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19 de febrero del 2013

INSTITUTO

POLITECNICO

NACIONAL

Integrantes:

Hernndez Domnguez Andrs Arturo

Ortega Lpez Selene

Gonzlez Gonzlez Elosa

TIERRABLANCA GUDIOBERENICE

Grupo: 2IV51

Semestre enero-junio

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Qumica de los grupos funcionales Pgina 1

Acetaldehdo

El acetaldehdo, CH3CHO, es un lquido mvil, incoloro, de olor picante que en

concentraciones diluidas es frutal y agradable. Es un producto intermedio importanteen la elaboracin de cido actico, anhdrido actico, pentaeritritol, acetato de etilo,cido peractico, clo-ral, glioxal, alquilaminas y piridinas y se utiliz ampliamentedurante la Primera Guerra Mundial para la fabricacin de acetona a partir del cidoactico.

El acetaldehdo se encuentra en muy bajas concentraciones en todas las frutas madurasque antes de la maduracin tienen un sabor acre; es un producto intermedio de lafermentacin alcohlica, pero casi de inmediato se reduce a etanol. Es un intermediarioen la descomposicin de los azcares en el cuerpo y se presenta en cantidades mnimas

en la sangre. El acetaldehdo se forma en la mayora de las oxidaciones dehidrocarburos.

Propiedades fsicasEl acetaldehdo es completamente miscible en agua y en la mayora de los disolventesorgnicos como acetona, benceno, alcohol etlico, ter etlico, gasolina, paraldehdo,tolueno, xilenos, trementina y cido actico.

La tabla 1 proporciona algunas de las propiedades fsicas del acetaldehdo.

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Reacciones qumicaEl acetaldehdo es un compuesto sumamente reactivo que presenta las reaccionesgenerales de los aldehdos. El acetaldehdo se descompone a temperaturas superiores alos 400 C para formar metano y monxido de carbono. En soluciones acuosas, existe

en equilibrio con el hidrato, CH3CH(OH)2. La forma enlica, el alcohol vinilico (CH2 =CHOH), existe en equilibrio con el acetaldehdo en proporcin de aproximadamenteuna molcula por cada 30 000. El enol del acetaldehdo se acetila con cetena paraformar acetato de vinilo.

Segn las condiciones de reaccin, se oxida confacilidad en presencia de oxgeno o aire para formar cido actico, anhdrido actico ycido paractico. El cido paractico, se elabora comercialmente, ya sea por oxidacin abaja temperatura del acetaldehdo en presencia de sales metlicas, radiacin

ultravioleta u ozono; o por oxidacin en fase lquida con una sal de cobalto comocatalizador. La oxidacin del acetaldehdo con cido ntrico produce glioxal.

El acetaldehdo se reduce rpidamente a etanol utilizando catalizadores como nquel yxido de cobre para aumentar la hidrogenacin en fase vapor. Cuando un cidomineral, como sulfrico, fosfrico o clorhdrico se mezcla con acetaldehdo, se forma elparaldehdo 2,4,6-trioxano, un trmetro cclico. El metaldehdo, que es un tetr-merocclico, se forma en presencia de cido clorhdrico seco o de bromuro de hidrgeno-piridina. El poliacetaldehdo, un polmero inestable que se parece al caucho y con unaestructura de acetal, se elabora en unos cuantos das a partir del acetaldehdo aunquecarece de importancia prctica.

La condensacin de acetaldehdo catalizada con lcali produce el dmero acetaldol, quepuede hidrogenarse para formar 1,3-butanodiol o deshidratarse a crotonaldehdo, elcual tambin puede prepararse directamente por la condensacin en fase vapor deacetaldehdo en presencia de un catalizador. La reaccin de acetaldehdo conformaldehido en exceso y que es catalizada con lcali, constituye la ruta comercial paraproducir pentaeritritol. La reaccin en fase Vapor de acetaldehdo con formaldehdo a475C en presencia de catalizador produce acrolena. El acetato de etilo se fabrica en

forma comercial mediante la condensacin de Tischenko del acetaldehdo conisobutiraldehdo y el empleo de etxido de aluminio como catalizador; esto produce

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una mezcla de acetato de etilo, acetato de isobutilo e isobutirato de isobutilo. Elbutadieno puede prepararse con la reaccin de acetaldehdo con alcohol etlico.Mediante la sntesis de aminocidos de Strecker produce alanina. Con los reactivos deGrignard forma alcoholes secundarios.

