabricación

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

El primer paso para fabricar cera de parafina es retirar el aceite (desaceitado o desparafinado) de la cera blanda. El aceite se separa por cristalización. Lo más común es que la cera blanda se caliente, se mezcle con uno o más solventes, como una cetona , y luego se enfríe. A medida que se enfría, la cera cristaliza de 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 solvente por destilación, los productos resultantes se denominan "cera de producto" (o "cera de prensa") y "aceite de pies". Cuanto menor sea el porcentaje de aceite en la cera, más refinada se considera (semi-refinada versus completamente refinada). [18] La cera de producto puede procesarse más para eliminar colores y olores. Finalmente, la cera puede mezclarse para darle ciertas propiedades deseadas, como punto de fusión y penetración. La cera de parafina se vende en forma líquida o sólida. [19] [20] [21]

Aplicaciones

En aplicaciones industriales, suele ser útil modificar las propiedades cristalinas de la cera de parafina, típicamente añadiendo ramificaciones a la cadena principal de carbono existente. La modificación se realiza generalmente con aditivos, como copolímeros 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 frágil a temperatura ambiente y presenta los riesgos de astillado y rotura cuando se trabaja. Las ceras blandas y flexibles, como la cera de abejas , pueden ser las preferidas para este tipo de esculturas, pero las " ceras de fundición a la cera perdida ", a menudo a base de parafina, están expresamente formuladas para este propósito.

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

Otros usos

Seguridad laboral

Las personas pueden estar expuestas a la parafina en el lugar de trabajo al inhalarla, por contacto con la piel y con los ojos. El Instituto Nacional de 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/m3 durante una jornada laboral de 8 horas. [29]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc Registro en la base de datos de sustancias GESTIS del Instituto de Seguridad y Salud Ocupacional
  2. ^ ab 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. ^ ab "Historia de las velas". Asociación Nacional de Velas . Consultado el 25 de febrero de 2016 .
  5. ^ "Parafina, n". Diccionario Oxford de inglés . Oxford, Inglaterra: Oxford University Press. Marzo de 2009.
  6. ^ 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. pág. 17. ISBN 978-0-8247-2618-8.Esto puede variar ampliamente, incluso fuera del rango citado, según factores como el contenido de aceite y la estructura cristalina.
  7. ^ 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 .
  8. ^ Seager, Spencer L.; Slabaugh, Michael (19 de enero de 2010). "Reacciones de alcanos". Química para hoy: general, orgánica y bioquímica . Belmont, California: Cengage. p. 364. ISBN 978-0-538-73332-8.
  9. ^ Wiener, Harry (enero de 1947). "Determinación estructural de los puntos de ebullición de la parafina". Revista de la Sociedad Química Americana . 69 (1): 17–20. doi :10.1021/ja01193a005. ISSN  0002-7863. PMID  20291038.
  10. ^ "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 .
  11. ^ "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 .
  12. ^ Rhodes, Richard (1981). La fabricación de la bomba atómica . Nueva York: Simon and Schuster. pág. 163. ISBN. 978-0-671-44133-3.
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  16. ^ ab Bodén, Roger. "Paraffin Microactuator" (PDF) . Sensores y actuadores de ciencia de materiales . Universidad de Uppsala. Archivado desde el original (PDF) el 8 de febrero de 2012 . Consultado el 25 de octubre de 2013 .
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  18. ^ "Parafina (completamente refinada)". Refinador de cera Barasat. Archivado desde el original el 20 de julio de 2013. Consultado el 21 de diciembre de 2012 .
  19. ^ "Refinación de cera". The International Group, Inc. Archivado desde el original el 10 de diciembre de 2012. Consultado el 21 de diciembre de 2012 .
  20. ^ "Parafina". Ingeniería bituminosa. Archivado desde el original el 30 de junio de 2012. Consultado el 21 de diciembre de 2012 .
  21. ^ "Proceso de fabricación". Refinador de cera Barasat. Archivado desde el original el 20 de julio de 2013. Consultado el 21 de diciembre de 2012 .
  22. ^ (Freund y Mózes 1982, pág.272)
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  24. ^ "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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  28. ^ Tabor, Abigail (18 de abril de 2017). "Desde las pedicuras hasta el cohete peregrino, la parafina demuestra su valor". NASA.gov . Archivado desde el original el 27 de marzo de 2019. Consultado el 26 de marzo de 2019 .
  29. ^ "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

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