1.4A: Métodos e Inflamabilidad
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En algunos contextos, la elección de qué fuente de calor utilizar es crítica, mientras que en otros contextos varias podrían funcionar igualmente bien. La elección de qué fuente de calor usar depende de varios factores:
- Disponibilidad (¿su institución es la dueña del equipo?)
- Tasa de calentamiento (¿quieres calentar gradual o rápidamente?)
- Flexibilidad de la calefacción (¿el calor necesita ser agitado alrededor de un aparato?)
- Temperatura final requerida (los líquidos de bajo punto de ebullición requieren un enfoque diferente que los líquidos de alto punto de ebullición
- Inflamabilidad del contenido
Cuadro 1.6: Resumen de los métodos de calentamiento.
Como la seguridad es un factor importante para tomar decisiones de laboratorio, es importante considerar la inflamabilidad del líquido que se va a calentar. Casi todos los líquidos orgánicos se consideran “inflamables”, lo que significa que son capaces de incendiarse y mantener la combustión (una excepción importante es que los disolventes halogenados tienden a ser no inflamables). Sin embargo, esto no significa que todos los líquidos orgánicos se encenderán inmediatamente si se colocan cerca de una fuente de calor. Muchos líquidos requieren una fuente de ignición (una chispa, fósforo o llama) para que sus vapores se incendien, una propiedad que a menudo se describe por el punto de inflamación del líquido. El punto de inflamación es la temperatura donde se pueden encender los vapores con una fuente de ignición. Por ejemplo, el punto de inflamación del\(70\%\) etanol es\(16.6^\text{o} \text{C}\), lo que\(^2\) significa que puede prenderse fuego a temperatura ambiente usando una cerilla (Figura 1.38). Un quemador Bunsen es una excelente fuente de ignición (y puede alcanzar temperaturas de aproximadamente\(1500^\text{o} \text{C}\)),\(^3\) lo que convierte a los quemadores en un grave peligro de incendio con líquidos orgánicos, y una fuente de calor que a menudo debe evitarse.
Otra propiedad importante en la discusión de la inflamabilidad es la temperatura de autoignición de un líquido: la temperatura donde la sustancia se enciende espontáneamente bajo presión normal y sin la presencia de una fuente de ignición. Esta propiedad es particularmente perspicaz porque no requiere una llama (que a menudo se evita en el laboratorio orgánico), sino solo una zona caliente. Una superficie de placa calefactora girada hasta “alta” puede alcanzar temperaturas de hasta\(350^\text{o} \text{C}\). \(^3\)Nota de seguridad: como el éter dietílico, el pentano, el hexano y el éter de petróleo de bajo punto de ebullición tienen temperaturas de autoignición por debajo de este valor (Tabla 1.7), sería peligroso hervir estos solventes en una placa calefactora ya que los vapores podrían derramarse del recipiente y encenderse al entrar en contacto con la superficie de la placa calefactora. En general, se debe tener precaución al usar una placa calefactora para calentar cualquier líquido volátil e inflamable en un recipiente abierto, ya que es posible que los vapores puedan invadir la cubierta cerámica de la placa calefactora y entrar en contacto con el elemento calefactor debajo, que puede estar más caliente que\(350^\text{o} \text{C}\). Es por esta razón que las placas calefactoras no son la opción óptima a la hora de calentar recipientes abiertos de líquidos orgánicos volátiles, aunque en algunos casos pueden usarse con cautela cuando se ponen a “bajo” y se usan en una campana extractora bien ventilada.
| Compuesto | Punto de ebullición\(\left( ^\text{o} \text{C} \right)\) | Temperatura de autoignición\(\left( ^\text{o} \text{C} \right)\) |
|---|---|---|
| Éter dietílico | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">34 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">180 |
| Pentano | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">36 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">260 |
| Éter de petróleo de bajo punto | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">30-40 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">246 |
| Acetona | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">56 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">465 |
| Metanol | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">65 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">464 |
| Hexano | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">69 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">225 |
| Acetato de etilo | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">77 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">426 |
| Tetracloruro de Carbono | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">77 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">n/a |
| Etanol | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">78 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">363 |
| Benceno | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">80 | \ (\ izquierda (^\ texto {o}\ texto {C}\ derecha)\) ">498 |
Como la combustión es una reacción en fase vapor, los líquidos con puntos de ebullición bajos (<\(40^\text{o} \text{C}\)) tienden a tener bajos puntos de inflamación y temperaturas de autoignición ya que tienen presiones de vapor significativas (Cuadro 1.7). Todos los líquidos de bajo punto de ebullición deben tratarse con mayor cautela que los líquidos con puntos de ebullición moderados (>\(60^\text{o} \text{C}\)).
\(^2\)De las SDS (Hojas de Datos de Seguridad) de etanol\(70\%\) desnaturalizado.
\(^3\)Según lo informado en el catálogo de Fischer Scientific.
\(^4\)Datos del Manual de Química y Física, 84\(^\text{th}\) ed., CRC Press, 2003-2004, 16-16 a 16-31. La temperatura de autoignición del éter de petróleo es de la SDS.