El acetaldehdo se produce comercialmente por oxidacin o deshi-drogenacin deletanol, la adicin de agua a acetileno, la oxidacin parcial de hidrocarburos y laoxidacin directa de etileno. La oxidacin directa de etileno en fase lquida (el procesoWacker-Hoechst) es el proceso ms comn. En 1976, 29 compaas producan ms del82% de la capacidad mundial instalada de 2.3 x 10e t por ao mediante este proceso. Enl se utiliza una solucin cataltica de cloruro de pala-dio para obtener acetaldehdo:

CH2 = CH2 + PdCl2 + H2O - CH3 - CH = O + Pd + 2 HCI

El paladio metlico se oxida con CuCl2 a PdCl2, y el cloruro cuproso se reoxida conoxgeno o aire. El resultado neto es un proceso en el cual el etileno se oxida en formacontinua a travs de una serie de reacciones de oxidacin-reduccin.

Hay dos variaciones en la produccin de acetaldehdo por el proceso de oxidacin deetileno. El mtodo en dos pasos generado por Wacker Chemie y el proceso de un solopaso creado por Farbwerke Hoechst. En el mtodo de dos pasos, el etileno y el oxgeno (oaire) reaccionan en fase lquida en dos etapas. En la primera, el etileno se convierte casi

en su totalidad a acetaldehdo en un paso en un reactor tubular de flujo Tipo "tapn"hecho de titanio. El acetaldehdo producido en el primer reactor se separa en una torreadiabtica de evaporacin rpida. La solucin cataltica se recicla de la torre deevaporacin a una segunda etapa en un reactor de oxidacin, donde la sal cuprosa seoxida a la sal cprica con aire. En el proceso de una sola etapa, el etileno, el oxgeno yel gas de circulacin se envan a un reactor vertical para entrar en contacto con lasolucin cataltica.

El acetaldehdo se produce comercialmente por la oxidacin catal-1 de alcohol etlico,haciendo pasar alcohol en estado gaseoso y aire precalentado sobre un catalizador deplata a 480C. Los procesos comerciales ms antiguos producan acetaldehdo por

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hidratacin de acetileno bajo presin en un reactor vertical que contena un catalizadorde mercurio disuelto en cido sulfrico. El acetaldehdo tambin se forma a partir deter metil vinlico y diacetato de etilideno, productos que se obtienen del acetileno.Tambin se forma como un coproducto en la oxidacin en fase vapor de hidrocarburossaturados, por ejemplo, butano o mezclas de butano y aire u oxgeno para obtenerrendimientos superiores (vase Oxidacin de hidrocarburos). A diferencia de la ruta delacetileno, este mtodo casi no tiene probabilidades de usarse como proceso principal.El acetaldehdo se produce en un proceso catalizado con rodio capaz de convertir elgas de sntesis (CO + H2) directamente en acetaldehdo en una sola etapa. Desde 1985,ha aumentado el inters por usar el gas de sntesis proveniente de la gasificacin delcarbn mineral como materia prima para la produccin de acetaldehd

Factores sanitarios

Aunque en la operacin industrial comn no hay riesgos para la salud durante elmanejo del acetaldehdo cuando se toman las precauciones necesarias, el materialpuede ser daino en las siguientes formas' paraliza los msculos respiratorios, causapnico, provoca una accin narctica general que impide toser, causa irritacin oculary en las membranas mucosas, acelera el ritmo cardaco, ocasiona dolor de cabeza yardor en la garganta cuando se respira en concentraciones elevadas. Las soluciones dedixido de carbono en acetaldehdo tienen un olor ms dbil y son especialmenteperjudiciales. Una exposicin prolongada provoca la disminucin de los glbulos rojosy blancos y una elevacin sostenida de la presin sangunea. La concentracin mximapermisible de acetaldehdo en aire es de 200 ppm. Las mezclas de vapor de

acetaldehdo y aire son inflamables y explosivas si las concentraciones del aldehido y eloxgeno se elevan por encima de 4 y 9%, respectivamente.

