Dienos, Caucho y Petróleo: Propiedades y Procesos
Dienos
Los dienos son hidrocarburos que presentan dos enlaces dobles. Se clasifican en:
- Dienos acumulados: Los dobles enlaces se encuentran a ambos lados de un mismo átomo de carbono.
- Dienos conjugados: Los dobles enlaces se alternan con enlaces simples.
Caucho
Caucho Natural
El caucho natural se obtiene a partir de varias especies vegetales, en forma de una dispersión coloidal lechosa llamada látex. Es una macromolécula, un derivado del isopreno, cuyas unidades se unen mediante los carbonos 1 y 4 formando una larga estructura lineal. La molécula de isopreno sufre previamente un desplazamiento del doble enlace y queda con una valencia libre en cada extremo.
Caucho Sintético
Conocida la composición del caucho natural, se intentó polimerizar el dieno original. Hoy se conocen varios tipos de caucho sintéticos que se diferencian entre sí por el monómero tomado como punto de partida para su fabricación.
Los principales son:
- Caucho de estireno-butadieno: Formado por copolimerización de los hidrocarburos butadieno y estireno. Indica la formación de macromoléculas por unión de monómeros diferentes. Sus propiedades son superiores a las del caucho natural.
- Caucho de neopreno: Se obtiene por un proceso de dimerización del acetileno en presencia de catalizadores, obteniendo vinil acetileno. Tiene aplicaciones especiales por su resistencia a la oxidación al aire.
- Polipropileno: Es similar al natural, al que puede sustituir en una gran variedad de productos.
- Polibutadieno: Según el método utilizado, la polimerización puede conducir a productos con distintas propiedades y usos.
- Caucho butílico: Se obtiene polimerizando isobuteno. Es muy impermeable a los gases.
Petróleo
Origen del Petróleo
El gas natural está constituido por alcanos acompañados, que se eliminarán por métodos químicos o por fraccionamiento.
Composición Química del Petróleo
El petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos, formada por parafínicos, bencénicos y ciclánicos, compuestos oxigenados, sulfurados y nitrogenados. En Salta, Argentina, predominan los alcanos de cadena normal y ramificada. En los petróleos rusos predominan los cicloalcanos. Contienen además hidrocarburos aromáticos.
Propiedades Físicas del Petróleo
Las propiedades físicas dependen de su procedencia. El petróleo es un líquido viscoso y oscuro, fluorescente. Su olor es desagradable. Es más liviano que el agua. Su poder calorífico es de alrededor de 11500 kcal/kg.
Destilación Fraccionada del Petróleo
El petróleo crudo se calienta a 300°C. Los vapores pasan a una columna donde se separan de la parte líquida. La columna está formada por platos perforados, los cuales actúan como un condensador parcial. Las fracciones menos volátiles se condensan y descienden. Los vapores que ascienden están enriquecidos por los componentes más volátiles. Esta forma de destilación se halla hoy en desuso, reemplazada por la destilación en dos etapas, que permite obtener otros aceites lubricantes. El petróleo crudo es calentado a presión atmosférica normal, a menor temperatura que en el proceso anterior.
Craqueo del Petróleo
Las naftas obtenidas por destilación resultaron insuficientes para el consumo y de calidad inadecuada. Para aumentar la producción de las naftas, se procede al craqueo de las fracciones que hierven por encima de los 350°C. Consiste en la ruptura de la cadena de carbonos, formando moléculas pequeñas que se utilizan como combustibles. Por este procedimiento, se obtienen alquenos e hidrógeno. El hidrógeno se pasa a una planta de hidrogenación, donde se transforma en alcanos.
Número de Octanos
Es necesario conocer el número de octanos para el buen funcionamiento de los motores. Se determina comparando el comportamiento de dicha nafta en un motor estándar. El porcentaje de 2,2,4-trimetilpentano en la mezcla se comporta como la nafta que se quiere valorar el índice de octanos. Para aumentar el octanaje, se emplean aditivos que actúan evitando la detonación causada por la combustión.
Métodos para Mejorar el Índice de Octanos de las Naftas
La presencia de alcanos ramificados e hidrocarburos bencénicos aumenta el índice de octanos. Se han desarrollado procesos de mejoramiento tales como la isomerización, la alquilación y la aromatización de las naftas.
- Isomerización: Consiste en transformar los alcanos de cadena normal en sus isómeros ramificados.
- Alquilación: Consiste en la adición de un alcano pequeño y ramificado al doble enlace de un alqueno. La alquilación reviste gran importancia en la transformación de los alquenos en hidrocarburos de alto índice de octanos.
- Aromatización: Se lleva a cabo por un proceso de ciclación y deshidrogenación de hidrocarburos saturados y no saturados, convirtiéndolos en hidrocarburos aromáticos.
Petroquímica
Como el petróleo contiene varios centenares de especies químicas, la separación de los compuestos existentes en él constituye una importante industria: la petroquímica.