Ácido nafténico

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Los ácidos nafténicos (AN) son mezclas de varios ácidos carboxílicos ciclopentílicos y ciclohexílicos con pesos moleculares de entre 120 y más de 700 unidades de masa atómica. Las fracciones principales son ácidos carboxílicos con una estructura carbonada de 9 a 20 carbonos. McKee et al. afirman que los «ácidos nafténicos (AN) son principalmente ácidos carboxílicos cicloalifáticos con 10 a 16 carbonos», aunque se han identificado ácidos con hasta 50 carbonos en el petróleo pesado.

Nomenclature

El término ácido nafténico puede referirse a derivados e isómeros de ácidos naftalencarboxílicos. En la industria petroquímica, NA se refiere a ácidos alquilcarboxílicos presentes en el petróleo. El término ácido nafténico tiene sus raíces en el término algo arcaico "nafteno" (cicloalifático pero no aromático), utilizado para clasificar los hidrocarburos. Originalmente, se utilizaba para describir la compleja mezcla de ácidos derivados del petróleo, cuando los métodos analíticos disponibles a principios del siglo XX solo permitían identificar con precisión algunos componentes de tipo nafténico. Hoy en día, el término "nafténico"... El término ácido se utiliza en un sentido más genérico para referirse a todos los ácidos carboxílicos presentes en el petróleo, ya sean compuestos cíclicos, acíclicos o aromáticos, y a los ácidos carboxílicos que contienen heteroátomos como N y S. Aunque los ácidos nafténicos comerciales suelen contener una mayoría de ácidos cicloalifáticos, múltiples estudios han demostrado que también contienen ácidos alifáticos de cadena lineal y ramificada, y ácidos aromáticos; algunos ácidos nafténicos contienen más del 50 % de ácidos alifáticos y aromáticos combinados.Las sales de ácidos nafténicos, llamadas naftenatos, se utilizan ampliamente como fuentes hidrófobas de iones metálicos en diversas aplicaciones.

Clasificación

Los ácidos nafténicos se representan mediante la fórmula general CnH2n-zO2, donde n indica el número de carbonos y z especifica una serie homóloga. El valor de z es igual a 0 para ácidos acíclicos saturados y aumenta a 2 en ácidos nafténicos monocíclicos, a 4 en ácidos nafténicos bicíclicos, a 6 en ácidos tricíclicos y a 8 en ácidos tetracíclicos. Los crudos con un índice de acidez total (TAN) de tan solo 0,5 mg de KOH/g de ácido o fracciones de petróleo superiores a aproximadamente 1,0 mg de KOH/g de aceite suelen considerarse crudos o aceites de alta acidez. A partir de un nivel de TAN de 1,0 mg/g, los crudos ácidos comienzan a perder mucho valor, por lo que se denominan crudos de oportunidad. Los grados comerciales de ácido nafténico se recuperan con mayor frecuencia de fracciones de queroseno/combustible para aviones y diésel, donde su corrosividad y su impacto negativo en la combustión exigen su eliminación. Los ácidos nafténicos también son un contaminante importante en el agua producida durante la extracción de petróleo de las arenas petrolíferas de Athabasca.

Fuentes y sucesos

Los ácidos nafténicos se extraen de los destilados de petróleo mediante extracción con una base acuosa. La acidificación de este extracto mediante neutralización ácida permite recuperar los ácidos libres de hidrocarburos. El ácido nafténico se elimina de las fracciones de petróleo no solo para minimizar la corrosión, sino también para recuperar productos comercialmente útiles. Algunos crudos tienen un alto contenido de compuestos ácidos (hasta un 4%).

Corrosión de ácido féténico

La composición varía según la composición del petróleo crudo y las condiciones durante la refinación y la oxidación. Las fracciones ricas en ácidos nafténicos pueden causar daños por corrosión en los equipos de refinería de petróleo; se trata del fenómeno de la corrosión por ácido nafténico (NAC). Los petróleos crudos con un alto contenido de ácidos nafténicos se denominan a menudo crudos de alto índice de acidez total (TAN) o crudos de alta acidez (HAC).

Metal naphthenates

El ácido nafténico, su uso más frecuente, tanto actual como histórico, se utiliza para producir naftenatos metálicos. A menudo se los denomina "sales" de ácidos nafténicos, pero no son iónicos. Son complejos de coordinación covalentes e hidrofóbicos. Más específicamente, son complejos de carboxilato metálico con la fórmula M(naftenato)2 o M3O(naftenato)6 para óxidos básicos. Los naftenatos metálicos no están bien definidos en el sentido químico convencional, ya que son una mezcla compleja en lugar de un único componente, estructura o fórmula específica. Tienen diversas aplicaciones.Los naftenatos tienen aplicaciones industriales, como detergentes sintéticos, lubricantes, inhibidores de corrosión, aditivos para combustibles y aceites lubricantes, conservantes de madera, insecticidas, fungicidas, acaricidas, humectantes, espesantes de napalm y secantes de aceite utilizados en pintura y tratamiento de superficies de madera. Entre los naftenatos de utilidad industrial se incluyen los de aluminio, magnesio, calcio, bario, cobalto, cobre, plomo, manganeso, níquel, vanadio y zinc. Un ejemplo ilustrativo es el uso del naftenato de cobalto para la oxidación del tetrahidronaftaleno a hidroperóxido.La compleja mezcla y la naturaleza hidrofóbica del ácido nafténico permiten que los naftenatos metálicos sean altamente solubles en medios orgánicos como los hidrocarburos derivados del petróleo, a menudo mucho más que los carboxilatos de isómeros individuales, como los acetatos y estearatos metálicos. Sus aplicaciones industriales aprovechan esta propiedad, utilizándose como detergentes a base de aceite, lubricantes, inhibidores de corrosión, aditivos para combustibles y aceites lubricantes, conservantes de madera, insecticidas, fungicidas, acaricidas, agentes humectantes y secantes de aceite (secantes) utilizados en pinturas a base de aceite y tratamientos de superficies de madera, incluyendo barnices. Entre los naftenatos metálicos de utilidad industrial se incluyen los de aluminio, bario, calcio, cobalto, cobre, hierro, plomo, magnesio, manganeso, níquel, potasio, vanadio, zinc y circonio.

Impacto ambiental

Los ácidos nafténicos son el principal contaminante del agua producida por la extracción de petróleo de las arenas petrolíferas de Athabasca (AOS).Se ha afirmado que los ácidos nafténicos son los contaminantes ambientales más significativos resultantes de la extracción de petróleo de los yacimientos de arenas petrolíferas. Sin embargo, los mismos autores sugieren que, en las peores condiciones de exposición, es improbable que se produzca toxicidad aguda en mamíferos silvestres expuestos a ácidos nafténicos en el agua de los estanques de relaves de AOS, pero la exposición repetida puede tener efectos adversos para la salud. Los ácidos nafténicos están presentes en el agua de los estanques de relaves y arenas petrolíferas de Athabasca en una concentración estimada de 81 mg/L.Según los protocolos de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos [OCDE] para evaluar la toxicidad, los NA refinados no presentan una genotoxicidad aguda para los mamíferos. Sin embargo, el daño inducido por los NA, aunque transitorio en la exposición aguda o discontinua, puede ser acumulativo en la exposición repetida.Los ácidos nafténicos presentan toxicidad aguda y crónica para los peces y otros organismos.

Véase también

  • Ácido carboxílico
  • Ácido orgánico
  • Ácido de resina
  • Paraffinic

Referencias

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