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Clorometano

El clorometano , también llamado cloruro de metilo , refrigerante-40 , R-40 o HCC 40 , es un compuesto orgánico con la fórmula química CH 3 Cl . Es uno de los haloalcanos y es un gas incoloro, de olor dulce e inflamable. El cloruro de metilo es un reactivo crucial en la química industrial, aunque rara vez está presente en productos de consumo, [5] y antiguamente se utilizaba como refrigerante . La mayor parte del clorometano es biogénico .

Aparición

El clorometano es un organohalógeno abundante , antropogénico o natural, en la atmósfera. Las fuentes naturales producen aproximadamente 4.100.000.000 kg/año. [6]

Marina

Los cultivos de laboratorio de fitoplancton marino ( Phaeodactylum tricornutum , Phaeocystis sp., Thalassiosira weissflogii , Chaetoceros calcitrans , Isochrysis sp., Porphyridium sp., Synechococcus sp., Tetraselmis sp., Prorocentrum sp. y Emiliana huxleyi ) producen CH3Cl , pero en cantidades relativamente insignificantes. [7] [8] Un estudio extenso de 30 especies de macroalgas polares reveló la liberación de cantidades significativas de CH3Cl solo en Gigartina skottsbergii y Gymnogongrus antarcticus . [9]

Biogénesis

La planta de marisma Batis maritima contiene la enzima metilcloruro transferasa que cataliza la síntesis de CH3Cl a partir de S-adenosina-L-metionina y cloruro. [10] Esta proteína ha sido purificada y expresada en E. coli , y parece estar presente en otros organismos como hongos de podredumbre blanca ( Phellinus pomaceus ), algas rojas ( Endocladia muricata ) y la planta de hielo ( Mesembryanthemum crystallinum ), cada uno de los cuales es un conocido productor de CH3Cl. [ 10] [11]

La caña de azúcar y la emisión de cloruro de metilo

En la industria de la caña de azúcar, los residuos orgánicos se queman habitualmente en el proceso de cogeneración de energía . Cuando están contaminados con cloruro, estos residuos se queman, liberando cloruro de metilo en la atmósfera. [12]

Detecciones interestelares

El clorometano se ha detectado en el sistema binario protoestelar de baja masa de clase 0, IRAS 16293 – 2422 , utilizando el Atacama Large Millimeter Array (ALMA). También se detectó en el cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko (67P/CG) utilizando el instrumento Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) en la nave espacial Rosetta . [13] Las detecciones revelan que el clorometano se puede formar en regiones de formación estelar antes de que se formen planetas o vida. [ cita requerida ]

Se ha detectado clorometano en el espacio. [14]

Producción

El clorometano fue sintetizado por primera vez por los químicos franceses Jean-Baptiste Dumas y Eugène Peligot en 1835 al hervir una mezcla de metanol , ácido sulfúrico y cloruro de sodio . Este método es el precursor del que se utiliza hoy en día, que utiliza cloruro de hidrógeno en lugar de ácido sulfúrico y cloruro de sodio. [15]

El clorometano se produce comercialmente tratando el metanol con ácido clorhídrico o cloruro de hidrógeno, según la ecuación química : [5]

CH3OH + HCl → CH3Cl + H2O

Se produce una cantidad menor de clorometano al tratar una mezcla de metano con cloro a temperaturas elevadas. Sin embargo, este método también produce compuestos más clorados, como diclorometano , cloroformo y tetracloruro de carbono . Por este motivo, la cloración del metano normalmente solo se practica cuando también se desean estos otros productos. Este método de cloración también cogenera cloruro de hidrógeno, lo que plantea un problema de eliminación. [5]

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl​​
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl​​
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl

Dispersión en el medio ambiente

CH 3 Cl medido por el Experimento Avanzado de Gases Atmosféricos Globales (AGAGE) en la atmósfera inferior ( troposfera ) en estaciones de todo el mundo. Las abundancias se dan como fracciones molares medias mensuales libres de contaminación en partes por billón .

La mayor parte del cloruro de metilo presente en el medio ambiente acaba siendo liberado a la atmósfera . Tras su liberación al aire, la vida atmosférica de esta sustancia es de unos 10 meses con múltiples sumideros naturales, como el océano, el transporte a la estratosfera, el suelo, etc. [16] [17] [18]

Por otra parte, cuando el cloruro de metilo emitido se libera al agua, se perderá rápidamente por volatilización . La vida media de esta sustancia en términos de volatilización en el río, laguna y lago es de 2,1 h, 25 h y 18 días, respectivamente. [19] [20]

Se estima que la cantidad de cloruro de metilo en la estratosfera es de 2 × 106 toneladas por año, lo que representa entre el 20 y el 25% de la cantidad total de cloro que se emite a la estratosfera anualmente. [21] [22]

Usos

El clorometano se utiliza a gran escala para la producción de dimetildiclorosilano y compuestos organosilícicos relacionados . [5] Estos compuestos surgen a través del proceso directo . Las reacciones relevantes son (Me = CH 3 ):

x MeCl + Si → Me 3 SiCl, Me 2 SiCl 2 , MeSiCl 3 , Me 4 Si 2 Cl 2 , ...