Aspectos econmicos y usosEn el futuro el crecimiento de la produccin depender de la invencin de un procesoms barato basado en el gas de sntesis, y de una mayor demanda en los procesos queutilizan tcnicas de activacin del acetaldehdo y cido peractico. Desde 1940, elpatrn de produccin ha cambiado de la hidratacin del acetileno y la oxidacin del

alcohol etlico a la oxidacin en fase lquida del etileno mediante los procesos deWacker-Hoechst. La produccin de acetaldehdo est relacionada con la demanda decido actico, anhdrido actico, acetato de celulosa resinas de acetato de vinilo, esteresde acetato, pentaeritritol, derivados sintticos de piridina, cido tereftlico y cidoperactico. No se espera la instalacin de ninguna planta nueva productora de ace-taldehdo debido al aumento del costo de las materias primas para producir etileno. Laruta que tiene preferencia para la elaboracin de cido actico es la carbonilacin delmetanol y continuar sindolo durante los siguientes 10 15 aos (vase cido actico).

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Historia del acetaldehdo

W. Scheele observo por primera vez en 1774 la formacin delacetaldehdo por oxidacin del alcohol con bixido demanganeso.

En 1835 J.v.Liebig aclaro su construccin y le dio su nombre. Liebig

obtuvo el acetaldehdo por oxidacin con alcohol con bicromatopotsico.

En 1881 hizo Kutschevow el importante descubrimiento de que seforma acetaldehdo a partir del acetileno y de sales de mercurio, peroeste descubrimiento solo alcanzo importancia tcnica cuando solopudo disponer de carburo en cantidad para la obtencin delacetileno. Asi en 1908 se solicit la primera patente de obtencin del

acetileno a partir del acetileno (A.Wunderlich), pero no llego aformalizarse.

En 1910 solicito N.Grnstein una patente que fue otorgada en 1929 con el numeroDRP250356, la primera patente para este procedimiento. En el ao de 1912introdujeron simultneamente N.Grnstein y el Concorcio de la industriaelectroqumica de Nremberf el mtodo de trabajo en ciclo gaseoso con exceso deacetileno.

En el ao de 19145 se otorga patentes a las Farbwerken Hoechst antes Meister Lucius y

Brning, para la obtencin del acetaldehdo a partir del acetileno en presencia demercurio elemental, cido sulfrico, sulfato frrico y agua. En este procedimiento, lascombinaciones mercricas, que permiten la formacin del aldehdo se forman durantela misma reaccin. En el curso de esta tambin se regenera en parte el mercurio. Esteprocedimiento adecuadamente conducido es indudablemente el mejor.

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Historia produccin de acetaldehdo.

El acetaldehdo, tambin conocido como etanal, es un compuesto orgnico defrmula CH3CHO. Es un lquido voltil, incoloro y con un olor caractersticoligeramente afrutado.

El acetaldehdo fue sintetizado por primera vez en 1782 por George HeinrichAdolf Scheele, un botnico alemn, mediante la oxidacin de etanol con dixidode manganeso. Pero su frmula no fue averiguada hasta 1835 por Justus VonLiebig, un qumico alemn.

El acetaldehdo es usado primordialmente como producto intermedio en laproduccin de otros productos qumicos orgnicos, medicamentos y plsticos,como por ejemplo, el cido actico, el anhdrido actico, el n-butanol, el 2-etilhexanol, el cloral, la piridina, el crotonaldehido, el cido lctico, lasalquiilaminas, etc.

Las materias primas principales para la obtencin del acetaldehdo han sidoetanol, acetileno, etileno y fracciones de hidrocarburos. La eleccin de estas hadependido de los pases y ha estado influenciada por factores econmicos ehistricos.

En EEUU, Gran Bretaa y Francia a mediados de los aos sesentadesempeaban un gran papel los procesos de obtencin de acetaldehdo que

partan del etileno, con etanol como intermedio. En Alemania e Italia en cambiose prefera la hidratacin del acetileno por el elevado precio del etanol.

La oxidacin de alcanos C3, C4 constituy una alternativa para la obtencin deacetaldehdo, que se utiliz con una extensin limitada en EEUU.

Con la oferta de etileno ms barata, procedente de la disociacin de gas naturaly nafta, por una parte, y el desarrollo de procesos industriales de oxidacindirecta por Wacker-Hoechst por otra parte, los antiguos procesos fueronperdiendo presencia a lo largo de los aos, sobre todo en EEUU y Japn.

El proceso a base de acetileno slo es practicado en algunos pases de EuropaOriental y en pases como Suiza e Italia, donde el acetileno se puede adquirir aun muy buen precio. En 1968 EEUU y Japn cerraron sus ltimas plantas deobtencin de acetaldehdo por este mtodo.

El proceso de oxidacin de butano/propano tambin perdi importancia, yaque se trataba de un mtodo no selectivo, que solamente es rentable en grandesplantas donde los coproductos pueden ser recuperados.

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Otro proceso desarrollado fue la oxidacin directa del etileno. A mediados delos 70, alcanz una produccin mxima de 2,6x106 toneladas anuales a nivelmundial.

El principio de la oxidacin parcial de etileno para la obtencin de acetaldehdo,resulta de la observacin hecha por F.C. Phillips, ya en 1894, de que las sales deplatino, en reaccin estequiomtrica, oxidaban selectivamente al etileno, dandoacetaldehdo con una reduccin simultnea a platino metlico.

Pero slo el descubrimiento realizado por Wacker de un proceso cataltico conayuda de un sistema rdox fue decisivo para el desarrollo de la tecnologaadecuada por Wacker Hoechst, que permiti su aplicacin industrial en granescala.

Actualmente el 85% de la produccin mundial de acetaldehdo se realizamediante el proceso Wacker-Hoechst.

La causa de la disminucin de la produccin en aos venideros fue lafabricacin de cido actico, el producto ms importante derivado delacetaldehdo, por el proceso de carbonatacin del metanol.

En el futuro, los nuevos procesos para productos qumicos como el anhdridoactico y las alquilainas, productos elaborados anteriormente a partir delacetaldehdo, causarn una disminucin en la importancia de obtencin delacetaldehdo.

Con el inters creciente en gases de sntesis como materia prima principal, laconversin de un paso de mezclas de CO/H2 a acetaldehdo y otros productosacidificados, podra limitar las necesidades restantes.

En 1993 la capacidad de produccin mundial de acetaldehdo fue de2,4x106toneladas anuales, de las cuales 0,65 fueron de Europa Occidental, 0,42de Japn y 0,23 de EEUU.

Hoy en da el proceso de fabricacin de acetaldehdo a partir de etanol slo hasido capaz de sostenerse en algunos pases de Europa Occidental, esto explicaque su produccin slo sea una pequea parte respecto a la produccin total deacetaldehdo en el mundo.

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FUENTESR Jira y W. Freiesleben, "Olefin Oxidation and Related Reactions with Group VIIINoble Metal Salts," en E. Becker y M. Tsutsui, comps., Organometallic Reactions, Vol. 3,Interscience Publishers, divisin de John Wiley & Sons, Inc., Nueva York, 1972.

J. Smidt y colaboradores,Angew. Chem. 71, 176 (1959).

U.S. Pat. 3,240,803 (15 de marzo, 1966), B. Thompson y S.D. Neeley (para Eastman KodakCo.).

U.S. Pat. 3.714,236 (30 de enero, 1973), H.N. Wright y H.J. Hagemayer, Jr. (paraKastmnn Kodak Co.).