El dimetildiclorosilano (Me2SiCl2 ) es particularmente valioso como precursor de las siliconas , pero el cloruro de trimetilsililo ( Me3SiCl ) y el metiltriclorosilano (MeSiCl3 ) también son valiosos. Se utilizan cantidades más pequeñas como disolvente en la fabricación de caucho butílico y en la refinación de petróleo .

El clorometano se emplea como agente metilante y clorante, por ejemplo, en la producción de metilcelulosa . También se utiliza en otros campos: como extractante para grasas , aceites y resinas , como propulsor y agente espumante en la producción de espuma de poliestireno , como anestésico local , como intermediario en la fabricación de fármacos, como portador de catalizador en la polimerización a baja temperatura , como fluido para equipos termométricos y termostáticos y como herbicida .

Aplicaciones obsoletas

El clorometano era un refrigerante muy utilizado , pero su uso se ha interrumpido. Era particularmente peligroso entre los refrigerantes comunes de la década de 1930 debido a su combinación de toxicidad, inflamabilidad y falta de olor en comparación con otros refrigerantes tóxicos como el dióxido de azufre y el amoníaco . [23] El clorometano también se utilizó alguna vez para producir aditivos de gasolina a base de plomo ( tetrametilplomo ).

Seguridad

La inhalación de gas clorometano produce efectos en el sistema nervioso central similares a los de la intoxicación alcohólica . El TLV es de 50 ppm y la MAC es la misma. La exposición prolongada puede tener efectos mutagénicos. [5]

Véase también

Referencias

  1. ^ abcdefghijk Registro en la base de datos de sustancias GESTIS del Instituto de Seguridad y Salud Ocupacional
  2. ^ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (2014). Nomenclatura de la química orgánica: recomendaciones de la IUPAC y nombres preferidos 2013. The Royal Society of Chemistry . p. 1033. doi :10.1039/9781849733069. ISBN . 978-0-85404-182-4.
  3. ^ abcde Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos. "#0403". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  4. ^ ab "Cloruro de metilo". Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  5. ^ abcdeRossberg , M.; Lendle, W.; Pfleiderer, G.; Tögel, A.; Dreher, EL; Langer, E.; Rassaerts, H.; Kleinschmidt, P.; Strack, H.; Cocinero, R.; Beck, U.; Lipper, K.-A.; Torkelson, TR; Löser, E.; Beutel, KK; Mann, T. (2006). "Hidrocarburos clorados". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a06_233.pub2. ISBN 3527306730.
  6. ^ Gribble, Gordon (2023). Kinghorn, A. Douglas.; Falk, Heinz; Gibbons, Simon; Asakawa, Yoshinori; Liu, Ji-Kai; Dirsch, Verena M. (eds.). Compuestos organohalogenados de origen natural . Progreso en la química de productos naturales orgánicos. Suiza: Springer Nature. ISBN 978-3-031-26629-4.
  7. ^ Scarratt MG, Moore RM (1996). "Producción de cloruro de metilo y bromuro de metilo en cultivos de laboratorio de fitoplancton marino". Mar Chem . 54 (3–4): 263–272. Bibcode :1996MarCh..54..263S. doi :10.1016/0304-4203(96)00036-9.
  8. ^ Scarratt MG, Moore RM (1998). "Producción de bromuro de metilo y cloruro de metilo en cultivos de laboratorio de fitoplancton marino II". Mar Chem . 59 (3–4): 311–320. Bibcode :1998MarCh..59..311S. doi :10.1016/S0304-4203(97)00092-3.
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  13. ^ "ALMA y Rosetta detectan Freón-40 en el espacio".
  14. ^ "ALMA y Rosetta detectan freón-40 en el espacio: frustran las esperanzas de que esta molécula pueda ser un indicador de vida". eso.org . Consultado el 3 de octubre de 2017 .
  15. ^ "Clorometano". Sociedad Química Estadounidense . Consultado el 13 de mayo de 2022 .
  16. ^ Fabian P, Borchers R, Leifer R, Subbaraya BH, Lal S, Boy M (1996). "Distribución estratosférica global de halocarbonos". Atmospheric Environment . 30 (10/11): 1787–1796. Código Bibliográfico :1996AtmEn..30.1787F. doi :10.1016/1352-2310(95)00387-8.
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  19. ^ Lyman, Warren; Rosenblatt, David; Reehl, William (1982). Manual de métodos de estimación de propiedades químicas . McGraw-Hill. ISBN 9780070391758.
  20. ^ Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades (1990). Perfil toxicológico del clorometano. Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades (EE. UU.). PMID  38412209.
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  22. ^ Crutzen PJ, Gidel LT (1983). "Los presupuestos troposféricos de los clorocarbonos antropogénicos CO, CH4, CH3Cl y el efecto de varias fuentes de NOx en el ozono troposférico". Journal of Geophysical Research . 88 : 6641–6661. doi :10.1029/JC088iC11p06641.
  23. ^ https://archive.org/details/sim_consumer-reports_1936-07_1_3/page/5/mode/1up Consumers Union Reports , vol. 1, núm. 3, julio de 1936, pág. 5.

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